基于空間計量分析的我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展時空演變研究

■ 薛永剛 博士 張明麗（廣東藥學院醫(yī)藥商學院 廣州 510006）

基于空間計量分析的
我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展時空演變研究

■ 薛永剛 博士 張明麗（廣東藥學院醫(yī)藥商學院 廣州 510006）

本文首先基于探索性空間數(shù)據(jù)分析方法對我國1993-2013年不同產(chǎn)業(yè)空間分布及發(fā)展進行了事實性特征分析，然后采用Moran’I指數(shù)和LISA分析不同產(chǎn)業(yè)的全局空間相關性和局部空間相關性，最后采用基于熵的多樣性指數(shù)分析了不同產(chǎn)業(yè)的集聚效應的變化過程。通過分析主要得出以下結(jié)論：第一，探索性空間數(shù)據(jù)分析方法是分析我國不同產(chǎn)業(yè)空間特征的有效方法，研究得到高-高、低-低、高-低、低-高等不同空間相關類型區(qū)域，對制定區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展政策具有重要指導作用；第二，西部大開發(fā)等系列宏觀經(jīng)濟政策已經(jīng)初步顯示效果，這對我國經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要影響，進一步制定相關政策時應充分考慮我國不同產(chǎn)業(yè)的空間分布以及區(qū)域關系；第三，我國經(jīng)濟發(fā)展重要動力核心區(qū)域包括環(huán)渤海灣和長三角兩個區(qū)域，應該進一步發(fā)揮廣東省在經(jīng)濟發(fā)展過程中的帶動作用。

區(qū)域經(jīng)濟 空間計量 ESDA產(chǎn)業(yè)發(fā)展

引言

改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)展取得了令人矚目的成就，同時也逐漸暴露出了一些問題，例如區(qū)域經(jīng)濟差距加大、經(jīng)濟發(fā)展不均衡等，目前有必要對我國經(jīng)濟發(fā)展的時空演變特征進行深入分析，從時間和空間兩個維度分析經(jīng)濟發(fā)展特征。本文首先采用分位圖（Quantile Map）研究31個省份（港、澳、臺除外）的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模以及空間分布基本特征，然后采用Moran`I指數(shù)以及LISA分析我國經(jīng)濟發(fā)展的全局空間相關性和局部空間相關性，最后采用多樣性指數(shù)研究我國經(jīng)濟發(fā)展的集聚效應變化過程。

文獻回顧

由于地理信息系統(tǒng)以及空間統(tǒng)計分析軟件的發(fā)展，近年來空間計量分析技術在區(qū)域經(jīng)濟學等相關領域研究中得到廣泛應用。Xinyue Ye（2011）采用空間數(shù)據(jù)分析方法研究了俄亥俄州的經(jīng)濟發(fā)展特點，研究表明采用空間數(shù)據(jù)方法分析可以更加全面分析區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中的特征以及與相臨地區(qū)之間的關系；Rosa（2013）研究了經(jīng)濟增長的異質(zhì)性和非線性特點，并估計了俱樂部效應模型，結(jié)果表明人力資本因素與經(jīng)濟增長密切相關，并發(fā)現(xiàn)了經(jīng)濟增長具有非單調(diào)收斂模式；Victor H（2014）研究了技術創(chuàng)新對墨西哥區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的影響，結(jié)果表明技術創(chuàng)新明顯刺激經(jīng)濟增長，同時也發(fā)現(xiàn)技術創(chuàng)新具有明顯的空間外部性。國內(nèi)學者魯鳳等（2007）分析了我國1978-2001年間我國各省GDP格局和演變過程，發(fā)現(xiàn)空間分布存在空間自相關和異質(zhì)性，并表現(xiàn)相似區(qū)域的空間集聚性；廖功磊等（2010）研究我國1978-2007年間人均GDP數(shù)據(jù)樣本，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟臨近省份之間空間集聚效應和空間依賴性增強，對近距離的經(jīng)濟擴散作用顯著；張馨之等（2006）研究發(fā)現(xiàn)臨近效應顯著時加強區(qū)域合作可以帶來互利結(jié)果，同時低增長地區(qū)呈現(xiàn)空間集聚特征。

從上述文獻可以看出，分析經(jīng)濟發(fā)展過程特征，尤其是我國目前經(jīng)濟發(fā)展過程中逐漸暴露出的不均衡等問題時，要充分考慮空間因素以及經(jīng)濟發(fā)展過程的空間特征。近20年我國改革開放進入一個嶄新的時期，同時在此期間我國制定并實施了振興中部、西部大開發(fā)等重大經(jīng)濟發(fā)展策略，因此目前有必要從不同產(chǎn)業(yè)的角度研究在此期間我國經(jīng)濟發(fā)展的空間格局特征及其演變過程。

我國不同產(chǎn)業(yè)空間分布特征分析

2013年我國GDP總量達到63萬億元，其中第一產(chǎn)業(yè)5.7萬億元，第二產(chǎn)也30.7萬億元，第三產(chǎn)業(yè)26.6萬億元。采用GeoDa軟件建立2013年我國GDP總量和不同產(chǎn)業(yè)的四分位圖（4 Quantile Map），結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出我國GDP總量空間分布明顯具有由東到西階梯降低的空間分布，其中第一部分包括遼寧、河北、山東、江蘇、浙江、河南、四川、廣東八個省份，主要分布在渤海灣、長三角和珠三角三個地區(qū)，第四部分包括新疆、甘肅、寧夏、青海、西藏、云南、貴州、海南，主要集中在我國西部以及西南。

不同產(chǎn)業(yè)空間分布結(jié)構(gòu)有所差異，但是總體上仍然保持由東到西階梯降低的空間分布特點。其中第一產(chǎn)業(yè)較高省份包括河北、山東、河南、江蘇、四川、湖北、湖南、廣東，從圖1中可以看出是相連的整塊區(qū)域，并主要分布于京廣線區(qū)域，而較低部分包括北京、天津、上海、山西、寧夏、青海、西藏、海南，主要因為農(nóng)業(yè)發(fā)展周期較長，且受地理條件限制較大，例如北京、天津、上海是由于自身區(qū)域小且發(fā)展重心不是第一產(chǎn)業(yè)等原因從而第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值較低，而寧夏、青海、西藏、海南則主要是受到歷史原因以及地理條件限制；第二產(chǎn)業(yè)空間分布和GDP總量分布有很大相似性，表明我國工業(yè)化程度有了很大發(fā)展，工業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要地位，因此從圖1中可以看出第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值較高省份以及較低省份與GDP總量分位圖中基本保持一致；第三產(chǎn)業(yè)在保持與GDP總量分布相似的基礎上有自身空間分布特點，其中四分圖中第一部分包括遼寧、北京、山東、河南、江蘇、上海、浙江、廣東等省份，主要分布在沿海省市，四分圖中第四部分包括新疆、吉林、甘肅、寧夏、青海、西藏、貴州、海南，主要分布在西部地區(qū)。

不同產(chǎn)業(yè)GDP份額變化空間分布分析

本文采用GDP份額變化表示不同產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展狀況，采用如式（1）計算GDP份額變化：

圖1 2013年我國GDP空間格局

圖2 不同產(chǎn)業(yè)GDP份額變化空間格局

圖3 不同產(chǎn)業(yè)的 Moran`I指數(shù)變化過程

比率大于1表示份額增長，比率越大表示增長幅度越高，比率小于1表示份額降低，比率越小則降低幅度越大。通過計算各省市GDP總量、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)份額變化，并建立相應四分位圖，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可以看出，GDP總量份額增加較快的是內(nèi)蒙古、北京、天津、陜西、寧夏、西藏、重慶、江西，份額降低較多省份包括黑龍江、遼寧、甘肅、河北、上海、云南、廣西、海南，這表明我國開發(fā)西部等政策已經(jīng)顯現(xiàn)效果，從圖中可以看出份額增長較快區(qū)域集中在中部地區(qū)。

第一產(chǎn)業(yè)份額增長較多的區(qū)域集中在我國北部，包括黑龍江、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、河北、陜西、寧夏，這與我國開發(fā)西部及發(fā)展內(nèi)陸邊境貿(mào)易等因素有關；第二產(chǎn)業(yè)份額增加較快省份包括內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、西藏、湖南、江西、福建，主要分布特征呈現(xiàn)三大塊分布，具有集聚特點；第三產(chǎn)業(yè)份額增長較快區(qū)域包括內(nèi)蒙古、北京、天津、寧夏、西藏、江蘇、浙江、貴州等省份，從圖中可以看出第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較分散，但是仍具有在沿海區(qū)域和鐵路交通樞紐等區(qū)域集聚的趨勢。

空間相關性分析

空間數(shù)據(jù)一般來說都具有空間依賴或者空間自相關特點，空間統(tǒng)計的主要目的之一就是分析與空間地理位置相關的數(shù)據(jù)間的空間依賴、空間自相關等特征，本文采用Moran`I指數(shù)和LISA兩個指標分析我國經(jīng)濟發(fā)展的空間全局相關性以及局部相關性。

（一）Moran`I指數(shù)和LISA基本理論

Moran`I指數(shù)反映空間臨近或者鄰接的區(qū)域單元觀測樣本的相似程度，如式（2）所示：

其中，xi是區(qū)域i的觀測值，wij是空間權(quán)重矩陣，檢驗方法是采用標準化的Z值作為檢驗統(tǒng)計量，如式（4）所示：

當Z為正并且顯著時，表明存在正的空間自相關，觀測樣本趨于空間集聚；當Z為負且顯著時，表明存在負的空間自相關，相似觀測值趨于空間分散；當Z趨于零時，樣本呈現(xiàn)隨機的空間分布。

全局空間相關研究中沒有考慮空間過程的不穩(wěn)定性，不能反映內(nèi)部單元的空間異質(zhì)性，在進一步研究是否存在觀測樣本的局部空間集聚時可以采用局部空間相關分析方法，可以識別空間位置上的高值集聚和低值集聚，局部空間關聯(lián)可以分為高-高、低-低、高-低和低-高四種類型。常用的局部空間自相關分析指標方法包括空間聯(lián)系局部指標（LISA）、G統(tǒng)計量、Moran散點圖，本文采用LISA分析局部空間自相關特點。每個區(qū)域單元的LISA指標是描述該區(qū)域周圍相似區(qū)域單元空間集聚程度的一個指標，并且所有LISA的和與全局空間指標呈正比。

LISA作為空間探索數(shù)據(jù)分析技術的一個重要組成部分，可以評估每個觀測單元周圍的局部空間集聚顯著性，同時也可以揭示對全局聯(lián)系影響大的樣本單元（魯鳳等，2007）。

（二）全局空間自相關分析

本文采用Moran` I指數(shù)分析不同產(chǎn)業(yè)全局空間自相關特點，計算結(jié)果如圖3所示。各年份檢驗結(jié)果均在5%的顯著水平下通過顯著性檢驗，表明我國GDP總量水平以及不同產(chǎn)業(yè)GDP水平表現(xiàn)空間集聚特征，即較高GDP省份相對趨于和較高的省份相臨，較低的省份則趨于和較低的省份相臨，這從定量統(tǒng)計分析上驗證了前文關于我國GDP分布的定性分析結(jié)果。

從Moran`I指數(shù)變化過程總體來看2005年以后有下降的趨勢，但是下降程度并不明顯，這表明我國經(jīng)濟發(fā)展雖然經(jīng)濟水平相似程度省份集聚程度僅僅有不明顯降低。具體來看，第一產(chǎn)業(yè)的Moran`I指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢，表明我國第一產(chǎn)業(yè)空間集聚程度呈現(xiàn)不斷降低的趨勢；第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)微弱下降趨勢，但是趨勢不明顯，表明我國目前經(jīng)濟仍然呈現(xiàn)較強的集聚趨勢，第三產(chǎn)業(yè)自2003年即近10年來呈現(xiàn)上升趨勢，表明第三產(chǎn)業(yè)的集聚程度近年來呈現(xiàn)增加趨勢，這是由于第三產(chǎn)業(yè)的自身特點造成的。Moran`I指數(shù)的降低表明各省經(jīng)濟增長空間相關性逐漸減弱，表明區(qū)域經(jīng)濟增長的近臨效應開始減弱，一個省份經(jīng)濟增長逐漸減少依賴相臨地區(qū)的經(jīng)濟增長（張馨之等，2006）。

（三）局部空間自相關分析

本文利用GeoDa軟件對我國2013年不同產(chǎn)業(yè)GDP空間分布進行LISA分析，結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出低-低相關分布區(qū)域主要是西藏和新疆兩個邊疆省份，高-高相關的區(qū)域主要分布在長三角、環(huán)渤海灣和京廣線沿線區(qū)域。具體來說，高-高相關區(qū)域主要包括遼寧、河北、山東、河南、江蘇、湖北、上海、浙江、湖南、福建等幾個省份?？梢钥闯錾虾?、江浙以及渤海灣等經(jīng)濟帶的強烈的輻射作用，代表我國經(jīng)濟發(fā)展的核心區(qū)域，在經(jīng)濟發(fā)展過程中，應該發(fā)揮這些區(qū)域的輻射作用，從而帶動相鄰區(qū)域的共同發(fā)展，其中河南、湖北、湖南等省份由于位于京廣鐵路沿線，交通地理位置優(yōu)越、自然資源比較豐富、擁有較好的經(jīng)濟基礎等條件而成為中部經(jīng)濟發(fā)展的重要動力源；而低-低區(qū)域則集中在我國邊遠貧困省份，如新疆和西藏等，這也表明了我國不同省份產(chǎn)業(yè)GDP存在空間自相關和異質(zhì)性。

圖4 不同產(chǎn)業(yè)局部相關性LISA Cluster 圖

表1 不同產(chǎn)業(yè)高-高和低-高關系區(qū)域

圖5 1993-2013年我國不同產(chǎn)業(yè)集聚效應變化過程

需要注意到的是廣東省作為全國經(jīng)濟大省，與周邊省份既沒有形成高-高相關關系，也沒有形成低-高相關關系，這表明廣東省經(jīng)濟發(fā)展與周邊省份聯(lián)系不緊密，既沒有對相臨省份有經(jīng)濟發(fā)展的正的外部性影響，也沒有由于要素的收益差異導致外圍向中心流動，對周邊地區(qū)形成負的影響。在未來發(fā)展過程中可以通過開展區(qū)域合作，通過要素流動、報酬轉(zhuǎn)移、技術擴散等方式發(fā)揮帶動作用，對周圍地區(qū)產(chǎn)生經(jīng)濟輻射作用，形成共同發(fā)展，建立區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展一體化的格局。

高-高區(qū)域顯示了發(fā)展過程中的經(jīng)濟中心帶動作用，即高速發(fā)展區(qū)域通過對周邊正的外部性影響而帶動其一起發(fā)展，形成區(qū)域發(fā)展優(yōu)勢，低-高關系則顯示了經(jīng)濟中心地帶的吸收作用，吸引了周邊的生產(chǎn)要素而對周邊區(qū)域發(fā)展帶來不利作用，不同產(chǎn)業(yè)的高-高和低-高區(qū)域如表1所示。從表1中可以看出，第一產(chǎn)業(yè)由于其生產(chǎn)周期長，并且受到氣候、水資源、土地條件等無法流動的生產(chǎn)要素影響較多，則局部相關性并不明顯；第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)局部相關性分析表明我國經(jīng)濟中心有長三角地區(qū)和環(huán)渤海灣兩個，并形成了較好的區(qū)域發(fā)展態(tài)勢；同時北京、天津、上海三個重要直轄市由于自身條件第二工業(yè)發(fā)展處于不利地位，但是在第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展中北京和上海形成了較強的輻射作用，天津由于受到北京的影響，因此其第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了一定影響。

通過上述空間相關性分析，我國在指定區(qū)域發(fā)展政策時應該考慮不同省份的區(qū)域相關類型，如果近鄰效應顯著，則可以通過加強區(qū)域合作實現(xiàn)發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)雙贏局面，實現(xiàn)共同發(fā)展；而對于低-低關聯(lián)區(qū)域，則應該采取相關激勵措施，制定促進聚集區(qū)域共同增長的發(fā)展政策。

我國經(jīng)濟集聚效應變化過程動態(tài)分析

區(qū)域經(jīng)濟的集聚效應可以通過基于熵的多樣性指數(shù)進行分析，該指數(shù)是經(jīng)濟集聚效應的逆測度：即當多樣性指數(shù)增加時，集聚效應減弱；當多樣性指數(shù)減少時，經(jīng)濟集聚效應增強（沈體雁等，2010）。依據(jù)Attaran和Zwick（1987）文獻論述，熵指數(shù)定義為：

我國不同產(chǎn)業(yè)集聚效應的多樣性指數(shù)結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，在2005年以前，我國不同產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)出集聚效應呈現(xiàn)增強狀態(tài)，在2005前以后，各產(chǎn)業(yè)的多樣性指數(shù)呈現(xiàn)上升過程，表明產(chǎn)業(yè)集聚程度逐步減弱；就各個產(chǎn)業(yè)來看，總體來講第二產(chǎn)業(yè)集聚效應最明顯，而第一產(chǎn)業(yè)集聚效應最弱。這個變化過程首先說明我國在2000年開始實行的開發(fā)西部等宏觀經(jīng)濟措施在5年以后開始顯現(xiàn)效果，由于西部及北部等原先不發(fā)達地區(qū)在國家開發(fā)宏觀策略影響下，經(jīng)濟發(fā)展有了明顯的提升，則集聚效應開始減弱，尤其是第二產(chǎn)業(yè)尤其明顯；其次，應該注意到不同產(chǎn)業(yè)的集聚效應變化過程的差異：第二產(chǎn)業(yè)集聚效應變化最為顯著，而第三產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)的集聚效應變化緩慢且不顯著。

結(jié)論

本文首先分析了我國不同產(chǎn)業(yè)GDP以及GDP份額變化的空間分布事實性特征，然后采用Moran`I指數(shù)和 LISA方法分析了省域經(jīng)濟的全局空間相關性和局部空間相關性，最后通過基于熵的多樣性指數(shù)分析了我國不同產(chǎn)業(yè)的集聚效應變化過程。通過研究主要得出以下結(jié)論：

第一，探索性空間數(shù)據(jù)（ESDA）分析方法可以有效發(fā)現(xiàn)我國不同產(chǎn)業(yè)空間分布特點以及變化過程，對掌握我國經(jīng)濟發(fā)展時間變化和空間演變具有非常重要作用；同時通過空間相關性分析得到我國不同產(chǎn)業(yè)的高-高、高-低、低-低、低-高等區(qū)域，對我國制定相關區(qū)域發(fā)展政策具有重要參考作用。

第二，通過實證數(shù)據(jù)分析表明我國振興中部、西部大開發(fā)等宏觀經(jīng)濟政策已經(jīng)初步顯現(xiàn)效果：我國經(jīng)濟發(fā)展空間分布雖然總體上仍然是由東到西、由沿海到內(nèi)陸呈現(xiàn)階梯空間分布狀況，但是由于我國的開發(fā)西部、發(fā)展西北、振興中部等一系列宏觀經(jīng)濟發(fā)展策略的效用不斷顯現(xiàn)，經(jīng)濟集聚效用自2005年以來呈現(xiàn)減弱趨勢，并且相應區(qū)域GDP份額呈現(xiàn)增長趨勢。

第三，我國經(jīng)濟發(fā)展核心帶動區(qū)域為環(huán)渤海灣和長三角區(qū)域：兩個區(qū)域的發(fā)展形成了明顯的高-高相關關系的經(jīng)濟區(qū)域，并且有向周邊區(qū)域輻射趨勢，具有明顯正的外部性和帶動作用。

第四，作為我國經(jīng)濟大省廣東省，近年來在發(fā)展過程中沒有對周邊地區(qū)帶來正的效應，在未來發(fā)展過程中應該通過經(jīng)濟合作、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃等宏觀政策，充分發(fā)揮廣東省在經(jīng)濟發(fā)展過程中的帶動作用。

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