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第 31卷? 第 2期 2010年? ?3月 科? 研? 管? 理 science researchm anagement vo.l 31 , no. 2 m arch, ?2010 收稿日期: 2008- 07- 22 ; 修回日期: 2009- 05- 27. 基金项目: 浙江省哲学社会科学规划课题 (编号: 07cglj001zq, 期限: 2007- 2009 ; 以及? 新中国成立 60周年 专项研究, 期限: 2009. 04- 2009. 12); 浙江工商大学青年人才基金项目资助 (编号: q09- 2, 期限: 2009- 2010)。 作者简介: 程开明 ( 1975- 05), 男 (汉 ), 湖北广水人, 浙江工商大学统计与数学学院副教授, 硕士生导师, 主要研究方向: 城市与 区域创新统计分析, 统计方法及应用。 文章编号: 1000- 2995( 2010) 02- 009- 0026 城市化促进技术创新的机制及证据 程开明 ( 1?浙江工商大学 ? 统计与数学学院, 浙江 杭州?310018) 摘要: 创新的作用日显突出, 提升技术创新能力是实现可持续发展的重要途径。城市相对于乡村的多种优势 特征, 有利于技术创新的产生; 城市化创造的良好环境, 能够加速创新扩散。相关分析及因果检验显示: 城市 化与技术创新高度正相关, 城市化构成技术创新水平提高的格兰杰原因; 城市规模越大, 创新能力越强。创 新投入产出模型的时序及面板数据分析发现, 城市化对技术创新具有正向促进效应, 城市规模、 开放程度及 地区差异也对创新产出产生显著影响。结论对于合理推进城市化、 培育技术创新优势具有启示意义。 关键词: 城市化; 技术创新; 理论机制; 投入产出模型 中图分类号: f062?4? ? ? ? ? 文献标识码: a 1引言 技术创新是经济增长的原动力, 创新能力成 为衡量一个国家或区域核心竞争力的重要指标。 技术创新的实现取决于多方面的因素, 包括制度 环境、 研发投入、 人力资本等。对发展中国家来 说, 由于创新的整体制度环境还不尽完善, 城市化 进程成为推动技术创新的一个重要因素, 因为城 市拥有更为充足的研发投入及丰富的人力资本, 能够为技术创新提供沃土。改革开放以来, 伴随 着我国的快速城市化进程, 技术创新能力不断提 升, 其间城市化对技术创新的促进效应是否显著 呢? 当前, 这方面的研究还很少, 有必要开展相应 的理论机制探讨与实证分析。 历史上城市就是人类发明的熔炉, 是创新的 园地。从地理布局来看, 专利发明基本是一个城 市现象。在 20世纪 90年代, 尽管美国城市地区 面积只占全国总面积的 20 %, 人口占 3/4 , 但 92 %的专利是授予城市居民的 1。 pred( 1966) 估算了 1860- 1910年期间美国 35座最大城市的 人口与专利申请数之间的关联程度, 发现 1860年 前后美国 35个重要城市的人均专利数量是全国 水平的 4?1倍 2。h iggs( 1971) 指出在 1870 - 1920年期间, 美国城市化水平与专利申请数之间 具有非常密切和重要的联系 3。费勒试图准确 地析离出城市对发明的贡献, 指出发明取决于同 技术需要的联系, 而城市生活方式增加了这种联 系的频度。 1977年马丁利用英、 法、 德三国的技 术史资料, 发现以发明者出生地和发明地衡量的 技术发明与城市之间存在十分密切的关系; 罗斯 ( 1948)和邓肯 ( 1964)使用专利统计数字得出结 论: 城市越大, 人均申请专利数就越多 4。 随着城市发展, 一些文献强调了城市有利于 知识外溢进而促进技术创新的重要作用。 jacobs ( 1969)认为城市中的竞争性市场结构有助于创 新和知识积累 5; jaffe , t rajtenberg andhenderson ( 1993)发现近邻于发明源有利于激发彼此之间 第 2期程开明: 城市化促进技术创新的机制及证据! 27? ? ?! 的创新热情, 城市地区的新专利往往引用同一城 市地区的老专利, 引用概率高于平均值 5- 10 倍 6; feld man and audretsch( 1996)发现专利活 动在大都市区更为突出 7, glaeser( 1999)指出城 市加快人力资本积累、 知识外溢及更频繁的相互 交往 8。由于人力资本具有明显的外溢效应, 城 市越大人均受教育程度越高, 工人间的交流越频 繁, 从而使城市工人的创新性更强 9。 carlino , chatterjee andhunt( 2007) 发现城市地区的专利 密度与就业密度之间具有高度正相关性, 控制其 它变量, 当一个都市区的就业密度是另一个都市 区的 2倍时, 其专利密度相应地高出 20 % 10。可 见, 相对于乡村而言, 城市在诸多方面的确更有利 于创新与发明。 国外已有一些研究涉及到对城市孕育技术创 新优势的解析与检验, 但缺少对两者关系的系统 阐述, 限于数据可得性多数实证也仅集中于对美 国大都市区的分析。随着我国城市化、 技术创新 的重要性日渐突出, 对城市化与技术创新关联性 的分析仍显不足, 而该问题又切实关系到能否通 过城市化战略来提升技术创新能力, 进而有效地 推动我国经济增长, 故对两者关联性的研究具有 理论及现实意义。基于此, 本文力图对城市化促 进技术创新的理论机制做出探讨, 利用相关分析、 因果检验与创新投入产出模型进行实证研究, 以 期从中得到有价值的政策启示。 2理论机制与研究假设 2?1? 城市化有利于技术创新的产生 城市相对于乡村来说, 具备技术创新所需要 的一系列优势条件, 包括专业化与多样性环境、 人 力资本积累、 信息交流网络形成及交易效率提高 等方面, 使得技术创新在城市中更容易产生。 ( 1)城市的专业化与多样性优势。成千上万 的人聚集在城市里, 兴趣、 能力、 需求、 财富等各不 相同, 满足专业化需要; 各种各样的高度专业化企 业聚集在一起, 能够共享特定的劳动力市场、 信息 和内部联系等资源 11。城市聚集了不同的人、 企 业、 产业等, 形成多样性的环境, 多样性为不同行 业和学科领域人员之间的交流创造了机会, 促进 新知识、 新技术和新行业的产生 5。 ( 2)城市的人力资本积累优势。城市的受教 育机会及教育基础设施明显好于农村, 城市环境 更有利于人们学习知识、 发展自身技能, 促进人力 资本的形成 12。在城市的劳动力市场上, 由于有 技术水平不一的众多厂商共存, 使各种特殊技能 和天赋的人拥有十分广阔的市场, 工人更愿意进 行人力资本投资以提高自身的技能, 加快人力资 本的积累。 ( 3)城市形成信息交流网络的优势。在大城 市里, 创新主体在空间上相互邻近, 有利于缩短彼 此之间文化和价值观念方面的距离, 增强彼此的 信任度, 降低机会主义成本和交易成本, 实现交流 与协作。 jacobs( 1969)指出, 城市的能力是提供 持久、 同步的知识交流, 通过知识和信息的交流, 创新不断涌现, 城市就是在这些创新不断叠出的 同时繁荣兴旺起来的 5。 ( 4)城市促进分工及交易效率提高。城市把 人口和产业聚集在一起, 形成稳定的合作关系, 减 少了不确定性, 有利于企业的垂直分解, 促进专业 化分工的发展。城市的市场规模大、 信息灵通, 能 够发展出一系列降低交易费用的正规制度, 有利 于交易效率的提高或改善 13。 另外, 城市居民的收入水平高, 购买能力强, 需求更加多样化, 对新产品产生更多的需求, 一定 程度上刺激着技术创新的出现。城市或者更准确 地说是大城市, 具备技术创新所需要的各种条件, 适于企业开展技术创新活动, 因此, 技术创新和创 新成果一般多产生于城市。近现代科学技术和生 产的发展史证明, 在城市化初级阶段或城市化水 平不高的国家和地区, 技术创新往往十分缓慢, 而 当城市化进入高级阶段或城市化水平较高的国家 和地区, 技术创新无论是在规模、 速度, 还是质量 上, 往往都会达到一个相当高的程度 14。 2?2? 城市化加速创新扩散 创新扩散是指技术创新通过一定的渠道在已 采用者与潜在使用者之间传播的过程。城市作为 经济管理活动的高密度地区, 充斥着各种各样的 广告、 商品展览、 促销活动, 有各种各样的学术或 商业会议, 为城市里的企业、 个人提供了低价甚至 免费的市场和技术信息。而且, 城市里集中起来 的企业、 人员比分散的企业、 人员有更多的面对面 交流机会, 使得信息能更快速有效地扩散。城市 ! 28? ? ?!科? 研? 管? 理2010年 完善的信息、 通讯等基础设施, 也为创新扩散提供 了良好的传播渠道。因此, 城市不仅是创新有效 率的生产者, 而且为创新扩散提供了有利环境, 使 创新可以快速地从一个人扩散到另一个人, 从一 个企业扩散到另一企业。 距离越远, 创新扩散的困难越大, 人口和产业 在空间上高度聚集于城市可以促进创意的交流, 从而创造出新产品和新的生产方式。城市显然是 技术创新和知识外溢最合适的地方, 而知识外溢 也是创新扩散的一种形式。 lucas( 1988)指出知 识外溢效应在城市中会被放大, 因为人口和工作 在城市高度聚集; 在给定投入和技术水平的条件 下, 城市化不仅能够通过产生聚集效应而增加经 济效率, 而且可以通过外溢效应而促使技术创新 扩散, 进而促进经济增长 15。在城市地区, 高度 密集的人群之间有着广泛密切的互动, 使得这种 外溢效应在城市地区的效率更高 16。 从空间梯度看, 创新往往首先发生于大城市, 然后向次级城市和大城市周边扩散, 最后向中小 城市及农村地区扩散, 直至扩散过程完成。城市 规模扩大既对创新有利, 也为创新扩散创造了良 好条件。在城市里, 当一个工厂采用新技术, 或者 采用一项新的生产组织方法提高生产效率之后, 周围的工厂很快会跟上来, 采取相应的变革, 反过 来促成它成为更新的思想之源。城市为创新扩散 提供了良好的条件, 这反过来为城市进一步的创 新创造了条件, 使城市的创新能力越来越突出。 2?3? 研究假设 根据城市化与技术创新之间理论机制的分 析, 我们提出以下研究假设: h1 : 城市有利于技术创新的产生及扩散, 城 市化与技术创新具有显著的关联性; h2 : 城市规模越大, 创新能力越强, 城市规模 与创新能力高度正相关; h3 : 城市化影响到技术创新的投入要素和环 境要素, 对创新产出具有显著的促进效应。 3假设检验与实证分析 为检验上述研究假设, 以下利用全国、 省及城 市的数据, 先从总体上考察城市化、 城市规模与技 术创新之间的关联性, 再通过创新投入产出模型 检验城市化对技术创新促进效应的显著性。 3?1城市化与技术创新的关联性 3?1?1? 相关分析 根据 1985- 2006年的时间序列数据, 计算城 市化水平与创新投入、 产出指标之间的皮尔逊相 关系数。城市化与创新投入、 产出之间呈现出 高度的正相关, 相关系数都在 0?90以上, 且通过 1 % 的显著性水平检验。城市化水平与科技活动 经费筹集额、 r 对于技术创新不是城市化原因的原假设, 在 5 % 显著性水平下, 滞后 3期时拒绝原假设, 一定程度 上说明技术创新是城市化的原因。格兰杰因果检 验进一步验证了城市化与技术创新之间的密切关 联性。 3?2城市规模与技术创新的相关性 从国内公开的各类数据资源看, 有关创新投 入与产出的数据一般只到省级, 难以收集到全国 城市的创新投入与产出数据。查阅 31个省、 市、 自治区的统计年鉴, 发现河南省、 吉林省的统计年 鉴列出下辖各个地级城市的创新投入产出资料, 以其为代表考察城市规模与创新投入产出的关联 性, 其中城市规模以市辖区人口数反映。 表 3两省地级市城市规模与创新投入、 产出的相关系数 (2006年 ) table 3correlative coefficients bet ween urban size and input ,output of innovation(2006) 指? 标科技活动人员数科学家和工程师人数科技活动经费支出r dw 检验显 示回归结果存在一定的自相关性, 需利用省级数 据开展进一步的检验。 3?3?2省级面板数据分析 省级区域的创新产出除受资金投入、 人员投 入、 城市化水平的影响外, 可能还受各省的经济发 展、 地区差异、 城市规模及开放程度等因素的影 响。因为经济发展为技术创新提供基础条件, 沿 海和内陆省份具有不同的社会经济条件及政策环 第 2期程开明: 城市化促进技术创新的机制及证据! 31? ? ?! 境, 城市规模越大创新能力往往越强, 开放程度影 响对外技术交流活动强度和接受创新扩散的能 力。以下利用省级面板数据, 检验这些因素对 创新产出的实际影响效应。 面板计量模型设定为: lnpatei, t= c + ?1lnrdi , t+ ?2lnsicei , t+ ?3lnurbai , t+ #j!j!d + i , t( 5) 其中下标 i、 t分别代表第 i个省份和第 t年; pate 是创新产出, rd 是资金投入, sice 是人员 投入, urba 是城市化水平; d 代表其他可能影响 创新产出的变量, 主要考虑经济发展、 地区差异、 城市规模及开放程度等, 分别以 rgdp、 regi、 size和 open 表示。 创新产出、 资金投入、 人员投入、 城市化水平分 别以 ?国内专利申请量 、 ? r 经 济发展以?人均 gdp 表示; 地区差异为虚拟变量, 按照沿海与内地进行划分, 沿海省份记为 1 , 内地 省份记为 0 ; 城市规模以地级以上行政区的 ?平均 城镇人口数 代表; 开放程度以? 出口总额占地区 生产总值比重 来衡量, 其中美元对人民币按当年 汇率折算。为消除数据计量单位不一致可能带来 的异方差性, 除虚拟变量外, 数据都取自然对数。 首先进行混合估计, 模型中资金和人员投入 对创新产出都具有显著的正向影响。不考虑其他 控制变量的情况下, 城市化水平对创新产出具有 一定的促进效应, 见模型 ( 1); 单独控制 ? 经济发 展 、 ?地区差异 和 ? 开放程度 后变量系数或不 显著, 或符号发生改变; 只有控制? 城市规模 后 变量系数都通过显著性检验, 且符号为正, 见模型 ( 2), 说明城市规模对创新产出具有正向促进效 应。同时控制?经济发展 、 ? 地区差异 和 ? 开放 程度 也导致 ?城市化水平 的效应不显著, 系数 符号变为负, 见模型 ( 3), 原因可能在于这些变量 与城市化之间存在相关性, 导致模型出现多重共 线性。若从解释变量中去掉城市化水平, 分别引 入 ?经济发展 、 ? 地区差异 和 ? 开放程度 变量, 模型及系数都通过显著性检验。 表 5面板数据估计结果 (被解释变量:创新产出% pate) table 5? esti m ation results fro m panel data( dependent variable% pate) 自变量 混合 ols 模型 ( 1) 混合 ols 模型 ( 2) 混合 ols 模型( 3) 个体固定 模型 ( 4) 个体固定 模型 ( 5) 个体随机 模型 ( 6) 个体固定 模型 ( 7) 个体固定 模型 ( 8) rd 0. 6070 * * * 0 . 5793* * *04358* * *0. 6932* * *0. 5027 * * * 0 . 6872* * *0 . 6706* * *0 . 6226 * * * ( 0 . 1217)( 0. 1192)( 0. 0998)( 0 . 2233)( 0 . 0605)( 0. 3917)( 0 . 0093)( 0 . 0163) sice 0 . 3566* *0 . 3105* *0 . 4418* * *0. 3569* * *0. 3536 * * * 0. 2173* *0 . 3516* * *0 . 2823 * * * ( 0 . 1615)( 0. 1486)( 0. 1189)( 0 . 0756)( 0 . 0908)( 0. 1018)( 0 . 0620)( 0 . 1052) urba0 . 2609*0. 2321 *- 0. 3010 0 . 0998 * * 0 . 01510. 2529 *0 . 0623 * 0 . 1143 * * * ( 0 . 1358)( 0. 1130)( 0. 2014)( 0 . 0397)( 0 . 0399)( 0. 1130)( 0 . 0340)( 0 . 0166) rgdp0. 2508 0. 3631 * * * ( 0. 1650)( 0 . 0964) reg i0. 22370 . 4920* * * ( 0. 1899)( 0. 1419) si ze0 . 1664* *0 . 0908* * *0 . 2786* * * ( 0. 0699)( 0. 0317)( 0 . 1045) open0. 1693 * * 0 . 3277 * * * ( 0. 0693)( 0 . 0520) 常数项2 . 55502. 50570. 56382 . 63403 . 12932. 85361 . 50912 . 5047 ( 0 . 4186)( 0. 4085)( 0. 3876)( 0 . 2233)( 0 . 2854)( 0. 3717)( 0 . 3873)( 0 . 3457) 观察值个数9393939393939393 a dj r2 0 . 90530. 90100. 93010 . 97920 . 97970. 89430 . 97900 . 9805 f检验值294. 08233. 55175 . 80131 . 98131. 85195 . 66127 . 09136. 79 p值0 . 00000. 00000. 00000 . 00000 . 00000. 00000 . 00000 . 0000 ? 注: (1)模型 (6)因 regi为虚拟变量, 只能估计随机模型; (2)括号中的数值为标准差; (3)* * *, * * , * 分别表示在 1 %、 5 %、 10 %水平上显著。 因分省的城市化只有 2000 、 2005及 2006年的数据, 故取这三年的数据构成面板数据。 限于篇幅, 表 4中未给出相应的模型。 ! 32? ? ?!科? 研? 管? 理2010年 ? 因为各解释变量在省份之间存在明显差异, 接下来主要估计个体固定效应模型, 见模型 ( 4) - 模型 ( 8)。模型 ( 4) 显示城市化有利于创新产 出; 模型 ( 5)表明 ?经济发展 的引入导致城市化 水平的系数不显著; ?地区差异 、 ? 城市规模 、 ? 开放程度 都对创新产出具有正向影响, 见模型 ( 6) - 模型 ( 8)。同时控制两个以上的因素, 都导 致城市化水平的效应不显著或系数变为负号。 省级面板数据分析显示, 我国省级区域的创 新产出除受资金投入和人员投入的显著影响外, 的确还受到城市化水平、 经济发展、 地区差异、 城 市规模、 开放程度等因素的影响, 但经济发展对创 新产出的影响可能已体现于资金和人员投入变量 中。同时也看到, 混合估计和固定效应模型下, 城 市化水平对创新产出的促进效应分别只通过 10 %、 5 % 显著性水平检验, 且在模型中容易受到 其他变量的影响, 说明当前我国省级区域城市化 对创新产出的促进效应还不是十分明显。 对照各省专利申请量与城市化水平的折线 图 (见图 1)可看到, 一些省份专利申请量在全国 所处的位置与城市化水平的位次有较大差异。 西部的青海、 宁夏专利申请量明显偏低, 分别为 327、 671件, 远低于全国平均水平, 但城市化水 平并不是很低, 分别为 39?3 % 、 43%, 接近全国 平均水平; 东部的上海、 北京两市城市化水平最 高, 但专利申请量并没有明显优势, 海南的专利 申请量仅 538件, 城市化水平却高达 46?1 % 。 正因为这些省份专利申请量与城市化水平关系 的异常性, 导致城市化对创新产出的促进效应 表现得不很显著。 图 1? 各省专利申请量与城市化水平 (2006) fig 1? patents accepted and the level of urbanization ofprovinces 4结论及启示 区域内的创新投入主要集中于城市, 城市在 专业化与多样性、 人力资本积累、 信息交流网络形 成以及交易效率提高等方面的优势, 使其成为创 新和发明的集中地。城市完善的信息、 通讯等基 础设施, 也为创新扩散提供了良好的传播渠道和 环境, 促使创新快速扩散。实证分析发现, 我国城 市化水平与创新投入、 产出之间存在着密切的关 联性; 城市规模越大, 技术创新能力越强; 城市化 对技术创新具有正向促进效应, 但当前表现得还 不是十分显著, 地区间的差异较为明显。 城市化与技术创新的强关联性说明技术创新 在地理上具有聚集特征, 主要集中于城市。创新 活动之所以倾向于地理上的聚集分布, 具有其内 在动力, 首先, 创新主体为了加强彼此间的互动交 流, 获取默会性技术知识, 往往选择聚集于相同或 类似个体所在的地区或区位; 其次, 创新是一个风 险不确定的过程, 如果能与外部伙伴一起协作创 新, 可使不确定性最小化 17, 这种不确定性激励 着创新主体集中以组成互动网络进行创新活动; 第 2期程开明: 城市化促进技术创新的机制及证据! 33? ? ?! 第三, 技术创新是一个历史积累过程, 创新的可能 性一定程度上取决于过去已经取得的创新成果, 所以创新成功的地区也是未来成功创新的最佳地 区, 正反馈效应使创新表现出地理聚集性。 概括起来, 影响一个国家或地区技术创新能 力的因素大致可分为两大类: 一类是创新的投入 要素, 包括资金和人员等, 另一类是指影响技术创 新的环境要素, 主要包括制度与法律、 体制与政 策、 信息交流、 交易效率等。从资金和人员投入来 看, 区域内的创新投入主要集中于城市, 而且城市 规模越大, 创新投入的优势越明显, 所以无论是城 市数量的增加, 还是城市规模的扩大都会导致创 新投入规模的增加, 有利于技术创新能力的提升。 从环境要素来看, 区域间的政策环境特别是沿海 与内陆地区之间还存在较大差异, 导致 ? 地区差 异 和? 开放程度 等变量对创新产出的影响较为 明显。 上述结论不无以下启示意义: ( 1) 继续推进 城市化, 增强技术创新能力。我国城市化水平仍 滞后于工业化, 城市化的诸多效应还未充分发挥, 而城市化水平的高低一定程度上构成技术创新能 力强弱的原因, 所以在当今创新决定竞争力的时 代, 积极推进城市化不失为提高技术创新能力的 一个有效途径。 ( 2) 鼓励大城市发展, 培育技术 创新优势。城市有利于技术创新, 城市规模与技 术创新能力之间具有强正相关性, 大城市特别有 利于技术创新。在我国城市化进程中, 政府不应 因城市病的存在而限制大城市的发展, 而应充分 发挥大城市的聚集效应, 积极培育大城市作为创 新中心的功能优势, 为创新扩散创造良好的环境。 ( 3)缩小区域差距, 提高整体创新能力。地区间 经济发展、 开放程度、 政策环境等方面的差异导致 创新能力也存在明显不同。统筹区域发展, 为不 同区域创造统一、 平等的发展条件和机会, 有利于 提高落后地区的创新能力, 进而提升全国的整体 创新水平。 参考文献: 1 ? carlino g,chatterjee s and hunt r. knowledge spillovers and the n ew economy of cities eb/ol.federal reserve bank of philadelphia working papers , 2001 . 2 ? pred , a llanr. the spatialdynam ics ofu. s . u rban- i ndus ? 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banization creates favorable

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