孫 婷，黃建山

（1.西安交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與金融學(xué)院，西安 710061；2.南京大學(xué) 博士后流動(dòng)站，南京 210093）

當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及人口分布的不均衡是一個(gè)突出且難以把握的現(xiàn)實(shí)問題。一般地，比較空間的不均衡分布都是基于地圖的，但這種基于地圖的分析很難直觀反映空間分布的動(dòng)態(tài)變化，不利于多個(gè)屬性之間的比較分析，因此就需要建立一種更精確、更具可比性的空間描述方法，如空間轉(zhuǎn)移的方向、距離和相互作用等。本文試圖進(jìn)一步拓展獨(dú)立于地圖的空間比較分析方法，將重心概念應(yīng)用于空間地理分析和國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域，并以此來探索世界經(jīng)濟(jì)、人口及技術(shù)的分布和轉(zhuǎn)移及其相互關(guān)系。

1 理論模型

1.1 重心的分布

重心（COG）的基本含義是空間或平面的一個(gè)點(diǎn)，物體每一個(gè)部分都受到重心的引力作用，在重心點(diǎn)上這種引力作用達(dá)到平衡。一個(gè)區(qū)域空間分布的不平衡是指屬性重心與該區(qū)域地理重心之間的距離及偏移角度，當(dāng)兩個(gè)重心完美匹配時(shí)該區(qū)域?qū)⑦_(dá)到空間均衡。然而在多數(shù)情況下這兩個(gè)重心并不一致，屬性重心距地理重心越遠(yuǎn)，該區(qū)域空間分布不均衡就越是嚴(yán)重。通過坐標(biāo)我們能夠得出重心的空間地理特征，如果重心發(fā)生了變化，其坐標(biāo)位置將相應(yīng)地顯示出移動(dòng)軌跡。

1.2 重心移動(dòng)的方向

與已有文獻(xiàn)不同，本文中重心的變化角度是以其前一年的重心位置為參照計(jì)算而得的，這樣便于尋找重心的變動(dòng)軌跡。當(dāng)重心從k年的點(diǎn)移動(dòng)k+1年的點(diǎn)時(shí)，便可得到如下可能性分布空間（如圖1所示）。

我們將正東方向定義為0°，且順時(shí)針方向?yàn)檎?，由此可得?/p>

第一象限的角度范圍是（0°,90°）（North-East）；

第二象限的角度范圍是（90°,180°）（North-West）；

第三象限的角度范圍是（-180°,-90°）（South-West）；

第四象限的角度范圍是（-90°,0°）（South-East）；

重心移動(dòng)的角度范圍是（-180°,180°）。

1.3 重心移動(dòng)的距離

d(k+1)-k=c·， 常 數(shù)c≈111.111，這是從平面距離轉(zhuǎn)化為實(shí)際空間距離的常數(shù)。重心k+1年的轉(zhuǎn)移距離在經(jīng)度上為(l ongk+1-l ongk)，在緯度上為（l atk+1-l atk），轉(zhuǎn)移的實(shí)際距離分別為 c·(l ongk+1-l ongk)和 c·（l atk+1-l atk）。

當(dāng)∣λ∣＜1 時(shí)，重心的移動(dòng)方向范圍為(-45°,45°)，(135°,180°)或(-135°,-180°)，這表明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離大于其在緯度方向上的移動(dòng)距離；

當(dāng)∣λ∣＞1 時(shí)，重心的移動(dòng)方向范圍為(45°,135°)或(-45°,-135°)，這表明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離小于其在緯度方向上的移動(dòng)距離；

當(dāng)∣λ∣=1時(shí)，重心的移動(dòng)方向位于對(duì)角線上，即45或135°，這表明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離等于其在緯度方向上的移動(dòng)距離；

當(dāng)重心在經(jīng)度和（或）緯度上的移動(dòng)距離為0時(shí)，其方向則為 0°和(或)90°。

1.4 重心移動(dòng)的速度

重心的移動(dòng)速度是指其在研究期間的平均移動(dòng)速度：

1.5 重心移動(dòng)的原因

由計(jì)算公式可知，決定重心分布和移動(dòng)的包括兩個(gè)因素：一個(gè)是地理位置坐標(biāo)，包括經(jīng)度和緯度兩個(gè)方向；另一個(gè)是屬性值，如GDP、FDI 及 人口等。既然各地的地理坐標(biāo)保持不變(在研究中假設(shè)各行政區(qū)中心城市的地理位置是固定的)，那么重心的變化就反映了其所代表的屬性的變化，因此重心移動(dòng)的原因主要來自屬性值的不均衡性。

2 假設(shè)

文章將 分 別 討 論 GDP重 心 （GDPCOG）、FDI重 心（FDICOG）、人口重心（PopulCOG）與技術(shù)重心之間的相互關(guān)系（如圖2所示），并提出相關(guān)假設(shè)。

2.1 技術(shù)重心與DGP重心

在技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，重要的要素（包括科學(xué)知識(shí)、組織及技術(shù)等）不是由國家內(nèi)部繼承而來，而是通過創(chuàng)新活動(dòng)來創(chuàng)造和獲取，國外專利及技術(shù)的獲得對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)具有積極的影響作用?！翱茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，其能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生產(chǎn)力進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，特別是在科技高度發(fā)達(dá)、經(jīng)濟(jì)日趨集約化、知識(shí)資本密集化的今天，技術(shù)作為一項(xiàng)必不可少的生產(chǎn)要素，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著越來越重要的角色。另外，盡管存在一些爭議，GDP仍然被作為反映經(jīng)濟(jì)增長狀況的一個(gè)重要指標(biāo)。綜上所述，技術(shù)重心與GDP重心在地理分布上具有顯著的正相關(guān)性，因此本文提出假設(shè)：

H1：技術(shù)重心（TechnCOG）的空間分布、移動(dòng)方向和速度與DGP重心（GDPCOG）的分布和移動(dòng)情況正相關(guān)。

2.2 技術(shù)重心與FDI重心

技術(shù)能夠轉(zhuǎn)化為實(shí)際的生產(chǎn)力進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，而專利和許可則是技術(shù)發(fā)展的硬件資源 (Nikolaus Thumm,2005[13])。FDI作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要投入元素，為公司提供了改變現(xiàn)有資源和技能所需的有形及無形資源，其流入經(jīng)常伴隨著技術(shù)轉(zhuǎn)移、專利應(yīng)用以及許可生產(chǎn)發(fā)生。經(jīng)?？梢钥吹?，一些跨國公司通過FDI將更多的技術(shù)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家。美國一項(xiàng)對(duì)52個(gè)國家的調(diào)查表明，外商直接投資凈流入與本國制造業(yè)出口績效之間呈顯著的正向關(guān)聯(lián)。新加坡FDI的上升與不斷增長的技術(shù)出口之間也具有密切的同步關(guān)系(電子元件及其組件等)。此外，相對(duì)于其他產(chǎn)業(yè)來說，高度知識(shí)密集型技術(shù)產(chǎn)業(yè)一般對(duì)區(qū)域地理的嵌入程度較低，其在網(wǎng)絡(luò)及關(guān)系方面將更加傾向于國際化。因此本文提出假設(shè)：

H2：技術(shù)重心（TechnCOG）的空間分布、移動(dòng)方向和速度與FDI重心（FDICOG）的分布和移動(dòng)情況正相關(guān)。

2.3 技術(shù)重心與人口重心

人口分布變化的原因主要來自以下兩個(gè)方面：一是自然增長率，二是人口遷移，自然增長率的差異導(dǎo)致人口重心向增長率高的國家和區(qū)域移動(dòng)。世界人口的大約80%集中在四個(gè)區(qū)域：西歐中歐；美國(東部)和加拿大(東南部)；中亞和東南亞(特別是中國、日本、馬來西亞、印度尼西亞和菲律賓等)；印度次大陸(印度、巴基斯坦、斯里蘭卡、孟加拉國)。影響人口分布的社會(huì)因素包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、技術(shù)應(yīng)用、文化特征和政策環(huán)境等，人口常常向生活水平更高、環(huán)境更加舒適、經(jīng)濟(jì)更具活力的地區(qū)遷移。值得注意的是，技術(shù)在一定程度上能夠取代勞動(dòng)力，但通常技術(shù)應(yīng)用更多的地方其人員工資和收入也往往更高，專利和許可的收入和支付費(fèi)用將通過工資途徑與人口因素密切相關(guān)。因此本文提出假設(shè)：

H3：技術(shù)重心 （TechnCOG）的空間分布、移動(dòng)方向和速度與人口重心（PopulCOG）的分布和移動(dòng)情況正相關(guān)。

近年來，城市軌道交通憑借其方便快捷、運(yùn)量大、安全、準(zhǔn)點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛的發(fā)展。但城市軌道交通車輛運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響旅客乘坐舒適性和沿途居民的生活質(zhì)量。相比于剛性車輪，彈性車輪在減振降噪和降低輪軌動(dòng)作用力等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，所以許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始在城軌車輛上使用彈性車輪。隨著人們?cè)桨l(fā)重視城市軌道交通的安全性，對(duì)城軌車輛使用彈性輪后在碰撞事故中的安全性進(jìn)行研究是非常必要的。

3 實(shí)證檢驗(yàn)及結(jié)果

3.1 數(shù)據(jù)選擇及來源

本文選取GDP、外商直接投資凈吸收、年末總?cè)丝凇⒏呖萍籍a(chǎn)品出口收入以及專利、商標(biāo)使用費(fèi)收入作為研究指標(biāo)，其中高科技產(chǎn)品主要包括信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)以及非傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品?？紤]到數(shù)據(jù)的可獲得性和有效性，文章選取44個(gè)國家或地區(qū)的年度數(shù)據(jù)為樣本 （其對(duì)世界經(jīng)濟(jì)總值的貢獻(xiàn)份額高達(dá)90%之多），研究期間是從1990～2003年。以上所有經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于國家發(fā)改委、中國國家統(tǒng)計(jì)局，且均經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理。

另外，我們假設(shè)每個(gè)國家的地理坐標(biāo)是固定的，即每個(gè)國家所在的地理位置被固定于其首都城市所在點(diǎn)，該數(shù)據(jù)（包括經(jīng)度和緯度）通過GoogleEarth軟件獲取。

3.2 實(shí)證檢驗(yàn)及結(jié)果

首先，分別研究各重心的空間分布、偏離角度、移動(dòng)距離和速度等特征；其次，將各重心的分布情況（包括經(jīng)度方向和緯度方向）及移動(dòng)特征進(jìn)行對(duì)比，分析GDP、FDI、人口與技術(shù)重心之間的相關(guān)性；最后得出對(duì)文章假設(shè)的檢驗(yàn)結(jié)果。

3.2.1 各重心的分布及移動(dòng)特征

（1）Hi-techCOG

Hi-techCOG 主要分布在北緯 36.5°和 40.5°及東經(jīng) 20°和36°區(qū)域(如圖3所示)，表現(xiàn)出空間不平衡性及波動(dòng)趨勢(shì)。在緯度方向上其正在向地理重心靠近，但在經(jīng)度方向上卻有明顯的偏離擴(kuò)大趨勢(shì)。偏離角度9年為負(fù)，表明其正向低緯度方向即向南移動(dòng)，其中有8年分布在(-90°,0°)的區(qū)間范圍，說明其主要向南偏東方向移動(dòng)。∣λ∣＜1，表明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離要大于在緯度方向上的移動(dòng)距離，平均速度為每年338.121公里。

（2）PayR&LCOG

（3）RecR&LCOG

RecR&LCOG位于西北方向，但其移動(dòng)軌跡卻有明顯的南偏東傾向(如圖5所示)。它主要分布在西經(jīng)45°和18°W及北緯41.2°和42.7°的矩形區(qū)域。相比地理重心其具有明顯的不均衡分布特征，但這種不均衡性正在逐漸減弱。其偏離角度為銳角且其中有9年是逆時(shí)針方向，這表明RecR&LCOG主要向東南方向移動(dòng)，平均速度為每年305.217公里。

（4）GDPCOG

GDPCOG的移動(dòng)軌跡看起來像一個(gè)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的環(huán)形(如圖6所示)，其分布于地理重心的西北方向，即東經(jīng)3°和18°及北緯36°和38°區(qū)域，表現(xiàn)出輕度不均衡特征。其偏離角度具有交叉性傾向，1990～1995年向東南方向移動(dòng)，隨后向西南和西北方向移動(dòng)，平均速度為每年258.433km公里。在14年中有12年∣λ∣＜1，表明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離要大于在緯度方向上的移動(dòng)距離?？傮w來看，GDPCOG在移動(dòng)方向上沒有明顯的趨勢(shì)。

（5）FDICOG

FDICOG的移動(dòng)軌跡也是一個(gè)順時(shí)針方向的環(huán)形線 (如圖7所示)，其分布于地理重心的西北方向，即西經(jīng)10°和東經(jīng)18°及北緯36°和北緯43°區(qū)域，相對(duì)較不平衡。其于1990～1995年向東南方向移動(dòng)，1995年向西移動(dòng)，1999年則向東移動(dòng)，平均速度為每年612.436公里。絕大部分年份里∣λ∣＜1，說明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離比在緯度方向上的要大一些?？傮w來看，F(xiàn)DICOG的移動(dòng)方向沒有明顯的規(guī)律可循。

（6）PopulCOG

PopulCOG分布于地理重心的東北方向(如圖8所示)，即63.7°和 64.3°及北緯 29.8°和 30.7°一帶，在水平方向上極度不平衡。其所有偏離角度均為負(fù)的銳角，移動(dòng)速度為平均每年9.489公里。除1991年之外的絕對(duì)值均大于1，說明其在經(jīng)度方向上的移動(dòng)距離要小于緯度方向上的移動(dòng)距離?？傮w來看，PopulCOG具有明顯的東南方向偏移趨勢(shì)。

3.2.2 對(duì)各重心的對(duì)比分析

（1）整體空間分布

如圖9所示，所有的屬性重心均與地理重心相距較遠(yuǎn)。其中，Hi-techCOG,PayR&LCOG,FDICOG及GDPCOG均位于地理重心的正北方向，而RecR&LCOG則位于西北方向，PopulCOG位于東北方向。GDPCOG位于Hi-techCOG的西部，PayR&LCOG的西南部，以及距RecR&LCOG較遠(yuǎn)的東南處。此外，F(xiàn)DICOG、PopulCOG也與TechnCOG的分布不一致，不均衡現(xiàn)象較為明顯。

（2）經(jīng)度方向分布

在經(jīng)度方向上 (如表 1、 圖 10所示)，PayR&LCOG與GDPCOG，RecR&LCOG與PopulCOG之間的正相關(guān)性較為顯著，因此假設(shè)1和2均得到支持；但PayR&LCOG與Popul-COG、RecR&LCOG與GDPCOG之間則呈微弱的負(fù)相關(guān)性，這點(diǎn)與原先假設(shè)相反。此外，F(xiàn)DICOG與TechnCOG正相關(guān)，假設(shè)3也得到支持。

（3）緯度方向分布

在緯度方向上(如表 2、圖 11 所示)，GDPCOG、PopulCOG分別與TechnCOG之間存在中度正相關(guān)關(guān)系，假設(shè)1和3得到支持；此外，F(xiàn)DICOG與TechnCOG之間也呈較弱正相關(guān)性，因此假設(shè)2也得到一定程度上的支持。

（4）移動(dòng)距離和速度

在移動(dòng)距離方面 (如表3所示)，GDPCOG、PopulCOG與TechnCOG之間并不存在顯著的正向關(guān)聯(lián)，在這一點(diǎn)上假設(shè)1和2并沒有得到有效支持；但FDICOG與TechnCOG之間呈正相關(guān)關(guān)系，假設(shè)3得到支持。其中，F(xiàn)DICOG的移動(dòng)速度最大（約為其它重心速度的2倍）而PopulCOG的移動(dòng)速度最小，這表明外商直接投資的空間分布變化相對(duì)較快，而人口重心則變動(dòng)緩慢。

3.2.3 檢驗(yàn)結(jié)果

由表4所示，對(duì)文章假設(shè)的檢驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：

（1）在空間分布上，各個(gè)重心的分布均與地理重心相距較遠(yuǎn)，空間分布的不平衡確實(shí)存在且未來還將持續(xù)相當(dāng)長一段時(shí)間；

（2）在移動(dòng)方向上，除了GDP和FDI之外，其它重心的偏離角度均呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性。其中，Hi-techCOG和RecR&LCOG明顯地向東南方向偏移，PayR&LCOG向東南偏西方向擴(kuò)散；而GDP重心和FDI重心則沿環(huán)行路徑順時(shí)針移動(dòng)；此外，人口重心同樣也呈鮮明的東南方向偏移傾向；

（3）在移動(dòng)速度上，技術(shù)重心的平均速度約為每年300多公里，而FDICOG的移動(dòng)速度最大 （約為其它重心的2倍），而PopulCOG的移動(dòng)速度最小，平均每年移動(dòng)不到9公里。這表明外商直接投資的空間分布變化相對(duì)較快，而人口重心則變動(dòng)緩慢。

4 結(jié)論

技術(shù)發(fā)展的均衡對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的和諧具有重要意義，然而近年來世界各國科學(xué)技術(shù)分布并不平衡，不同國家的技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用速度和能力相差很大。本文將重心概念應(yīng)用于空間地理分析和國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域，旨在研究經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)的空間分布及其相互關(guān)系。研究表明：世界經(jīng)濟(jì)與技術(shù)分布存在空間不均衡且該現(xiàn)象將持續(xù)；技術(shù)和人口重心向南偏東方向移動(dòng)而GDP、FDI重心則沿環(huán)形路徑順時(shí)針方向移動(dòng)；GDP、FDI、人口與技術(shù)重心在緯度上顯著正相關(guān)而在經(jīng)度上則無明顯關(guān)聯(lián)；FDI的空間分布變化較快而人口重心則移動(dòng)緩慢。

根據(jù)研究結(jié)論，鑒于各屬性重心在緯度上的正相關(guān)性，可通過經(jīng)濟(jì)增長、人口轉(zhuǎn)移、增加外商直接投資的吸收等途徑來協(xié)調(diào)技術(shù)分布的南北差異。此外，建立有效機(jī)制加強(qiáng)對(duì)專利、商標(biāo)的法律保護(hù)，拓寬渠道進(jìn)一步增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)區(qū)域流動(dòng)性，也有利于促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新及其擴(kuò)散和貿(mào)易。

表1 重心經(jīng)度坐標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

表2 重心緯度坐標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

表3 重心移動(dòng)距離的相關(guān)系數(shù)及各重心移動(dòng)的平均速度

表4 假設(shè)的驗(yàn)證情況

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