孙智君1,2，张雅晴1
(1.武汉大学 经济与管理学院；2.武汉大学 区域经济研究中心，湖北 武汉 430072)
摘要：采用空间统计标准差椭圆方法测度2004—2014年中国高技术制造业与5类细分行业集聚水平，采用GIS空间可视化技术分析高技术制造业集聚的时空演变特征。研究结果显示：高技术制造业空间集聚特征明显，集聚中心从东部沿海向内陆方向移动，集聚范围不断扩展，集聚水平呈下降态势，但高技术制造业集聚水平始终高于制造业整体集聚水平；航空航天器及设备制造业的空间分布主要由非市场因素决定；电子及通信设备制造业始终呈“沿海型”集聚分布；医药制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚水平呈著提高；计算机及办公设备制造业集聚水平明显下降。最后，提出应从加强对高技术制造业转移与承接的引导、积极促进中部地区高技术制造业发展等方面，进一步促进中国高技术制造业持续健康发展。
关键词：高技术制造业；产业集聚；标准差椭圆；时空演变
当今世界新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，发达国家纷纷实施创新增长战略和再工业化战略，全球产业分工格局正在深度重塑，中国经济也步入创新驱动发展“新常态”。 具有知识技术密集、能源资源消耗较少、产业增长率高、产业关联效应强等特点的高技术制造业是国民经济体系中最为活跃的制造业部门，集中体现一国创新发展水平，对提升制造业国际竞争力至关重要。高技术制造业一方面对自然条件的依赖度低，另一方面，对知识外溢的依赖度高，而知识外溢存在空间局限性，因而集聚化发展是高技术制造业的一大显著特征。高技术制造业集聚具有明显的范围经济效应，一方面通过分工与专业化，提高单个企业的劳动生产率，另一方面，由于产业链上下游企业地理距离缩短，降低企业搜寻原材料、开拓客户的成本和企业间交易费用，同时，集群整体增强的谈判能力使企业能以更低的成本得到更加优质的基础设施和服务。学术界相当关注高技术制造业集聚，但大多研究集聚水平的时间演变特征，缺乏空间视角，以至于研究结果过于抽象，难以为高技术制造业发展提供具体的政策建议。因此，亟需将时间演变趋势和空间分布特征置于同一分析框架下，对高技术制造业集聚水平时空演变特征进行分析。高技术制造业集聚水平应如何量化评估？中国高技术制造业集聚水平是否高于制造业整体集聚水平？其时空演变特征如何？本文将侧重探究上述3个问题。
目前学术界侧重采用基于区域(通常是行政单元)产业数据的传统统计分析方法评估高技术制造业集聚水平，如区位商[1]、产业相似度[2]、胡佛系数[3]、泰尔指数[4]、EG指数[5-6]等。多数研究文献倾向综合运用多种方法进行测算，如采用行业集中度和空间基尼系数测算高技术制造业集聚度[7]；采用行业集中度和HHI指数测算高技术制造业集聚水平[8]。部分学者主张采用多因素加权方法构建集聚指数评估高技术制造业集聚水平[9]，分别测度高技术制造业的专业化集聚指数和多样化集聚指数[10]；主张直接用就业密度表征高技术制造业集聚水平[11]或用索洛残差法直接评价高技术制造业集聚效果。还有学者对基于Ripley的K函数进行改进并将其应用于高技术制造业集聚水平测度[12]。现有实证研究成果存在两方面缺陷：一是忽略行政单元本身的规模差异，如新疆土地面积是上海的200多倍，将两者视作同等规模行政单元所估算出的高技术制造业集聚水平结果显然失真；二是缺少对高技术制造业与制造业整体集聚水平的比较分析，无法直观识别高技术制造业相对于制造业整体的集聚特点。
本文力图在两方面作出创新性探索：一是采用基于距离和产业数据的SDE方法与空间集聚度指标测度中国高技术制造业及细分行业集聚水平，相较于传统统计分析方法，考虑了行政单元本身规模差异，并且能够直观显示产业空间分布特征；二是提出空间集聚度偏离指数指标，实现对不同经济要素空间分异的量化。
标准差椭圆(SDE)方法(又称方向分布工具)[13]，可用于识别要素的空间分布特征。SDE中心相当于经济要素的空间分布重心，长轴方向和短轴方向分别代表要素空间分布主趋势方向和次趋势方向，长轴长度和短轴长度分别表征要素空间分布在主趋势方向和次趋势方向偏离重心的程度，扁率等于长短轴之差与长轴长度的比值，体现要素空间分布形态。一般椭圆方程为：
(1)
式中，s是置信度的值，σX和σY是椭圆在X轴和Y轴的标准差，其具体计算方法参考Wong[14]、Gong[15]、Scott[16]等的研究。
根据赵璐和赵作权[17]的研究成果，要素分布椭圆与基准分布椭圆的差别可用于判断要素的空间集聚水平。其计算公式为：
空间集聚度=|1-Area(要素分布椭圆)/Area(基准分布椭圆)|
(2)
式中，Area()表示椭圆面积。本文更进一步提出要素1相对要素2的空间集聚度偏离指数，其理论来源是两经济要素SDE椭圆越重合，其空间分布格局就越相似。计算公式为：
偏离指数=|1-Area(要素分布椭圆1∩要素分布椭圆2)/Area(要素分布椭圆2)|
(3)
此外，本文还采用要素密集度作为辅助指标，要素密集度可反映要素空间分布的密集性，其计算公式为：
要素密集度=经济要素量/Area(要素分布椭圆)
(4)
本文选取全国尺度，以2004—2014年为研究时段，以2004年为基期的中国内地31个省份主营业务收入为指标。数据源自相关年份《中国经济普查年鉴》、《中国工业经济统计年鉴》、《中国高技术产业统计年鉴》和《中国价格统计年鉴》。主要基于Arcgis 10.3平台进行空间计算，标准差椭圆为包含68%经济要素的第一类椭圆，空间参考为Albers投影(中央经线105°E，标准纬线25°N、47°N)。
根据国家统计局颁布的《高技术产业(制造业)分类标准》(2013)，高技术制造业指R&D强度(R&D经费支出占主营业务收入比重)相对较高的制造业行业，涉及医药制造业、航空航天器及设备制造业、计算机及办公设备制造业、电子及通信设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业、信息化学品制造业等6类细分行业。鉴于信息化学品制造业无相关统计数据，分析侧重前五大细分行业。采用SDE方法测度2004—2014年中国高技术制造业集聚水平(结果见表1、图1)。其时空演变特征主要表现为：
(1)高技术制造业集聚中心向西北方向移动。研究时段内，高技术制造业集聚中心虽然始终在安徽省西南部，但是不断向西北方向移动。其中，向西移动了67.07km，向北移动了52.19km，位移总量为84.99km。在东—西方向上，高技术制造业明显保持向西移动态势，2004—2010年均位移距离为2.65km，2010—2014年均位移距离为8.92km，且2012—2013年移动幅度最大，位移距离达17.20km。在南—北方向上，集聚中心基本呈向北移动态势，2004—2010年均位移距离为2.30km，2010—2014年均位移距离为9.59km，且2011—2012年移动幅度最大，位移距离达27km。
(2)高技术制造业集聚范围向内陆方向扩张。研究时段内，高技术制造业集聚范围呈显著扩张趋势，集聚面积共扩张13.10km2。虽然集聚区域始终涵盖山东、江苏、上海、浙江、福建、广东等东部沿海省份和安徽、江西、河南、湖北、湖南等中部省份，但河南、湖北、湖南3省在2004年只有约半域位于集聚区域，2014年接近全域位于集聚区域。分阶段来看，2004—2010年高技术制造业集聚范围扩张1.01km2，2010—2014年扩张12.09km2，且2010—2011年集聚范围扩张面积最大，为6.04km2。
(3)高技术制造业集聚方向逆时针旋转。研究时段内，高技术制造业集聚轴线始终为东北—西南方向，方位角基本呈增大趋势，表明集聚轴线逆时针旋转，椭圆西南部省份(如湖南、湖北)对高技术制造业的拉动作用增强。短轴呈延长趋势，长轴总体呈缩短趋势，且短轴延长的幅度远大于长轴缩小的幅度，表明高技术制造业在东西方向扩张，在南北方向收缩，且东西方向的扩张趋势强于南北方向的收缩趋势。
(4)高技术制造业集聚水平下降与要素密集度上升并行。以基准分布椭圆为参照，高技术制造业分布呈现明显的空间集聚特征，样本期内，高技术制造业平均空间聚集度为75.07%。2010年是高技术制造业集聚水平演变的转折点，2004—2010年高技术制造业空间集聚度下降0.17%，2010-2014年空间集聚度下降幅度更大，为2.11%。与此相对应，2004-2014年高技术制造业要素密集度持续上升，2014年要素密集度是2004年的3.67倍。高技术制造业集聚水平下降与要素密集度上升并行，高技术制造业集聚水平下降的主要原因是中部地区相对于东部沿海地区高技术制造业增长速度更快。
表1高技术制造业空间集聚参数
图1高技术制造业和制造业整体空间集聚
采用SDE方法分别测度2004和2014年高技术制造业五大细分行业集聚水平(见表2、表3)，其时空演变特征主要表现为：
从集聚中心而言，在东西方向上，集聚中心最靠东的始终是医疗仪器设备及仪器仪表制造业，最靠西的始终是航空航天器及设备制造业；在南北方向上，集聚中心最靠北的始终是航空航天器及设备制造业，最靠南的始终是计算机及办公设备制造业。研究时段内，医药制造业、航空航天器及设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚中心向东北方向平移，计算机及办公设备制造业向西北方向平移，电子及通信设备制造业向西南方向平移。从集聚范围来看，研究时段内，医药制造业、航空航天器及设备制造业、电子及通信设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚范围分别缩小20.14km2、34.25km2、8.06km2、53.38km2， 仅计算机及办公设备制造业集聚范围扩大，扩大77.54km2。从集聚方向来看，研究时段内高技术制造业五大细分行业集聚轴线均为东北—西南方向，其中只有航空、航天器及设备制造业方位角略有缩小，其它四大细分行业方位角均呈增大趋势，表明集聚轴线逆时针旋转，椭圆西南部省份对相应行业的拉动作用增强。从长短轴来看，需要特别指出的是航空、航天器及设备制造业和计算机及办公设备制造业，前者短轴变动幅度很小而长轴缩短19.51%，表明该行业在东北-西南方向明显收缩；后者在长轴变动幅度很小而短轴延长88.99%，表明该行业由东南向西北方向大幅扩张。
从集聚水平来说，2004和2014年空间集聚度最高的细分行业分别为计算机及办公设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业；空间集聚度最低的细分行业始终是航空航天器及设备制造业。研究时段内，医药制造业、航空航天器及设备制造业、电子及通信设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业空间集聚度分别上升3.52%、5.99%、1.41%、9.33%，仅有计算机及办公设备制造业集聚水平下降，空间集聚度下降13.56%。
从要素密集度来说，五大细分要素密集度均呈明显上升趋势，其中，医疗仪器设备及仪器仪表制造业上升幅度最大，2014年要素密集度是2004年的10.09倍，计算机及办公设备制造业2014年的要素密集度仅为2004年的1.18倍。计算机及办公设备制造业集聚水平下降的主要原因是产业从东部沿海向中部地区转移。
综上，可以根据集聚中心将高技术制造业五大细分行业划分为沿海型和内陆型，根据集聚水平划分为集中化和离散化(见表2)
表2高技术制造业细分行业空间集聚类型
表3高技术制造业细分行业空间集聚参数
根据国民经济行业分类标准，制造业门类整体涵盖30多个大类，高技术制造业是制造业整体的一部分。比较高技术制造业与制造业整体的要素分布椭圆发现，高技术制造业相对于制造业整体而言，集聚中心更偏向东南沿海地区，集聚范围更小，椭圆形状更加扁平，方向分布特征更加明显。比较空间集聚度发现，即使研究时段内高技术制造业空间集聚度呈下降趋势，高技术制造业集聚水平也始终远远高于制造业整体集聚水平。比较高技术制造业相对于制造业整体的空间集聚度偏离指数发现，2014年偏离指数相对于2004年下降10.8%，即高技术制造业与制造业整体的要素空间分布愈发重合。
比较五大细分行业与制造业整体要素分布椭圆可以发现，航空航天器及设备制造业集聚中心始终在制造业整体集聚中心的西北方，电子及通信设备制造业集聚中心在东南方，医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚中心在东北方，医药制造业2004和2014年集聚中心分别在西北方和东北方，计算机及办公设备制造业2004和2014年集聚中心分别在东南方和西南方。比较五大细分行业与制造业整体的空间集聚度可以发现，医药制造业和航空航天器及设备制造业集聚水平始终低于制造业整体水平，但差距在不断缩小，电子及通信设备制造业和医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚水平始终高于制造业整体，且差距在不断扩大，计算机及办公设备制造业集聚水平从2004年远高于制造业整体持续下降到2014年略低于制造业整体。比较五大细分行业相对于制造业整体的空间集聚度偏离指数可以发现，医药制造业、电子及通信设备制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业愈发偏离制造业整体空间分布，航空航天器及设备制造业、计算机及办公设备制造业愈发重合于制造业整体空间分布。
(1)我国高技术制造业空间分布呈现明显的集聚特征，其集聚水平始终高于制造业整体。在高技术制造业五大细分行业中，仅有医药制造业、航空航天器及设备制造业等高技术制造业细分行业集聚水平低于制造业整体，但差距在不断缩小。这表明相对于传统制造业，能够突破自然条件限制、具有强外部性和高附加值的高技术制造业更易呈现集聚化发展态势。
(2)我国高技术制造业集聚中心向内陆方向移动，集聚范围持续扩展，集聚方向逆时针旋转，集聚水平不断下降。湘鄂等中部省份对高技术制造业的拉动作用显著增强，中部地区高技术制造业增长速度高于东部沿海地区。在五大细分行业中，航空航天器及设备制造业空间分布更多由非市场因素决定；电子及通信设备制造业空间分布变化相对较小；医药制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业集聚中心向东北方向移动，集聚水平呈显著提高态势；计算机及办公设备制造业集聚中心向西北方向平移，集聚水平呈明显下降态势。
(3)在传统制造业纷纷从要素成本不断上升的东部沿海地区转移到中西部地区尤其是中部地区时，大规模高技术制造业产业转移并未发生，仅有计算机及办公设备制造业表现出相对明显的产业转移态势。
(1)积极引导计算机及办公设备制造业有序转移和科学承接。计算机及办公设备制造业已呈现明显的从东部沿海地区向中西部地区转移的态势，东部地区应遵循市场规律，积极引导计算机及办公设备制造业转出；中西部地区应进一步推进“放管服”改革，减少行政审批事项，规范行政审批程序，完善基础设施配套，营造低成本、便利化的营商环境，积极承接产业转移。
(2)高度重视医药制造业、航空航天器及设备制造业适度集聚化发展。产业集群是工业化发展到一定阶段的必然趋势，集群内企业由于地理位置的邻近性，能够享受范围经济和规模经济效应带来的成本优势；能够通过横向、纵向分工合作，促进产业升级；能够通过“干中学”、“用中学”、“非正式交流”等促进区域创新与技术进步。高技术制造业企业发展更离不开集群内企业间知识和技术外溢。医药制造业、航空航天器及设备制造业集聚水平较低，政府应大力引进、培育、提高相关企业特别是“种子型”创新企业，鼓励发展重点企业和配套企业，同时建立高效的政策支撑体系和完善的服务体系，培育集群企业本地植根性。
(3)积极推动中部地区高技术制造业集聚化发展。中部地区是保障中国经济持续健康发展的重要战略支撑区，应积极加强与东部地区合作，重点推进中部地区医药制造业、医疗仪器设备及仪器仪表制造业等高技术制造业集聚化发展，建成创新型产业集群，促进中部地区建成全国重要的高技术制造业基地。
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Sun Zhijun1,2，Zhang Yaqing1
(1．School of Economics and Management，Wuhan University，Wuhan 430072，China；2．Research Center of Regional Economy，Wuhan University，Wuhan 430072，China)
Abstract：This paper measures agglomeration level of high-tech manufacturing industry and its five sub-sectors by standard deviational ellipse and analyzes the characteristics of their spatio-temporal evolution by visual technology of the space data of the GIS in China in 2004-2014.The results show that, on the high-tech manufacturing industry, characteristics of spatial agglomeration is obvious, agglomeration center move from the coastal areas into central China, agglomeration size expand, agglomeration level decline but is always higher than that of the whole manufacturing industry; on the sub-sectors of high-tech manufacturing industry, the space distribution of the spacecraft and equipment manufacturing industry is mainly determined by the non-market factors, the electronic and communication equipment manufacturing industry concentrates in the coastal areas of China, agglomeration level of the pharmaceutical manufacturing and medical instrument and equipment manufacturing industry improve significantly, while agglomeration level of computer and office equipment manufacturing industry decrease evidently. In order to further promote the sustained and healthy development of high-tech manufacturing industry in China, the guide for industrial transfer and acquisition of high-tech manufacturing industry should be strengthened and the development of high-tech manufacturing industry in central China should be strongly supported.
KeyWords:High-Tech Manufacturing Industry; Industry Agglomeration; Standard Deviational Ellipse; Spatio-Temporal Evolution
收稿日期：2017-10-16
基金项目：国家社会科学基金重大项目(15ZDA020)
作者简介：孙智君(1969-)，女，湖北洪湖人,武汉大学经济与管理学院、区域经济研究中心副教授、硕士生导师，研究方向为产业经济；张雅晴(1994-)，女，安徽淮北人，武汉大学经济与管理学院硕士研究生，研究方向为区域经济学。
DOI：10.6049/kjjbydc.2017080692
中图分类号：F264.2
文献标识码：A
文章编号：1001-7348(2018)09-0054-05
(责任编辑：万贤贤)