基于GIS和數(shù)理統(tǒng)計的規(guī)劃分析方法探討研究

摘 要：地理信息系統(tǒng)是現(xiàn)代規(guī)劃分析中的重要技術(shù)手段之一。以成都市及所轄區(qū)（市）縣的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃等實踐研究為基礎(chǔ)，建立了規(guī)劃分析概念模型，從區(qū)域綜合質(zhì)量、區(qū)域間距離、區(qū)域輻射影響力三個方面，探討研究了一套GIS與SPSS、AHP數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合的規(guī)劃分析方法，為詮釋和預測區(qū)域發(fā)展強度、空間發(fā)展次序、發(fā)展層次提供了決策參考作用。

關(guān)鍵詞：GIS；SPSS；AHP；規(guī)劃

中圖分類號：F0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）07-0010-05

地理信息系統(tǒng)工程技術(shù)是現(xiàn)代區(qū)域規(guī)劃、城市規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、土地規(guī)劃等工作中重要的技術(shù)手段和方法。借助地理信息系統(tǒng)工程分析方法，規(guī)劃師們可以通過理性分析，科學合理的制定和判定規(guī)劃方案，特別是地理信息系統(tǒng)中的空間分析、三維模擬等技術(shù)手段，對于空間布局選址、經(jīng)濟空間病理分析、定性復雜地區(qū)的空間規(guī)劃等具有十分有效的指導意義?，F(xiàn)結(jié)合在《西部新城（溫江）戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃》、《 成都市溫江區(qū)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》、《 成都市雙流縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》、《錦江區(qū)柳江片區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究》、《成都在成都經(jīng)濟區(qū)中的合作與發(fā)展研究》中GIS與數(shù)理統(tǒng)計手段相結(jié)合的工作嘗試，從區(qū)域綜合質(zhì)量、區(qū)域間距離、區(qū)域輻射影響力三個方面，探討研究GIS與SPSS、AHP數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合的規(guī)劃分析方法。

一、方法簡介

本課題選擇城市引力模型[1]作為貫穿規(guī)劃分析方法的主線。城市引力模型表示為G=M×■，其中，M和m是兩個城市的綜合質(zhì)量指數(shù)，既是綜合得分；r是兩城市間的距離；G則是兩城市之間的輻射影響力。

從城市引力模型所表征的意義角度，本課題將城市引力模型改為以下規(guī)劃分析概念模型：

G區(qū)域輻射影響力=M區(qū)域綜合質(zhì)量指數(shù)×■

區(qū)域輻射影響力=■

從規(guī)劃分析概念模型中可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)規(guī)劃分析均可以分為三步：第一步，區(qū)域綜合質(zhì)量分析，旨在評估區(qū)域經(jīng)濟社會綜合發(fā)展水平，判斷區(qū)域增長極；第二步，區(qū)域間距離分析，旨在分析區(qū)域間經(jīng)濟流、信息流、物流的轉(zhuǎn)移動向、通達狀態(tài)，包含重心遷移、經(jīng)濟距離加權(quán)測算等方面；第三步，區(qū)域輻射影響力分析，旨在分析區(qū)域間的經(jīng)濟、社會聯(lián)系緊密程度。

二、區(qū)域綜合質(zhì)量

借助增長極理論，通過區(qū)域綜合質(zhì)量分析，旨在評估區(qū)域經(jīng)濟社會綜合發(fā)展水平，對比尋求區(qū)域經(jīng)濟社會增長極，為解釋和預測區(qū)域經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)和布局提供依據(jù)。主要采用GIS空間分析與SPSS因子分析、AHP層次分析相結(jié)合的分析方法。

1.增長極理論。增長極理論[2~4]最初由法國經(jīng)濟學家佩魯（francois perroux）提出，許多區(qū)域經(jīng)濟學者將這種理論引入地理空間，用它來解釋和預測區(qū)域經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)和布局。后來法國經(jīng)濟學家布代維爾（j.b.boudeville）將增長極理論引入到區(qū)域經(jīng)濟理論中，之后美國經(jīng)濟學家弗里德曼（john.frishman）、瑞典經(jīng)濟學家繆爾達爾（gunnar myrdal）、美國經(jīng)濟學家赫希曼（a.o.hischman）分別在不同程度上進一步豐富和發(fā)展了這一理論，使區(qū)域增長極理論的發(fā)展成為了區(qū)域開發(fā)工作中的流行觀點。

佩魯（Francois Perroux）認為，如果把發(fā)生支配效應的經(jīng)濟空間看做力場，那么位于這個力場中推進性單元就可以描述為增長極。增長極是圍繞推進性的主導工業(yè)部門而組織的有活力的高度聯(lián)合的一組產(chǎn)業(yè)，它不僅能迅速增長，而且能通過乘數(shù)效應推動其他部門的增長。因此，增長并非出現(xiàn)在所有地方，而是以不同強度首先出現(xiàn)在一些增長點或增長極上，這些增長點或增長極通過不同的渠道向外擴散，對整個經(jīng)濟產(chǎn)生不同的最終影響。他借喻了磁場內(nèi)部運動在磁極最強這一規(guī)律，稱經(jīng)濟發(fā)展的這種區(qū)域極化為增長極。

增長極的產(chǎn)生條件：（1）在一個地區(qū)內(nèi)存在具有創(chuàng)新能力的企業(yè)群體和企業(yè)家群體，這實際上是熊彼特關(guān)于創(chuàng)新學說的反映，即創(chuàng)意與創(chuàng)新是經(jīng)濟發(fā)展的元動力而非簡單的投資或消費拉動；（2）必須具有規(guī)模經(jīng)濟效應。即發(fā)育成為增長級的地區(qū)需具備相當規(guī)模的資本、技術(shù)和人才存量，通過不斷投資擴大經(jīng)濟規(guī)模，提高技術(shù)水平和經(jīng)濟效率，形成規(guī)模經(jīng)濟；（3）要有適宜經(jīng)濟與人才創(chuàng)新發(fā)展的外部環(huán)境，它包括既要有便捷的交通、良好的基礎(chǔ)設(shè)施等“硬環(huán)境”，還要有政府高效率運作，恰當?shù)慕?jīng)濟政策、保證市場公平競爭的法律制度以及人才引進與培養(yǎng)等“軟環(huán)境”。

2.綜合質(zhì)量分析。依據(jù)增長極的產(chǎn)生條件，建立評價區(qū)域綜合質(zhì)量的指標體系（見表1）。SPSS因子分析旨在篩選主因子，并計算出綜合指數(shù)；AHP層次分析主要通過專家打分，確定定性指標權(quán)重，并計算加權(quán)平均值。由于指標體系中涉及定量指標和定性指標，因此采用SPSS因子分析和AHP層次分析相結(jié)合的方法，其中二級指標采用AHP層次分析方法，三級指標中的規(guī)模經(jīng)濟類、創(chuàng)新能力類指標采用SPSS因子分析方法，三級指標中的外部環(huán)境類采用SPSS因子分析與AHP層次分析相結(jié)合的方法。最后求出綜合質(zhì)量指數(shù)。

根據(jù)不同行政單元的綜合質(zhì)量指數(shù)或者柵格化后的綜合質(zhì)量指數(shù)，借助GIS空間分析手段，對區(qū)域綜合經(jīng)濟質(zhì)量進行空間分析。選取《溫江區(qū)國民經(jīng)濟社會第十二個五年規(guī)劃》、《成都在成都經(jīng)濟區(qū)中的合作與發(fā)展研究》案例進行實踐分析。

從圖1可以看出，（1）柳城街道、涌泉街道是溫江區(qū)的區(qū)域增長極，成德綿三市是成都經(jīng)濟區(qū)的區(qū)域增長極；（2）在空間上，存在區(qū)域發(fā)展強度的層次性，對于溫江，第一層次是柳城、涌泉，第二層次是永寧、公平、天府、金馬、永盛，第三層次是壽安、萬春、和盛，對于成都經(jīng)濟區(qū)，第一層次是成德綿三市，第二層次是雅安、遂寧、資陽，第三層次是眉山、樂山。

3.產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜性。此外，從區(qū)域綜合質(zhì)量分析方法衍伸出產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜性評價方法。產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜性評價旨在分析區(qū)域條件、環(huán)境對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的貢獻程度、協(xié)調(diào)程度，評判特定區(qū)域適合發(fā)展什么產(chǎn)業(yè)，為區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局選址提供參考決策作用。采用的分析方法與區(qū)域綜合質(zhì)量分析方法相同，只是指標體系內(nèi)容不同（見圖2）。選取《錦江區(qū)柳江片區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃研究》案例進行實踐分析。

根據(jù)綜合指標的空間復合運算，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜度進行特征分類（見圖3）：一類地塊，分布在地鐵站直接輻射區(qū)、城市干道交叉樞紐和錦江干流直接輻射帶，受其諸多因素的綜合影響，兼顧交通通達性和生態(tài)效應，產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境最優(yōu)；二類地塊，分布在地鐵次級輻射區(qū)、城市干道兩側(cè)、城市干道與次干道樞紐地段、次級河流影響區(qū)、繞城綠化帶及高威體育公園影響區(qū)，受其綜合影響，交通通達性較好，生態(tài)環(huán)境較好，產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境優(yōu)越；三類地塊，分布在城市次干道兩側(cè)、河流支流和繞城綠化帶以及高威體育公園直接影響區(qū)，受地鐵站影響微弱，交通通達性一般，生態(tài)環(huán)境較好，適宜發(fā)展對交通要求不太高而對生態(tài)要求較高的產(chǎn)業(yè)；四類地塊，分布在遠離城市道路區(qū)，承受地鐵、城市道路、生態(tài)因素的影響均較弱，適宜與前三類地塊合并開發(fā)。

三、區(qū)域間距離

通過重心遷移分析，判斷區(qū)域經(jīng)濟流、信息流、物流的轉(zhuǎn)移動向；通過經(jīng)濟距離分析，評價區(qū)域間通達狀態(tài)。主要采用AHP層次分析和GIS空間分析相結(jié)合的方法。

1.重心遷移。通過重心遷移模型，采用GIS柵格統(tǒng)計分析方法，提取城鎮(zhèn)用地、人口、GDP等重心，通過不同時期所提取的重心，繪制重心遷移路徑，判斷區(qū)域經(jīng)濟流、信息流、物流的轉(zhuǎn)移動向。

Xω＝■，Yω＝■

式中，XW和YW為重心點坐標值，Wi為計算重心時權(quán)重，Xi和Yi為計算重心時第i個點的坐標值。

以《 成都市雙流縣國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》案例進行實踐分析。發(fā)現(xiàn)雙流縣人口、城鎮(zhèn)重心總體上呈現(xiàn)南移趨勢；人口重心起于東升，經(jīng)西航港向華陽移動；城鎮(zhèn)重心起于西航港向黃甲遷移。

2.經(jīng)濟距離測算。經(jīng)濟距離主要由地理距離、通勤距離和城市經(jīng)濟落差等因素決定，是經(jīng)濟落差修正通勤距離后的結(jié)果，反映了城市間的物流和人流便捷程度。以《成都在成都經(jīng)濟區(qū)中的合作與發(fā)展研究》為例，根據(jù)經(jīng)濟距離計算公式E（經(jīng)濟距離）=D地理距離×α通勤系數(shù)×β經(jīng)濟落差權(quán)數(shù)，并結(jié)合表2，得到成都到達各個城市的經(jīng)濟距離（見表3）。

結(jié)合GIS的空間分析方法，按照遠（E＞90）、中（50≤E≤90）、近（E＜50）劃分三個等級，繪成成都到達各市的經(jīng)濟距離空間分布圖（見圖5），從中可以看出，成都經(jīng)濟區(qū)中部距離成都的經(jīng)濟距離相對較近；東北部經(jīng)濟距離處于中等水平；西南部經(jīng)濟距離相對較遠。

四、區(qū)域輻射影響力

增長極形成與發(fā)展過程會產(chǎn)生兩種效應：極化效應和擴散效應，兩種效應同時存在。佩魯認為，極化效應促成各種生產(chǎn)要素向增長極的回流和聚集；擴散效應促成各種生產(chǎn)要素從增長極向周圍不發(fā)達地區(qū)的擴散。在發(fā)展的初級階段，極化效應是主要的，當增長極發(fā)展到一定程度后，極化效應削弱，擴散效應加強。增長極效應是一種多種效應的復合體，如上游下游效應、集聚效應和互利效應等。

擴散效應對于區(qū)域整體發(fā)展具有輻射帶動作用，有利于縮小區(qū)域差距，提升區(qū)域整體競爭力，通過區(qū)域輻射影響力分析，判斷區(qū)域間的經(jīng)濟、社會聯(lián)系緊密程度，為詮釋和預測區(qū)域空間發(fā)展時序、層次提供決策依據(jù)。

依據(jù)城市引力模型，結(jié)合區(qū)域綜合質(zhì)量和區(qū)域間距離的結(jié)果，計算區(qū)域間輻射影響力。以《成都在成都經(jīng)濟區(qū)中的合作與發(fā)展研究》為例。采用GIS的空間分析方法，按照輻射影響力大小劃分三個等級，繪成成都對各市的輻射影響力圖（見圖6），從圖中可以看出，成都經(jīng)濟區(qū)東北部受到成都的輻射影響的力度相對較大；中南部受到成都的輻射影響力度適中；西北部和東南部受到成都的輻射力度相對較小。

成都市作為成都經(jīng)濟區(qū)一極，對周邊的輻射能力不斷加強，成都經(jīng)濟區(qū)北部、東北部經(jīng)濟基礎(chǔ)較好；東北部受到成都輻射影響的力度相對較大；中部、中南部與成都市的經(jīng)濟距離相對較近，具有良好經(jīng)濟區(qū)位條件；整體上，成德綿三市呈帶狀沿東北方向發(fā)展，并依托中南部的經(jīng)濟距離優(yōu)勢，向南輻射擴展。所以，隨著時間的推移，成都經(jīng)濟區(qū)的區(qū)域合作可以分為三個層次：第一層次“1+2”（成都、德陽、綿陽），第二層次“3+2”（資陽、眉山），第三層次“5+3”（樂山、遂寧、雅安）。

五、總結(jié)

通過GIS與SPSS、AHP數(shù)理統(tǒng)計手段相結(jié)合的工作嘗試，形成了一套相對成熟的規(guī)劃分析方法：（1）基于規(guī)劃分析概念模型，這套方法主要包含區(qū)域綜合質(zhì)量分析、區(qū)域間距離分析、區(qū)域輻射影響力分析三個方面，是一套集現(xiàn)狀分析、預測判斷為一體的貫穿規(guī)劃始終的簡易方法；（2）通過區(qū)域綜合質(zhì)量分析，判斷區(qū)域內(nèi)各空間單元的發(fā)展強度，為選擇區(qū)域經(jīng)濟增長極核以及劃分核心區(qū)域與邊緣區(qū)域，提供了參考依據(jù)；從區(qū)域綜合質(zhì)量分析方法衍伸出產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜性評價方法，產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境適宜性評價通過分析區(qū)域條件、環(huán)境對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的貢獻程度、協(xié)調(diào)程度，可以評判特定區(qū)域適合發(fā)展什么產(chǎn)業(yè)，為區(qū)域產(chǎn)業(yè)布局選址提供參考決策作用；（3）區(qū)域間距離分析分為重心遷移分析和經(jīng)濟距離分析，通過重心遷移分析，判斷區(qū)域經(jīng)濟流、信息流、物流的轉(zhuǎn)移動向；通過經(jīng)濟距離分析，評價區(qū)域間通達狀態(tài)；（4）通過區(qū)域輻射影響力分析，判斷區(qū)域間的經(jīng)濟、社會聯(lián)系緊密程度，為詮釋和預測區(qū)域空間發(fā)展時序、層次提供決策依據(jù)；（5）這套方法僅是基于實踐研究而得出的規(guī)律和總結(jié)，尚存在一定局限，在未來的規(guī)劃工作中，地理信息系統(tǒng)與統(tǒng)計學相結(jié)合的領(lǐng)域還有更為廣闊的發(fā)展空間。

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[責任編輯 吳高君]