基于空间变差函数的长江三角洲经济发展差异演变研究

  本文关键词：基于空间变差函数的长江三角洲经济发展差异演变研究，，由笔耕文化传播整理发布。

第31卷第11期2011年11月

地理科学

SCIENTIAGEOGRAPHICASINICA

Vol.31No.11Nov.,2011

基于空间变差函数的长江三角洲

经济发展差异演变研究

靳

诚，陆玉麒

(南京师范大学地理科学学院，江苏南京210046)

摘要：以长江三角洲为例，运用空间变差函数分析了1978年、1988年、1998年和2008年4个时间断面的发展差异演化。研究发现：①长江三角洲经济发展空间关联效应的作用范围在不断地扩大，长江三角洲地区的经济发展受上海的辐射作用不断地增强；②经济发展的空间自组织性越来越强，空间经济分布差异明显；③在全方向上的均质程度越来越低，更多的差异体现在中观、宏观尺度，而微观尺度上空间差异变的越来越不明显；④东南—西北方向差异最大，东西方向的经济发展相对均衡。将长江三角洲发展差异演化因素归结为3个方面：历史基础、经济区位和区域发展政策。历史基础、经济区位是区域经济格局演化的内在因素，而区域发展政策则是区域经济格局演化的外在推力。关

键词：区域经济；差异演化；空间变差函数；长江三角洲

文献标识码:A

文章编号:1000-0690（2011）11-1329-06

中图分类号:F061

经济活动、经济现象的不均衡分布是区域经济的一种常态，分析区域经济差异及其成因，对于加快落后地区发展、保持发达地区竞争力具有十分重要地意义。区域差异问题已成为社会经济发

2]

展中的一个热点，引起学术界的广泛关注[1，。长

题[16～20]。然而这些应用研究大多关注不同时间断面上空间自相关性，而缺乏对其区域内部方向差异进行探讨，然而这样的探讨更有利于深刻把握区域经济格局演变，有利于把握区域经济走向和合理制定区域发展策略。

长江三角洲是改革开放以来发展最为迅速的地区，探讨其经济发展的空间差异演化更具现实意义。因而，本文以长江三角洲为例，运用空间变差函数，以4个时间断面为基础，描述1978年以来长江三角洲县域经济在空间上的变化状况，并进一步探索长江三角洲区域经济差异演化的影响因素。

期以来，国内外学者根据中国国情展开了一系列多元性、系统性的学术研究。研究尺度不断由省域、三大地带的宏观尺度转向县乡单元的中微观尺度，其研究方法和测度技术也日趋成熟[3～13]，运用Theil指数、基尼系数、变异系数、加权变异系数等指标对中国区域经济发展的差异性进行定量测度。徐建华等发现研究结论存在较大分歧，其原因主要在于考察问题的角度、所用分析方法和时空研究尺度的不同[2]。

上述研究存在一定的局限性，即假设区域之间相互独立，不存在任何相互作用[14]。区域发展的相关理论和实践表明，区域之间存在着扩散或极化效应，可以缩小或扩大区域空间差异[15]。传统的区域经济差异度量方法，因其缺乏空间视角,忽略了空间影响，尤其是空间相关性和异质性，因而有学者利用ESDA技术研究区域发展的空间相关问

收稿日期：2010-11-09；修订日期：2011-04-13

1研究方法和数据来源

1.1研究方法

空间变差函数也称为半变异函数，是描述区域化变量随机性和结构性的基本手段，设区域化变量Z(xi)和Z(xi+h)分别为Z(x)在空间位置xi和xi+h上的观测值，则空间变差函数可以表示为：

γ(h)=∑[Z(xi)-Z(xi+h)]2

i=1

N(h)

i=1，2，…，N（h）（1）

基金项目：国家自然科学基金（41071084、41101107）、江苏省高校自然科学研究项目（11KJB170004）、南京师范大学高层次人才科研

启动基金(2011105XGQ0053)资助。

作者简介：靳诚（1984-），男，江苏泗洪人，讲师，博士，主要从事区域经济差异与区域旅游发展研究。E-mail:jincheng2431@163.com

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式中N(h)是分隔距离为h的样本量。空间变差函数是在区域化变量满足平稳条件和本征假设的条件下定义的。数学上可以证明，半变异函数大时，空间自相关减弱。距离是方差图的最重要特征，此外，方向也是一个重要的特征量，即各向同性和各向异性。以h为横坐标，以γ(h)为纵坐标，可绘制出空间变差函数的曲线图（图1）。从图中可以

直观的看出区域化变量的空间变异性。

图1理论方差图

Fig.1Modelvariogram

较，其值越接近2，说明空间分布越均衡[21]。需要说明的是随机分维数D和形状分维数有本质的不同。

理论上的半变异函数是未知的，可以通过计算值来拟合它们，常用的γ(h)模型有：线性模型、指数模型、球状模型、高斯模型、幂函数模型、抛物线模型等。

1.2研究区域和数据来源

本文将以上海市、南京市、镇江市、扬州市、苏州市、无锡市、常州市、泰州市、南通市、杭州市、嘉兴市、湖州市、宁波市、绍兴市、台州市和舟山市这16个市作为研究区域。选取1978年、1988年、1998年和2008年4个年份作为研究断面，以人均GDP作为研究指标，县域为研究单元（包括86个县、市、区）。研究数据的资料取自《江苏省统计

[22～25][26～29]

年鉴》、《浙江统计年鉴》和《上海统计年

[30～33]

鉴》，对行政区划调整的区域进行相应的合并处理，以保持数据的连续性。

2发展差异演化分析

空间变差函数能同时描述区域化变量的随机性和结构性，并且能从数学上对区域化变量进行严格分析，是空间变异规律和空间结构分析的有效工具，能很好地表达地理变量的空间变异性与空间相关性。本文利用变差函数来考察4个年份发展差异演化。利用人均GDP作为研究数据，并将其作为计算变差函数的空间变量赋予每个县域空间单元的几何中心点。将采样步长定为35km（保证步长的大小乘以步长数约等于样点间最大距离的0.5倍），分别计算实验变差函数（理论变差函数是未知的，只能从有效的空间样本中去估计实验变差函数），对样点数据采用球体模型、高斯模型、指数模型、线性模型等模型进行拟合，最终选择拟合度最高的模型，并计算各个年份不同方向上的分维数，然后对其进行Kriging插值，拟合结果如表1、表2和图2。

图中C0为块金方差，表示区域化变量小于观

测尺度时的非连续性变异；C0+C为基台值，表示半变异函数变量随着间距增加到一定尺度后出现的平稳值；C为结构方差；a为变程（半变异函数达到基台值时的间距）。在变异理论中把变程a视为空间相关的最大间距，也称为极限值。另外C0值的大小反映了变化的幅度，C0→0反映连续变化，C0越大变化幅度越大，块金系数C0/(C0+C)，反映这种变化程度。表征变差函数的第4个参数是分维数，其数值由变异函数γ(h)和间隔距离h之间的关系来确定：

2γ(h)=h4-2D

（2）

分维数D是双对数直线回归方程中的斜率，它是一个无量纲数。分维数D的大小，表示变异函数的曲率，可以作为随机变异的度量。利用分维数分析，可以对不同变量之间空间自相关的强度进行比

表1长江三角洲经济格局变差函数拟合参数

Table1TheparametersofvariogrammodelonthespatialpatternoftheeconomyintheChangjiangRiverDelta

年份（年）1978198819982008

变程17.141.7106.6131.8

块金值3.77E+041.09E+059.50E+063.80E+07

基台值2.23E+057.10E+052.79E+074.92E+08

块金系数0.8310.8460.6590.923

拟合模型ExponentialExponentialSphericalSpherical

决定系数（R2）

0.1080.2810.8750.983

11期靳诚等:基于空间变差函数的长江三角洲经济发展差异演变研究

表2长江三角洲变差函数分维数

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Table2ThefractalofvariogramonthespatialpatternofeconomyintheChangjiangRiverDelta

年份（年）1978198819982008

全方向1.9901.9811.8911.779

0.0640.1570.7420.827

南—北1.9931.9351.8401.779

0.0080.5240.5270.531

东北—西南1.9881.9741.9061.687

0.0060.0370.1780.758

东—西1.9651.9891.9281.860

0.0970.0070.1800.330

东南—西北1.9981.9901.9071.663

0.0010.0440.5750.650

图2长江三角洲经济变差函数演化（左：同向方差拟合;右：Kriging3D图）

Fig.2EvolvementofvariogramonthespatialpatternofeconomyintheChangjiangRiver

Delta

1）由基台值、块金值和块金系数指标变化来看，长江三角洲自1978年以来由经济发展而带来的空间差异在不断增大，2008年基台值相对1978年增大了2206倍，同时块金值也在不断增大，但是块金系数却呈现先降后升，这表明在不断增大

的经济空间差异中，其数据变异的随机成份不同时期有着不同的表现，由空间相关引起的结构化分异有不断增强的趋势。

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2）从表1和图2中方差拟合图显示，4个年份的人均GDP在既定步长下的变程上升较为明显，从1978年的17.1km上升到2008年的131.8km，这说明长江三角洲经济发展空间关联效应的作用范围在不断扩大，长江三角洲地区的经济发展受上海的辐射作用在不断的增强。

3）通过最小二乘法选择的空间变差拟合模型在4个年份所用的模型分别为指数模型和球体模型，可见长江三角洲经济发展不同时期表现出不同的结构特征，而且其决定系数存在很大的差别，但模型拟合度越来越高（决定系数越接近于1，拟合程度越高），表明在改革开放初期长江三角洲经济发展随机性较强，结构分布不明显，随着时间的推移，长江三角洲经济发展的空间自组织性也越来越强，空间经济分布差异明显。

4）从变差函数的分维数来看，全方向维数不断的下降，越来越远离均质分布理想值(2)，但其拟合决定系数在不断地增高，说明长江三角洲的经济发展差异在不断增加，且这种空间分异尺度也在不断的上升，在全方向上的均质程度越来越低，步长不断的增加，更多的差异体现在中观、宏观尺度，而微观尺度上空间差异变的越来越不明显。从各个方向上的分维数来看，均质性都出现了不同程度的下滑，2008年，东南—西北方向维数最小，差异最大，而东—西方向的维数最大，经济发展相对均衡。

5）从Kriging插值3D拟合图上可以清晰看出长江三角洲经济发展差异的格局演变过程，分布形态和内在结构。1978年，图形高点分布在各个市区，上海以及苏锡地区经济发展较好，而南部的浙江地区经济发展相对落后，普遍低于江苏，处于经济低谷；1988年，江苏、上海基本维持原有格局，而浙江经济又明显的发展，经济低谷区域范围明显减少，并且在部分市区出现了经济高点；1998年，经济高点区域范围明显放大，遍布上海周围地区，而西北地区出现经济低谷；2008年，经济高点再一次偏向苏南地区，但变化曲面较为光滑，广大的长三角外围地区沦为经济发展的低谷。

3演变影响因素分析

1）历史基础。从历史发展基础来看，任何区域经济发展的差异都有其历史的必然性，经济发展格局的演变同样都有其内在的历史基础，新的

格局脱胎于老的格局。改革开放初期上海及其周

边的苏州、无锡、杭州地区已经具有良好的经济基础，其经济发展水平明显高于周边地区，在以后的发展中经济发展速度明显地要快于其他地区，而广大的长江三角洲外围地区，由于其本身基础相对薄弱，发展速度也就较为缓慢，无论是在全方向上，还是在各个方向上的差异都在不断的放大。

2）经济区位。经济区位是影响长江三角洲经济差异演变的重要因素，经济区位的优劣将导致开放次序与程度的差异，并导致其他经济增长因素的差异。上海及其周边地区，是沿海沿江的交汇处，经济区位得天独厚。上海的快速发展，使得上海周边的苏州、无锡、嘉兴、杭州等地区凭借其独特的区位条件，成为上海向长江三角洲腹地的经济辐射中，受益最早、最大的地区，因而这一区域始终是长江三角洲发展的高点，并且差距在不断的被放大。临沪县市的发展明显加快。长江三角洲外围地区远离经济中心，加之长江、太湖等自然因素的阻隔，受到辐射较小，经济发展缓慢。

3）区域政策。区域发展政策是区域经济格局演化的重要推手，扮演着十分重要的角色。国家和省级政府的宏观政策是一种特殊的工具性“资源”，本身就包含着一种特定的先发权，特别是政府的直接投入更表明其行政行为的取向，反映了决策者对区域经济发展的意图或目标，即区域发展采取平衡还是不平衡的方式[33]。上海是长江三角洲的中心城市，是该地区发展的引擎，改革开放以来，保持了高速、稳健的增长，特别是浦东的开发，加快了上海的进一步发展，也加大了对周边城市的辐射力度。改革开放后，江苏则采用经济地带两分法、三分法和五大经济区的产业空间布局。改革开放初期，江苏为解决区域生产力布局不平衡状况，实施了区域均衡发展战略，但经济的发展中心仍然侧重于苏南地区。1994年，为了扭转省内区域差异扩大趋势，提出“区域共同发展战略”，并采取一系列举措，加快了苏北与苏中地区经济发展步伐，由于缺乏可操作性的规划政策作保障，使得增长率落后于苏南地区。进入21世纪以后，江苏提出以城市圈和产业带为核心的空间组织模式，包括沿沪宁线高新技术产业带、沿江基础产业带和沿东陇海线加工产业带“三大产业带”模式，其中“两带”位于苏南，使得苏南地区的经济得到进一步的发展。改革开放后，浙东北地区依

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