基于ESDA-GIS 的皖江城市帶產業空間判識及用地對策分析

范樹平，程久苗，項思可，張紅梅，朱傳民

(1.安徽省土地勘測規劃院，安徽 合肥 230601；2.安徽師范大學國土資源與旅游學院，安徽 蕪湖 241000；3.東華理工大學地球科學學院，江西 南昌 330013)

1 皖江城市帶及行業分類

皖江城市帶以承接產業轉移為中心，大力推進工業化、城鎮化步伐，是促進區域協調發展的重大舉措，推進安徽參與泛長三角區域發展分工，探索中西部地區承接產業轉移新模式。皖江城市帶現覆蓋合肥、蕪湖、馬鞍山、銅陵、安慶、池州、滁州、宣城八市全境和六安市金安區、舒城縣，共計59 個縣(市、區)，土地面積7.6 萬平方公里，占全省54%。2011年，全域人口達到3000 萬人，GDP 突破1 萬億，分別占全省的45%和68%，城鎮化水平超過50%。

隨著皖江承接產業轉移規劃實施及行政區劃調整，區域產業發展必然加快調整升級，產業優化發展勢在必行。中國多年一直使用《國民經濟行業分類》(GB/T4754 ―2002)，但出于本研究實際需要，擬將區域行業按照現代農業、裝備制造業、原材料產業、輕紡產業、高技術產業、現代服務業等產業類型進行歸類統計分析，以便更好地與皖江規劃承接產業重點相對接，研究結果也能夠更好地服務皖江規劃實施。

1.1 構建判識模型

區域優勢產業判識指標主要有單指標及多指標，其中單指標一般采用區位熵值模型，多指標主要有專家評定法、主成分分析法、兩總體聚類分析法。在此，結合區域產業數據收集整理情況，其中，現代農業與現代服務業采用單指標的區位熵值法;裝備制造業、原材料產業、輕紡產業、高技術產業等產業類型擬選取綜合指標，運用區位熵值法分別計算各指標區位熵值，兼用專家法評定各指標權重，加權綜合求和區位熵值，以此分析得出各區域的不同產業類型的區域優勢程度。

單指標區位熵qij=(eij/ei)/ (Ej/E);多指標區位熵。其中:qij為i 地區j 產業的綜合區位熵，qijn為第n 指標的區位熵值，wn為第n 指標的權重值。

按照區域經濟理論，區域經濟發展的不平衡性在一定程度上是不可避免的，是區域經濟發展的梯度轉移和輻射演進的空間表現形式［1］。產業作為區域經濟分析的重點內容，產業發展及演變具有很強的空間關聯，區域之間發展的相互影響及相互作用很大。空間數據探索分析方法(ESDA)，是一般數據探索分析的擴展，其目的在于通過可視化技術揭示空間數據特性，識別異常點或區域;探測數據空間聯系的格局、積聚或熱點區;進行空間區劃或發現空間異質性［2］。

(1)全局空間自相關(GSA)。描述全局空間自相關的指標和方法有很多，主要有Moran's I，Geary's C 和Getis'G 等統計方法，出于Moran's I 比其他指標方法更不易受偏離正態分布的影響，且其分析指標值在空間分布的差異性和相關性，所以Moran's I 的應用更加廣泛。

式中:N、n 表示評價空間對象的個體數目，xi為觀測值，為xi的平均值。空間權重矩陣元素Wij為空間對象在第i 和第j 兩點之間的連接關系，而空間連接矩陣的構造有距離、面積、可達度等諸多方式，但一般為對稱矩陣，其中Wij=0。Moran's I 值介于-1 到1 之間，大于0 為正相關，小于0 為負相關，且絕對值越大表示空間分布的關聯性越大，空間上有強聚集性或強相異性;反之，絕對值越小表示空間分布關聯性小，而當值趨于0時，即代表此時空間分布呈隨機性。

Moran's I 首先是設定評價對象間沒有任何空間相關性，并通過Z-score 得分檢驗假設是否成立，具體公式如下:

(2)局域空間自相關(LISA)。全局空間自相關指標只能反映區域整體情況，但往往忽視了局部區域的差異性，而局部空間自相關指標能夠表達區域之間的分異情況。在此，采用Local Moran's I 來衡量局域空間相關度，其實是將表達區域總體的Moran's I 分解到各個空間單元，計算公式如下:

式中:Wij同前式，若兩區鄰接，Wij=1;若兩區不鄰接，Wij=0。Moran's I 指數大于零時，表示特征值相似的區域存在集聚 (高值或低值的集聚);當Moran's I 指數小于零時，表示特征值不相似的區域存在集聚(低高或高低的集聚)。

1.2 數據來源與處理

結合總體分析思路及模型設計，收集整理皖江城市帶區縣數據，涉及裝備制造業、原材料產業、輕紡產業、高技術產業四個產業類型的工業總產值、主營業務收入、從業人員年平均人數均來源于省普查中心，現代農業、現代服務業兩個產業類型的總產值數值來源于涉及各市的社會經濟統計年鑒;土地數據從區縣2011年土地變更調查數據及規劃文本匯總整理。其中，Moran's I 指數及圖件運用專業空間統計軟件Geoda095i 進行計算分析得出，空間權重矩陣Wij采用臨近權重(Knearest)創建并運用空間指數計算。

圖2 皖江城市帶產業區位熵空間分異結構圖

1.3 計算結果與分析

根據產業區位熵值模型，分別計算各區縣6大產業類型的區位熵值，運用ArcGIS 建立評價單元的區位熵屬性庫，為便于導入Geoda095i 進行自相關分析，形成并保存shp 文件格式，同時采用Natural Breaks (Jenks)法輸出各產業類型區位熵值的空間分異格局 (見圖2)。現代農業發展受土地資源的稟賦影響很大，淮河平原、長江沿岸等傳統農業耕作區現代農業發展較高，而皖南山區、大別山區及城市轄區等區域不符合發展精耕細作化的現代農業發展要求;從裝備制造業產業區位熵值，其發展主要集中于合肥市、蕪湖市、馬鞍山市及周邊縣域，滁州市域零星集中分布，其他區域發展規模及能力水平較低;原材料產業主要涉及礦產原料，產業發展受材料產地制約很大，并與礦產資源分布高度耦合，主要集中于銅陵、馬鞍山、滁州等及周邊的銅、鐵、鹽、石英等礦場相對豐富區域;輕紡產業的優勢條件是充足的勞動力、必要原材料、就近消費市場等方面，分析結果與實際仍較為吻合，西南的大別山區、皖南山區、滁州及合肥局部等屬于輕紡產業發展較為集中地區;從高技術產業的區位熵值分布看，巢湖市、天長市、旌德縣、明光市、繁昌縣、無為縣等地區較高，而市轄區水平卻不高，主要原因在于產業類型劃分本身造成，以及部分地區總產值較低，但高技術產業占比相對較高;現代服務業產業區位熵，合肥市遙遙領先，承擔著全省大部分服務功能，蕪湖、馬鞍山及部分市轄區等相對較高，其他地區普遍較低。

首先，將以shp 數據格式形成產業區位熵數據庫導入到Geoda095i 軟件，采用K-nearest 法，創建GWT 格式文件的皖江城市帶空間權重矩陣;再次，啟動Space 功能模塊“Univariate Moran”和“Univariate LISA”按鈕，分別對皖江城市帶進行全局與局域的空間自相關分析。

(1)全局空間自相關。全局空間自相關程度主要表現在群體位于第一象限(高值與高值集聚區)和第三象限(低值與低值集聚區)的所占份額大小，從皖江城市帶各產業類型的全局空間散點圖(見圖3)分析得出，現代農業、裝備制造業、原材料產業、高技術產業、現代服務業等產業類型的全局散點落入到第一、三象限的集中程度并不明顯，表明區域沒有形成集中或集群發展的熱點態勢，區域發展關聯度及輻射外溢效益沒有發揮出來;只有輕紡產業形成散點圖在第一、三象限集中分布程度較大，主要由于輕紡行業發展的勞動力和原材料等依賴要素本身具有區域集聚特征;從全局空間相關分析得出，皖江城市帶區域產業結構及關聯的演變仍然處于初級階段，沒有形成競相合作的區域聯動發展機制，區域整體效益沒有充分體現出來。

為了進一步驗證分析結果，經過999 permutations 的檢驗假設(見表1)，確實只有輕紡產業pvalue 值達到0.0010 檢驗標準，其他產業類型均為通過假設檢驗，可進一步驗證數據準確性、結果可靠性。

圖3 皖江城市帶產業區位熵全局空間自相關Moran 散點圖

表1 皖江城市帶全局空間自相關隨機序列假設檢驗結果

(2)局域空間自相關。全局空間自相關指數I是一個區域整體度量指標，僅反映區域及周邊之間空間關聯的平均程度。為了全面反映區域空間差異變化趨勢，還需要采用局部自相關分析方法進行分析［3］。各產業類型區位熵值數據經過Geoda095i 軟件的局域空間自相關分析處理，得到系列LISA 顯著性地圖(見圖4)。從局域空間自相關LISA 圖得出，高技術產業及現代服務業的空間集聚性根本不存在顯著特征，沒有明顯高高或低低的空間集聚特征;現代農業高高集聚區位于巢湖市、長豐縣、金安區、明光市，并呈現零散分布，低低集聚區有青陽縣、涇縣;裝備制造業低低集聚區表現非常明顯，主要集中于安慶大部分市域范圍;原材料產業高高集聚區貴池區、青陽縣、樅陽等沿江區域，低低集聚區安慶北部、合肥市域等;輕紡產業空間集聚特征非常明顯，高高集聚區只集中于安慶全域、東至縣，低低集聚區集中于蕪湖市、馬鞍山市等市域連片區。而此，從表1 得到全局空間自相關指數I 大于0 有現代農業、裝備制造業、原材料產業、輕紡產業等四類，其余的高技術產業、現代服務業等兩類小于0，可進一步得到局域空間自相關是全局空間自相關補充和完善，特別是只從全局空間自相關指數I 的高低，并不能完全判斷空間不存在空間集聚性，完全可能有密集的高高集聚區或低低集聚區。

2 皖江城市帶用地對策分析

“空間集聚”將是我國未來很長時期內社會經濟空間結構演變的基本趨勢，地域空間的管制和規劃將成為永恒的主題［4］。本研究正是采用ESDA-GIS 空間分析功能，分產業類型深度判識產業區位熵空間分異及產業發展集聚“凝固態”，構建皖江城市帶產業空間發展戰略格局，指導土地利用空間模式設計，相應提出土地利用差異化政策。高技術產業、現代服務業等兩類Moran's I 指數均為負，且沒有明顯的高高集聚區，可以斷定兩者產業發展沒有表現出內在的集聚發展態勢，以極點或孤島型的發展為佳;從產業用地實際情況分析，兩者對土地依賴及需求并不高;在此，剔除高技術產業、現代服務業，僅對現代農業、裝備制造業、原材料產業、輕紡產業等產業類型進行空間發展戰略定位。加強與《皖江城市帶承接產業轉移示范區規劃》提出“一軸雙核兩翼”產業空間布局的銜接力度，緊密結合產業區位熵與空間自相關的定量數據及空間分異，遵循區域產業定位主導性、分區共軛性等原則，劃分現代農業培育區、裝備制造優化區、原材料開發區、輕紡發展區等區域，形成皖江城市帶產業空間發展戰略格局(見圖5)。

圖4 皖江城市帶產業區位熵局域空間自相關LISA 圖

(1)現代農業培育區。位于區域西北部，范圍包括定遠縣、長豐縣、肥東縣、鳳陽縣及明光市。要充分發揮現代農業發展的自然稟賦、區位等優勢條件，積極培育現代農業發展，同時為內嵌于區域的合肥、蕪湖等大城市提供農產品保障;土地利用要以農業用地為主，重點監控城鄉結合區域建設用地擴張勢態，在農產品加工企業入駐用地要得到積極保障，加大土地整治力度以發展集中連片式的大規模農業產業化經營。

(2)裝備制造重點區。該區域核心范圍包括合肥市區、蕪湖市區、肥西縣、蕪湖縣、滁州市區、天長市，分布呈現類似“T”字形。要加強合蕪沿線交通基礎設施建設，加大招商引資產業傾向，優化整合其他地區裝備制造企業，鞏固合蕪軸的裝備制造業基地發展;積極承接江蘇裝備制造產業轉移，發展天長市、滁州市、全椒縣一線，共同構成內強外聯的空間格局。裝備制造業用地主要是以建設用地為主，建設用地指標下達及用地年度計劃要向該區域傾斜，盡力保障產業用地需求;同時盡量減少耕地及基本農田指標下達，并在整個區域范圍統籌耕地保護。

(3)原材料優化區。該區域核心范圍包括馬鞍山市、銅陵市、安慶市、宣州區、繁昌縣、貴池區、青陽縣，沿江分布并涵蓋整個皖南山區。主要由于該區域礦產資源較為豐富，并在全國占有絕對分量，主要優勢產業是基于原材料而發展起來的加工及制造產業，原材料占有主導地位，其他產業發展不足，產業鏈較為單一而脆弱。區域要加快以原材料產業為主的產業結構調整，土地利用要傾向保障產業轉型而引致的產業建設用地，適當控制繼續發展原材料產業的用地需求，土地政策手段促進產業結構調整及升級;區域主要以山地丘陵區為主，土地生態環境較為脆弱，以原材料產業為主的生產建設更要加大土地生態環境保護，注重土地生態環境治理及防治。

圖5 皖江城市帶產業空間發展戰略格局

(4)輕紡發展區。該區域范圍包括懷寧縣、太湖縣、宿松縣、望江縣、岳西縣、桐城市、舒城縣、潛山縣，且主要以安慶地區為主，產業集聚發展較為明顯。該區域屬于大別山區，交通區位條件相對薄弱，產業整體發展階段仍以初級產品加工為主，為了切實轉移剩余勞動力及充分運用其原材料，發展輕紡產業較為符合該區域的產業定位要求，已具有一定的輕紡產業發展基礎及集聚趨勢。該區域土地利用類型主要以山地林地為主，要特別注重土地生態環境，能夠開發利用建設用地空間有限，要加強土地節約集約利用，特別是輕紡工業可較多采用多層廠房;土地利用主要以保留現狀為主，不能盲目擴大開發建設用地，防止土地生態環境惡化，繼續發揮好區域生態屏障功能。

3 結論與討論

本研究在深入探討產業發展與土地利用作用機理的基礎上，構建產業區位熵、ESDA 等系列判識模型，組合運用ArcGIS 和Geoda095i 兩個軟件空間分析功能，依據產業區位熵計算結果，分別判識得到皖江城市帶六大產業區位熵空間分異，熵值極高區與極低區表現突出，顯著存在空間差異性;將整個皖江城市帶構建由現代農業培育區、裝備制造優化區、原材料開發區、輕紡發展區為主體框架的產業空間發展戰略格局，提出應對區域用地政策及措施，服務于土地利用模式設計，提高區域用地保障能力。

［1］高洪深.區域經濟學［M］.北京:中國人民大學出版社，2002.

［2］孟斌，王勁峰.基于空間分析方法的中國區域差異研究［J］.地理科學，2005，(4):393-400.

［3］GETIS A，ORD J K.The analysis of spatial association by use of distance statistics［J］.Geogra Analysis，1992，(24):189-206.

［4］陸大道.關于我國區域發展戰略與方針的若干問題［J］.經濟地理，2009，(1):2-7.