基于k-means聚類分析法的四川省區域經濟差異時空演化分析

蘭云飛

（西北師范大學地理與環境科學學院，甘肅 蘭州 730070）

1 研究背景、現狀及研究意義

1.1 研究背景

統籌區域發展，實現共同富裕，關系到社會主義現代化建設全局和穩定，是建立社會主義和諧社會的重要保證。目前，隨著我國經濟的迅猛發展，區域間發展不平衡的問題愈發突出，這不但表現在大尺度空間上的差異，如東西間經濟發展不平衡、南北經濟發展不平衡；城鄉經濟發展不平衡；而且還表現在小尺度區域的城市與城市間經濟發展的不平衡，個別省份內甚至還出現了一家獨大的局面。

區域經濟差異不僅影響到國民經濟的健康運行，而且關乎到中國政治和社會的穩定[1]因此，實現區域協調發展已經成為目前迫切需要解決的問題，研究區域經濟差異將對全社會具有重要的研究價值和現實意義。

1.2 國內外研究現狀

改革開放以來,我國區域經濟政策開始從注重公平轉向注重效率,在東部沿海地區基礎好、投資效益高的情況下,實行了向東部傾斜的區域經濟政策,促進了國民經濟的全面高漲和新的經濟增長源的形成。然而,與之相伴隨的是區域差距的日益顯現,這違背了我國和諧發展的戰略[2]。不少學者也對此進行了探討和研究分析，針對中國區域經濟差異的實證研究，國內外研究者從不同空間尺度、不同研究方法闡述并揭示其時空演變、空間集聚特征及影響機制。空間尺度方面多以全國、省（直轄市）以及城市群為對象，主要關注區域（或地帶）間及區域（或地帶）內、省際或具體某省的區域經濟差異問題[3.4.5]，而忽略了省內區域經濟的非均質性[6]。就區域政策而言，同樣的區域政策會在同一省份的不同區位產生不同的結果

1.3 研究意義

區域經濟差異不斷加大、經濟不平衡性增長、社會矛盾突出等問題已經成為制約社會和諧穩定與經濟健康發展的突出問題，[7]成為理論和工作焦點中的熱門問題。因此，研究四川省區域經濟差異對于促進四川省區域經濟協調發展具有重要的現實意義，同時也能為全國其它地區區域發展不平衡的問題提供一定的借鑒和參考。基于此，本文以四川省地級市為研究區，利用k-means聚類分析，將四川省各州市按主要統計變量聚類，以期為改善四川區域經濟差異，統籌區域發展提供理論支持和決策依據，同時也能給其它面對相同問題的地區提供一定的借鑒和指導。

2 研究區概況及區域劃分

2.1 研究區概況

四川，位于我國中西部地區，是一個集資源、文化和經濟于一體的大省，人口眾多，改革開放以來，四川實現了突飛猛進的發展，西部大開發戰略的實施，更為當地的發展迎來了新的契機，然而伴隨著全省經濟的發展，省內區域之間的差異也愈發突出，以成都最為明顯，其經濟發展水平已遠遠領先于省內的其他州市，并且這種局面仍呈現出不斷擴大的趨勢。因此，縮小四川區域經濟差異，實現區域經濟協調發展已成為四川省亟需解決的問題。

2.2 區域劃分

四川省下轄21個州市，本文以地級市為單元以綜合指標用聚類分析研究四川省區域經濟發展差異，按經濟發展水平分為經濟高度發達地區、經濟發達地區、較發達地區和欠發達地區和落后地區作為其定性分析并對其進行地區分解，如圖1所示。其次定量分析采用差異性描述人均GDP衡量各州市經濟差異，最后總結出四川省區域經濟差異演變規律。

圖1 四川行政區劃圖

3 四川省區域經濟差異分析

3.1 研究方法及分析方案

1）k-means聚類分析(K-means clustering analysis)。聚類分析是一組將研究對象分為相對同質的群組的統計分析技術，是將數據分類到不同的類或者簇這樣的一個過程，所以同一個簇中的對象有很大的相似性，而不同簇間的對象有很大的相異性。

k-means聚類分析法屬于聚類分析非層次聚類中的一種，在進行聚類時首先需選擇某些記錄作為凝聚點循環，然后按就近原則將其余記錄向凝聚點凝集，計算出各個初始分類的中心位置（均值），最后用計算出的中心位置重新進行聚類，如此反復循環，直到凝聚點位置收斂為止。本文用其測度四川省各州市經濟發展水平差異，文中從2018年四川統計年鑒中選取2017年部分經濟指標作為原始數據，包括地區國民生產總值（Sichuan administrative district map.）、人均 GDP（GDP percapita）、三大產業分產業生產值（The three major industries are dividedintoin dustrial production values.）、城鎮化率（Urbanizationrate）以及年末常住人口（Year-endresidentpopulation），繪制見表1。

表1 各州市指標表

由于統計變量單位不一，聚類前對數據進行標 準化處理，見表2。

表2 標準化處理

SPSS導入表一數據，考慮到影響因子里不同因子對經濟發展水平的權重，選擇五個指標中對經濟發展水平影響較大的三個關鍵指標（地區國民生產總值、人均GDP、城鎮化率）作為聚類分析變量，kmeans分析如下，見表 3，表 4、表 5。

表3 初始聚類分析

表4 最終聚類分析

表5 聚類分析結果量表

k-means聚類分析結果表5與最終聚類中心相擬合驗證，很好的反映了各類區各變量指標間的差異。

基于聚類分析結果劃分為以下5類：第1類：經濟高度發達地區：攀枝花

成因:攀枝花位于四川西南部橫斷山區，氣候環境宜人，自然資源豐富，尤其礦產資源富足，促進了大量的人口遷入，帶動了當地相關產業的發展和基礎設施的完善，礦產資源的開發，吸引了大量的外來人口及相關企業的入駐，加之近年來旅游服務等相關產業的興起，使得該地一度成為四川省西南部一個不遜于成都的經濟增長極；

第2類：經濟發達地區：成都。（此處由K均值聚類分析為第二類地區：經濟發達地區，原因受其人均GDP的影響較大，理論上綜合多方面因素可將成都與攀枝花劃為一類）

成都，四川省會，四川省經濟、政治、文化和金融中心，副省級城市特大城市，西部戰區機關駐地，國務院確定的國家重要高新技術產業基地、商貿物流中心和綜合交通樞紐，西部地區科技、教育、文化基地，西部地區重要的中心城市。

形成原因：成都位于四川盆地西部，土壤肥沃，自古以來農業發達，工業基礎雄厚，同時作為國家重要的歷史文化名城，受國家戰略的高度扶持。隨著西部大開發戰略的落實，成都的重要性便更加突出。同時得天獨厚的地理位置使得戰略位置十分突出，有著西南地區重要軍事軍區——成都軍區。成都也是西南地區的商貿物流中心和綜合交通樞紐，商品交流貿易頻繁，交通運輸十分發達，作為西部地區的重要的科教文化基地，其內高等學府眾多，近年來隨著旅游服務業的興起吸引了大批國內外游客，使得成都成為了四川省經濟最發達的區域。

第3類：經濟較發達地區（4個）：德陽、自貢、樂山、綿陽。

成因：該類地區位于四川盆地，地形平坦，水資源豐富，工農業發展歷史悠久，基礎雄厚。區位優勢明顯，交通便利，旅游服務業發達，以樂山較為突出。受國家戰略的支持，德陽為中國重大技術裝備制造業基地，國家第二批應急產業示范基地，也是舉足輕重的重工業基地，第二產業對經濟發展影響很大。位于成都平原經濟區，距省會成都距離近，與成都貿易來往密切，受成都輻射影響大，因此較同類中的其它三個地區經濟更為發達。

第4類：經濟欠發達地區（13個）：宜賓、資陽、眉山、雅安、瀘州、廣安、內江、遂寧、南充、達州、廣元、巴中。

本區沒有大型的工業產業, 旅游業較為發達但沒有形成特色。大部分地區地理位置稍微遜色，工農業發展相對起步較晚，相較前一類地區距離省會或中心城市較遠，受其輻射影響較小，經濟欠發達。

第5類：經濟落后地區：涼山、甘孜。

該類地區主要位于川西橫斷山區帶，距離省會成都較遠，受其輻射影響小，工農業基礎薄弱，開發歷史較晚，自然資源匱乏，人口素質普遍較低。加之位于山地地帶，地形險阻，交通十分不便，成為制約該地區經濟發展的關鍵因素。

3.2 差異性描述分析

年份選取：選擇2001-2017年四川省各州市人均GDP作為統計數據。

選取理由：

理由一：兩次左傾錯誤思想、十年文革已對四川的經濟造成嚴重的創傷，全省經濟低迷，此時區域之間存在差異但這種差異并不明顯，改革開放使四川迎來了新的發展契機，從安徽省鳳陽縣小崗村的家庭聯產承包責任制作為試點，繼而推向全國，四川也得到相繼響應，農業生產得到發展，然而由于地理位置的原因，改革開放初期四川經濟恢復較慢，相較于率先實行對外開放戰略的東部沿海地區，四川各產業發展起步較晚，發展速度較慢，歷經了一個相對漫長的量變積累期。直到二十一世紀初，量變積累引起了質的飛躍，四川經濟發展速度實現了突飛猛進的增長，改革成效有所突出，這種區域間的差距也變得更加明顯。

理由二：時間節點之所以選擇2000年以來，一方面避免行政區劃的重大調整，如1997年重慶從四川分離而設立直轄市。另一方面盡量保證重大政策實施的連續性，如2000年西部大開發戰略正式實施，這在中國區域協調發展戰略中具有里程碑意義[8]。

為了將這種差異反映的效果表現的更加明顯，得出四川區域經濟差異時空演變規律，因此選取2001-2017年作為統計時間段，選取各州市人均GDP進行定量分析,由于統計年份跨度相對較長，為了便于統計分析以及更好的突出各州市經濟差異 隨時間的變化效果，采用每兩年一計法。

表6 2001—2017年四川省各州市人均GDP及差異性描述

從表6中可以直觀反映出從2001-2017年四川省人均GDP時空演變均呈現出不斷擴大的趨勢。各州市人均GDP最大與最小值的極商雖表現為波動減小，但極差值上升較快且不斷變大，兩極分化十分嚴重，經濟發展極不平衡。從絕對差異來看，2001年，成都人均GDP最高，為14676元，巴中人均GDP最低，為2482元，極差為12194元；2017年，攀枝花人均GDP最高，為92584元，巴中最低，為18148元，極差增至74436元，為2001年的6倍多。經過統計調查發現，四川省人均GDP兩極分化問題十分嚴重，成都和攀枝花每年人均GDP遙遙領先，與該省內的其它州市存在著明顯的差距，一直把持著第一二，而巴中則長期為該省人均GDP最低的地區。

4 結論

1）四川省區域經濟差異隨時間演化呈現出不斷加大的趨勢，各州市經濟發展差距變大。

2）區域經濟發展水平不均，兩極分化十分嚴重，有始終不變的經濟增長極：成都和攀枝花，以巴中為代表的城市經濟發展長期落后。

3）區域經濟發展水平受多重因素的共同制約和影響，一方面受當地所處的地理位置，自然條件、發展歷史、資源稟賦等內在因素的制約，另一方面還與國家政策的調整，戰略的實施以及城市引力（城市吸引外資企業、外來人口的動力）等有著密切的關系。