河南省經(jīng)濟空間格局演化特征分析

薛寶琪

(南陽師范學(xué)院環(huán)境科學(xué)與旅游學(xué)院，河南南陽473061)

區(qū)域差異及其成因研究有利于加快落后地區(qū)發(fā)展和保持發(fā)達地區(qū)競爭力[1]。區(qū)域差異研究一直為學(xué)界所關(guān)注，研究尺度從基于地帶間及省際間[2-11]到縣域[1，12-20]的研究?；诳h域經(jīng)濟發(fā)展水平的空間差異研究更精細地描述了省區(qū)經(jīng)濟差異狀況[12-13]。研究方法日漸成熟，從傳統(tǒng)的區(qū)域經(jīng)濟統(tǒng)計方法[2-9]到借助GIS等軟件的空間分析方法[1，10-20]。傳統(tǒng)的區(qū)域差異度量方法只關(guān)注數(shù)值之間的相關(guān)性，忽視了區(qū)域發(fā)展的空間集聚與異質(zhì)性，難以真正反映區(qū)域空間差異的變化與機制[1，16-18]。ESDA(exploratory spatial data analysis)分析技術(shù)彌補了傳統(tǒng)方法的不足，通過對事物或現(xiàn)象空間分布格局的描述和可視化表達，發(fā)現(xiàn)空間集聚和空間異常，從而揭示研究對象之間的空間相互作用機制[21]，為區(qū)域經(jīng)濟空間差異分析提供了方法依據(jù)[22-23]。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以河南省109個縣域(含縣和縣級市)為研究對象，以人均GDP為測度指標，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源于1996—2011年《河南統(tǒng)計年鑒》;利用ArcGIS 10.0數(shù)字化從河南省旅游地圖冊(2005年1月第2版)中的河南省政區(qū)圖提取空間數(shù)據(jù)。1995年以來河南省行政區(qū)劃雖有調(diào)整，但多為縣改為區(qū)，不在研究之列;另有少數(shù)縣(市)的部分區(qū)域劃歸市區(qū)，由于處理的數(shù)據(jù)為人均GDP，假定縣域是均質(zhì)的，不會影響總體分析。

1.2 研究方法

ESDA常用的分析指標主要有兩類:一類是探索某一屬性在區(qū)域中分布特性的全局統(tǒng)計量(global statistics)，包括Global Moran’sI，Getis-Ord GeneralG，Global Geary’sC等;一類是探查子區(qū)域信息變化均質(zhì)或異質(zhì)性的局域統(tǒng)計量(local statistics)，包括Local Moran’sI，Getis-OrdGi*，Local Geary’sC等。本研究選用Global Moran’sI描述河南總體經(jīng)濟格局演化特征，Local Moran’sI描述河南局部經(jīng)濟格局演化特征，Getis-OrdGi*識別河南經(jīng)濟冷熱點區(qū)空間分布。

1.2.1 Global Moran’sI統(tǒng)計量。Global Moran’sI反映鄰接或鄰近空間單元屬性值的相似程度[24]，其值為[-1，1]，大于0為空間正相關(guān)，小于0為負相關(guān)，其絕對值大小反映了空間分布的相關(guān)性大小，越大表示空間上集聚分布越明顯，趨于0時表示空間上呈隨機分布。

式中:xi，xj分別為i，j空間單元屬性數(shù)據(jù)值;wij為屬性相似矩陣，wij=1代表空間單元相鄰接，wij=0代表空間單元不相鄰接，為空間單元總數(shù)。采用對Moran’sI結(jié)果進行統(tǒng)計檢驗，其中E(I)=-1/(n-1)為數(shù)學(xué)期望;Var(I)為方差。若Moran’sI的正態(tài)統(tǒng)計量Z值大于正態(tài)分布函數(shù)在0.05水平下的臨界值1.96，說明空間分布具有明顯的正向相關(guān)特性。

1.2.2 Local Moran’sI統(tǒng)計量。Local Moran’sI為Global Moran’sI統(tǒng)計量的分解形式，用來進一步度量空間單元i與周邊空間單元之間的空間差異程度及其顯著性[17-18]。

式中:Zi，Zj分別為i，j空間單元屬性數(shù)據(jù)值的標準化;wij為屬性相似矩陣。

若Ii＞0且Zi＞0，則空間單元i與周圍相鄰空間單元屬性值均高，屬H-H集聚型;若Ii＞0且Zi＜0，則空間單元i與周圍相鄰空間單元屬性值均低，屬L-L集聚型;若Ii＜0而Zi＞0，則空間單元i的屬性值高，相鄰空間單元屬性值低，屬H-L發(fā)展型;若Ii＜0且Zi＜0，則空間單元i的屬性值低，相鄰空間單元屬性值高，屬L-H發(fā)展型?？刹捎肂onferroni校正法對Ii的顯著性進行判斷，當(dāng)總的顯著性水平設(shè)定為α?xí)r，則根據(jù)α/n的原則判斷每一空間單元的顯著性。給定顯著水平為α?xí)r，如果Ii顯著大于0，則說明空間單元i與周邊空間單元之間的差異顯著小;如果Ii顯著小于0，則說明空間單元i與周邊空間單元之間的差異顯著大[17]。

1.2.3 Getis-Ord統(tǒng)計量。Getis-Ord用于識別具有統(tǒng)計顯著性的高值(熱點)和低值(冷點)空間聚類[25]。

為了便于解釋和比較，對進行標準化處理得，其中E()和Var()分別是的數(shù)學(xué)期望和方差;若Z()為正且顯著，說明空間單元i周圍的值相對較高(＞均值)，屬高值空間集聚(熱點區(qū));若Z()為負且顯著，則說明空間單元i周圍的值相對較低(＜均值)，屬低值空間集聚(冷點區(qū))[16，26-27]。

2 河南省經(jīng)濟空間格局演化特征

2.1 總體特征

根據(jù)公式(1)，利用ArcGIS 10.0計算1995—2010年人均GDP的Global Moran’sI統(tǒng)計量，并用Z值法對其顯著性進行檢驗(圖1)。1995—2010年各年度Global Moran’sI正態(tài)統(tǒng)計量Z值均在0.05顯著性水平(Z臨界值為1.96)下通過顯著性檢驗。這表明河南省各縣域人均GDP存在顯著的、正的空間自相關(guān)性，即相鄰縣域相互影響，呈現(xiàn)高-高集聚(H-H)或低低集聚(L-L)態(tài)勢，區(qū)域經(jīng)濟差異十分顯著。圖1顯示，1995—2010年河南省各縣域人均GDP空間集聚呈周期性波動，且表現(xiàn)出不同的階段性特征，表明全省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系總體上不是十分穩(wěn)定。1995—1998，2002—2005年Global Moran’sI統(tǒng)計量呈上升趨勢，且在1998年達到16年來的最大值，說明這兩個時段經(jīng)濟發(fā)展水平較高(或較低)的縣域在空間上集聚，縣域之間經(jīng)濟聯(lián)系不斷加強，全省區(qū)域經(jīng)濟差異呈逐漸縮小趨勢;1998—2002，2005—2010年Global Moran’sI統(tǒng)計量呈下降趨勢，且在2010年達到16年來的最低點，說明這兩個時段經(jīng)濟發(fā)展水平較高的縣域與經(jīng)濟發(fā)展水平較低的縣域集聚的程度增加，縣域之間經(jīng)濟聯(lián)系趨于松散，區(qū)域經(jīng)濟差異逐漸拉大。

2.2 局部特征

圖1 河南省人均GDP Global Moran’s I值變動趨勢Fig.1 The trend of Global Moran’s I of the county’s per capita GDP in Henan Province

Global Moran’sI統(tǒng)計量只從整體上反映了區(qū)域經(jīng)濟的空間集聚或分散程度，并不能揭示區(qū)域經(jīng)濟的局部空間異質(zhì)性。因此，為全面揭示河南省區(qū)域經(jīng)濟內(nèi)部特征及其空間關(guān)系，根據(jù)Global Moran’sI統(tǒng)計量的時段特征選取1995，1998，2002，2010年為研究斷面進行對比分析，進一步探索河南省區(qū)域經(jīng)濟的空間關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2.2.1 Moran散點圖。利用ArcGIS 10.0計算4個年份人均GDP所有觀測值的標準化值(Z)及其對應(yīng)的空間滯后變量(WZ)，以Z為橫軸、WZ為縱軸繪制散點圖來描述變量Z和變量WZ之間的相關(guān)關(guān)系(圖2)。4個象限中，右上象限為H-H型，表示自身與周邊縣域經(jīng)濟發(fā)展水平均較高且經(jīng)濟空間差異較小的縣域;左下象限為LL型，表示自身與周邊縣域經(jīng)濟發(fā)展水平均較低且經(jīng)濟空間差異較小的縣域;左上象限為L-H型，表示自身經(jīng)濟發(fā)展水平低而周邊縣域經(jīng)濟發(fā)展水平高且空間異質(zhì)性強的縣域;右下象限為H-L型，表示自身經(jīng)濟發(fā)展水平高而周邊發(fā)展水平低且同樣是空間異質(zhì)性強的縣域。圖2顯示，全省超過77%的縣域為H-H型和L-L型，即表現(xiàn)出正的空間自相關(guān)性，說明空間集聚是全省區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的主要趨勢，但還有部分縣域為偏離全局空間自相關(guān)的地區(qū)(L-H和H-L型)。某些發(fā)達縣域，如鄭州的登封、滎陽、新密，焦作的博愛、溫縣等，與周邊形成明顯的高-低(H-L)經(jīng)濟差;而那些位于H-H型外圍的縣域，如洛陽市的宜陽、三門峽的盧氏、平頂山的郟縣等，經(jīng)濟發(fā)展由于長期受資金、人才的限制而與周邊形成低-高(L-H)經(jīng)濟差?？傮w而言，全省經(jīng)濟發(fā)展的空間均衡性較差，發(fā)達區(qū)集中分布于京廣線以西、隴海線以北及其周邊地區(qū)，欠發(fā)達區(qū)集中分布于京廣線以東和南陽盆地，區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展之路任重而道遠。

圖2 河南省人均GDP Moran散點圖Fig.2 Moran scatters of per-capita GDP in Henan Province

2.2.2 LISA集聚圖。根據(jù)公式(2)，利用ArcGIS 10.0計算4個年份人均GDP的LISA值，并在Z檢驗基礎(chǔ)上(P≤0.05)繪制LISA集聚圖(圖3)。1995—2010年全省基本經(jīng)濟格局相對穩(wěn)定，只是局部有些變化。①通過顯著性檢驗的H-H型縣域集中分布在京廣線以西、隴海線以北及其周邊地區(qū)，只是隨著時間推移縣域數(shù)量有少許增減變化。1998年林州、輝縣、新鄉(xiāng)縣顯著性消失，新鄭由不顯著變?yōu)轱@著性縣域;2002年武陟、修武顯著性消失;2010年澠池由不顯著變?yōu)轱@著性縣域，孟津由LH型演變?yōu)镠-H型。②通過顯著性檢驗的L-L型縣域基本上分布在京廣線以東、隴海線以南，且由間隔跳躍分布向集中連片分布發(fā)展，隨著時間推移縣域數(shù)量也有增減變化。③通過顯著性檢驗的L-H型和H-L型縣域數(shù)量較少且分布隨機。1995，1998年L-H型只有孟津，2002年通許、尉氏由不顯著變?yōu)轱@著，2010年通許、尉氏顯著性又消失，宜陽由不顯著變?yōu)轱@著，孟津演變?yōu)镠H型;顯著的H-L型縣域，1995年是西平、項城，1998年只有項城，2010年是舞鋼。由此進一步揭示出全省區(qū)域經(jīng)濟空間格局特征，即以京廣、隴海鐵路為軸線形成了H-H型和L-L型兩大趨同俱樂部，H-H型趨同俱樂部主要分布于以鄭州、洛陽、焦作為支點豫中偏西北省界邊緣區(qū)，該區(qū)域經(jīng)濟發(fā)達，受區(qū)域中心城市的輻射帶動作用明顯;L-L型趨同俱樂部主要分布于京廣線以東的黃淮平原和豫南山地，該區(qū)域為傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，經(jīng)濟基礎(chǔ)以農(nóng)業(yè)為主，工礦業(yè)不發(fā)達，是全省經(jīng)濟最不發(fā)達的地區(qū)。

圖3 河南省人均GDP的LISA集聚圖Fig.3 LISA cluster map for per-capita GDP in Henan Province

2.3 熱點分布

根據(jù)公式(3)，利用ArcGIS 10.0計算4個年份的Getis-OrdGi*值，根據(jù)顯著性P值及Getis-OrdGi*值，按照自然斷點法將其從高到低分成4類，生成河南省經(jīng)濟熱點演化圖(圖4)。①“九五”以來，河南省區(qū)域經(jīng)濟冷、熱點空間分布總體比較穩(wěn)定，形成了鄭州、洛陽、焦作3個經(jīng)濟發(fā)展核心區(qū)，這3個核心區(qū)始終是全省經(jīng)濟發(fā)展最具活力的地方;而廣大的豫南、豫東地區(qū)大多為全省經(jīng)濟發(fā)展的冷點區(qū)，與熱點區(qū)發(fā)展差距一直較大。②京廣、隴海兩鐵路線形成全省經(jīng)濟空間分異軸。京廣線以西、隴海線以北省界邊緣區(qū)，由于資源豐富、城市密集、工礦業(yè)基礎(chǔ)較好，熱點、次熱點縣域在這里集聚，形成全省經(jīng)濟發(fā)展的熱點極;京廣線以東、隴海線以南的廣大農(nóng)區(qū)大多是冷點、次冷點縣域，形成全省經(jīng)濟發(fā)展的冷點極。全省經(jīng)濟發(fā)展兩極化趨勢明顯。③總體格局相對穩(wěn)定，冷、熱點區(qū)隨時間推移有一定的變化。熱點區(qū)數(shù)量相對穩(wěn)定，由北向南、由東向西轉(zhuǎn)移;次熱點區(qū)域數(shù)量不斷增加，由跳躍分布向集中連片分布發(fā)展;冷點區(qū)域數(shù)量不斷減少，由豫西南向豫東縮減，1995—1998年形成京廣線以東的黃淮平原、豫南山地與一條西北—東南向地帶相交匯所構(gòu)成的“Y”形地區(qū)，2002—2010年基本集聚于黃淮平原和豫南山地，僅有少數(shù)分布于豫西南地區(qū);次冷點區(qū)域數(shù)量也較穩(wěn)定，主要分布于冷點與次熱點區(qū)域之間及冷點區(qū)域邊緣。

圖4 河南省經(jīng)濟熱點區(qū)演變Fig.4 Evolution for hotspot areas of per-capita GDP in Henan Province

3 結(jié)論與建議

河南省區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平總體表現(xiàn)為較強的空間自相關(guān)性，經(jīng)濟發(fā)展相似的地區(qū)在空間上集聚分布，但這種集聚性隨時間推移而有強弱變化。區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平局部上具有空間分布非均衡性，以京廣、隴海鐵路為軸線形成了經(jīng)濟發(fā)達區(qū)(H-H型)和經(jīng)濟不發(fā)達區(qū)(LL型)兩大趨同俱樂部，前者分布于以鄭州、洛陽、焦作為支點的豫中偏西北省界邊緣區(qū)，縣域經(jīng)濟發(fā)達，受區(qū)域中心城市輻射帶動作用明顯;后者分布于京廣線以東以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主的黃淮平原和豫南山地。經(jīng)濟冷熱點分布總體穩(wěn)定，形成了以鄭州、洛陽、焦作為核心的熱點區(qū)和豫南、豫東的冷點區(qū);熱點區(qū)有向西北方向轉(zhuǎn)移的態(tài)勢;京廣、隴海鐵路將全省經(jīng)濟分隔成冷、熱兩極。

河南應(yīng)以中原經(jīng)濟區(qū)建設(shè)為契機，推進經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。以鄭州、洛陽為中心培育區(qū)域經(jīng)濟增長極，提升其區(qū)域中心服務(wù)功能，加快發(fā)展鄭汴新區(qū)，建設(shè)鄭洛工業(yè)走廊，促進中原城市群經(jīng)濟社會融合發(fā)展，形成經(jīng)濟發(fā)展的核心區(qū)域，引領(lǐng)帶動全省經(jīng)濟發(fā)展;依托隴海通道，增強三門峽、洛陽、開封、商丘等城市的支撐作用;依托京廣通道，提升安陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、許昌、平頂山、漯河、駐馬店、信陽等城市綜合實力;依托濟(南)鄭(州)渝(重慶)運輸通道，提升濮陽、平頂山、南陽等城市的發(fā)展水平;依托太(原)鄭(州)合(肥)運輸通道，發(fā)展壯大焦作、濟源、周口等城市;依托淮河水運通道及沿淮路網(wǎng)通道，提升信陽、周口、駐馬店、漯河等城市的產(chǎn)業(yè)集聚與城市發(fā)展水平，支撐東南部經(jīng)濟發(fā)展;加大對商丘、周口、駐馬店、信陽、平頂山、南陽等傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)的支持力度，優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展高效、設(shè)施農(nóng)業(yè)，構(gòu)建具有地域特色的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系[26];促進地區(qū)之間的技術(shù)交流和合作，增強地區(qū)的互補和融合，實現(xiàn)全省經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]靳誠，陸玉麒.基于縣域單元的江蘇省經(jīng)濟空間格局演化[J].地理學(xué)報，2009，64(6):713-724.

[2]吳殿庭.中國三大地帶經(jīng)濟增長差異的系統(tǒng)分析[J].地域研究與開發(fā)，2001，20(2):10-15.

[3]楊開忠.中國區(qū)域經(jīng)濟差異變動研究[J].經(jīng)濟研究，1994(12):28-33.

[4]劉清春，王錚.中國區(qū)域經(jīng)濟差異形成的三次地理要素[J].地理學(xué)報，2009，28(2):430-440.

[5]徐建華，魯鳳，蘇方林，等.中國區(qū)域經(jīng)濟差異的時空尺度分析[J].地理研究，2005，24(1):57-68.

[6]魯鳳，徐建華.基于二階段嵌套錫爾系數(shù)分解方法的中國區(qū)域經(jīng)濟差異研究[J].地理科學(xué)，2005，25(4):401-407.

[7]歐向軍，沈正平，王榮成.中國區(qū)域經(jīng)濟增長與差異格局演變探析[J].地理科學(xué)，2006，26(6):641-648.

[8]劉靖宇，張憲平.中國區(qū)域經(jīng)濟差距的測度與分解[J].華東經(jīng)濟管理，2007，21(5):23-25.

[9]彭文斌，劉友金.我國東中西三大區(qū)域經(jīng)濟差距的時空演變特征[J].經(jīng)濟地理，2010，30(4):574-578.

[10]孟斌，王勁峰，張文忠，等.基于空間分析方法的中國區(qū)域差異研究[J].地理科學(xué)，2005，25(4):393-400.

[11]白永平，李建豹.基于ESDA的區(qū)域經(jīng)濟空間差異分析——以蘭新鐵路輻射帶為例[J].經(jīng)濟地理，2011，31(7):1057-1063.

[12]李小建，喬家君.20世紀90年代中國縣際經(jīng)濟差異的空間分析[J].地理學(xué)報，2001，56(2):136-145.

[13]彭寶玉，覃成林.河南縣域經(jīng)濟實力評價及空間差異分析[J].地域研究與開發(fā)，2007，26(1):45-49.

[14]李建豹，白永平，羅君，等.甘肅省縣域經(jīng)濟差異變動的空間分析[J].經(jīng)濟地理，2011，31(3):390-395.

[15]熊薇，徐逸倫，王迎英.江蘇省縣域經(jīng)濟差異時空演變[J].地理科學(xué)進展，2011，30(2):224-230.

[16]關(guān)偉，朱海飛.基于ESDA的遼寧省縣際經(jīng)濟差異時空分析[J].地理研究，2011，30(11):2008-2016.

[17]蒲英霞，葛瑩，馬榮華，等.基于ESDA的區(qū)域經(jīng)濟空間差異分析——以江蘇省為例[J].地理研究，2005，24(6):965-974.

[18]李丁，李平安，王鵬.基于ESDA的甘肅省縣域經(jīng)濟空間差異分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23(12):1-5.

[19]任家強，董琳瑛，汪景寬，等.基于空間統(tǒng)計分析的遼寧省縣域經(jīng)濟空間差異研究[J].經(jīng)濟地理，2010，30(9):1435-1439.

[20]黃飛飛，張小林，余華，等.基于空間自相關(guān)的江蘇省縣域經(jīng)濟實力空間差異研究[J].人文地理，2009，24(2):84-89.

[21]Anselin L.Interactive Techniques and Exploratory Spatial Data Analysis[C]//Longley P A，Goodchild M F，Maguire D J，et al.Geographical Information Systems，Principles，Technical Issues，Management Issues and Applications.Hoboken:John Wiley＆Sons Inc.，1999:253-266.

[22]Rey S，Montouri B.US Regional Income Convergence:A Spatial Econometric Perspective[J].Regional Studies，1999，33(2):1543-1564.

[23]Gallo J，Ertur C.Exploratory Spatial Data Analysis of the Distribution of Regional Per Capita GDP in Europe，1980—1995[J].Papers of Regional Science，2003，82(2):175-201.

[24]朱慧，王哲，焦廣輝，等.天山北坡經(jīng)濟帶經(jīng)濟格局時空演變特征研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26(3):23-29.

[25]劉卓穎.多尺度人口增長的空間統(tǒng)計分析[J].測繪通報，2012(2):65-67.

[26]薛寶琪.中原經(jīng)濟區(qū)經(jīng)濟空間格局演化分析[J].經(jīng)濟地理，2013，33(1):15-20.

[27]馬曉冬，朱傳耿，馬榮華，等.蘇州地區(qū)城鎮(zhèn)擴展的空間格局及其演化分析[J].地理學(xué)報，2008，63(4):405-416.