基于GIS-ESDA的西北地區區域經濟空間差異研究

張旺鋒 景麗華

(蘭州大學資源環境學院，甘肅 蘭州 730000)

·建設經濟·

基于GIS-ESDA的西北地區區域經濟空間差異研究

張旺鋒 景麗華

(蘭州大學資源環境學院，甘肅 蘭州 730000)

以西北地區為研究對象，基于探索性空間數據分析方法(ESDA)，分析了區域經濟發展的空間差異性，并對西北地區經濟發展策略做出思考，提出從制定差異化發展對策、培育以省會城市為核心的城市群、引導基礎設施優先建設三方面促進西北地區的經濟發展。

探索性空間數據分析，空間集聚，差異性分析

西北地區地域廣闊，資源富集，具有巨大開發潛力，但目前生態環境較脆弱，經濟社會發展速度較慢，是亟需改變發展格局，調整發展措施的區域。這些地區所擁有的豐富能源、原材料和廣闊的土地是支撐我國經濟長期發展的戰略性資源，現已形成的能源、石化、有色金屬和旅游等優勢產業，在全國的經濟分工中占有重要地位。20世紀80年代以來，我國地區經濟發展的不平衡，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戰略，實施了一整套有利于西部地區發展的政策，對于經濟欠發達的西北地區來說，是一次加快發展的有利時機。現階段，西北地區經濟發展不平衡，亟需對其差異性進行分析，探究內在原因，抓住機遇，提出促進西北地區發展的對策。目前，利用ESDA-GIS對區域經濟發展空間結構的研究區域主要集中于中國的東部地區，較少涉及西北內陸區域。馬曉冬等[1]根據該方法對江蘇省城鎮群體空間結構進行研究；顏開發等[2]應用該方法對廣西縣域經濟發展水平差異進行分析研究；李波等[3]通過該方法對中原經濟區城鎮化關聯進行研究。本文旨在應用運用ESDA中的全局與局部空間統計指標[4]，對西北地區空間發展差異進行分析研究，揭示經濟發展的空間極化和不均衡現象。并探討導致經濟發展差異性的內部原因，提出適宜的經濟發展戰略措施，加快西北地區內部的經濟分工與合作，帶動區域聯動發展。

1 研究區域概況和數據來源

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

2 研究方法

探索性空間數據分析(ESDA)是空間數據分析(SDA)的一種，它以空間關聯性測度為核心，旨在描述與顯示對象的空間分布，發現奇異觀測值，揭示空間聯系，簇聚以及其他異質性的空間模式。ESDA是基于數據驅動的，旨在發現數據的空間分布模式，通過空間關聯的測度以揭示事物或現象的空間依賴性或空間異質性[2]。國外，ESDA與GIS的結合研究主要涉及數字圖像處理、流行病學研究、自然災害研究、區域經濟與社會研究和犯罪學研究5個方面[1]。國內的ESDA研究起步較晚，理論研究主要集中在空間數據分析與空間模型領域，應用研究主要集中在人口的增長與流動，城市空間結構等方面[5]。本次研究主要通過全局空間自相關和局部空間自相關兩個方面來探討西北地區經濟發展的空間區域分異和空間關聯分析。

2.1 全局空間自相關

全局空間自相關主要是對觀測值在整個區域空間分布特征的描述，反映了觀測變量在整個研究區域內空間相關性的整體趨勢。常用Moran指數作為度量空間自相關的全局指標，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

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定性，它對空間滯后因子Wz和z數據進行了可視化的二維圖示。

本文中的空間自相關分析在ArcGIS 10.1中進行，將Moran散點圖采用地圖的形式展示。在空間權重計算方式的選擇上，由于西北地區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法，所以采取了多邊形臨近的計算方法進行空間權重矩陣的計算。

3 結果分析

3.1 各省人均GDP的空間全局自相關分析

西北地區人均GDP的全局Moran’s I 指標計算結果如表1所示。西北地區的全局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，即經濟發展水平相近的地區在空間上集中分布；各省(區)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分布空間關聯性最強，經濟發展水平也較高；青海省人均GDP分布空間關聯性最弱，經濟發展水平較低。

表1 西北地區人均GDP全局自相關指標結果

3.2 各市縣人均GDP的局部自相關分析

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

1)數據處理結果。為了清晰把握和了解各種空間關聯模式的空間分布狀況，將西北地區的Moran 散點圖結果投影到西北區地圖上形成了散點地圖。其中HH表示高—高關聯區域，HL表示高—低關聯區域，LH表示低—高關聯區域，LL表示低—低關聯區域。HH和LL表示區域之間存在正的空間自相關性，HL和LH表示區域之間存在負的空間自相關性。若觀測值均勻分布，則表明區域之間不存在空間自相關性[2]。

2)結果解析。西北地區中，陜西省經濟發展空間集聚分布現象最明顯，發展水平相近的地區在空間上集中分布。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，經濟發展水平較高，人均GDP水平也較高，經濟關聯性強。寶雞市和鳳縣屬于高低(HL)集聚，自身發展水平較高，周邊地區的發展水平較低。甘肅省內經濟發展空間集聚分布現象較明顯，發展水平相似的地區在空間上集中分布。其中，甘肅北部河西走廊地區屬于高高(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濟發展水平較高，對于周邊地區的發展帶動作用小，區域經濟發展的差異性較大。寧夏回族自治區內，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象。新疆維吾爾族自治區內，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的經濟發展具有較強的帶動性，區內其他空間沒有顯著的集聚分布現象。青海省內，德令哈市、烏蘭縣和天駿縣屬于高高(HH)集聚，經濟發展水平較高，省內不存在其他顯著集聚的地區。小結：西北地區經濟發展的空間集聚分布現象明顯，其中陜西和甘肅的空間集聚現象最為顯著，高高集聚地區主要分布在北部，低低集聚主要分布在南部地區。

3)產生原因探討。通過對高高集聚地區相關基礎資料分析發現，這些市縣都擁有良好的自然資源或其他特殊資源，是依托資源優勢發展起來的城市。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，嘉峪關市已探明礦產資源有21個礦種，現已建成國內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資源。以上大部分的高高集聚地區都具備較好的資源基礎，經濟發展水平較高。

對低低集聚地區相關基礎資料分析發現，這些地區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，自然環境條件差，屬于干旱丘陵區；甘肅隴南地區地處秦巴山區，各種地形交錯，交通十分不便，直接制約了經濟的發展。

4 對策討論

研究表明，探索式空間數據分析方法可以很好地揭示區域經濟與空間環境的關系，是深入了解和把握區域經濟的空間分布和演化規律的有效手段。為了改變西北地區經濟發展不平衡現象，本文提出從以下三個方面加快西北地區的經濟發展，促進西北崛起。

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

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

[2] 顏開發，劉 洋，蘇黎馨.基于ESDA的廣西縣域經濟發展差異分析[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的中原經濟區城鎮化關聯研究[J].現代城市研究，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聯分析[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

A