陕西省经济发展、科技创新与生态环境系统的关联网络效应研究

黄仁全

(西安外国语大学 经济金融学院，陕西 西安 710128)

2020年4月，习近平总书记在陕西省考察时指出：要围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链，推动经济高质量发展迈出更大步伐。从系统论角度出发，经济发展、科技创新和生态环境“三元系统”是经济高质量发展的核心。[1]89-100近年来，陕西省经济发展、科技创新和生态环境建设取得了一定成就，但仍然存在系统发展不同步、不匹配、不协同等问题。例如，在2000—2018年期间，陕西省经济发展指数从0.34增长至0.97，科技创新指数从0.37增长至0.81，生态环境指数从0.35增长至0.84[2]45-52，不同系统之间的发展差异显著。

经济发展、科技创新和生态环境系统之间的发展是相互作用、相互影响、相互协调的。基于耦合发展理论，严翔、成长春等[3]85-93研究了长江经济带经济发展、创新能力和生态环境之间的耦合协调发展关系；
在长三角城市群发展中，马双、张翼鸥[4]23-32测度了生态环境、科技创新和经济增长系统的耦合协调度。谢永琴、刘莉[5]1-16通过研究表明，高质量发展需要经济发展、科技创新和生态环境“三元系统”之间形成“良性共振”。此外，石涛[6]25-34基于黄河流域生态保护和经济高质量发展的耦合协调测度，运用社会网络分析方法研究了该区域的空间网络效应，结果显示各区域间的空间溢出效应显著。

目前，学界围绕经济发展、科技创新和生态环境系统协调发展的研究取得了一些成果，但仍存在以下不足：一是研究国家或区域宏观层面“三元系统”协调发展的成果较多，但缺少对省级层面特别是针对陕西省实际的研究。二是采用耦合理论等研究“三元系统”协调发展问题，尚不能揭示子系统内部各要素(如指标层指标)之间的关联关系，在查找制约系统发展的薄弱环节上仍存在缺陷。三是在社会网络分析方法运用上，一般将该方法运用于区域经济溢出效应，而应用于系统内部各要素之间关联关系的成果较少。对此，本文基于灰色关联理论建立陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统的关联网络，运用社会网络分析方法研究“三元系统”内部要素之间的关联关系，探索其作用机理，以期为提升陕西省经济高质量发展水平的着力点提供借鉴。

影响陕西省经济高质量发展的因素复杂，从系统论角度出发，经济发展、科技创新和生态环境“三元系统”是高质量发展的核心。在现有研究基础上，本文构建基于“三元系统”的指标体系，运用社会网络分析方法研究指标关联网络的关系，探索陕西省高质量发展的机理。

2.1 “三元系统”指标体系构建

经济发展、科技创新和生态环境是高质量发展的三大核心系统。其中，经济发展是基础，科技创新为实现路径，同时注重生态环境。在此，借鉴已有相关研究成果，考虑到数据的可得性，构建陕西省经济高质量发展指标体系[7]28-36，见表1。其中，反映经济发展的20项指标和科技创新的15项指标为正向指标，反映生态环境的9项指标和生态环境压力的3项指标为负向指标，其余6项为正向指标。

2.2 基于灰色关联的指标关联网络

(1)数据标准化。

陕西省经济高质量发展“三元系统”共涉及44项指标层指标，指标体系比较较复杂。当各指标的度量单位和指标性质不相同时，各指标之间不具可比性。因此，既需要消除量纲的影响，也需要消除正负项指标性质的影响，借鉴Fodha[8]1150-1156的研究成果，确定标准化模型，见(1)式：

(1)

(2)灰色关联模型。

rij(t)=

(2)

(3)

由各指标之间的关联度值rij，构成得到关联矩阵R=(rij)n×n。

(3)关联网络构建与分析。

通过(1)～(3)式计算得到关联矩阵R=(rij)n×n，并在此基础上构建邻接矩阵A=(aij)n×n。将关联矩阵各行的平均值作为临界值[6]25-34，关联度值高于临界值的aij=1，表示指标i对指标j具有关联关系；
反之aij=0，表示指标i对指标j不具有关联关系。根据邻接矩阵A=(aij)n×n，即可构建指标体系的关联网络，利用UCINET6.5软件进行社会网络分析[10]1903-1917。

社会网络分析(Social Network Analysis，SNA)以群体成员及其相互关系为研究对象，通过特定方法测量群体成员间关系，探讨网络结构中个体间的相互关系，以此分析群体结构特征，以及结构对群体成员的影响等[11]57-64。本文运用社会网络分析方法，分析指标关联网络的结构特征。

表1 陕西省经济高质量发展指标体系

2.3 数据来源

本文研究的时间范围为2000—2019年，相关数据来源于《陕西统计年鉴》《陕西科技统计年鉴》《中国林业和草原统计年鉴》《中国环境年鉴》等。个别年份有数据缺失，通过趋势外推法、插值法获得。

在构建基于灰色关联的陕西省“三元系统”指标关联网络基础上，本文运用UCINET 6.5软件对指标关联网络进行社会网络分析，研究关联网络的基本属性、中心性和块模型特征，多维度揭示陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统内部之间的关联关系。

3.1 关联网络基本属性

根据陕西省“三元系统”各指标之间的关联网络，测量得到系统指标关联网络基本属性，见表2，陕西省“三元系统”指标关联网络如图1所示。

表2 指标网络基本属性

图1 陕西省“三元系统”指标关联网络

根据指标网络基本属性，得到以下结论：(1)网络相对紧密。该网络由44个指标节点构成，共形成1 004条边(连接)，平均每个节点有22.82个连接。网络密度值为0.531，说明网络连接相对紧密，即“三元系统”内部各要素之间的内部关联较为密切。(2)网络凝聚力较高。网络的聚类系数为0.680，即网络中稳定的三元组数目占比68.0%，说明“三元系统”指标体系中存在“小团体”。网络平均距离为1，即平均每2个指标之间仅需要经过1个指标即可实现连通。网络传递性为24.58%，传递效率较高。(3)网络互惠性较高。网络的互惠性为0.657，说明网络中存在65.7%的双向关联关系，即指标之间的相互关联关系明显。(4)网络整体中心性较低。网络左侧节点之间关联紧密，右侧节点之间关联相对松散。网络中不存在孤立节点，中间中心势为4.90%，说明指标体系的中心趋势不太强，各项指标之间关联关系相对较均衡，不存在对“三元系统”发展具有绝对优势的指标。

3.2 中心性分析

中心性研究的目的，是分析网络中各节点在网络中所处的地位和作用。1个节点在网络中越处于中心位置，则其在网络中的“影响力”越大，就越能对其它节点产生影响。对指标网络进行中心性分析，可以反映关联网络中指标节点在“三元系统”发展中呈现的重要程度，关联网络中心性特征见表3。

3.2.1 点度中心性分析

点度中心度反映了节点在网络中的连接能力。陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统中44个指标的度中心数最大值为62，最小值为18，平均值为45.636。其中，有26个指标的度中心度值大于其均值，说明此类指标在“三元系统”协调发展中，与其它指标之间具有较多的关系数，而低于平均值的指标说明与其它指标之间的关系数较少。度中心度值排名前5位的指标节点包括：每人生活消费支出、工业总产值、科技论文数、本年林业投资完成额、人均GDP等，说明上述指标对其它指标的关联效应较强，是“三元系统”协调发展的核心指标。排名后5位的指标节点包括：单位GDP能耗下降率、第二产业/地区GDP、第三产业/地区GDP、地区生产总值增长率、R&D人员等，上述指标的关联效应相对较弱，可能是制约“三元系统”协调发展的薄弱环节。

表3 网络中心性特征

进一步分析“三元系统”指标节点的入度与出度。节点入度与出度均值为22.818，出度超过均值的节点有33个，出度与入度差值最大的5个节点包括：第三产业/地区GDP、第三产业就业人数/就业人数、工业废水排放量、第二产业就业人数/就业人数、工业二氧化硫排放量，表明指标节点具有较强的溢出效应。以上指标水平的提升，将有利于带动与之相关联的指标发展。以第三产业/地区GDP为例，将对地区生产总值、人均GDP、居民储蓄存款、地方财政收入、平均每人生活消费支出等28个指标节点产生溢出效应。入度超过均值的节点有25个，入度与出度差值最大的5个节点为：平均每人生活消费支出、人均GDP、科技论文数、地区生产总值、职工平均工资，表明上述指标的发展比较依赖其它指标。以平均每人生活消费支出为例，受到来自除R&D人员、证券交易总额、工业二氧化硫排放量、一般工业固体废弃物产生量以外的39个指标节点的影响。

3.2.2 点中间中心度分析

中间中心度反映了节点对“资源”的控制能力。陕西省“三元系统”44个指标网络的点中间中心度最大值为116.316，最小值为2.289，平均值为29.864。其中，有18个指标的中间中心度值大于均值，说明这些指标对整个网络“资源”的控制作用较强。点中间中心度值排名前五位的指标节点包括：第三产业就业人数/就业人数、建成区绿化覆盖率、普通高等学校毕业生数、金融业从业人员、森林面积/总人口数，特别是前3个节点中间中心度都超过100，远高于其它指标节点，说明这些指标节点在关联网络中发挥了重要的中介桥梁作用。点中间中心度值排名后5位的指标节点包括：城镇民人均年可支配收入、科学技术支出、实际利用外商直接投资、R&D人员、一般工业固体废弃物产生量，上述指标节点难以在关联网络中起到支配和控制作用。

3.2.3 点接近中心度分析

节点接近中心度反映了节点在多大程度上不受其它节点控制的属性，接近中心度值越小，说明越接近网络的中心。陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统中，指标的接近中心度最大值为144，最小值为48，平均值为72.864。其中，有15个指标节点的接近中心度值大于平均值，说明这些节点在关联网络中呈现“边缘化”特征。节点接近中心度值最大的5个节点为：R&D人员、一般工业固体废弃物产生量、第二产业/地区GDP、地区生产总值增长率、固定资产投资，上述节点接近中心度值显著高于其它网络节点，在关联网络中呈现边缘化趋势，需要在陕西省经济高质量发展中予以高度重视。此外，上述节点接近中心度值较大的节点，同时也是点度中心度值较小的节点，因此两方面都说明上述指标节点可能是制约陕西省经济高质量发展的关键环节。节点接近中心度值最小的5个节点为：地区生产总值、工业企业利润总额、职工平均工资、R&D经费内部支出、人均GDP，上述节点中除职工平均工资外，也是度中心度值较大的节点，在整个陕西省经济高质量发展中发挥着重要的引领作用。

3.3 块模型分析

针对陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统指标关联网络，进一步对44个指标的关联关系进行块模型分析。在UCINET6.5中采用CONCOR方法，选择最大分割深度为2，收敛标准为0.2，可以得到4个指标板块，各指标板块之间的联动效应见表4。

表4 各指标板块之间的联动效应

第一板块包含25个指标节点，是陕西省经济高质量发展的主体板块。其中，来自经济发展系统12个(占比60.0%)，科技创新系统10个(占比66.7%)，生态环境系统3个(占比33.3%)。第二板块包含5个指标节点，除第三产业/地区GDP来自经济发展系统外(占比5.0%)，来自科技创新和生态环境系统指标各2个(分别占比13.3%和22.2%)。第三板块包含的指标节点有10个，其中来自经济发展系统6个(占比30.0%)，科技创新和生态环境系统各2个(分别占比13.3%和22.2%)。第四板块包含的指标节点有4个，来自生态环境系统2个(占比22.2%)，其他两个系统各1个(分别占比5.0%和6.7%)。

在1 004个网络关联关系中，4个板块的内部关系数为672个，板块之间的关系数为332个，表明板块之间内部关联关系十分紧密，系统之间的溢出效应不强，说明陕西省“三元系统”之间的存在不协同、不互动、孤立发展等问题。特别是作为主体板块的第一板块，板块内部关系数占总内部关系数的84.97%，说明板块内部关系紧密，但与其它板块的协调互动不够。从该板块指标节点构成来看，科技创新系统在该板块有10个指标，占分系统指标数的66.7%，表明在2000—2019年期间，创新驱动已经成为高质量发展的第一动力。2006年国务院发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》，此后科技创新领域得到较快发展，其在各个领域的引领作用逐渐突显。但生态环境系统指标占比较低，仅占分系统指标数的33.3%，与经济发展和科技创新之间有较大差距，表明陕西省在发展中存在重经济发展而轻生态保护问题。

从各板块间关系来看，第一板块发出关系数634个，属于板块内部关系数571个，期望内部关系55.814%，实际内部关系90.063%，接收到其它板块的关系211，向其它板块发出关系63个，接收块外关系数明显多于向其它板块发出关系数，属于典型的净受益板块。第二板块发出关系数127，属于板块内部关系数18个，期望内部关系9.302%，实际内部关系14.173%，接收到其它板块的关系56，向其它板块发出关系109个，向其它板块发出关系数明显多于接收块外关系数，属于典型的净溢出板块。第三板块发出关系数151，属于板块内部关系数75个，期望内部关系20.930%，实际内部关系49.669%，接收到其它板块的关系12，向其它板块发出关系76个，该板块对板块内、外都产生了溢出效应，因此属于典型的双向溢出板块。第四板块发出关系数92，属于板块内部关系数仅有8个，期望内部关系6.977%，实际内部关系8.696%，接收到其它板块的关系53，向其它板块发出关系84个。该板块指标节点间的内部关联关系偏弱，既接受其它板块的关联关系，同时又向其它板块产生溢出效应，在系统中起到中介和桥梁作用，是典型的经纪人板块。

各板块的密度矩阵见表5，指标关联网络的密度值为0.531，如果板块自身密度大于为0.531，说明具有向该板块集中的趋势。将表5中板块自身密度大于0.531和板块间密度大于0.266(有向网络)的值赋1，反之则赋0，可得到像矩阵。像矩阵对角线上值全部大于0.266，即为1，说明各板块内部具有显著的关联性，呈现出明显的“俱乐部”效应。通过像矩阵可清晰显示各指标板块之间的溢出效应，揭示陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统之间协调发展的内部规律，各指标板块之间的关联关系见图2。由图2可以看出，第一、第二和第四板块之间构成一个循环关系，是陕西省经济高质量发展的主体。第三板块发挥着重要的驱动作用，将发展动力传递至充当中介与桥梁作用的第四板块，促进经济高质量发展迈向更高水平。此外，第三板块对第一和和第二板块的促进作用不是直接的，而是通过第四板块的中介传递作用实现。

表5 各板块密度矩阵

图2 各指标板块之间的关联关系

本文运用社会网络分析方法，对陕西省经济高质量发展中的经济发展、科技创新和生态环境系统的关联效应进行了研究，揭示了2000—2019年期间系统内部各要素之间的相互关联关系，以及不同板块之间的传导机制。通过研究可以得到以下研究结论与政策建议。

4.1 研究结论

一是“三元系统”内部关系紧密，但板块间协同互动不够。整体网络密度值为0.531，关联网络内部关系连接比较紧密；
聚类系数为0.680，关联网络中存在“小团体”；
网络的传递性为24.58%，传递效率较高；
中间中心势为4.90%，各项指标之间关联关系相对较均衡，不存在具有绝对优势的指标。在1 004个网络关联关系中，板块内部关系数为672个，板块间关系数为332个，表明板块之间内部关联关系十分紧密，系统之间的溢出效应不强，说明陕西省“三元系统”之间的存在不协同、不互动、孤立发展等问题。

二是各指标节点在网络中具有不同的地位和作用。研究表明，关联网络中点度中心性较大的节点一般也是点接近中心度较小的节点，在整个陕西省经济高质量发展中发挥着重要的引领作用；
而点度中心性较小的节点一般也是点接近中心度较大的节点，可能是经济高质量发展中的薄弱环节。出度与入度差值加大的指标节点，呈现出较强的溢出效应；
反之，则易受到其它指标节点的影响。中间中心度较大的节点，对整个关联网络“资源”的控制作用较强，在网络中发挥了重要的中介桥梁作用。

三是指标划分的四个功能板块具有显著传导效应。根据块模型分析，指标可划分为四个板块：第一板块为净受益板块，也是指标最多主要板块，第二板块为净溢出板块，第三板块为双向溢出板块，第四板块为经纪人板块。第一、第二和第四板块之间构成一个循环关系，是陕西省经济高质量发展的主体；
第三板块发挥着重要的驱动作用，将发展动力传递至充当中介与桥梁作用的第四板块，促进经济高质量发展迈向更高水平。

4.2 政策建议

一是破除部门壁垒，增强“三元系统”间的协调发展。2017年陕西省提出“三个经济”(枢纽经济、门户经济、流动经济)发展战略，有效促进了陕西省经济发展；
但几乎同时暴露出来的秦岭违建别墅、水土流失等生态保护突出。造成陕西省经济发展、科技创新和生态环境系统之间不同步、不匹配、不协同，也说明各主管部门之间仍然存在壁垒，在政策制定时没有从高质量发展全局出发。

二是找准“发力点”，进行经济高质量发展的精准调控。研究显示，平均每人生活消费支出、工业总产值、科技论文数、本年林业投资完成额、人均GDP等指标的度中心数较大，第三产业就业人数/就业人数、建成区绿化覆盖率、普通高等学校毕业生数等指标中间中心度较大，上述指标在陕西省经济高质量发展中具有重要的引领和桥梁作用。单位GDP能耗下降率、第二产业/地区GDP、第三产业/地区GDP、地区生产总值增长率、R&D人员等指标度中心数较小，城镇居民人均年可支配收入、科学技术支出、实际利用外商直接投资等指标中间中心度较低，成为制约高质量发展的“短板弱项”。

三是加强政策引导，充分发挥各板块之间的传导效应。陕西省在政策制定中，既要充分发挥第一、第二和第四板块之间内部循环关系，又要增强第四板块的中介传导功能，进一步激发第三板块的“加速器”效应。此外，结合各指标在不同板块内部的地位与作用，要加强引领性指标建设，同时补齐各板块发展的短板。

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