基于GIS-ESDA的西北地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟空間差異研究

張旺鋒 景麗華

(蘭州大學資源環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730000)

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基于GIS-ESDA的西北地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟空間差異研究

張旺鋒 景麗華

(蘭州大學資源環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730000)

以西北地區(qū)為研究對象，基于探索性空間數(shù)據(jù)分析方法(ESDA)，分析了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的空間差異性，并對西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展策略做出思考，提出從制定差異化發(fā)展對策、培育以省會城市為核心的城市群、引導基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)先建設(shè)三方面促進西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

探索性空間數(shù)據(jù)分析，空間集聚，差異性分析

西北地區(qū)地域廣闊，資源富集，具有巨大開發(fā)潛力，但目前生態(tài)環(huán)境較脆弱，經(jīng)濟社會發(fā)展速度較慢，是亟需改變發(fā)展格局，調(diào)整發(fā)展措施的區(qū)域。這些地區(qū)所擁有的豐富能源、原材料和廣闊的土地是支撐我國經(jīng)濟長期發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，現(xiàn)已形成的能源、石化、有色金屬和旅游等優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在全國的經(jīng)濟分工中占有重要地位。20世紀80年代以來，我國地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，迅速拉大了東西部之間的差距。20世紀末，國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，實施了一整套有利于西部地區(qū)發(fā)展的政策，對于經(jīng)濟欠發(fā)達的西北地區(qū)來說，是一次加快發(fā)展的有利時機?，F(xiàn)階段，西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，亟需對其差異性進行分析，探究內(nèi)在原因，抓住機遇，提出促進西北地區(qū)發(fā)展的對策。目前，利用ESDA-GIS對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展空間結(jié)構(gòu)的研究區(qū)域主要集中于中國的東部地區(qū)，較少涉及西北內(nèi)陸區(qū)域。馬曉冬等[1]根據(jù)該方法對江蘇省城鎮(zhèn)群體空間結(jié)構(gòu)進行研究；顏開發(fā)等[2]應(yīng)用該方法對廣西縣域經(jīng)濟發(fā)展水平差異進行分析研究；李波等[3]通過該方法對中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化關(guān)聯(lián)進行研究。本文旨在應(yīng)用運用ESDA中的全局與局部空間統(tǒng)計指標[4]，對西北地區(qū)空間發(fā)展差異進行分析研究，揭示經(jīng)濟發(fā)展的空間極化和不均衡現(xiàn)象。并探討導致經(jīng)濟發(fā)展差異性的內(nèi)部原因，提出適宜的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略措施，加快西北地區(qū)內(nèi)部的經(jīng)濟分工與合作，帶動區(qū)域聯(lián)動發(fā)展。

1 研究區(qū)域概況和數(shù)據(jù)來源

本文研究區(qū)域為行政區(qū)劃概念下的西北地區(qū)，指陜西、甘肅、青海三省及寧夏、新疆兩自治區(qū)，簡稱“西北五省區(qū)”。本文采用2010年各市縣的人均GDP數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分別來自于2011年甘肅發(fā)展年鑒、2011年陜西統(tǒng)計年鑒、2011年青海統(tǒng)計年鑒、2011年寧夏統(tǒng)計年鑒和2011年新疆統(tǒng)計年鑒。

2 研究方法

探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)是空間數(shù)據(jù)分析(SDA)的一種，它以空間關(guān)聯(lián)性測度為核心，旨在描述與顯示對象的空間分布，發(fā)現(xiàn)奇異觀測值，揭示空間聯(lián)系，簇聚以及其他異質(zhì)性的空間模式。ESDA是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的，旨在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間分布模式，通過空間關(guān)聯(lián)的測度以揭示事物或現(xiàn)象的空間依賴性或空間異質(zhì)性[2]。國外，ESDA與GIS的結(jié)合研究主要涉及數(shù)字圖像處理、流行病學研究、自然災(zāi)害研究、區(qū)域經(jīng)濟與社會研究和犯罪學研究5個方面[1]。國內(nèi)的ESDA研究起步較晚，理論研究主要集中在空間數(shù)據(jù)分析與空間模型領(lǐng)域，應(yīng)用研究主要集中在人口的增長與流動，城市空間結(jié)構(gòu)等方面[5]。本次研究主要通過全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩個方面來探討西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的空間區(qū)域分異和空間關(guān)聯(lián)分析。

2.1 全局空間自相關(guān)

全局空間自相關(guān)主要是對觀測值在整個區(qū)域空間分布特征的描述，反映了觀測變量在整個研究區(qū)域內(nèi)空間相關(guān)性的整體趨勢。常用Moran指數(shù)作為度量空間自相關(guān)的全局指標，其計算公式為：

(1)

(2)

式中的均值和方差均為理論上的均值和標準方差。

2.2 局部空間自相關(guān)

為了考慮到是否存在觀測值的高值與低值的局部空間集聚，一般采用局部空間自相關(guān)分析，常用方法為：LISA，Moran散點圖。

2.2.1 LISA

LISA的計算公式為：

(3)

(4)

LISA方法考慮到了對全局指標Moran指數(shù)的分解，將其分解到每個觀測值的貢獻上。

2.2.2 Moran散點圖

以(Wz，z)為坐標點的Moran散點圖，常來研究局部的空間不穩(wěn)定性，它對空間滯后因子Wz和z數(shù)據(jù)進行了可視化的二維圖示。

本文中的空間自相關(guān)分析在ArcGIS 10.1中進行，將Moran散點圖采用地圖的形式展示。在空間權(quán)重計算方式的選擇上，由于西北地區(qū)很少存在飛地或孤島的情況，且市縣之間面積相差太大，不宜采用距離法和最近臨個數(shù)法，所以采取了多邊形臨近的計算方法進行空間權(quán)重矩陣的計算。

3 結(jié)果分析

3.1 各省人均GDP的空間全局自相關(guān)分析

西北地區(qū)人均GDP的全局Moran’s I 指標計算結(jié)果如表1所示。西北地區(qū)的全局Moran’s I為0.4，表明人均GDP分布存在著正的全局空間自相關(guān)，即經(jīng)濟發(fā)展水平相近的地區(qū)在空間上集中分布；各省(區(qū))Moran’s I排名依次為陜西—甘肅—寧夏—新疆—青海，表明陜西省人均GDP分布空間關(guān)聯(lián)性最強，經(jīng)濟發(fā)展水平也較高；青海省人均GDP分布空間關(guān)聯(lián)性最弱，經(jīng)濟發(fā)展水平較低。

表1 西北地區(qū)人均GDP全局自相關(guān)指標結(jié)果

3.2 各市縣人均GDP的局部自相關(guān)分析

全局自相關(guān)反映出區(qū)域某一相似屬性平均集聚程度的一個總體性統(tǒng)計指標；而局部空間自相關(guān)可表示這些集聚區(qū)域的具體地理分布[2]。為了探討西北地區(qū)人均GDP的空間分布，分析非典型性區(qū)域、空間離群值和空間體系的空間不穩(wěn)定性等特征，本文利用局部空間關(guān)聯(lián)指數(shù)(LISA)分布圖進行局部空間自相關(guān)分析。

1)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。為了清晰把握和了解各種空間關(guān)聯(lián)模式的空間分布狀況，將西北地區(qū)的Moran 散點圖結(jié)果投影到西北區(qū)地圖上形成了散點地圖。其中HH表示高—高關(guān)聯(lián)區(qū)域，HL表示高—低關(guān)聯(lián)區(qū)域，LH表示低—高關(guān)聯(lián)區(qū)域，LL表示低—低關(guān)聯(lián)區(qū)域。HH和LL表示區(qū)域之間存在正的空間自相關(guān)性，HL和LH表示區(qū)域之間存在負的空間自相關(guān)性。若觀測值均勻分布，則表明區(qū)域之間不存在空間自相關(guān)性[2]。

2)結(jié)果解析。西北地區(qū)中，陜西省經(jīng)濟發(fā)展空間集聚分布現(xiàn)象最明顯，發(fā)展水平相近的地區(qū)在空間上集中分布。北部的榆林市、府谷縣、神木縣、定邊縣、靖邊縣、吳旗縣、安塞縣和志丹縣等屬于高高(HH)集聚，經(jīng)濟發(fā)展水平較高，人均GDP水平也較高，經(jīng)濟關(guān)聯(lián)性強。寶雞市和鳳縣屬于高低(HL)集聚，自身發(fā)展水平較高，周邊地區(qū)的發(fā)展水平較低。甘肅省內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展空間集聚分布現(xiàn)象較明顯，發(fā)展水平相似的地區(qū)在空間上集中分布。其中，甘肅北部河西走廊地區(qū)屬于高高(HH)集聚；甘肅中部、南部大部分市縣屬于低低(LL)集聚。甘肅中部的蘭州市和白銀市屬于高低(HL)集聚，表明蘭州市和白銀市自身經(jīng)濟發(fā)展水平較高，對于周邊地區(qū)的發(fā)展帶動作用小，區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的差異性較大。寧夏回族自治區(qū)內(nèi)，除了西吉縣屬于低低(LL)集聚外，其他市縣均不存在顯著地集聚分布現(xiàn)象。新疆維吾爾族自治區(qū)內(nèi)，與烏魯木齊市相鄰的幾個市縣屬于高高(HH)集聚，表明烏魯木齊市對于周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有較強的帶動性，區(qū)內(nèi)其他空間沒有顯著的集聚分布現(xiàn)象。青海省內(nèi)，德令哈市、烏蘭縣和天駿縣屬于高高(HH)集聚，經(jīng)濟發(fā)展水平較高，省內(nèi)不存在其他顯著集聚的地區(qū)。小結(jié)：西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的空間集聚分布現(xiàn)象明顯，其中陜西和甘肅的空間集聚現(xiàn)象最為顯著，高高集聚地區(qū)主要分布在北部，低低集聚主要分布在南部地區(qū)。

3)產(chǎn)生原因探討。通過對高高集聚地區(qū)相關(guān)基礎(chǔ)資料分析發(fā)現(xiàn)，這些市縣都擁有良好的自然資源或其他特殊資源，是依托資源優(yōu)勢發(fā)展起來的城市。新疆的烏魯木齊市及周邊擁有豐富的油田和煤儲量；甘肅酒泉肅北縣鹽池灣大道爾鉻礦是甘肅最大的鉻礦，玉門油田是新中國第一個天然石油基地，嘉峪關(guān)市已探明礦產(chǎn)資源有21個礦種，現(xiàn)已建成國內(nèi)最大的坑采冶金礦山；陜西的神木縣擁有豐富的煤炭資源；青海的海西州具有豐富的鹽湖、石油、天然氣、有色貴稀金屬及非金屬礦產(chǎn)資源。以上大部分的高高集聚地區(qū)都具備較好的資源基礎(chǔ)，經(jīng)濟發(fā)展水平較高。

對低低集聚地區(qū)相關(guān)基礎(chǔ)資料分析發(fā)現(xiàn)，這些地區(qū)所處的自然條件相對較差，交通不便利。寧夏西吉縣位于六盤山貧困區(qū)，自然環(huán)境條件差，屬于干旱丘陵區(qū)；甘肅隴南地區(qū)地處秦巴山區(qū)，各種地形交錯，交通十分不便，直接制約了經(jīng)濟的發(fā)展。

4 對策討論

研究表明，探索式空間數(shù)據(jù)分析方法可以很好地揭示區(qū)域經(jīng)濟與空間環(huán)境的關(guān)系，是深入了解和把握區(qū)域經(jīng)濟的空間分布和演化規(guī)律的有效手段。為了改變西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡現(xiàn)象，本文提出從以下三個方面加快西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，促進西北崛起。

1)制定差異化發(fā)展對策。西北地區(qū)區(qū)位條件各異，內(nèi)部自然環(huán)境存在差異性，資源稟賦略有不同。國家實施西部大開發(fā)深入戰(zhàn)略對于西部地區(qū)的發(fā)展具有重要的意義，制定差異化的發(fā)展對策對于西北地區(qū)內(nèi)在發(fā)展意義重大。選擇自然資源條件較好、交通運輸方便、勞動力素質(zhì)相對較高的地區(qū)優(yōu)先開發(fā)，待取得一定成果之后再向其他落后地區(qū)推進。在本次研究區(qū)域內(nèi)，選擇高高集聚地區(qū)重點發(fā)展，培育并壯大增長極，在低低集聚地區(qū)選擇自然條件比較優(yōu)越的城鎮(zhèn)率先發(fā)展，輻射帶動周邊地區(qū)的發(fā)展。2)培育以省會城市為核心的城市群。新型城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略是我國未來經(jīng)濟增長的重要引擎，同樣也是西北地區(qū)整體推進的動力。在未來經(jīng)濟發(fā)展過程中，不僅加強省會城市自身實力，而且要發(fā)展以省會城市為核心的城市群，加強區(qū)域之間的分工和合作，促進資源在區(qū)域之間的合理配置和自由流動，形成聯(lián)動發(fā)展格局。順應(yīng)國家發(fā)展戰(zhàn)略，在西北地區(qū)著力發(fā)展關(guān)中城市群，為正在建設(shè)中的蘭州城市群、烏昌城市群和銀川城市群創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，形成中等城市—小城市—小城鎮(zhèn)協(xié)調(diào)發(fā)展的空間發(fā)展模式。3)引導基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)先發(fā)展。與東部沿海地區(qū)相比，西北地區(qū)具有資源優(yōu)勢，增長空間較大，開發(fā)潛力高于全國其他地區(qū)。但西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平差異性較大，基礎(chǔ)設(shè)施投資仍然較為缺乏。因此未來發(fā)展中，要加快西北地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度，為區(qū)域發(fā)展創(chuàng)造良好的投資環(huán)境，為改善民生打下堅實的基礎(chǔ)。

[1] 馬曉冬,馬榮華,徐建剛，等.基于ESDA-GIS的城鎮(zhèn)群體空間結(jié)構(gòu)[J].地理學報,2004,59(6):1048-1057.

[2] 顏開發(fā)，劉 洋，蘇黎馨.基于ESDA的廣西縣域經(jīng)濟發(fā)展差異分析[J].廣西師范大學學報(自然科學版)，2010,28(1):89-93.

[3] 李 波.基于ESDA的中原經(jīng)濟區(qū)城鎮(zhèn)化關(guān)聯(lián)研究[J].現(xiàn)代城市研究，2013(7)：96-104.

[4] 徐建華.計量地理學[M].北京：高等教育出版社,2006:123-124.

[5] 呂安民.中國省際人口增長率及其空間關(guān)聯(lián)分析[J].地理學報,2002,57(2):143-150.

Regional economic disparities of Northwest China depended on GIS-ESDA

ZHANG Wang-feng JING Li-hua

(CollegeofEarthandEnvironmentalSciences,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)

Taking Northwest China as the object of study, based on Exploratory Spatial Data Analysis methods analysis spatial difference of economy development and think highly of the strategies of economic development of the Northwest China， puts forward three aspects to promote the economic development of Northwest China, which are formulating development strategy of differentiation, cultivating the city group at the core of provincial capital city， guiding infrastructure construction priority.

ESDA， space agglomeration， differentiation analysis

1009-6825(2014)13-0251-03

2014-02-27

張旺鋒(1968- )，男，副教授； 景麗華(1989- )，女，在讀碩士

F293

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