摘要 采用主成分、聚类和GIS空间分析方法对湖南省区域高新技术能力作了综合评价.首先运用主成分分析法对湖南省14地州市高新技术能力指标进行分析，提取了代表各州市高新技术能力的3个主成分，并得到了各州市高新技术能力的综合得分.其次将主成分分析获得的3个新指标进行聚类分析，据此将湖南省14个地州市按高新技术能力分为6类.接着对各州市高新技术能力进行GIS空间分析，获得各区域高新技术能力的空间分布状况.最后，通过数理分析得到科学而合理的结论，并针对性地提出发展湖南省高新技术能力的相关建议.
关键词 高新技术能力；湖南省；主成分分析；聚类分析；GIS空间分析
中图分类号 F129.9 文献标识码 A文章编号 1000-2537（2014）01-0011-06
21世纪高新技术正逐渐取代传统技术成为生产力发展的主要推动力，是区域综合实力的重要标志.2011年湖南省的地区生产总值为19 635.19亿元，占全国的4.16%，人均地区生产总值只占全国平均值的75.76%，高新技术总产值为9 771.76亿元，只占地区生产总值的49.77%，湖南省高新技术能力尚存在较大的提升空间，依靠高新技术推动湖南省的经济发展已成为亟待解决的任务[1].目前，虽然有一些学者针对湖南省高新技术的发展现状[2]、发展模式[3]和发展对策[45]进行了研究，但并没有深入研究湖南省高新技术的内部机理或客观存在的一般规律.本文采用主成分分析法、聚类分析法和GIS空间分析方法，深入分析了湖南省各区域的高新技术能力状况并进行综合评价，运用数理统计方法提取影响湖南省区域高新技术发展的因子，分析结果为湖南省各区域高新技术的发展提供参考.
1指标的选择和数据的获取
2高新技术能力的主成分分析
直接对上述指标进行分析将会导致问题过于复杂且计算量庞大.本文采用主成分分析[911]，用较少的新指标代替原来较多的指标，而且使这些较少的新指标尽可能多地保留原较多的指标所反映的信息.
2.1主成分分析的计算方法和步骤
（1）将各指标数据标准化
（2）求标准化后数据的相关系数矩阵R，并计算特征值与特征向量
（3）计算主成分贡献率及累计贡献率
（4）计算主成分载荷矩阵，主成分得分和综合得分
2.2特征向量方向的确定
2.3主成分评估
采用主成分分析方法，利用MATLAB对11项指标进行数据处理，得到主成分载荷及贡献率如表2，进一步得到各主成分得分和综合得分如表3.主成分载荷反映了主成分对原有指标的解释程度，载荷绝对值越大，解释程度越高，而正负则表示两者的相关性质.主成分得分意味着各地区高新技术能力在各指标层次或综合层次的发展水平，若各地区在某些主成分上的（综合）得分为正，则代表该地区这些指标水平或综合水平在全省高新技术能力平均水平之上，且分数越高，高新技术能力越强，而得分为负则相反.
由表2可知，前3个主成分的累积贡献率达到91.83%，代表了原始数据的绝大部分信息，可以反映出高新技术能力状况.第一主成分的贡献率为68.9%，是反映高新技术能力的重要因子.它与各指标都成正相关，特别是每百万人口高新技术企业单位数（X1）、每万人口科技人员数（X2）、每万人口科学家和工程师人数（X4）、高新技术产业总产值（X7）、高新技术产业增加值（X8）、高新技术产业销售收入（X9）、每万人口专利申请数（X10），它们的相关性达到了85%以上，表明第一主成分对这些指标的解释能力非常大，可归结为高新技术产业化的人力资源、规模和效率因子.由表3可知，长株潭地区在这方面具有较高的贡献，其中长沙市的得分远远高出全省平均水平，而在这方面非常欠缺的是怀化市、张家界市和湘西自治州.第二主成分的贡献率为13.19%，在R&D人员占科技人员数的比重（X3）、R&D经费支出占科技经费总额比重（X6）指标上具有较大的载荷和解释能力，可以归结为R&D活动因子.常德市、湘西自治州、衡阳市在这方面具有较大的贡献，而怀化市和湘潭市相对较差.第三主成分的贡献率为9.78%，在科技经费总额占GDP的比重（X5）、有效发明专利占专利申请数的比重（X11）指标上具有较大的载荷和解释能力，可以归结为科技资金投入因子.科技经费的增加有助于科技人员更好地完成专利的发明.在这方面得分较高的有岳阳市、湘潭市、娄底市，而长沙市、衡阳市和张家界市得分较低.
根据表3的高新技术能力综合得分，处在全省平均水平之上的地区有6个，其中，长沙市得分远远高于全省平均水平，高新技术能力最为发达.处在全省平均水平之下的地区有8个，其中怀化市和张家界市的高新技术能力最低.
3高新技术能力的聚类分析
为进一步对各州市进行深入分析和区划研究，本文采用系统聚类分析法，将各州市高新技术能力进行分类.采用距离系数作Q型分析[14]，
采用MATLAB对新指标数据进行处理[15]，聚类分析结果如图1所示，最终选择距离系数小于1.8作
为标准，将各州市划分为6类.取各类的综合平均得分作为衡量这6类高新技术能力水平的标准，聚类分析结果如下：第一类：高新技术能力高水平区域，以长沙市为主.第二类：高新技术能力中高水平区域，主要包括株洲市、湘潭市和岳阳市.第三类：高新技术能力中偏高水平区域，主要包括常德市和娄底市.第四类：高新技术能力中偏低水平区域，主要包括衡阳市、益阳市、永州市和湘西自治州.第五类：高新技术能力中低水平区域，主要包括邵阳市、郴州市和张家界市.第六类：高新技术能力低水平区域，以怀化市为主.
4高新技术能力的GIS空间分析
根据湖南省各州市高新技术能力聚类分析结果，运用ArcGIS 9.3 地理信息系统空间分析软件， 绘制出了湖南省各地市州高新技术能力水平分布图（图2）.图2清晰地反映出各州市高新技术能力的差距，以长沙为首位，高新技术能力从东北向西南方向递减.长沙的首位度很高，在高新技术领域缺乏次中心城市以产生集聚和辐射作用.从地理位置上分析，长株潭和岳阳地区位于长江流域，地理位置优越.中西部地区因地形崎岖，交通不便，发展高新技术制约性较大，但广大西南地区具备作为西部大开发的前沿阵地和毗邻珠三角的双重优势，事实上拥有较优越的区位优势，若政府尝试在该地区培育另一区域高新技术核心增长极，便可与长株潭地区相互配合，共同带动湖南省高新技术的发展.
