基于城市夜間燈光數據的區域經濟發展研究綜述

孫婧 吳忠才

摘要：夜間燈光數據以精確度高、客觀性強、覆蓋面廣等特點成了近年來研究經濟問題的重要指標。目前，基于夜間燈光數據的應用涉足面較為廣泛，有部分學者對其研究成果進行了詳細的梳理，但是對于該數據在區域經濟發展中的研究梳理和總結還有待進一步加強。因此，本文依據現有的研究成果，歸納了夜間燈光數據在區域經濟發展中的三個維度的應用：城市交通的經濟影響研究、經濟發展格局研究以及經濟高質量發展研究，并總結了該數據未來的發展方向。

關鍵詞：城市夜間燈光;區域經濟;健康;交通;格局;高質量

中圖分類號：F2文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.07.016

傳統意義上對于一個國家或地區經濟發展水平的評估，往往以該地區的GDP指標為衡量依據。但是隨著科學技術的發展，越來越多的學者發現運用GDP指標衡量經濟發展水平存在很大的誤差，可能會導致研究結果出現一定的偏差。Thomas G Rawski（2001）認為1998年以來的GDP實際增長率遠遠低于官方公布的值，后來Shiau Allen（2005）基于這個問題采用支出法對1978—2002年的中國GDP進行估算，發現其增長率將近低于官方數據4個百分點。也有一部分學者認為GDP數據是可信的，任若恩（2002）批判了Rawski的觀點，認為能源增長率不能類比經濟增長率，以國內航空客運增長率作為GDP增長率上線是不可取的行為，并舉例肯定了GDP統計數據的真實性。無論是肯定還是否定，對于運用GDP統計數據評估國家經濟發展水平都存在一定的爭議。所以學者為了提高研究的精度，選擇采用夜間燈光數據作為GDP的代理變量。

目前，學者運用的燈光數據可分為DMSP-OLS和NPP-VIRS兩種。DMSP-OLS數據相對于NPP-VIRS數據而言輻射范圍較窄，更容易引發燈光飽和與溢出問題，降低研究結果的有效性（李峰、張曉博等，2020）。夜間燈光數據具有以下幾個優點：

第一，夜間燈光數據客觀性高，不會出現人為謊報、統計人員有限等問題。

第二，空間分辨率遠遠高于傳統數據，所提供的地理單元信息精確度更高（黃春芳、韓清，2019）。

第三，統計的覆蓋面從橫向的地理范圍到縱向的時間范圍都十分的廣泛，并且不受政治沖突、自然災害等外部因素的影響（Dave Donaldson&Adam Storeygard，2016）。

針對夜間燈光數據的以上優點，國內外學者日益廣泛地將其數據納入區域經濟發展研究中。依據現有的研究成果，其主要內容包括：城市交通、經濟格局和發展質量這三個維度。本文主要基于區域經濟發展中的這三個方面，總結夜間燈光數據在各個維度的應用，并對夜間燈光數據的應用前景進行一定的展望。

1城市交通的經濟影響研究

隨著國家不斷加大對交通基礎設施的投入，人們到鄰近城市的時間距離不斷縮小，交通可達性加速度提升，學者開始把視角轉向交通基礎設施對城市經濟的影響上來，其影響效應主要可分為三大類：本地效應、空間溢出效應和回饋效應。Aschauer（1989）較早的研究了基礎設施與GDP增長的關系，運用美國時間序列數據，構建新古典主義增長模型，分析得出基礎設施的投入對生產率增長呈正相關關系。后來Clarke（2017） 在Aschauer的研究基礎上，運用夜間燈光數據，采用DOLS和VECM估計，進一步證實了其結果的有效性。目前國內學者在交通基礎設施的研究方面，往往以鐵路運輸為主要研究對象，運用ArcMap將2012-2017年本格拉鐵路10km緩沖區內燈光指數增長率分布可視化，可發現短短6年的時間內鐵路周圍的燈光指數增幅高達101%，本格拉鐵路的建設有效地帶動了洛比托、盧奧等周邊城市的發展（肖建華等，2020）。但是鐵路建設對城市經濟影響有多大幅度，是否存在一定的空間溢出效應？基于這個問題，王振華、李萌萌等（2020）將交通可達性指標作為核心自變量、夜間燈光數據作為因變量對全國283個城市進行空間回歸分析，選用SARAR模型計算得出交通可達性每提高1個單位，城市經濟則會提高0.06個單位。并提出了“同城效應”即：鐵路的建設不僅會提高同城的經濟發展，對于周邊城市的經濟也具有一定的帶動效應。可是交通的發展對于周邊城市經濟一定是正相關關系嗎？有學者提出了與“同城效應”相反的概念“集聚陰影”即：由于競爭機制的作用，大城市的經濟增長會抑制周圍的小城市的經濟發展。黃春芳、韓清（2019）運用雙重差分模型證實了“集聚陰影”這一現象的存在，研究得出高鐵的發展對于距離高鐵站低于80分鐘的城市具有經濟帶動效應，高于80分鐘的城市具有經濟抑制效應，這一現象的提出能夠引起高鐵運營規劃部門的重視，考量設置多中心空間戰略，將“集聚陰影”變成“陽光地帶”，推動區域經濟的協調發展。后來有學者進一步提出了高鐵對城市經濟增長的異質性影響，中心城市高鐵線路的開通對于經濟增長的促進作用大于非中心城市;從城市群的維度來看，高鐵的開通對珠三角、長三角經濟的積極影響優于中部地區城市群（陳豐龍、王美昌，2020）。

2經濟發展格局研究

關于經濟發展格局的研究，一方面是從城市經濟空間格局演變視角進行分析的。恒梅、馬曉東（2020）以淮海城市群為研究對象，將燈光像元總數作為該區域的經濟總量、燈光強度作經濟發展水平的評價指標，采用加權標準橢圓差測度區域經濟重心的變遷，運用引力模型和社會網絡分析法計算出徐州是淮海城市群的中心并且對周邊的城市影響力最大。大部分國內學者對于區域經濟空間化的分析方法都與恒梅、馬曉東這篇文章所介紹的方法基本相同，比如，標準橢圓差、重力模型、變異系數、社會網絡分析法等。最大的不同在于研究區域的差異，區域可大到研究全國293個地級市及4個直轄市或全國省域范圍，以推動中國經濟平穩發展為目標（劉華軍、杜廣杰，2017）;也可從單個省域出發，運用DMSP-OLS燈光數據實現河南省GDP空間可視化表達及動態分析;區域也可小到市級以下的縣域，研究三大中心城市對周圍縣域的帶動效應（曾冰、邱志萍，2018）。

另外，是研究區域發展不平衡問題。雖然將城市經濟空間化的夜間燈光數據可分析得出經濟總量會隨著時間推移而不斷增長，但是區域經濟發展不平衡的狀況依然存在。倪金星、楊劍（2016）將人均GDP數據和夜間燈光數據疊加，采用雙變量局部莫蘭指數識別我國縣域經濟空間格局，研究發現中國東西部地區經濟增長差異大，東部地區是全國經濟的增長極，西部地區經濟落后，但是由于國家的政策扶持并沒有成為經濟塌陷區。同時在地方政府出臺扶持政策時，應考慮省界效應，避免省份邊界縣被忽視而出現經濟產出明顯低于其他縣的問題。后來有學者將研究區域從縣級擴大到市級單位，李翔、朱江等（2019）運用經濟重心和標準橢圓差方法分析得出中國經濟重心逐漸向東南方向移動，說明東部地區經濟發展水平高于內陸地區，存在一定程度的區域經濟發展不平衡問題。

3經濟高質量發展研究

經濟快速高效的發展，雖然增強了國力，提高了人民生活的幸福指數，但是社會的主要矛盾從“人民日益增長的物質文化需要同落后的社會生產之間的矛盾”轉變為了“人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾”，說明了經濟的發展、城市的擴張也帶來了區域發展不平衡、環境污染等問題，貧困地區的落后現狀仍需要改善，各地區均衡發展的同時又保住綠水青山，才是經濟高質量高效率發展的體現。針對以上問題，學者主要對脫貧、城市擴張與經濟效率關系、環境污染這三個問題展開研究。

在脫貧問題上，國家經濟的均衡高質量發展，實現全面建成小康社會，促進共同富裕離不開對扶貧工作的重視。學者將夜間燈光數據引入貧困問題的研究中，對中國貧困縣的經濟發展現狀、影響因素以及扶貧質量評估等方面展開分析。在研究貧困縣發展現狀方面，Elvidge、Sutton（2009）利用全球人口數量除以夜間燈光數據計算得出全球貧困指數，以30弧秒分辨率繪制出了全球貧困地圖。除了對全球貧困人口進行分析以外，對國內貧困現狀進行研究的也不在少數。區域貧困水平的估算是制定減貧戰略的關鍵問題，Yu，Bailang（2015）運用夜間燈光數據估算重慶市38個縣的貧困水平，測度VIIRS與DNB夜間燈光綜合數據在中國縣級貧困估算中的能力。王成力、周偉等（2018）以夜間燈光強度指標作為貧困縣的經濟發展速度的評價指標，將全國592個貧困縣的燈光強度增長速度分為緩慢型（主要集中于中西部地區）和快速增長型（主要集中于東北地區），總體上全國貧困縣夜間燈光呈不斷增長趨勢，但東部與西部地區仍存在較大差異。

在城市擴張與經濟效率的關系上，秦蒙、劉修巖（2015）指出城市初期蔓延會導致生產要素的分散，生產要素的外遷不可避免增加了外遷區域基礎設施建設費用，政府會變相的以稅收等形式轉化成企業的生產成本，同時外遷的生產要素也提高了企業需要投入的運輸費用，對城市經濟會起到一定的抑制作用，經濟要素的集聚更有利用城市的發展。但是要素的集聚對于市域以上的區域并不是正相關關系，唐菁菁、龐芳瑩等（2018）選取了處于城市化進程中的東盟8國，將夜間燈光數據作為因變量，城市的單中心程度指標和省的單中心程度指標作為自變量進行回歸分析，研究發現要素的單中心集聚雖然對8國的省會城市有著積極的影響，但是對全省整體的經濟效率卻起到嚴重的抑制作用，所以加強中心城市的經濟輻射效應，推動區域均衡發展才是關鍵所在。后來有學者比較了不同人口規模的城市對于城市擴張所帶來的負面影響的不同敏感度，發現人口規模越小且第二產業占比較高的城市，對于自身的擴張會帶來更嚴重的負面影響（秦蒙、劉修巖，2019）。

在環境污染問題上，霧霾問題嚴重影響了城市居民的生活質量，究其產生的原因，秦蒙、劉修巖等（2016）運用夜間燈光判定城市蔓延程度，構建以霧霾為因變量，城市蔓延度和人口規模為自變量的面板模型。研究發現城市的擴張、人口的集聚會加劇霧霾污染，并且相比大城市、小城市的擴張會讓霧霾污染更嚴重，應控制小城市的無規則擴張，優化中小城市發展體系。除了霧霾問題，節能減排也是經濟高質量發展的關鍵，陳志建、劉月梅等（2018）運用夜間燈光數據模擬長江經濟帶各地區碳排放達到峰值的時間和水平，以協調好碳排放強度與經濟增長之間的關系，制定在減排的同時又能促進經濟平穩增長的方案。

4結論與展望

目前，在基于夜間燈光數據的區域經濟發展研究內容上，多集中于城市發展以及相關基礎設施帶動效應研究，對于城市擴張后遺留下來的環境污染、區域發展不平衡以及人類疾病發病率是否提高等問題涉獵較少。基于此，應考慮將夜間燈光數據滲透到包括低碳消耗、環境保護、區域經濟平衡發展和各地區貧困測度與評估等研究中，增加城市夜間燈光數據的應用范圍。

在城市夜間燈光數據的處理上，會受到大氣等不穩定因素的影響導致數據產生一定的偏差。所以該數據的精確度有待進一步的提高，從而提高研究結果的精確性和穩健性，加強對數據本身處理方法的研究是必不可少的環節。同時，夜間燈光數據本身對于城市經濟的度量程度存在一定的缺陷性。夜間燈光數據直接來源于燈光亮度，其數據不能像GDP數據一樣進行結構性分解，具體折射到各類具體經濟活動之中，并且夜間燈光亮度也會受到各地區風俗文化、產業結構、能源價格等外界因素的影響，數據的可靠性有待進一步的考察。

除了研究內容的拓展、研究數據精確度提高以外，學者后期還可以將現有的研究成果整合，探討城市經濟發展的綜合性問題。如運用夜間燈光數據對城市生態狀況與經濟狀況進行評估，尋找城市經濟生態安全區，以謀求社會經濟需求與生態安全的平衡;運用夜間燈光數據將城市經濟水平與人類活動相結合，分析人類活動產生的燈光強度與城市經濟發展之間的關系。

參考文獻

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基金項目：教育部人文社科規劃基金項目（20YJA790068）。

作者簡介：孫婧（1995-），女，湖北武漢人，湖南理工學院碩士研究生，主要研究方向為旅游產業;吳忠才（1973-），男，湖南汨羅人，博士，湖南理工學院副教授，碩士生導師，主要研究方向為城市商圈、旅游產業。

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