经济发展与技术空间分布关系的实证检验

2010-05-22 08:07黄建山

统计与决策 2010年9期

孙婷，黄建山

（1.西安交通大学经济与金融学院，西安 710061；2.南京大学博士后流动站，南京 210093）

当今世界，经济、技术以及人口分布的不均衡是一个突出且难以把握的现实问题。一般地，比较空间的不均衡分布都是基于地图的，但这种基于地图的分析很难直观反映空间分布的动态变化，不利于多个属性之间的比较分析，因此就需要建立一种更精确、更具可比性的空间描述方法，如空间转移的方向、距离和相互作用等。本文试图进一步拓展独立于地图的空间比较分析方法，将重心概念应用于空间地理分析和国际经济技术领域，并以此来探索世界经济、人口及技术的分布和转移及其相互关系。

1 理论模型

1.1 重心的分布

重心（COG）的基本含义是空间或平面的一个点，物体每一个部分都受到重心的引力作用，在重心点上这种引力作用达到平衡。一个区域空间分布的不平衡是指属性重心与该区域地理重心之间的距离及偏移角度，当两个重心完美匹配时该区域将达到空间均衡。然而在多数情况下这两个重心并不一致，属性重心距地理重心越远，该区域空间分布不均衡就越是严重。通过坐标我们能够得出重心的空间地理特征，如果重心发生了变化，其坐标位置将相应地显示出移动轨迹。

1.2 重心移动的方向

与已有文献不同，本文中重心的变化角度是以其前一年的重心位置为参照计算而得的，这样便于寻找重心的变动轨迹。当重心从k年的点移动k+1年的点时，便可得到如下可能性分布空间（如图1所示）。

我们将正东方向定义为0°，且顺时针方向为正向，由此可得：

第一象限的角度范围是（0°,90°）（North-East）；

第二象限的角度范围是（90°,180°）（North-West）；

第三象限的角度范围是（-180°,-90°）（South-West）；

第四象限的角度范围是（-90°,0°）（South-East）；

重心移动的角度范围是（-180°,180°）。

1.3 重心移动的距离

d(k+1)-k=c·，常数c≈111.111，这是从平面距离转化为实际空间距离的常数。重心k+1年的转移距离在经度上为(l ongk+1-l ongk)，在纬度上为（l atk+1-l atk），转移的实际距离分别为 c·(l ongk+1-l ongk)和 c·（l atk+1-l atk）。

当∣λ∣＜1 时，重心的移动方向范围为(-45°,45°)，(135°,180°)或(-135°,-180°)，这表明其在经度方向上的移动距离大于其在纬度方向上的移动距离；

当∣λ∣＞1 时，重心的移动方向范围为(45°,135°)或(-45°,-135°)，这表明其在经度方向上的移动距离小于其在纬度方向上的移动距离；

当∣λ∣=1时，重心的移动方向位于对角线上，即45或135°，这表明其在经度方向上的移动距离等于其在纬度方向上的移动距离；

当重心在经度和（或）纬度上的移动距离为0时，其方向则为 0°和(或)90°。

1.4 重心移动的速度

重心的移动速度是指其在研究期间的平均移动速度：

1.5 重心移动的原因

由计算公式可知，决定重心分布和移动的包括两个因素：一个是地理位置坐标，包括经度和纬度两个方向；另一个是属性值，如GDP、FDI 及人口等。既然各地的地理坐标保持不变(在研究中假设各行政区中心城市的地理位置是固定的)，那么重心的变化就反映了其所代表的属性的变化，因此重心移动的原因主要来自属性值的不均衡性。

2 假设

文章将分别讨论 GDP重心（GDPCOG）、FDI重心（FDICOG）、人口重心（PopulCOG）与技术重心之间的相互关系（如图2所示），并提出相关假设。

2.1 技术重心与DGP重心

在技术产业中，重要的要素（包括科学知识、组织及技术等）不是由国家内部继承而来，而是通过创新活动来创造和获取，国外专利及技术的获得对创新活动具有积极的影响作用。“科学技术是第一生产力”，其能够转化为实际的生产力进而提高生产效率，特别是在科技高度发达、经济日趋集约化、知识资本密集化的今天，技术作为一项必不可少的生产要素，在经济发展中扮演着越来越重要的角色。另外，尽管存在一些争议，GDP仍然被作为反映经济增长状况的一个重要指标。综上所述，技术重心与GDP重心在地理分布上具有显著的正相关性，因此本文提出假设：

H1：技术重心（TechnCOG）的空间分布、移动方向和速度与DGP重心（GDPCOG）的分布和移动情况正相关。

2.2 技术重心与FDI重心

技术能够转化为实际的生产力进而提高生产效率，而专利和许可则是技术发展的硬件资源 (Nikolaus Thumm,2005[13])。FDI作为经济发展的一项重要投入元素，为公司提供了改变现有资源和技能所需的有形及无形资源，其流入经常伴随着技术转移、专利应用以及许可生产发生。经常可以看到，一些跨国公司通过FDI将更多的技术转移到发展中国家。美国一项对52个国家的调查表明，外商直接投资净流入与本国制造业出口绩效之间呈显著的正向关联。新加坡FDI的上升与不断增长的技术出口之间也具有密切的同步关系(电子元件及其组件等)。此外，相对于其他产业来说，高度知识密集型技术产业一般对区域地理的嵌入程度较低，其在网络及关系方面将更加倾向于国际化。因此本文提出假设：

H2：技术重心（TechnCOG）的空间分布、移动方向和速度与FDI重心（FDICOG）的分布和移动情况正相关。

2.3 技术重心与人口重心

人口分布变化的原因主要来自以下两个方面：一是自然增长率，二是人口迁移，自然增长率的差异导致人口重心向增长率高的国家和区域移动。世界人口的大约80%集中在四个区域：西欧中欧；美国(东部)和加拿大(东南部)；中亚和东南亚(特别是中国、日本、马来西亚、印度尼西亚和菲律宾等)；印度次大陆(印度、巴基斯坦、斯里兰卡、孟加拉国)。影响人口分布的社会因素包括经济发展水平、技术应用、文化特征和政策环境等，人口常常向生活水平更高、环境更加舒适、经济更具活力的地区迁移。值得注意的是，技术在一定程度上能够取代劳动力，但通常技术应用更多的地方其人员工资和收入也往往更高，专利和许可的收入和支付费用将通过工资途径与人口因素密切相关。因此本文提出假设：

H3：技术重心（TechnCOG）的空间分布、移动方向和速度与人口重心（PopulCOG）的分布和移动情况正相关。

近年来，城市轨道交通凭借其方便快捷、运量大、安全、准点等优势而得到广泛的发展。但城市轨道交通车辆运行过程中产生的噪声和振动，会严重影响旅客乘坐舒适性和沿途居民的生活质量。相比于刚性车轮，弹性车轮在减振降噪和降低轮轨动作用力等方面具备明显优势，所以许多发达国家已经开始在城轨车辆上使用弹性车轮。随着人们越发重视城市轨道交通的安全性，对城轨车辆使用弹性轮后在碰撞事故中的安全性进行研究是非常必要的。

3 实证检验及结果

3.1 数据选择及来源

本文选取GDP、外商直接投资净吸收、年末总人口、高科技产品出口收入以及专利、商标使用费收入作为研究指标，其中高科技产品主要包括信息技术、生物技术、新材料技术以及非传统技术产品。考虑到数据的可获得性和有效性，文章选取44个国家或地区的年度数据为样本（其对世界经济总值的贡献份额高达90%之多），研究期间是从1990～2003年。以上所有经济数据来源于国家发改委、中国国家统计局，且均经过标准化处理。

另外，我们假设每个国家的地理坐标是固定的，即每个国家所在的地理位置被固定于其首都城市所在点，该数据（包括经度和纬度）通过GoogleEarth软件获取。

3.2 实证检验及结果

首先，分别研究各重心的空间分布、偏离角度、移动距离和速度等特征；其次，将各重心的分布情况（包括经度方向和纬度方向）及移动特征进行对比，分析GDP、FDI、人口与技术重心之间的相关性；最后得出对文章假设的检验结果。

3.2.1 各重心的分布及移动特征

（1）Hi-techCOG

Hi-techCOG 主要分布在北纬 36.5°和 40.5°及东经 20°和36°区域(如图3所示)，表现出空间不平衡性及波动趋势。在纬度方向上其正在向地理重心靠近，但在经度方向上却有明显的偏离扩大趋势。偏离角度9年为负，表明其正向低纬度方向即向南移动，其中有8年分布在(-90°,0°)的区间范围，说明其主要向南偏东方向移动。∣λ∣＜1，表明其在经度方向上的移动距离要大于在纬度方向上的移动距离，平均速度为每年338.121公里。

（2）PayR&LCOG

（3）RecR&LCOG

RecR&LCOG位于西北方向，但其移动轨迹却有明显的南偏东倾向(如图5所示)。它主要分布在西经45°和18°W及北纬41.2°和42.7°的矩形区域。相比地理重心其具有明显的不均衡分布特征，但这种不均衡性正在逐渐减弱。其偏离角度为锐角且其中有9年是逆时针方向，这表明RecR&LCOG主要向东南方向移动，平均速度为每年305.217公里。

（4）GDPCOG

GDPCOG的移动轨迹看起来像一个沿顺时针方向旋转的环形(如图6所示)，其分布于地理重心的西北方向，即东经3°和18°及北纬36°和38°区域，表现出轻度不均衡特征。其偏离角度具有交叉性倾向，1990～1995年向东南方向移动，随后向西南和西北方向移动，平均速度为每年258.433km公里。在14年中有12年∣λ∣＜1，表明其在经度方向上的移动距离要大于在纬度方向上的移动距离。总体来看，GDPCOG在移动方向上没有明显的趋势。

（5）FDICOG

FDICOG的移动轨迹也是一个顺时针方向的环形线 (如图7所示)，其分布于地理重心的西北方向，即西经10°和东经18°及北纬36°和北纬43°区域，相对较不平衡。其于1990～1995年向东南方向移动，1995年向西移动，1999年则向东移动，平均速度为每年612.436公里。绝大部分年份里∣λ∣＜1，说明其在经度方向上的移动距离比在纬度方向上的要大一些。总体来看，FDICOG的移动方向没有明显的规律可循。

（6）PopulCOG

PopulCOG分布于地理重心的东北方向(如图8所示)，即63.7°和 64.3°及北纬 29.8°和 30.7°一带，在水平方向上极度不平衡。其所有偏离角度均为负的锐角，移动速度为平均每年9.489公里。除1991年之外的绝对值均大于1，说明其在经度方向上的移动距离要小于纬度方向上的移动距离。总体来看，PopulCOG具有明显的东南方向偏移趋势。

3.2.2 对各重心的对比分析

（1）整体空间分布

如图9所示，所有的属性重心均与地理重心相距较远。其中，Hi-techCOG,PayR&LCOG,FDICOG及GDPCOG均位于地理重心的正北方向，而RecR&LCOG则位于西北方向，PopulCOG位于东北方向。GDPCOG位于Hi-techCOG的西部，PayR&LCOG的西南部，以及距RecR&LCOG较远的东南处。此外，FDICOG、PopulCOG也与TechnCOG的分布不一致，不均衡现象较为明显。

（2）经度方向分布

在经度方向上 (如表 1、图 10所示)，PayR&LCOG与GDPCOG，RecR&LCOG与PopulCOG之间的正相关性较为显著，因此假设1和2均得到支持；但PayR&LCOG与Popul-COG、RecR&LCOG与GDPCOG之间则呈微弱的负相关性，这点与原先假设相反。此外，FDICOG与TechnCOG正相关，假设3也得到支持。

（3）纬度方向分布

在纬度方向上(如表 2、图 11 所示)，GDPCOG、PopulCOG分别与TechnCOG之间存在中度正相关关系，假设1和3得到支持；此外，FDICOG与TechnCOG之间也呈较弱正相关性，因此假设2也得到一定程度上的支持。

（4）移动距离和速度

在移动距离方面 (如表3所示)，GDPCOG、PopulCOG与TechnCOG之间并不存在显著的正向关联，在这一点上假设1和2并没有得到有效支持；但FDICOG与TechnCOG之间呈正相关关系，假设3得到支持。其中，FDICOG的移动速度最大（约为其它重心速度的2倍）而PopulCOG的移动速度最小，这表明外商直接投资的空间分布变化相对较快，而人口重心则变动缓慢。

3.2.3 检验结果

由表4所示，对文章假设的检验结果总结如下：

（1）在空间分布上，各个重心的分布均与地理重心相距较远，空间分布的不平衡确实存在且未来还将持续相当长一段时间；

（2）在移动方向上，除了GDP和FDI之外，其它重心的偏离角度均呈现较强的规律性。其中，Hi-techCOG和RecR&LCOG明显地向东南方向偏移，PayR&LCOG向东南偏西方向扩散；而GDP重心和FDI重心则沿环行路径顺时针移动；此外，人口重心同样也呈鲜明的东南方向偏移倾向；

（3）在移动速度上，技术重心的平均速度约为每年300多公里，而FDICOG的移动速度最大（约为其它重心的2倍），而PopulCOG的移动速度最小，平均每年移动不到9公里。这表明外商直接投资的空间分布变化相对较快，而人口重心则变动缓慢。

4 结论

技术发展的均衡对世界经济的和谐具有重要意义，然而近年来世界各国科学技术分布并不平衡，不同国家的技术创新及应用速度和能力相差很大。本文将重心概念应用于空间地理分析和国际经济技术领域，旨在研究经济发展与技术的空间分布及其相互关系。研究表明：世界经济与技术分布存在空间不均衡且该现象将持续；技术和人口重心向南偏东方向移动而GDP、FDI重心则沿环形路径顺时针方向移动；GDP、FDI、人口与技术重心在纬度上显著正相关而在经度上则无明显关联；FDI的空间分布变化较快而人口重心则移动缓慢。

根据研究结论，鉴于各属性重心在纬度上的正相关性，可通过经济增长、人口转移、增加外商直接投资的吸收等途径来协调技术分布的南北差异。此外，建立有效机制加强对专利、商标的法律保护，拓宽渠道进一步增强经济区域流动性，也有利于促进科学技术的创新及其扩散和贸易。