河南省新型基础设施建设效率测度与时空差异分析

Efficiency measurement and spatiotemporal difference analysis of new infrastructure construction in Henan province

摘要

以河南省18个城市为研究对象，运用非期望产出的超效率SBM模型、Moran’ I、空间马尔可夫链、泰尔指数、核密度估计等方法，测度了2010—2022年河南省新型基础设施建设（简称“新基建”）效率及其时空演变规律。结果表明：（1）在资本、劳动力、能源与环境等条件约束下，其间河南省新基建效率持续提升，总体处于相对较高水平。其中豫北地区新基建效率的均值最高，豫西豫西南地区新基建效率的均值最低。（2）2016年后，河南省各城市新基建效率呈现出空间相关性，城市间新基建合作日益加深。（3）城市区位因素在新基建效率的动态演进过程中发挥了重要作用，“以邻为善”和“以邻为壑”现象并存。（4）四大经济区区域间新基建效率的差异是造成河南省新基建效率总体差异的主要来源，区域间与区域内城市间新基建效率的差异均呈现出缩小的趋势。

Abstract

The efficiency of new infrastructure construction （NIC） in Henan Province and its spatial-temporal evolution pattern from 2010 to 2022 were measured using the Super-SBM model with non-expected output， Moran’s I， spatial Markov chain， Thiel index and Kernel density estimation for the 18 cities in Henan province as the research object. The results showed that： （1） Under the condition constraints of capital， labor， energy and environment， the efficiency of NIC in Henan province had continuously been improved during the period， and was generally at a relatively high level. Among them， the mean value of NIC efficiency was the highest in northern Henan， and the mean value of NIC efficiency was the lowest in western and southwestern Henan. （2） After 2016， the NIC efficiency of cities in Henan province showed spatial correlation， and the NIC cooperation between cities was increasingly strengthened. （3） City location factors played an important role in the dynamic evolution of NIC efficiency， and the phenomena of “neighbor as good” and “beggar-thy-neighbor” coexisted. （4） Differences in NIC efficiency between the regions of the four economic zones were the main source of overall differences in NIC efficiency in Henan province， and both inter-regional and intra-regional differences in NIC efficiency between cities showed a tendency to decrease.

Graphical abstract

关键词

新型基础设施 / 超效率SBM模型 / 空间马尔可夫链 / 泰尔指数 / 核密度

Key words

new infrastructure / super-efficient SBM model / spatial Markov chain / Thiel index / Kernel density

0 引言

作为数字经济快速发展背景下的新型基础设施建设（简称“新基建”），是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系^［1］。新基建是相对于铁路、公路、桥梁等传统基础设施建设的一个概念。如何提升与激发新基建效率和创新活力，全面赋能产业结构转型升级，已经成为加快河南省新旧动能转换和实现高质量发展面临的一个重要问题。

目前，河南省各级政府充分利用区域资源与产业等比较优势，逐步打造数据中心、5G基站、集成电路等新型基础设施，不断加大“数字+”建设与“智能+”升级的投资力度。但相较于发达省份，在国家重点实验室、国家工程研究中心、区块链等信息基础设施领域，仍存在盲目建设与重复投资等短板倾向，尚未形成政府引导与市场运作的投融资格局，区域城市间发展不平衡不充分等问题，严重制约着河南省的高质量发展。

当前，学术界对新基建投资总量的调控（增加）不难把握，在新基建投入“量”与“质”（效率）方面，仍存在需要提升的空间^［2］。因此，探究与测度河南省新基建效率，厘清新基建效率的时空差异、空间相关性及其演变规律，对推动河南省新基建均衡有序和经济高质量发展具有重要的政策意义。

1 河南省新基建效率测度

1.1 河南省新基建效率测度指标体系

新基建效率是指在一定资本、劳动力、环境与网络数字基础设施等投入要素下，以尽可能少的资源投入，换取有效与最优的投资回报，并尽可能减少对环境造成的污染^［3］。为科学测度新基建效率，结合新基建的特点和河南省各城市实际情况，秉承科学性、系统性、可操作性与可比性的原则，在借鉴相关文献的基础上，以资本投入、劳动投入、能源投入、环境投入和新型基础设施投入作为投入指标；以社会、经济与科技作为期望产出；以社会发展失衡与环境污染作为非期望产出指标，构建如表1所示的河南省新基建效率测度指标体系^［2-5］。

考虑到数据的连贯性与可获取性，以2010—2022年河南省18个地级市为研究对象，所采用的研究数据主要来自《河南省统计年鉴》、WIND数据库以及各市统计局网站与互联网收集。对于部分缺失数据，采用线性插值法进行补充。

1.2 河南省新基建效率测度模型

非期望超效率SBM模型作为一种计算多个决策单元效率的非参数方法，该模型将投入和产出的松弛量直接纳入目标函数，有效解决资源投入、期望产出和非期望产出的问题，同时考虑了沿面决策单元的进一步区分问题^［4］。因此，参考田晓华等（2023）^［4］的研究方法，采用超效率SBM模型测度河南省新基建效率。

2 河南省新基建效率与空间演化

2.1 河南省新基建效率测算结果

依据《河南省全面建设小康社会规划纲要》所提出的河南省经济区域划分方法，将河南省总区域划分为：中原城市群、豫北地区、豫西豫西南地区和黄淮地区等4个经济区。各经济区包含城市新基建效率测算结果如表2所示。

从表2 可知，2010—2022 年河南省新基建效率的整体平均值为1.007 2。2010 年新基建效率为0.855 5，2019年新基建效率水平突破1，达到1.082 7，2022 年上升至1.193 3，其间整体呈现出持续上升趋势，总体增幅为39.49%。

从城市角度分析，2010年河南省新基建效率最低的城市为鹤壁市（0.726 2），效率最高的城市为郑州市（0.943 0）。2022年新基建效率最低的城市为驻马店市（1.029 8），最高的城市为周口市（1.304 7）。2010—2022年间，河南省新基建效率的均值最低的城市为南阳市（0.957 7），均值最高的城市为濮阳市（1.055 3）。新基建效率提升幅度最小的城市是郑州市（14.73%），提升幅度最大的城市是周口市（71.92%）。这可能与郑州市本身就具有较完善的网络基础设施，新基建效率较高有关，而其余地区新基建效率初期较低，当各城市结合自身新基建发展短板，借鉴新基建效率较高城市建设发展经验，加大自身新基建投入力度时，其新基建效率的边际增幅相对较高。

从河南省4大经济区分析，2010年河南省新基建效率由低至高的区域依次是：豫北地区（0.809 5）、黄淮地区（0.846 1）、中原城市群（0.864 7）、豫西豫西南地区（0.907 8）。2022年新基建效率从低到高的地区依次是：豫西豫西南地区（1.147 9）、黄淮地区（1.182 0）、中原城市群（1.186 8）、豫北地区（1.275 7）。其间新基建效率的均值从低到高的地区依次为：豫西豫西南地区（0.991 2）、黄淮地区（0.999 0）、中原城市群（1.010 3）、豫北地区（1.020 4）。其间新基建效率提升幅度从低到高依次是豫西豫西南（26.45%）、中原城市群（37.26%）、黄淮地区（39.69%）与豫北地区（55.27%）。

2.2 河南省新基建效率的空间分布

由于自然断点法是根据数值的统计分布规律进行等级分类，能够最大限度地提高类与类之间的差异，可较好地分析河南省新基建的效率水平及其空间差异^［5］。因此，将河南省全部城市新基建效率的测算值按照自然断点法分为4类：低水平（≤0.912 5）、中低水平（>0.912 5~0.999 3）、中高水平（>0.999 3~1.080 9）、高水平（>1.080 9）^［5］。

图1为2010、2014、2018与2022年河南省新基建效率空间分布情况。可以发现，2010年除郑州市与平顶山市处于中低水平区间外，其余城市新基建效率均处于低水平区间。2014年河南省多地城市新基建效率普遍得到提升。其中，鹤壁市新基建效率已上升至中高水平区间，驻马店市新基建效率仍处于低水平区间，其余城市新基建效率均为中低水平区间。2018年，河南省各城市新基建效率得以进一步提升。其中济源市、新乡市、濮阳市、开封市、商丘市、平顶山市与信阳市的新基建效率已跨入高水平区间；郑州市、洛阳市、周口市与驻马店市新基建效率处于中高水平区间；安阳市、鹤壁市、焦作市、三门峡市、南阳市、许昌市新基建效率仍处于中低水平区间；而漯河市新基建效率则回落至低水平区间。2022年，在国家大力发展数字经济背景下，河南省所有城市新基建效率均进一步提升，除郑州市、平顶山市、南阳市与驻马店市的新基建效率仍保持在中高水平区间外，其余城市新基建效率均跨入高水平区间。

2.3 河南省新基建效率空间相关性分析

采用全局Moran’s I测度河南省各城市新基建效率的空间相关性。Moran’s I可采用公式（1）计算：

I=\frac{{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{\sum }_{j=\mathrm{1}}^n{w}_{ij}\left(x_i-\overline{x}\right)\left(x_j-\overline{x}\right)}{{\sum }_{i=\mathrm{1}}^n{\left(x_i-\overline{x}\right)}^{\mathrm{2}}},（1）

式中：x_i（x_j）表示城市i（城市j）的观测值；\overline{x}为均值；w_{ij}表示空间权重，采用地理距离权重矩阵进行计算。

经过测算后发现，2016年前河南省新基建效率Moran’s I为正值，但不显著；2016年开始，新基建效率Moran’s I在5%的显著性水平上显著为正；2021年与2022年新基建效率Moran’s I在1%的显著性水平上显著为正。说明2016年前，河南省各城市新基建发展合作较少，并未表现出明显的空间相关性，此后各城市新基建开始逐渐加强合作，城市间新基建效率在空间上呈现出一定的空间相关性。

2.4 河南省新基建效率的空间演进概率分析

空间马尔可夫链可以探究不同空间地理背景下，某一指标向上或向下转移的概率，从而有效刻画指标动态演进过程中与邻域空间的关联性^［6］。因此，以2010年的空间值作为分类依据，构建河南省新基建效率的空间马尔可夫概率转移矩阵，结果如表3所示。

通过表3结果可以发现：（1）不同空间滞后类型下，4个概率转移矩阵均不相同，表明空间地理因素在河南省新基建效率的动态演进过程中发挥着重要作用。（2）在考虑空间地理因素的条件下，各矩阵对角线上的数值均存在小于非对角线上数值的情况，表明各城市新基建效率并不稳定。（3）各城市新基建效率整体表现出“空间溢出”效应，相邻城市间新基建效率相互影响。“以邻为善”和“以邻为壑”现象并存，新基建效率较高的城市相邻具有彼此相互提升的作用，促进彼此城市新基建效率的提升；而新基建效率较低的城市聚集，则会起到相互抑制的作用，影响彼此城市新基建效率的提升。新基建效率处于低水平区间的城市若处在新基建效率低水平区间、中低水平区间的邻域环境下，其向上转移的概率会由38.71%提升至45.45%；处于中低水平区间新基建效率的城市若处在中低水平区间、中高水平区间的邻域环境下，其向上转移的概率可由36.33%提升至36.67%；处于中高水平区间新基建效率的城市若处在中高水平区间、高水平区间的邻域环境下，其向上转移的概率可由43.48%提升至60.00%。与此对应，新基建效率处于高水平区间的城市若处在新基建效率中高水平区间与中低水平区间的邻域环境下，其向下转移的概率由21.05%分别提升至31.25%和44.44%。

3 河南省新基建效率的差异分析

3.1 河南省新基建效率的差异来源分析

利用泰尔指数法探究河南省新基建效率总体差异的来源。泰尔指数法将总体差异分解为区域内差异和区域间差异两部分，有助于观察和揭示区域内差异和区域间差异各自变动的方向和变动幅度，以及各自在总体差异中的重要性及其影响^［7］。

从表4中的分解结果可知，2010—2022年河南省新基建效率总体差异从2010年差异指数0.138 1下降至2011年的0.124 8，随后又升至2016年的0.157 0，2022年又降至0.134 6，其间均值为0.137 8，呈现出波动式下降趋势，整体降幅为2.56%。表明河南省新基建工作统筹全局，协同发展，注重新基建投入的“量”与“质”，全省新基建效率总体差异逐渐缩小。

从河南省4大经济区域划分角度分析，区域间的差异是造成河南省新基建效率差异的主要来源，其贡献率均值高达97.976 8%，区域内差异较小，仅占2.023 2%。河南省4大经济区区域间新基建效率的差异，分别由2010年的0.135 0，降至2011年的0.121 7，此后的2016年又回升至0.155 7，到2022年又回落至0.132 3，其间均值为0.135 0，整体降幅0.5%。说明河南省4大经济区域新基建效率并不稳定。4大区域间差异对河南省新基建效率总体的差异贡献率，由2010年的97.763 6%上升到2022年的98.264 7%，总体上升0.5个百分点。其中，2016年新基建效率区域间差异贡献率最高，为99.164 4%。

河南省4大经济区区域内差异对河南省新基建效率总体差异的贡献始终较小，2010年为0.003 1；2013年最低，仅为0.001 1；最高为2015年，差异指数为0.004 4。2010—2022年间，河南省4大经济区区域内差异贡献率指数均值为0.002 8，整体降幅0.08%，其贡献率占比从2010年的2.236 4%降至2022年的1.735 3%，共下降0.5个百分点。其中，区域内差异贡献率均值最大的是中原城市群，其差异贡献率占比为1.051 7%；区域内差异贡献率均值最小的是豫西豫西南地区，其差异贡献率占比仅为0.225%。造成上述现象的原因可能是两城市群所包含的城市数量不同，中原城市群包含8个城市，而豫西豫西南地区仅包含2个城市，区域内新基建效率的差异与城市数量成正比。从区域内部差异贡献率变化趋势分析，中原城市群与豫北区域新基建效率差异贡献率呈现缩小的趋势，而豫西豫西南地区与黄淮地区区域内城市间新基建效率差异贡献率有扩大趋势。

3.2 河南省新基建效率差异动态演进趋势

为更好地展示河南省新基建效率差异的动态分布及其演进规律，利用核密度估计方法，探究河南省新基建效率在总体层面以及在4大区域内分布的位置、态势、延展性及其极化趋势。核密度估计法是在数据分布的先验信息未知条件下，基于非参数拟合的方法，以实现参数分布的最优拟合^［5］。

图2与图3为2010—2022年河南省新基建效率总体与各区域的核密度估计图。通过图2可以发现，（1）2010—2022年间，河南省总体新基建效率的分布重心不断向右移动，这说明河南省总体新基建效率呈现不断上升的趋势。（2）2010—2022年间，新基建效率的分布表现出轻微右拖尾的趋势，这说明河南省内各城市新基建效率还存在一定差距。（3）2010—2022年间，河南省各城市新基建效率的分布存在一个单峰，且不太陡峭，表明期间河南省新基建效率并未呈现出明显的极化趋势。（4）2010—2022年间，河南省新基建效率的波峰跨度逐渐缩小，表明期间河南省新建效率差距有缩小的趋势。总体而言，其间河南省新基建效率呈现出总体效率不断提升，城市之间新基建效率差异逐渐缩小的动态演变趋势。

观察图3可知，（1）河南省4大经济区新基建效率的分布重心均不断右移，表明河南省各区域新基建效率呈现不断上升的趋势。2016年前各经济区域还存在左侧拖尾现象，说明区域内新基建效率还存在一定差距。（2）中原城市群2016—2017年间还存在两个主峰，豫北城市群始终存在两个主峰，豫西豫西南地区在2016年前存在两个主峰，表明这些区域新基建效率在上述时期呈现出较为明显的极化趋势。黄淮地区新基建效率发展较为均衡，始终只有一个主峰。（3）除豫北区域外，各区域新基建效率的波峰跨度逐渐缩小，表明区域内各城市新基建效率差距逐渐缩小。总体而言，河南省各区域内城市新基建效率呈现出水平不断提升，除豫北区域外，城市间新基建效率差距呈逐渐缩小的动态演变趋势。

4 结论

运用基于非期望产出的超效率SBM模型、Moran’s I、空间马尔可夫链、泰尔指数、核密度估计等方法，测度了2010—2022年河南省18个城市新基建效率及其时空演变规律。结果发现：（1）在资本、劳动力、能源与环境等条件约束下，其间河南省新基建效率持续提升，城市间新基建效率差异逐渐缩小。（2）2016年后，各城市新基建效率呈现出一定的空间相关性。（3）区位因素对河南省新基建效率提升具有重要的影响，存在“以邻为善”和“以邻为壑”的现象。（4）河南省4大经济区区域间差异是造成河南省新基建效率差异的主要来源，区域间与区域内城市新基建效率差异均呈现出缩小的趋势。

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基金资助

河南省政府决策研究招标课题(2023JC011)

河南省高等学校重点科研项目(24B790023)

河南省研究生教育改革与质量提升项目(YJS2022JD30)

河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2024SJLX0139)

信阳师范大学青年骨干教师资助计划项目

信阳师范大学南湖学者青年项目