区域创新能力影响因素的空间面板数据分析.pdf
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1、第31卷 第3期2010年 5月科 研 管 理Science ResearchManagementVol.31,No.3May,2010收稿日期:2008-12-23;修回日期:2009-07-31.基金项目:文章得到重庆市2008年重大软科学项目资金资助,项目编号:CSTC2008CE9001,起止时间(2008.01-2009.01)。作者简介:王锐淇(1982-),男(汉),陕西人,重庆大学经济与工商管理学院博士生,研究方向:区域经济,区域技术创新等。张宗益(1964-),男(汉),贵州人,重庆大学副校长,经济与工商管理学院教授,博士生导师,主要从事区域技术创新、企业管理等领域的研究。文
2、章编号:1000-2995(2010)03-011-0017区域创新能力影响因素的空间面板数据分析王锐淇,张宗益(重庆大学 经济与工商管理学院,重庆 400040)摘要:科技创新是经济发展的内生源动力。我国正处于经济转型期,地域经济发展形式具有显著差异,特别是东部和西部存在各具典型的经济结构以及经济发展模式;在此基础上,作为经济发展内生原动力的科技创新在东西部的不同地域也存在各自的特点。分析项目组实地调研的资料,同时考虑到不同地域间的科技创新活动存在的空间和时间的异质性特点,运用省际空间面板数据(Spatial PanelData)和面板GLS分析方法对影响我国东部和西部的科技创新能力的因素综
3、合进行实证分析,继而提出有针对性的政策建议。关键词:技术市场;人力资本;空间面板分析(Spatial PanelData)中图分类号:F062.4 文献标识码:A1 引言在新古典经济增长理论强调技术进步是外生给定基础上,内生经济增长理论认为,经济增长的源泉是技术(知识)创新,技术进步是内生决定,要把长期的经济增长内生化,就必须跳出资本积累的规模递减陷阱。Matin and Ottaviano认为两种方法可以解决资本积累的规模收益递减问题1:资本的收益率不随资本存量的增加而下降;随着资本存量的增加,生产新资本所需的成本下降。但不论采用哪种方法,技术进步是必要的2。只有达到技术的不断进步,才能促使
4、在均衡状态下,保证经济增长的可持续性。经济全球化过程中,区域创新能力已成为一个地区经济是否拥有国际竞争优势的决定性因素,也成为衡量区域经济参与者竞争力的重要标志。区域创新能力主要表现为一个地区将知识转化为新产品、新工艺、新服务的能力。由于不同地区有着不同的创新制约因素,如不同的价值观念、制度框架、消费习惯、产业专有因素,造成了区域创新体系的不同,也造成了各区域的创新能力的巨大差距。从实现经济社会的全面、协调、可持续发展目标看,推进区域创新体系建设,提高地区创新能力,才能构成区域经济社会发展的重要支撑力量。与此同时,提高地区创新能力、辐射周边区域的高新技术,探求中国区域创新能力的东、西分布及其成
5、因意义重大。我国正处于经济的转型时期,如何保持经济的长期稳定发展是各级政府面临的首要问题,如前所提到的,科技进步是经济发展的内生原动力。而我国的幅员辽阔,各个地域有着不同的经济结构和特点,特别是我国的东部和西部地区由于历史和地理原因,技术进步的方式和步伐有很大的不同。另外,在经济活动和信息交互日益增多的今天,我国各个省市间的科技以及经济活动是存在很大相关性和依赖性的,蔡都阳等3研究认为中18科 研 管 理2010年国经济增长存在扩散,但也存在俱乐部趋同,作为经济增长内生推动力量的科技创新活动也同样存在以上实际情况。因此,如何针对各地区的不同实际特点,找到一条符合各地的技术进步之路是当前和今后很
6、长一段时间内研究的重点问题。本文力求通过在综合考虑各地区相互影响的情况下,找出影响区域创新能力影响因素的主要模式,从而能够在宏观层面上进行科学的总结。2 文献回顾及简要评述Anselin提出了经济领域空间相关的概念4,他把地区间经济活动的相互影响引入到了经济问题的分析过程中。国外有学者曾用空间计量模型研究过中国问题,如Lesage运用空间计量经济模型对中国区域经济增长问题所做的研究5。Coughlin and Segev对中国FD I区域分布的影响因素的空间经济分析6。作为国内学者,使用空间计量方法进行分析的较多,主要有吴玉鸣利用空间统计的Moran指数和空间计量经济学的空间误差模型和空间滞后
7、模型,对2000年中国大陆31个省域的创新产出与大学与企业的关系进行了空间计量经济分析7。另外,吴玉鸣还运用空间计量经济学的空间常系数空间滞后模型、空间误差模型、变系数回归模型对中国省域研发与创新能力进行了研究8。张继红、吴玉鸣、何建坤也运用空间计量经济学的空间自相关Moran指数模型、空间滞后模型和空间误差模型,同时利用省域专利授权总数及三种类型的专利授权与经济增长数据,对我国31个省域专利创新与区域经济增长的关联机制进行了空间计量经济实证分析9。但在上述文献中普遍使用的是截面模型,分析的年份往往是单一的一年或者是取各年的平均值,这样就有可能忽略了时间上可能存在的异质性,从而导致分析结果出现
8、偏差。将空间数据进行归纳同时在时间维度上进行空间面板分析是解决以上问题的主要手段,但国内使用空间面板方法进行研究的学者较少。其中何江,张馨之使用空间固定效应模型对19852004年中国省级区域经济增长及其收敛性进行了实证分析,验证了增长过程中区域外溢显著存在10。王火根、沈利生利用matlab软件及其spa2tial econometric模块建立和比较传统面板回归模型与空间面板回归模型,结果表明空间面板回归模型较传统面板回归模型优越11。此外,骆永民借用中国大陆31个省份19982005年的空间面板数据进行的分析表明,中国的科教支出对经济增长有着显著的促进作用和外溢性,政府有进一步加大科教支
9、出的必要12。苏志芳,胡日东(2008)利用空间面板数据模型研究中国区域FD I决定因素的动态演变,在模型中纳入空间效应后,发现:模型的估计结果比OLS估计更为稳健;吸引FD I的传统因素依然存在,但作用已弱化,然而新经济地理所揭示的贸易成本、集聚效应等传导机制的作用日益凸现;相邻省份的空间溢出效应显著地影响FD I的区域分布,一省FD I的增加对相邻地区FD I流入有正向影响13。项云帆、王少平应用空间PanelData分析方法,对我国区域人均生产总值(GDP)的 收敛模型进行实证研究14。综合上述文献我们可以看出,空间面板分析方法对解决空间以及时间的异质性上是有效的,特别是在研究我国在经济
10、领域的问题时的优点十分显著。但到现在为止,并没有相关文献对影响区域创新能力的因素进行相关空间面板的分析。本文之所以选择空间面板方法对以上问题进行研究,主要是考虑到在可能的影响变量中,有部分可能是存在空间流动性的,在一地区的变量有可能会影响到其他地区的相关变量变化趋势。因此,使用空间面板方法研究影响区域创新能力的因素是一种可行的尝试。3 理论基础及计量模型设计3.1 基本计量模型设定自1979年Griliches提 出 知 识 生 产 函 数(Knowledge Production Function)的概念以来15,知识生产函数已成为分析知识生产和技术创新与区域创新及其决定因素的重要理论工具,
11、并被广泛地应用于研究技术进步与其它各种影响因素间的数量关系和数量特征。Griliches最初提出知识生产函数是用来量度研究开发(R&D)和知识溢出对生产率增长的影响。第3期王锐淇,张宗益:区域创新能力影响因素的空间面板数据分析19R&Doutput=f(R&Dinput)本文采用改进的Griliches-Jaffe知识生产函数的柯布一道格拉斯形式,即Qi,t=AKi,tLi,ti,t其中,Q为科技创新产出,K为R&D经费投人,L为其他一系列影响科技创新产出的经济社会变量,譬如技术市场,人力资本(Human Cap2ital)等,i,t为随机误差项,i代表各观测单元。根据中国统计资料的实际情况,
12、遵循研究惯例,采用国内外众多学者7,16 普遍采用的专利申请授权数衡量技术产出结果,作为技术创新能力的评价标准。在具体前往西部和前往东部部分省市的调研过程中,我们发现,由于经济结构和发展模式的不同,两个区域的技术创新面临的问题有很大差别,但从总体上来说,科技创新的推动力量基本保持一致,除了各方R&D经费投入影响外,还存在如人力资本和技术市场等诸多其他方面的影响。我国东,西部地区的R&D经费投入是影响科技成果转化的首要因素,从经费投入中,我们又可以了解政府对科技成果研发的支持力度以及当地金融机构的贷款强度等的具体情况。企业的研发经费主要从哪里来,是加大政府的支持力度(政府科技投入),还是通过政府
13、出台措施放宽银行贷款门槛和加强风险投资等金融机构的进入,以金融机构的贷款进行科技成果转化?除此R&D经费问题外,整个地区的高等院校的科研活动状况,技术市场的活跃程度以及科技从业人员的存量也是长期制约我国各个地区的关键因素。因此,通过理顺解释变量和被解释变量的关系,可以在一定程度上找到本地区在科研活动中制约本地的重要因素,理清政府与市场在科研活动中应起的作用,同时为当地的具体科研活动提供有效的政策导向。综上所述,我们选取解释变量如表1。表1 变量选择表Table 1variables selectionR&D经费支出技术市场活跃程度人力资本变量选择政府资金反映政府支持力度(gc)政府技术市场合同
14、交易额(tm)科技从业人员数量(tl)高校的R&D研发投入(uc)金融机构的贷款额(fc)转换为双对数线性知识的生产函数模型为:loginit=b0+b1loggcit+b2logucit+b3logfcit+b4logtmit+b5logtlit+mi,t为了将东西部市场综合进行分析,但又不失个体特性,因此,本文的主要数据来自西部9省市(重庆,四川,贵州,云南,陕西,甘肃,青海,宁夏和新疆)和东部9省市(上海,江苏,浙江,山东,安徽,福建,江西,广东和广西)。本文的数据均来 中国统计年鉴,中国科技统计年鉴 以及中华人民共和国科技部网站。2 空间面板模型的设定2.1 理论基础空间经济计量学所研
15、究的空间效应包括空间自相关或空间依赖性和空间差异性。前者指一个地区的样本观测值与其他地区的观测值相关。观测值在空间上缺乏独立性,而且空间相关的程度及模式由绝对位置和相对位置(布局、距离)决定。后者指由于空间单位的异质性而产生的空间效应在区域层面上的非均一性。空间相关性来自于两方面4:一方面,不同地区经济变量样本数据的采集可能存在空间上的测量误差;另一方面,相邻地区间的经济联系客观存在,尤其是在区域一体化和经济全球化的今天,地区间经济联系更加密切。由以上两方面可知,空间自相关性在空间自回归模型中体现在误差项和因变量的滞后项,因此,空间经济计量的两种基本模型分别是:空间滞后模型(Spatial A
16、utoRegressive Model,SAR)和空间误差模型(Spatial Error Model,SEM),这两个模型的基本形式为:空间滞后模型(SAR):20科 研 管 理2010年y=Cy+X+(1)空间误差模型(SEM):y=X+(2)=C+是解释变量系数的k维列向量,和 是空间滞后项的系数,是误差项,服从一阶空间自回归过程。Anselin从空间滞后变量的类型(Wy和Wu)和空间相关性的作用范围两个维度,对空间计量经济模型进行了分类,并在一定程度上揭示了空间误差模型和空间滞后模型的经济意义17。这两个模型所反映的空间相关性都是全局性的,考察范围内任何两个地区之间都存在相关性;空间滞
17、后模型意味着一个地区经济增长的所有解释变量,都会通过空间传导机制作用于其他地区,而空间误差模型则反映了区域外溢是随机冲击的作用结果。显然前者所引入的空间相关性一般更有理论意义,而后者则是缺乏理论支持的。因此,模型(1)和模型(2)不仅考虑了区域经济增长的空间和时间异质性,而且把空间相关性明确引入了收敛方程。这就在很大程度上纠正了可能的模型误设问题,而且还可以为考察区域外溢提供启发。2.2 空间相关性检验和模型选择空间相关性检验是空间计量经济分析的一个重要内容。Morans I18、LMerr、LMlag20、RobustLMerr和Robust LMlag21等空间相关性检验都是针对截面回归模
18、型提出的,不能直接用于面板数据模型。本文用分块对角矩阵C=It“WN代替Mo2rans I等统计量计算公式中的空间权重矩阵10,就可以方便地把这些检验扩展到面板数据分析。LMerr和LMlag及其稳健形式的空间相关性检验,不仅可以用来检验空间相关性,还可以为模型设定提供线索22,23 帮助我们在模型(1)和模型(2)之间进行选择。在模型选择问题上,目前通行做法是先用OLS方法估计不考虑空间相关性的受约束模型,然后进行空间相关性检验,如果LMsar(或LMerr)比LMerr(或LMsar)统计量更显著,那么恰当的模型是空间滞后模型(或空间误差模型)。Anselin和Rey22利用蒙特卡罗实验方
19、法证明,这种方法能够为空间计量经济模型的选择提供很好的指导。在实际操作中,只有在进行相关检验时采用直接输入的分块对角矩阵,而在具体的模型估计中,由于Matlab软件包允许进行时间纬度和空间纬度的分别输入,因此,在模型估计过程中,仍在Matlab程序中输入空间邻接空间权重矩阵。本文选择了最常用的简单二分权重矩阵,遵循的判定规则是ROOK相邻规则,即两个地区拥有共同边界则视为相邻24。空间权重矩阵W的设定方式如下:主对角线上的元素为0,如果地区i与j相邻,则Wi,j为1,否则为0。W经过行标准化处理,用每个元素同时除以所在行元素之和,使得每行元素之和为1。东西部的空间权重矩阵如表2,表3。表2 东
20、部空间权重矩阵Table 2Eastern spatial weightmatrix上海江苏浙江山东安徽福建江西广东广西上海00.50.5000000江苏0.2500.250.250.250000浙江0.20.2000.20.20.200山东00.5000.50000安徽00.250.250.25000.2500福建000.330000.330.330江西000.2500.250.2500.250广东000000.330.3300.33广西000000010第3期王锐淇,张宗益:区域创新能力影响因素的空间面板数据分析21表3西部空间权重矩阵Table 3W estern spatial wei
21、ghtmatrix重庆四川贵州云南陕西甘肃青海宁夏新疆重庆00.330.3300.330000四川0.1700.170.170.170.170.1700贵州0.330.3300.3300000云南00.50.5000000陕西0.250.250000.2500.250甘肃00.2000.200.20.20.2青海00.330000.33000.33宁夏00000.50.5000新疆000000.50.5003 模型估计当空间权重矩阵的维数很大时,空间计量经济学中通常的ML估计程序是有问题的,这是因为超过400以上的空间权重矩阵的特征值难以可靠地估计25。一个目前可以利用的解决办法是,用蒙特卡罗
22、方法来近似对数似然函数中雅克比行列式的自然对数36。这种方法在Matlab软件包中得到了实现,可用来估计模型(1)和模型(2)。另外,在选择固定效应和截面效用模型上,大量经验证据表明,用固定效应模型估计的收敛速度远远大于用截面模型估计得到的每年约2%的收敛速度27,因此,本文使用空间固定效应模型,模型(1)使用的是F-sarpanel估计方法,模型(2)使用的是F-sempanel估计方法。4 实证分析结果本文首先通过分块对角矩阵的引入,对检验值moran,LMerror和LMsar进行比较,具体检验值如表4,表5。表4 东部检验值表Table 4Eastern test results检验方
23、法检验值临界值概率moran2.2191.960.027LMerror8.5676.6350.003LMsar0.1426.6350.706表5西部检验值表Table5W estern test results检验方法检验值临界值概率moran1.15511.960.248LMerror1.67646.6350.195LMsar0.81526.6350.367从表2可以看出,由于21219 1196,8156761635,而01142 61635,因此,东西部地区的moran,LMerror检验值都是显著的,而LMsar值不显著,证明东部存在空间误差效应,但空间滞后不显著。而西部地区的mora
24、n,LMerror和LMsar检验值均不显著,因此,在后面的模型估计过程中,东西部应采用不同的估计方法,东部地区应采用空间面板进行估计,而西部地区由于空间影响不显著,则采用普通面板数据分析即可。同时考虑到资金的投入有可能存在一定的效果滞后可能,因而通过比较,一期滞后的拟合效果较好,对西部地区本文采用一期滞后的估计。在对西部进行面板数据分析时,根据面板模型估计的特点,我们把面板模型细化为三种类型,我们需要通过检验在三种模型间进行选择,三种模型分别如下:无个体影响的不变系数模型的单方程回归形式为(混合效用模型):lnYit=+lnAit1+lnLit2+lnKit3+uiti=1,2,N,t=1,
25、2,T在该模型中,假设在各地区之间既无个体影本文使用Matlab 7.1软件进行模型估计,Matlab中的空间计量经济学程序可从econometrics下载,主要由LeSage和Elhorst等人编写,该工具箱可以从www.spatial-下载。22科 研 管 理2010年响,也没有结构变化,即对于各地区建立的方程,截距项和k1维系数向量均相同。对于该模型,利用普通最小二乘法便可求出参数 和 的一致有效估计。变截距模型的单方程回归形式为(个体固定效用模型):lnYit=i+lnAit1+lnLit2+lnKit3+uiti=1,2,N,t=1,2,T在该模型中,假设不同地区存在个体影响而无结构
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