基于多元分析的城市區(qū)域發(fā)展差異研究
——以天津各區(qū)域發(fā)展為例

李美霞

(天津城市職業(yè)學(xué)院 基礎(chǔ)部 天津：300250)

1 研究現(xiàn)狀

國(guó)家的發(fā)展離不開城市的發(fā)展，而各區(qū)域又是城市的重要組成結(jié)構(gòu)，所以城市區(qū)域發(fā)展的整體水平?jīng)Q定了一個(gè)城市發(fā)展的水平，只有掌握各區(qū)域的發(fā)展水平、找準(zhǔn)各區(qū)域的差異，才能為今后的區(qū)域發(fā)展方向提供有力的支撐。

早在1992年，周文騫、許慶明通過總體水平角度和城市化的空間格局及人口集中方式的角度對(duì)浙江城市化的區(qū)域差異和發(fā)展進(jìn)行了研究[1]。2000年，陳國(guó)生利用層次分析法確定權(quán)重,首次對(duì)湖南省29個(gè)城市進(jìn)行了統(tǒng)一的綜合評(píng)價(jià)，并依據(jù)綜合評(píng)價(jià)劃分4個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展梯度區(qū)，建立了湖南省城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的指標(biāo)體系[2]。2012年，孫錚、石培基運(yùn)用錫爾指數(shù)分析了北京四大區(qū)域內(nèi)部各區(qū)縣間的差異[3]。2019年，吳紅星等通過區(qū)域質(zhì)量視角，研究了長(zhǎng)三角城市群及江浙滬皖四個(gè)板塊發(fā)展質(zhì)量的現(xiàn)狀與差異[4]。2021年，田鳳平等通過Dagum基尼系數(shù)及按子群分解方法對(duì)京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角三大城市群的區(qū)域差異進(jìn)行了分析,并運(yùn)用空間面板回歸模型對(duì)三大城市群經(jīng)濟(jì)發(fā)展的收斂性進(jìn)行了檢驗(yàn)[5]。

上述文獻(xiàn)通過不同方法對(duì)各城市的區(qū)域發(fā)展差異進(jìn)行了分析。前期主要是對(duì)單個(gè)城市內(nèi)部的區(qū)域進(jìn)行了分析，而現(xiàn)在研究對(duì)象已經(jīng)從單個(gè)城市區(qū)域延伸到城市群[6]，甚至多個(gè)城市群，這也是國(guó)家對(duì)城市群發(fā)展的一個(gè)必然現(xiàn)象。天津作為直轄市之一，其發(fā)展對(duì)京津冀整個(gè)城市群發(fā)展也是至關(guān)重要的，為此，本文基于已有文獻(xiàn)的研究，利用系統(tǒng)聚類分析和主成分分析，對(duì)天津市各區(qū)縣進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理及分析，研究了各區(qū)域發(fā)展的水平及差異，并結(jié)合相關(guān)區(qū)域的實(shí)際背景為今后城市發(fā)展建設(shè)提供可行的建議。

2 基本原理及方法

在大多數(shù)具體的問題里，需要通過多個(gè)變量維度來進(jìn)行綜合分析，這些變量之間往往又存在一定的聯(lián)系，這時(shí)，就需要采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法中的聚類分析和主成分分析將這多個(gè)變量維度進(jìn)行組合劃分。

2.1 聚類分析

聚類分析是按照各個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，來判定其是否存在相關(guān)性，進(jìn)而進(jìn)行分組。傳統(tǒng)的聚類分析方法主要有加入法、系統(tǒng)聚類法、分解法等。本文主要采用的是系統(tǒng)聚類法。目前系統(tǒng)聚類法是國(guó)內(nèi)外使用最多的一種，其主要利用樣本之間的距離最近原則進(jìn)行聚類，將距離最近的分為類，然后再根據(jù)類與類之間的距離再進(jìn)行聚類，一直重復(fù)此過程，直至聚類結(jié)束。

2.2 主成分分析

現(xiàn)實(shí)具體的問題中，想要分析一個(gè)問題，往往需要很多個(gè)變量來支撐，這無疑加大了分析和解決問題的難度，一個(gè)解決方法是通過這些多個(gè)變量之間的相關(guān)性，提取出少數(shù)幾個(gè)主要的成分來進(jìn)行分析，這就是主成分分析。主成分分析的主要目的是降維，將多個(gè)變量抽象出幾個(gè)主要的成分來對(duì)問題進(jìn)行分析。本研究中的聚類分析和主成分分析均是通過SPSS軟件來實(shí)現(xiàn)的。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)來源及說明

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料[7-8]等確定了指標(biāo)體系。指標(biāo)體系分為綜合指標(biāo)層、因子層和變量層。綜合指標(biāo)層為各區(qū)縣區(qū)域綜合發(fā)展水平差異程度。因子層包括人口、經(jīng)濟(jì)、公共服務(wù)、土地利用水平這四個(gè)二級(jí)指標(biāo)。變量層是二級(jí)指標(biāo)下屬指標(biāo)，包括地區(qū)年末常住人口、每平方公里人口數(shù)、地區(qū)生產(chǎn)總值、人均地區(qū)生產(chǎn)總值、一般公共預(yù)算收入、社會(huì)消費(fèi)品零售總額、城鎮(zhèn)非私營(yíng)崗位在崗職工年平均工資、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)數(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)、普通中學(xué)校數(shù)、普通中學(xué)在校學(xué)生數(shù)、固定資產(chǎn)投資增速、建筑業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)總產(chǎn)值、房地產(chǎn)開發(fā)投資增速15個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)。以天津市2018年的統(tǒng)計(jì)年鑒[9]數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)天津市的和平區(qū)、河?xùn)|區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)、東麗區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)、北辰區(qū)、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)、薊州區(qū)這15個(gè)區(qū)進(jìn)行分析。

這里要說明下濱海新區(qū)不在其內(nèi)的原因：2014年12月12日，濱海新區(qū)才獲批自貿(mào)區(qū)。到2018年才4年時(shí)間，依然是建設(shè)期間，很多數(shù)據(jù)不全，參考意義不大，所以這里就沒有納入其中。

3.2 系統(tǒng)聚類分析

通過SPSS，對(duì)天津15個(gè)區(qū)的15個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，得到群集成員，如表1所示。

表1中的第2-7列是群集成員分類情況，其中相同的數(shù)字表示是同一類。由表1可以看出，群集成員為2群集，即2類的時(shí)候，和平區(qū)、河?xùn)|區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)為第一類，其他的為第二類，即市區(qū)一類，其他郊區(qū)為一類；群集成員為3群集時(shí)，市區(qū)為第一類，郊區(qū)中的東麗區(qū)、西青區(qū)、津南區(qū)、北辰區(qū)、寶坻區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)、薊州區(qū)為第二類，郊區(qū)中的武清區(qū)為第三類；依次類推，當(dāng)群集成員為7群集時(shí)，和平區(qū)為第一類，河?xùn)|區(qū)、河北區(qū)、紅橋區(qū)為第二類，河西區(qū)、南開區(qū)為第三類區(qū)，東麗區(qū)、西青區(qū)、北辰區(qū)為第四類；津南區(qū)為第五類；武清區(qū)為第六類；寶坻區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)、薊州區(qū)為第七類。

表1 群集成員

通過冰掛圖(圖1)，可以直觀的看出，天津15個(gè)地區(qū)的發(fā)展的分類情況。與群集成員保持一致。

圖1 天津15個(gè)地區(qū)發(fā)展冰掛圖

通過圖2，可以更進(jìn)一步看出分類情況，圖2展示了分類狀態(tài)和各類之間的距離以及整個(gè)聚類的過程。以寶坻區(qū)和靜海區(qū)為例，它們距離最近并且相似性也較高，所以合并成一類，以此類推，最后所有的地區(qū)合成一類(但這個(gè)時(shí)候的類間距已經(jīng)很大)，聚類過程完成。

圖2 天津15個(gè)地區(qū)發(fā)展樹狀圖

綜合以上結(jié)果，可知天津市區(qū)和郊區(qū)還是有較大差距；市區(qū)內(nèi)，和平區(qū)和其他區(qū)有明顯差別，郊區(qū)中寶坻區(qū)、寧河區(qū)、靜海區(qū)、薊州區(qū)與其他區(qū)有明顯差異；具體差異分析還要進(jìn)一步進(jìn)行主成分分析。

3.3 主成分分析

3.3.1 主成分的提取

15個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)的測(cè)量單位不一致，所以首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后進(jìn)行主成分分析，得到解釋的總方差。從表2中可以看出，前5個(gè)主成分可以解釋15個(gè)指標(biāo)的86.256%，說明這5個(gè)主成分能夠很好的描述所有信息，綜合以上提取前5個(gè)主成分最好。

從表2中，可以看出主成分F1、主成分F2、主成分F3、主成分F4、主成分F5的貢獻(xiàn)率分別為26.46%、25.299%、14.071%、11.376%、9.051%。

表2 解釋的總方差

3.3.2 城市區(qū)域水平發(fā)展差異分析

通過表3，可知主成分F1在社會(huì)消費(fèi)品零售總額、房地產(chǎn)開發(fā)投資增速、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)床位數(shù)、固定資產(chǎn)投資增速這四個(gè)變量中載荷較高，說明主成分F1是反映區(qū)域公共服務(wù)水平和土地利用水平綜合指標(biāo)的。主成分F1的貢獻(xiàn)率為26.46%，說明區(qū)域公共水平和土地利用水平的綜合指標(biāo)是各區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。主成分F2在普通中學(xué)在校學(xué)生數(shù)、普通中學(xué)校數(shù)、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)數(shù)、城鎮(zhèn)非私營(yíng)崗位在崗職工年平均工資這四個(gè)變量中的載荷較高，說明主成分F2反映的是區(qū)域人口聚集程度和公共服務(wù)水平。主成分F2的貢獻(xiàn)率為25.299%，說明區(qū)域人口聚集程度和公共服務(wù)水平是區(qū)域發(fā)展的基礎(chǔ)性因素，是區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展差異化評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)。主成分F3在工業(yè)總產(chǎn)值、一般公共預(yù)算收入、地區(qū)生產(chǎn)總值這三個(gè)變量中的載荷較高，說明主成分F3反映的是區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平。主成分F3的貢獻(xiàn)率為14.071%，說明區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平對(duì)區(qū)域綜合發(fā)展程度有較大影響。主成分F4在人均地區(qū)生產(chǎn)總提取方法:主成份。

表3 旋轉(zhuǎn)成份矩陣a

值這個(gè)變量中載荷較高，說明主成分F4反映的是區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平和人民的生活水平綜合指標(biāo)。其貢獻(xiàn)率為11.376%，說明經(jīng)濟(jì)水平對(duì)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展程度有較大影響。主成分F5主要表現(xiàn)在建筑業(yè)總產(chǎn)值這個(gè)變量上，說明主成分F5反映的是區(qū)域土地利用水平。其貢獻(xiàn)率為9.051%，說明土地利用水平是提升區(qū)域發(fā)展水平穩(wěn)步增長(zhǎng)的保證條件。

3.3.3 區(qū)域綜合協(xié)調(diào)水平評(píng)價(jià)模型

由主成分分析結(jié)果，可以得出區(qū)域綜合協(xié)調(diào)發(fā)展水平F與五個(gè)主成分F1、F2、F3、F4、F5的關(guān)系為：

F=0.31285*F1+0.23113*F2+0.14162*F3+

0.09782*F4+0.07914*F5

(1)

各個(gè)地區(qū)的五個(gè)主成分的數(shù)值，根據(jù)成份得分系數(shù)矩陣可以得到，然后再根據(jù)(1)關(guān)系式，可以得到15個(gè)地區(qū)的綜合排名，如表4所示。通過表4，可以看出天津的15個(gè)地區(qū)的區(qū)域發(fā)展水平差別還是很明顯的，和平區(qū)的綜合評(píng)分水平最高，寧河區(qū)的評(píng)分最低。整體來講，市區(qū)的和平區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)穩(wěn)居前三，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他區(qū)，這跟我們實(shí)際的認(rèn)知是相符的；郊區(qū)中，武清區(qū)、東麗區(qū)、西青區(qū)發(fā)展水平較高。

表4 區(qū)域各因素排名及綜合排名

從主成分F1得分和排名中，可以看出河西區(qū)、和平區(qū)、南開區(qū)穩(wěn)居前三，且市內(nèi)六區(qū)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全市平均水平；郊區(qū)中，只有東麗區(qū)高于平均水平，其他都低于全市平均水平。主成分F1是反映區(qū)域公共服務(wù)水平和土地利用水平的，所以可以看出市區(qū)在公共服務(wù)水平和土地利用水平綜合方面來看是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于郊區(qū)的。從主成分F2得分和排名，可以看出武清區(qū)發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，緊隨其后的是南開區(qū)和河西區(qū)，然后是薊州區(qū)和靜海區(qū)，說明在區(qū)域人口聚集程度和公共服務(wù)水平的綜合指標(biāo)方面，這些地區(qū)水平較高；從這個(gè)數(shù)據(jù)也可以看出，現(xiàn)在很多人口向武清區(qū)、薊州區(qū)和靜海區(qū)聚集了。從主成分F3得分和排名，可以看出西青區(qū)、東麗區(qū)、北辰區(qū)、武清區(qū)排在前列，說明這些區(qū)經(jīng)濟(jì)水平方面發(fā)展水平較高。從主成分F4得分和排名，可以看出除了和平區(qū)，市內(nèi)其余地區(qū)幾乎都是低于郊區(qū)水平的，說明在區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平和人民的生活水平綜合指標(biāo)方面，除了和平區(qū)外，郊區(qū)相較其他市區(qū)是有明顯優(yōu)勢(shì)的。從主成分F5得分和排名，可以看出津南區(qū)、和平區(qū)、武清區(qū)、寧河區(qū)、河?xùn)|區(qū)、北辰區(qū)都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均水平的，說明這些地區(qū)在區(qū)域土地利用水平方面發(fā)展較好；我們結(jié)合實(shí)際，不難看出，津南區(qū)因?yàn)橛写髮W(xué)城，和平區(qū)是因?yàn)檩^好的教育優(yōu)勢(shì)，所以在土地利用方面確實(shí)是比較突出的。

4 結(jié)論

綜合系統(tǒng)聚類分析和主成分分析，并結(jié)合實(shí)際背景，可以得出以下結(jié)論和建議：

(1)從系統(tǒng)聚類分析上，可以看出市內(nèi)六區(qū)是一類的，郊區(qū)是一類的；再細(xì)分的話，市內(nèi)六區(qū)中，和平區(qū)又是獨(dú)樹一幟，單獨(dú)是一類，其他市區(qū)是一類；郊區(qū)中，武清區(qū)是單獨(dú)一類，其他為一類。從主成分分析上看，綜合水平位列前三的是和平區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)，說明這三個(gè)區(qū)是在各個(gè)方面相對(duì)來說是比較均衡的，尤其是和平區(qū)，基本上各個(gè)方面都是名列前茅的；在土地利用方面，津南區(qū)和和平區(qū)是比較突出的；郊區(qū)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)方面和土地利用水平方面，都有優(yōu)勢(shì)，但是在公共服務(wù)方面比較欠缺。

(2) 市區(qū)中，和平區(qū)是排頭兵，但在人口聚集程度和公共服務(wù)方面，稍顯不足，這也說明了和平區(qū)雖然經(jīng)濟(jì)綜合水平較高，但是居住環(huán)境不盡如人意；人口聚集方面，主要向武清區(qū)、南開區(qū)和河西區(qū)聚集；而郊區(qū)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平與人民生活水平的綜合指標(biāo)來看是有優(yōu)勢(shì)的，但是在公共服務(wù)水平方面還有待提高，尤其是在教育和醫(yī)療方面；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和地理區(qū)位差異是影響市區(qū)和郊區(qū)發(fā)展的重要原因，市區(qū)的優(yōu)勢(shì)主要是體現(xiàn)在公共服務(wù)水平上，應(yīng)該全面解放思想，給出合理可行的政策，吸納優(yōu)秀人才和前沿產(chǎn)業(yè)；同時(shí)深度挖掘各區(qū)特色，在全面發(fā)展同時(shí)，形成產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)。為了縮小市區(qū)與郊區(qū)之間的差距，建議完善郊區(qū)縣的醫(yī)療機(jī)構(gòu)、中小學(xué)等公共服務(wù)水平，將和平區(qū)的教育優(yōu)勢(shì)以教育集團(tuán)模式向周邊輻射，帶動(dòng)其他地區(qū)發(fā)展。