基于主成分分析法的创新型城市评价研究

2009-09-25魏江刘怡胡胜蓉

湖南大学学报(社会科学版) 2009年3期

关键词：主成分分析内涵评价

魏　江　刘　怡　胡胜蓉

[摘要]通过文献研究剖析创新型城市的概念与内涵，简要归纳现有创新型城市评价的维度与方法，提出了一套便于多城市间横向比较研究的创新型城市评价指标体系。并根据这一指标体系用主成分分析赋权评价法对我国20个城市的创新水平进行了评价。

[关键词]创新型城市；内涵；评价；主成分分析

[中图分类号]F20

[文献标识码]A

[文章编号]1008—1763(2009)03—0053—06

创新型城市是创新型国家的构建基础，合理评价城市的创新能力和水平，是创新型国家战略目标的具体分解。选择从城市层面对创新能力进行评价，有利于当地政府动态掌握本地区的创新能力发展状况，通过横向比较了解本地创新能力的优势与不足，寻找提高本地创新能力的最佳实践，从而促进城市创新能力的提升。

一创新型城市的概念与内涵

20世纪90年代，西方学者为了应对城市衰退和适应全球化需要，展开了关于城市战略的研究，城市与创新的关系问题成为学者们关注的焦点之一。在早期的研究中。学者们首先关注了创新型城市的特征。例如英国学者Landry等人在案例研究的基础上，提出创新城市(creative city)应具备的七个要素：富有创意的人、意志与领导力、人的多样性与智慧获取、开放的组织文化、对本地身份的强烈的正面认同感、城市空间与设施、上网便利性。Hall也关注了城市与创新之间的关系，认为地点对创新是非常重要的，某些地方会在短时间内变得具有创造力和创新力，这种创新依赖于不同文化的交流融合、不同思想的碰撞激励、不同的人聚集交流，从而创造新事物，成为创新的源泉。Simmie等从经济地理的角度出发，对巴黎、伦敦、阿姆斯特丹等五个典型的欧洲城市进行了实证研究。尝试讨论创新与集聚经济的关系。他们得出结论认为，城市创新主要源于四个方面：(1)内部规模效应；(2)相同部门企业的空间集聚；(3)城市化经济与创新进程有很强的相关性；(4)全球化效应。此外，Bianchi-ni、Wood等学者也关注了创新型城市和城市创新相关的研究。目前，西方学者对于创新型城市的研究日益与全球化和知识经济背景相结合，认为知识经济下的城市竞争力的形成根本要靠创新，创新能力能够为城市竞争带来绝对优势。特别是进入知识经济发展阶段之后，发达国家出现了一批以信息和知识高度发展为特征的创新型城市，且各创新型城市呈现出差异化、个性化的发展模式，因此，对创新型城市研究也被大大扩展，涵盖了财富创造、城市治理、整体的有机联系、可持续发展、社会环境和教育文化等诸多方面的创新集成问题。

综观国外对创新型城市的研究，创新型城市的英文表述有两种：“Creative City”和“Innovative City”。从文字上看，前者带有“创意”的含义；后者则包含更多“革新”之意。从研究内容上看，“Creative City”和“Innovation City”两种提法之间存在很多共性和交叉，只不过侧重点有所不同。一般而言，前者更强调理念、创意和文化，后者则包含技术、知识、人才和制度等综合要素的变革。从应用区域看，一般传统发达国家(如英国)更强调“Creativity”，而后发赶超型国家(如韩国)则注重“Innovation”。因此，可以发现，我国学者们所关注的“创新型城市”，内涵更贴近“Innovative City”。

对于创新型城市内涵的界定，学者们提法不一。如Brad-ford将创新型城市定义为“一个系统地进行实验和创新活动的场所，新理念在其中不断闪现，各行各业的人们集中在一起，为使他们生活、工作和娱乐更加美好而努力的社会。”尹继佐指出，“创新城市是指创新意识成为市民思维不可分割的一部分，城市能够将创新想法付诸实施，并将创新实践和成果不断宣传、传播，维持城市不断进行创新的过程。”赵黎明、冷晓明等著的《城市创新系统》一书中，提出了“城市创新系统”这一概念，并定义为：“特定的城市内和特定的社会经济文化背景下，各种与创新相关联的主体要素(实施创新的机构和组织)和非主体要素(创新所需要的物质条件)以及协调各要素之间关系的制度和政策所构成的网络”。杜辉的定义也受到国内较多学者的认同，他认为“创新型城市是指以科技进步为动力，以自主创新为主导、以创新文化为基础的城市形态”。此外，国内还有一些学者在各自的研究中给出了“创新型城市”的定义。总结这些定义，我们可以归纳出以下一些共同内涵：

第一，创新型城市是一个复杂创新系统。学者大都认为构建创新型城市是一项复杂的系统工程，涵盖了社会的各个方面和诸多领域，涉及一系列相互联系的方面和相互衔接。由于包含城市系统诸多因素的创新。各因素间需要良好的整合和协同。赵黎明、冷晓明等更是明确提出了“城市创新系统”这一概念。

第二，创新型城市由一些创新要素构建而成。邹德慈认为创新型城市的要素包括产业创新、先进的基础设施、制度创新三个方面。叶帆在此基础上进一步将创新型城市的构建要素归结为产业创新、基础设施创新、制度创新、环境和文化创新和人才创新五个方面。国内还有研究提出创新型城市的四要素为：创新资源、创新机构、创新机制与创新环境。

第三，创新型城市有明显的标志性特征。代明归纳的自主创新型城市的四大功能标志为：科技研发中心；新兴产业中心；品牌营销中心；企业运营中心。杨冬梅、阎凌州认为创新性、系统性内生性、可持续性、集聚性和开放性是创新型城市的本质特征。徐可为认为创新型城市应具备完善的创新系统、鼓励创新的社会文化氛围、强大的自主创新能力、以及普遍化、规模化和常态化的创新行为。综合来看，创新型城市应体现出如下几个方面的特征：创新机构和创新人才密集；创新成果丰富；形成依靠创新支撑的产业；城市文化有较高的开放性和包容性。

第四，建设创新型城市是一项战略实施过程。创新型城市的提出本身就是为了应对城市的衰退以及经济全球化的趋势。我国有部分学者将建设创新型城市视作是建设创新型国家战略的地方化和具体化，认为其关键是实施自主创新战略。建设创新型城市是在城市政府的引导和组织下进行，需确立并推进以企业为主体要素的自主创新模式，大力培育高新技术产业集群和名牌企业、产品，以技术创新或科技进步推动城市经济、社会的快速发展。

通过以上分析我们可以发现，尽管学者们对创新型城市的定义、角度和内容都有所不同，但在本质上，他们对创新型城市的认识是一致的。创新型城市是经济社会发展到一定历史阶段，摆脱了传统的以土地、资本和低成本的劳动力等为增长要素的粗放式发展模式，建立以知识创造为主要经济社会增长要素的新经济发展模式，是区域经济发展的高级形态。创新型城市集中体现了城市发展到一定阶段对创新要素的集聚，它与社会基础是紧密相连的。

综上，本研究认为，创新型城市是创新主体在一定的创新

环境下，利用现有的创新资源创造出创新绩效的一个完整的系统。在创新型城市中，创新成为城市发展的主要推动力，自主创新成为城市总体战略，贯穿到全市的科技、经济、社会发展的各方面。增强自主创新能力成为产业结构调整、转变经济增长方式的中心环节。城市通过创新不断提升产业层次，在某些关键技术、核心领域、战略产业上具有领先优势和国际竞争力，创新的意识、创新的精神、创新的力量贯穿于城市建设的各个方面。建设创新型城市的核心是提高自主创能力，着力点是推进科技进步和产业提升。

二创新型城市评价的维度和指标体系设计

(一)现有研究的评价体系维度

评价创新能力要比评价单一经济指标更加复杂，因为从创新系统的角度出发，影响一个区域创新能力的很多指标是难以量化的，国际国内一些研究机构和政府部门对此也进行了一些有益的探索。具体在评价指标与内容的确立上，主要包括以下两个角度。

一是从城市的知识竞争力人手衡量城市创新能力。邹祖烨基于“创新型国家、创新型区域和创新型城市间一个共同点，即知识经济和知识竞争力”，借用罗伯特·哈金斯学会提出的世界知识竞争力指数(WKCI)作为创新型城市的评价指标体系，其一级指标有：人力资本构成要素、金融资本要素、知识资本构成要素、地区经济产出和知识的可持续发展。

二是借鉴技术创新与区域创新系统的评价体系。中国科技发展战略研究小组在中国区域创新能力报告中提出，城市的创新能力主要包括知识创造、知识流动、企业技术创新能力、技术创新环境和技术创新的经济绩效。范柏乃等根据城市技术创新系统运行的结构模式，构造了城市技术创新能力的理论评价模型，其一级指标包括：技术创新投入能力、技术创新配置能力、技术创新支撑能力、技术创新管理能力和技术创新产出能力。张文雷、姜照华以上海为例建立创新型城市的评价指标体系，以自主创新能力、创新支撑能力、创新的经济效果和创新与社会和谐进步、生态环境改善的互动作为一级指标。杨冬梅，阎凌州设计了“城市创新度”指标，通过考察城市知识创新能力、城市创新环境支撑能力、城市经济社会发展对创新的支撑能力三个大的方面来综合评价。以上的各个指标体系的具体层面大多借鉴了技术创新与区域创新系统评价体系的内容。

以上两个评价维度，知识竞争力指标在单一衡量知识创新上非常有效，但不能很好地反映城市的系统性。从技术创新系统角度出发的评价标准，可以对创新行为和绩效进行评价，但在评价创新的软环境(如：城市文化)，以及创新对社会发展的贡献上，目前仅限于描述性统计层面，还欠缺有效的量化手段。值得注意的是，大部分创新型城市评价体系的基层指标非常接近。如专利申请数量、研发投入等指标在几乎所有体系中均被采用。这说明学者们对评价创新型城市的基本内容认识是一致的，而建立在统计数据基础上的评价也保证了可操作性和可比性。目前最需要解决的是，如何确定具体的数据指标在更高层次上的归类，即如何划分创新型城市的一级评价标准最为科学合理。

(二)评价体系的设计

从系统观出发，本文认为创新型城市的指标应从投入、产出、过程和环境四个方面考虑。归纳现有研究中的评价体系，我们提出评价体系(如图1)如下：

1.研究开发的投入指标，即创新投入的资源。在已有的评价体系中，基本都会包含科研经费的投入，此外，对创新型城市尤其要考察其高知识含量的人才水平。因此，创新投入指标包括资金投入和人才投入两方面。

2.科技创新的产出指标，即创新的绩效。现有研究主要是从科技进步贡献率、高技术产品产值等经济指标评价创新的产出，但应注意创新的产出不仅体现在经济方面，还有知识成果和社会效益。因此，创新绩效指标包括知识产出和对经济社会贡献两方面。

3.创新的转化过程指标，即创新主体的能力。衡量创新型城市的创新能力，应更注重对高新技术企业的创新能力的考察。

4.基础设施和环境指标，即城市的创新环境。总结现有文献，可将城市的创新的环境分为基础设施、中介服务、创新氛围和政府支持。

考虑数据获得性和可比较性，本文共设置了9个二级指标，并对每个二级指标选取一个关键的统计指标进行衡量。为了更清晰和直观地表现不同城市的创新水平，我们还设定了一个“标准”城市的指标值(见表1)。标准值主要依据我国建设创新型国家的战略目标、发达国家的发展情况、国内先进城市的建设经验及指标本身的内涵予以确定。

三创新型城市的评价

(一)评价方法选择

城市创新能力评价体系的建立是科学准确地衡量城市创新性建没水平和确定创新型城市建设目标的重要依据。其中，评价方法的选择关系到评价指标体系的科学性、可比性和可行性，是指标体系设计的重要内容。现在使用的评价方法主要有AHP法、主成分分析法、因子分析法和比较分析法等。

这些评价方法总的来说可以分为赋权综合评价法和比较法两类。赋权综合评价法包括AHP法、主成分分析法和因子分析法。这几种方法能在指标体系较为庞大、指标多而复杂的情况下，通过不同方法，获得各个指标的权重，然后进行加权平均，最后获得城市创新能力的综合评分。由于能够获得标准统一的综合评分，这种方法有利于对多个城市进行评价和排序。比较法可通过比较，详细的了解一个城市的优势、不足等，并可以清晰地了解一个城市与其他城市或整体水平相比，领先和落后的方面，但通常只适用于对少数有具体统计数据的样本进行分析。对较为复杂的指标进行比较分析，必须建立在统计和综合评分的基础之上。因此，比较法最好和赋权综合评价法结合使用，克服各自的局限性，使评价更科学合理。

本文研究发现，目前对创新型城市评价大多使用主成分分析法或与之相近的因子分析法，但基本上还停留在对单一城市的评价层面。然而主成分分析法是一种多指标综合评价方法，它把多个描述被评价事物不同方面且量纲不同的统计指标，转化成无量纲的相对评价值，并综合这些值得出对事物的整体评价。主成分分析法的模型原始数据结构为n个样本的p个指标的观测值构成的矩阵，即应对多个城市的同期指标进行比较。以往研究没有科学地应用主成分分析法。而本文要进行的城市间比较研究，对样本城市的一些关键指标进行观测，非常贴合主成分分析法的模型要求。鉴于主成分分析法应用的广泛性和对解决本问题的适用性，本研究拟采用主成分分析法对指标进行权重赋值。

(二)数据

创新型城市是科学研究与技术开发机构的主要聚集地。本项研究选取4个直辖市、15个副省级城市以及苏州共20个城市进行创新型城市的评价。主要依据为：这些城市或是传统的区域科学研究与技术创新的中心城市，或为改革开放以来异军突起的新型创新城市。这20个城市总人口仅占全国14％，国内生产总值合计约占全国三分之一，但却集中了全国研究与发展

经费60％，R&D活动人员的50％，科技论文数的三分之二和发明专利申请授权量的60％。同时，这20个城市也是制造业的聚集地，科技创新与技术成果转化的主要场所。20个城市的高技术产业增加值合计占全国65％左右，高技术产品出口额合计占全国近70％。可以说这些城市是我国创新型城市建设的排头兵，通过对他们的评价分析可以找出我国建设创新型城市的重点和方向。本文主要数据来源是《部分城市科技进步统计监测报告2005》、各城市2005年统计公报、各城市及部分省份2006年统计年鉴，原始数据如表2所示。

(三)创新型城市的评价

首先将原始数据标准化。数据标准化处理主要包括数据趋同化处理和无量纲化处理两个方面。数据趋同化处理主要解决不同性质数据问题，改变逆指标数据性质，使所有指标对测评方案的作用力同趋化，再加总得出正确结果。数据无量纲化处理主要解决数据的可比性，在此我们采用指数化处理方法。指数化处理以指标的最大值和最小值的差距进行数学计算，其结果界于0—1之间。具体计算公式如下：

z_i=(x_i-x_min)/(x_max-x_min)

其中：x_i为指数的标准分数，x_i为某城市某指标的指标值，x_max为全部城市中某指标的最大值，x_min为全部城市中某指标的最小值。

考虑到我们本次比较的城市比较少，如果采用样本中的所有城市某指标的最小值作为x_min会使结果中差距显得过大，不能确切的反映城市间的差距；且在我们选取的指标中。所有的指标值均是大于0的正向值，因此我们在此取x_min为0。因此，无量纲公式变化如下：

x_i=x_i/x_max

经过上述标准化处理，原始数据均转化为无量纲化指标测评值。这时，各指标值处于同一数量级别上，可以进行进一步的统计分析。

用SPSS对以上无量纲化后的指标数据进行主成分分析，得到的结果(表3)中，前四个特征值为4.429、1.603、0.861和0.683，这四个特征值的贡献率分别是49.210％、17.809％、9.570％和7.594％，累计贡献率达到了84.184％。表3还列出了各项指标的归一化后权重。

(四)评价结果

利用前述的无量纲化数据和指标权数，可以确定各城市创新水平的综合得分，公式为：Tstal Socore=0.148x₁+0.1123x₂+0.1755x₂+0.1064x₄+0.1218x₅5+0.1064₆6+0.1149x₇+0.0643x₈+0.0504x₉，结果如表4。设定的标准城市得分为100，则在样本城市中，北京已经达到了创新型城市的标准，得分为108.65分。位列二、三的城市是深圳和上海，得分分别为82.73和69.31。在本研究进行比较的20个城市中，重庆市得分排在最后一位，分值为36.97。

同时，这些样本城市在创新资源、创新主体、创新绩效、创新环境四个方面的各自得分结构，还可以通过图2得到更加清楚地体现。

四分析与结论

本文的统计分析结果，基本上符合以上国内城市的发展现状以及人们对其创新水平的认识。需要特别指出的是，北京市得分超过100，但并不能简单地认为其已经建设成为一个真正意义上的创新型城市。从得分结构来看，北京市的创新资源和创新环境得分远远超越了设定标准，而主体和绩效方面的得分仍照比标准有一定差距。这是由于，在创新资源方面，北京聚集了全国很大比例的大专院校和科研机构(例如中科院)，聚集了大量的科技创新人才，从而大幅度提高了R&D投入与科技活动人员的数量。而在创新环境方面，将其他城市与北京远远拉开的是技术合同成交金额这个指标，北京由于其在全国的特殊地位吸引了全国大部分的技术交易流向。刨除这一指标带来的影响，北京市在创新环境方面的表现基本是位列前十城市的平均水平。

从参评的20个城市的总体情况来看，创新环境和创新资源比较好的城市，目前体现出较高的创新水平。这也说明了深圳、上海、杭州等城市近年来鼓励创新的政府政策和资金支持起到了良好的作用。而排名处于中游的大部分城市则体现出创新主体的技术水平较好，但没有完全发挥作用的态势(如天津和苏州)。这些城市过去已经积累了较好的创新基础，在今后的发展中蕴含着巨大的创新潜力。从得分排名上纵观参评城市的创新要素结构，可以发现，城市总是先突出发展了某一两种创新要素，待其上升到一个新的平台，其他要素随后跟进，然后再继续全力培养某一创新要素到更高水平，其它要素略滞后地持续发展以保证能配合率先发展的要素。这是一个“跃迁一跟进一再跃迁一再跟进”循环向上发展的过程。本文的目的，正是通过对不同城市间的比较研究，探寻不同城市在建设创新型城市的进程中，走到了哪一步。哪些优势得到了突显而哪些创新要素建设上还存在不足，从而促使每个城市为实现创新型城市的建设目标选择一条最具有针对性、最有效的路径。

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