长三角城市群知识创新网络结构韧性时空分异与驱动因素分析
王玉珊(1990— ),女,山东青岛人,博士生,研究方向为城市与区域经济,创新网络。E-mail: ysw0327@163.com |
收稿日期: 2023-09-08
修回日期: 2023-10-31
网络出版日期: 2024-05-11
基金资助
国家自然科学基金面上项目(71974182)
国家自然科学基金面上项目(72374191)
国家自然科学基金地区项目(72163010)
中国科学院青年创新促进会项目(2022152)
Analysis of Spatiotemporal Differentiation and Driving Factors of Knowledge Innovation Network Structure Resilience in the Yangtze River Delta Urban Agglomeration
Received date: 2023-09-08
Revised date: 2023-10-31
Online published: 2024-05-11
Supported by
National Natural Science Foundation of China(71974182)
National Natural Science Foundation of China(72374191)
National Natural Science Foundation of China Regional Project(72163010)
Youth Innovation Promotion Association of the Chinese Academy of Sciences(2022152)
提升城市群知识创新网络结构韧性,有助于建设安全的区域创新体系,保障城市知识创造职能。基于2011—2021年长三角41个城市间合作发表WOS论文数据构建城市群知识创新网络,基于演进韧性理论与复杂网络理论,构建网络结构韧性的“脆弱性-抗毁性-恢复性-演进性”四维评价指标体系,采用社会网络分析和GIS空间分析技术刻画网络结构韧性的时序演化与空间格局,运用GTWR和MRQAP模型识别其驱动因素。结果表明: ① 2011—2021年长三角城市群知识创新网络结构韧性呈上升趋势,立体化特征减弱,传输环境优化,异质性联系减弱,一体化属性增强,且呈现“中部高南北低,东高西低”的差异化空间布局; ② 韧性主导节点为上海、南京、杭州、合肥、苏州等核心城市,确保主导节点的稳定性是保障网络结构韧性的关键; ③ 科教支持和产业结构对城市节点韧性具有显著正向驱动力,经济发展、对外开放、人力资本与知识基础的解释力具有鲜明的空间异质性,发挥双因子交互作用可有效推动网络结构韧性演化; ④ 网络聚合效应、匹配效应、虹吸效应以及邻近性均驱动网络结构韧性演化,网络拓扑结构、产业相似和人资相似、良好的教育环境,以及制度、社会和组织邻近性均有助于城市间形成强韧的知识合作关系。
王玉珊 , 刘道强 , 王光辉 , 孙澍 . 长三角城市群知识创新网络结构韧性时空分异与驱动因素分析[J]. 地球信息科学学报, 2024 , 26(4) : 1093 -1109 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2024.230539
Improving the structural resilience of the knowledge innovation network of urban agglomerations is conducive to building a safe regional innovation system and ensuring the knowledge creation function of cities. The knowledge innovation network of urban agglomeration is constructed based on the data of papers published on WOS website for 41 cities in the Yangtze River Delta from 2011 to 2021. Based on evolutionary toughness theory and complex network theory, a four-dimensional evaluation index system of network structure toughness is constructed, which is "vulnerability-invulnerability-resilience-evolution". Social network analysis and GIS spatial analysis are used to describe the temporal evolution and spatial pattern of network structure toughness. GTWR and MRQAP models are used to identify the driving factors. The results show that: (1) From 2011 to 2021, the structural resilience of the knowledge innovation network of the Yangtze River Delta urban agglomeration shows an upward trend, with weakened three-dimensional characteristics, optimized transmission environment, weakened heterogeneous connections, and enhanced integration attributes. There are obvious regional differences in the resilience of the network structure, showing a layout trend of "high in the middle and low in the north, high in the east and low in the west"; (2) The leading nodes of resilience are core cities such as Shanghai, Nanjing, Hangzhou, Hefei, and Suzhou. Ensuring the stability of the dominant node is the key to ensuring the structural resilience of the network. The vulnerable nodes are mostly concentrated in the northwest and southwest of the Yangtze River Delta. Although they can avoid large-scale network collapse through the regional "lock-in" effect, there may also be connection instability caused by poor network linkage and poor resource transmission; (3) Science and education support and industrial structure have significant positive driving forces on the resilience of urban nodes. The explanatory power of economic development, opening up, human capital, and knowledge base has distinct spatial heterogeneity. There is a significant correlation between the driving factors, indicating that the interaction of two factors is an effective way to improve the resilience of urban nodes and promote the evolution of the overall resilience of the network; (4) The MRQAP results show that network aggregation effect, matching effect, siphon effect, and multi-dimensional proximity all drive the resilience evolution of network structure. Network topology, similar industries and similar human resources, good educational environment, and three-dimensional proximity of institutions, society, and organizations are all conducive to the formation of strong knowledge cooperation between cities.
表1 知识创新网络结构韧性表征体系Tab. 1 Knowledge innovation network structure resilience measurement system |
指标层 | 公式 | 释义 | 编号 |
---|---|---|---|
层级性 | 为度分布曲线的斜率, 表示层级性; 与 分别表示城市节点 的度值大小和度值排名; 为常数项。 | (1) | |
传输性 | 表示网络传输效率; 为城市节点 到 的最短距离; 为网络节点数。 | (2) | |
匹配性 | 为节点间的度关联系数,表示匹配性,若 网络具有同配性, 网络具有异配性; 表示节点 的度值; 表示与节点 直接连接的所有相邻节点的度的平均值; 为常数项。 | (3) | |
集聚性 | 为网络平均集聚系数; 为网络节点数; 为与节点 直接相连的邻居节点数量; 表示网络中与节点 产生的全部连结数量。 | (4) |
表2 GTWR检验变量设定Tab. 2 Setting of GTWR test variables |
变量 | 计算公式 | 公式编号 | 变量说明 |
---|---|---|---|
经济发展(ECO) | ECO=GDP/年末总人口 | (7) | 以人均GDP(元)表示 |
产业结构(IND) | IND=三产增加值/二产增加值 | (8) | 以产业结构高级化水平表示 |
科教支持(POL) | POL=政府科技支出/一般预算 | (9) | 以政府科技支出占比表示 |
对外开放(OPE) | OPE=外商投资额/GDP | (10) | 以外商投资占比表示 |
人力资本HUM) | HUM=高校在校人数/年末总人口 | (11) | 以高校在校人数占比表示 |
知识基础(KNO) | KNO=SCI论文发表量/年末总人口 | (12) | 以人均论文发表量表示 |
表3 QAP回归解释变量设定Tab.3 Setting of QAP regression explanatory variables |
类别 | 变量 | 机制 | 变量说明 | |
---|---|---|---|---|
结构属性 | 网络权力相似(NetSim) | 聚合效应 | 城市 与城市 的度数中心度的差值的绝对值 | |
个体属性 | 产业相似(IndSim) | 同配效应 | 城市 与城市 的产业结构高级化水平的差值的绝对值 | |
经济相似(EcoSim) | 同配效应 | 城市 与城市 的人均GDP的差值的绝对值 | ||
人资相似(ResSim) | 同配效应 | 城市 与城市 的高校在校人数占比的差值的绝对值 | ||
教育环境(EduEnv) | 虹吸效应 | 城市 与城市 的科学和教育财政支出的乘积 | ||
对外环境(OpeEnv) | 虹吸效应 | 城市 与城市 的外商投资占比的乘积 | ||
关系属性 | 地理邻近(GeoPro) | 溢出效应 | 城市间的最短公路距离,用百度地图官方API获取的最短距离表示。 | |
制度邻近(InsPro) | 溢出效应 | 城市间制度环境的相似性,使用创新创业相似度表示,如式(15)所示 | ||
社会邻近(SocPro) | 溢出效应 | 城市 与城市 的社会联系强度,使用知识合作相似度表示,运用Jaccard相似系数计算,如式(16)所示 | ||
文化邻近(CulPro) | 溢出效应 | 城市 与城市 是否属于同一方言区,同属则为1,否则为0 | ||
组织邻近(OrgPro) | 溢出效应 | 城市 与城市 属于高能级城市(直辖市、省会城市和计划单列市)的数量 |
表4 2011—2021年长三角城市群知识创新网络结构韧性时序演化Tab. 4 Temporal evolution of knowledge innovation network structure resilience in the Yangtze River Delta urban agglomeration from 2011 to 2021 |
年份 | 层级性 | 传输性 | 匹配性 | 集聚性 |
---|---|---|---|---|
2011 | 0.834 | 0.594 | -0.406 | 0.763 |
2012 | 0.671 | 0.632 | -0.386 | 0.775 |
2013 | 0.666 | 0.631 | -0.360 | 0.769 |
2014 | 0.546 | 0.664 | -0.361 | 0.770 |
2015 | 0.564 | 0.667 | -0.340 | 0.804 |
2016 | 0.433 | 0.701 | -0.210 | 0.771 |
2017 | 0.445 | 0.701 | -0.296 | 0.788 |
2018 | 0.404 | 0.728 | -0.274 | 0.814 |
2019 | 0.323 | 0.749 | -0.210 | 0.804 |
2020 | 0.223 | 0.803 | -0.141 | 0.841 |
2021 | 0.208 | 0.795 | -0.124 | 0.847 |
表5 长三角城市群知识创新网络结构韧性排名前十位的城市与城市对Tab. 5 The top ten cities and city pairs in terms of knowledge innovation network structure resilience in the Yangtze River Delta urban agglomeration |
排名 | 节点韧性 | 连边韧性 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2011年 | 2021年 | 2011年 | 2021年 | |||||
城市 | 贡献度 | 城市 | 贡献度 | 城市对 | 贡献度 | 城市对 | 贡献度 | |
1 | 上海 | 0.790 9 | 南京 | 0.813 6 | 南京-上海 | 0.895 9 | 南京-上海 | 0.903 0 |
2 | 南京 | 0.799 2 | 上海 | 0.827 3 | 杭州-上海 | 0.913 8 | 杭州-上海 | 0.928 7 |
3 | 杭州 | 0.879 4 | 杭州 | 0.875 2 | 上海-合肥 | 0.952 5 | 杭州-南京 | 0.952 5 |
4 | 合肥 | 0.916 9 | 合肥 | 0.932 5 | 南京-杭州 | 0.959 2 | 合肥-上海 | 0.967 2 |
5 | 苏州 | 0.941 1 | 苏州 | 0.943 1 | 南京-合肥 | 0.960 6 | 合肥-南京 | 0.968 6 |
6 | 宁波 | 0.968 1 | 宁波 | 0.967 4 | 苏州-上海 | 0.967 5 | 南京-苏州 | 0.972 1 |
7 | 镇江 | 0.968 5 | 镇江 | 0.976 2 | 苏州-南京 | 0.968 0 | 苏州-上海 | 0.975 9 |
8 | 无锡 | 0.970 1 | 无锡 | 0.979 7 | 南京-镇江 | 0.972 7 | 杭州-宁波 | 0.977 4 |
9 | 温州 | 0.974 2 | 徐州 | 0.983 0 | 杭州-宁波 | 0.976 8 | 南京-镇江 | 0.980 2 |
10 | 扬州 | 0.979 7 | 温州 | 0.984 1 | 上海-温州 | 0.979 8 | 南京-无锡 | 0.983 6 |
表6 2021年长三角城市群知识创新网络结构韧性GTWR的相关参数Tab. 6 Relevant parameters of GTWR in the resilience driving factors of knowledge innovation network structure resilience in the Yangtze River Delta urban agglomeration in 2021 |
网络 | 带宽 | 残差平方和 | 估计标准差 | AICc值 | R2 | 矫正后R2 | 时空距离比 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
知识 | 0.127 | 1 820.411 | 1.972 | -1 005.946 | 0.822 | 0.815 | 0.413 |
图5 2021年长三角城市群知识创新网络结构韧性驱动因子空间变化Fig. 5 Spatial changes in the resilience driving factors of knowledge innovation network structure resilience in the Yangtze River Delta urban agglomeration in 2021 |
表7 MRQAP检验结果Tab. 7 MRQAP test results |
驱动因素 | 2011年 | 2021年 | |||
---|---|---|---|---|---|
模型1 | 模型2 | 模型1 | 模型2 | ||
网络权力相似 | NetSim | -0.612*** | -0.652*** | -0.427*** | -0.337*** |
(0.000) | (0.000) | (0.000) | (0.000) | ||
产业相似 | IndSim | 0.118** | -0.018 | 0.124** | -0.144* |
(0.000) | (0.000) | (0.000) | (0.000) | ||
经济相似 | EcoSim | -0.047 | 0.055 | -0.078 | -0.093* |
(0.000) | (0.000) | (0.000) | (0.000) | ||
人资相似 | ResSim | 0.503*** | 0.278*** | 0.364** | 0.145** |
(0.000) | (0.000) | (0.001) | (0.000) | ||
教育环境 | EduEnv | 0.438*** | 0.254*** | 0.250** | 0.052** |
(0.000) | (0.000) | (0.000) | (0.000) | ||
对外环境 | OpeEnv | -0.120* | -0.008 | -0.061** | -0.028 |
(0.000) | (0.000) | (0.000) | (0.000) | ||
地理邻近 | GeoPro | 0.070 | 0.093* | ||
(0.000) | (0.001) | ||||
制度邻近 | InsPro | 0.216** | 0.157*** | ||
(0.001) | (0.002) | ||||
社会邻近 | SocPro | 0.052*** | 0.035** | ||
(0.000) | (0.000) | ||||
文化邻近 | CulPro | 0.030*** | -0.019*** | ||
(0.000) | (0.000) | ||||
组织邻近 | OrgPro | 0.574*** | 0.664*** | ||
(0.001) | (0.001) | ||||
R2 | 0.299 | 0.420 | 0.259 | 0.326 | |
Adj-R2 | 0.296 | 0.416 | 0.247 | 0.323 |
注:***、**、*分别表示在1%、5%、10%的显著性水平下显著。 |
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