基于GIS和數理統計的規劃分析方法探討研究

摘 要：地理信息系統是現代規劃分析中的重要技術手段之一。以成都市及所轄區（市）縣的產業規劃、區域規劃等實踐研究為基礎，建立了規劃分析概念模型，從區域綜合質量、區域間距離、區域輻射影響力三個方面，探討研究了一套GIS與SPSS、AHP數理統計相結合的規劃分析方法，為詮釋和預測區域發展強度、空間發展次序、發展層次提供了決策參考作用。

關鍵詞：GIS；SPSS；AHP；規劃

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

地理信息系統工程技術是現代區域規劃、城市規劃、產業規劃、土地規劃等工作中重要的技術手段和方法。借助地理信息系統工程分析方法，規劃師們可以通過理性分析，科學合理的制定和判定規劃方案，特別是地理信息系統中的空間分析、三維模擬等技術手段，對于空間布局選址、經濟空間病理分析、定性復雜地區的空間規劃等具有十分有效的指導意義。現結合在《西部新城（溫江）戰略發展規劃》、《 成都市溫江區國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》、《 成都市雙流縣國民經濟和社會發展第十二個五年規劃》、《錦江區柳江片區產業發展規劃研究》、《成都在成都經濟區中的合作與發展研究》中GIS與數理統計手段相結合的工作嘗試，從區域綜合質量、區域間距離、區域輻射影響力三個方面，探討研究GIS與SPSS、AHP數理統計相結合的規劃分析方法。

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量指數，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劃分析概念模型：

G區域輻射影響力=M區域綜合質量指數×■

區域輻射影響力=■

從規劃分析概念模型中可以發現，大多數規劃分析均可以分為三步：第一步，區域綜合質量分析，旨在評估區域經濟社會綜合發展水平，判斷區域增長極；第二步，區域間距離分析，旨在分析區域間經濟流、信息流、物流的轉移動向、通達狀態，包含重心遷移、經濟距離加權測算等方面；第三步，區域輻射影響力分析，旨在分析區域間的經濟、社會聯系緊密程度。

二、區域綜合質量

借助增長極理論，通過區域綜合質量分析，旨在評估區域經濟社會綜合發展水平，對比尋求區域經濟社會增長極，為解釋和預測區域經濟的結構和布局提供依據。主要采用GIS空間分析與SPSS因子分析、AHP層次分析相結合的分析方法。

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

佩魯（Francois Perroux）認為，如果把發生支配效應的經濟空間看做力場，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部門而組織的有活力的高度聯合的一組產業，它不僅能迅速增長，而且能通過乘數效應推動其他部門的增長。因此，增長并非出現在所有地方，而是以不同強度首先出現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，對整個經濟產生不同的最終影響。他借喻了磁場內部運動在磁極最強這一規律，稱經濟發展的這種區域極化為增長極。

增長極的產生條件：（1）在一個地區內存在具有創新能力的企業群體和企業家群體，這實際上是熊彼特關于創新學說的反映，即創意與創新是經濟發展的元動力而非簡單的投資或消費拉動；（2）必須具有規模經濟效應。即發育成為增長級的地區需具備相當規模的資本、技術和人才存量，通過不斷投資擴大經濟規模，提高技術水平和經濟效率，形成規模經濟；（3）要有適宜經濟與人才創新發展的外部環境，它包括既要有便捷的交通、良好的基礎設施等“硬環境”，還要有政府高效率運作，恰當的經濟政策、保證市場公平競爭的法律制度以及人才引進與培養等“軟環境”。

2.綜合質量分析。依據增長極的產生條件，建立評價區域綜合質量的指標體系（見表1）。SPSS因子分析旨在篩選主因子，并計算出綜合指數；AHP層次分析主要通過專家打分，確定定性指標權重，并計算加權平均值。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，三級指標中的規模經濟類、創新能力類指標采用SPSS因子分析方法，三級指標中的外部環境類采用SPSS因子分析與AHP層次分析相結合的方法。最后求出綜合質量指數。

根據不同行政單元的綜合質量指數或者柵格化后的綜合質量指數，借助GIS空間分析手段，對區域綜合經濟質量進行空間分析。選取《溫江區國民經濟社會第十二個五年規劃》、《成都在成都經濟區中的合作與發展研究》案例進行實踐分析。

從圖1可以看出，（1）柳城街道、涌泉街道是溫江區的區域增長極，成德綿三市是成都經濟區的區域增長極；（2）在空間上，存在區域發展強度的層次性，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，對于成都經濟區，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.產業發展環境適宜性。此外，從區域綜合質量分析方法衍伸出產業發展環境適宜性評價方法。產業發展環境適宜性評價旨在分析區域條件、環境對產業發展的貢獻程度、協調程度，評判特定區域適合發展什么產業，為區域產業布局選址提供參考決策作用。采用的分析方法與區域綜合質量分析方法相同，只是指標體系內容不同（見圖2）。選取《錦江區柳江片區產業發展規劃研究》案例進行實踐分析。

根據綜合指標的空間復合運算，對產業發展環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、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效應，產業發展環境最優；二類地塊，分布在地鐵次級輻射區、城市干道兩側、城市干道與次干道樞紐地段、次級河流影響區、繞城綠化帶及高威體育公園影響區，受其綜合影響，交通通達性較好，生態環境較好，產業發展環境優越；三類地塊，分布在城市次干道兩側、河流支流和繞城綠化帶以及高威體育公園直接影響區，受地鐵站影響微弱，交通通達性一般，生態環境較好，適宜發展對交通要求不太高而對生態要求較高的產業；四類地塊，分布在遠離城市道路區，承受地鐵、城市道路、生態因素的影響均較弱，適宜與前三類地塊合并開發。

三、區域間距離

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

1.重心遷移。通過重心遷移模型，采用GIS柵格統計分析方法，提取城鎮用地、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，判斷區域經濟流、信息流、物流的轉移動向。

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濟和社會發展第十二個五年規劃》案例進行實踐分析。發現雙流縣人口、城鎮重心總體上呈現南移趨勢；人口重心起于東升，經西航港向華陽移動；城鎮重心起于西航港向黃甲遷移。

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

結合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濟距離空間分布圖（見圖5），從中可以看出，成都經濟區中部距離成都的經濟距離相對較近；東北部經濟距離處于中等水平；西南部經濟距離相對較遠。

四、區域輻射影響力

增長極形成與發展過程會產生兩種效應：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要素向增長極的回流和聚集；擴散效應促成各種生產要素從增長極向周圍不發達地區的擴散。在發展的初級階段，極化效應是主要的，當增長極發展到一定程度后，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。

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

依據城市引力模型，結合區域綜合質量和區域間距離的結果，計算區域間輻射影響力。以《成都在成都經濟區中的合作與發展研究》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，成都經濟區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。

成都市作為成都經濟區一極，對周邊的輻射能力不斷加強，成都經濟區北部、東北部經濟基礎較好；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濟距離相對較近，具有良好經濟區位條件；整體上，成德綿三市呈帶狀沿東北方向發展，并依托中南部的經濟距離優勢，向南輻射擴展。所以，隨著時間的推移，成都經濟區的區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

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

參考文獻：

[1] REILLYW J.Methods for the study of retail relationship[M].Austion：Bureau of Business Research，University ofTexas，1929.

[2] 崔功豪，魏清泉，陳宗興.區域分析與規劃[M].北京：高等教育出版社，2002：83-91.

[3] 李小建.經濟地理學[M].北京：高等教育出版社，2001：173-178.

[4] 許學強.城市地理學[M].北京：高等教育出版社，2007：41-181.

[責任編輯 吳高君]