河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)空間差異動態(tài)演化
——基于增加值視角

1 引言

區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間差異作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的熱點問題，已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[1-3]。農(nóng)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，其快速發(fā)展對縮小區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間差異、促進(jìn)區(qū)域均衡發(fā)展具有重要作用。研究農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)空間差異對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及制定合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展策略具有重要意義。目前，眾多學(xué)者基于不同的視角、尺度和研究黨法對農(nóng)業(yè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異問題展開了大量研究，并取得了豐碩的研究成果。如羅君等[4]采用Theil指數(shù)及象限圖法，定量分析了甘肅省縣域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的空間差異。徐茜等[5]和晏路明[6]采用熵值法分別評價了對陜西省和福建省的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展水平。此外，有學(xué)者利用傳統(tǒng)的分析方法結(jié)合探索性空間數(shù)據(jù)分析研究農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的空間差異[7-8]。連健等[8]、何紅光等[9]、吳清[10]、余成群等[11]和袁本華[12]分別從不同的尺度研究了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的空間差異。盡管上述研究對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)空間差異問題進(jìn)行了大量研究并取得了重要成果，但大都學(xué)者均以農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值為研究對象，鮮有學(xué)者以農(nóng)林牧漁增加值為研究對象。河南省作為中國第一農(nóng)業(yè)大省和人口大省，河南省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不僅影響著本省現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展、區(qū)域發(fā)展差異，而且影響著國家農(nóng)產(chǎn)品安全。基于此，本文以2007-2016年河南省18個城市為研究單元，以農(nóng)林牧漁增加值為研究對象，利用重心分析、趨勢分析及探索性空間數(shù)據(jù)分析（Exploratory Spatial Data Analysis，簡稱ESD A）等方法研究河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間差異性及空間依賴關(guān)系，以期為推動河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、制定科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展策略提供科學(xué)參考。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文以2005～2016年河南省18個城市為研究單元，以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值（本文中農(nóng)業(yè)為廣義的農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值包括農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)）為研究指標(biāo)，采用空間統(tǒng)計分析方法研究河南省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間差異性。河南省18個城市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值數(shù)據(jù)來源于《河南省統(tǒng)計年鑒（2006-2017）》；河南省市域矢量空間數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心1:400萬數(shù)據(jù)庫。

2.2 研究方法

2.2.1 全局空間自相關(guān)

全局空間自相關(guān)主要反映研究要素在總體上的空間依賴關(guān)系，可用于度量河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間依賴關(guān)系。全局Mor an’s I指數(shù)的計算公式為[13-14]：

式中：n為城市總數(shù)；yi和yj為市域i和市域j的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值；為河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的平均值；Wij為空間權(quán)重矩陣。其范圍為[-1,1]，若為正且趨向1時，則河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值存在正相關(guān)性且空間差異呈縮小趨勢；若為0，則隨機(jī)分布，無相關(guān)性；若為負(fù)且趨向于-1，則河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值具有空間負(fù)相關(guān)性且空間差異呈擴(kuò)大趨勢。

2.2.2 局部空間自相關(guān)

局部Moran’s I可進(jìn)一步度量河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的局部空間依賴關(guān)系及其差異程度，計算公式為：

式中：Zi和Zj為城市i和j的標(biāo)準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值。局部Moran’s I和Moran散點圖均分為四個象限，表示四種局部空間關(guān)聯(lián)關(guān)系，即HH(高-高)、HL(高-低)、LH(低-高)和LL(低-低)。其中，HH(LL)表示相鄰城市間存在空間正相關(guān)性，即農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值較高(或低)的城市呈集聚分布；HL(LH)表示相鄰城市間存在空間負(fù)相關(guān)性，即農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值較高(低)的城市與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值較低(高)的城市相鄰。

2.2.3 時空躍遷測度法

時空躍遷測度法主要用于研究不同時間局部空間關(guān)聯(lián)類型的轉(zhuǎn)移情況[15]，包括類型Ⅰ、類型Ⅱ、類型Ⅲ和類型Ⅳ等四種類型。類型Ⅰ為僅城市發(fā)生躍遷，包括HHt→LHt+1、HLt→LLt+1、LHt→HHt+1、LLt→HLt+1；類型Ⅱ為僅城市的相鄰城市發(fā)生躍遷，包括HHt→H Lt+1、HLt→HHt+1、LHt→LLt+1、LLt→LHt+1；類型Ⅲ為城市及其相鄰城市均發(fā)生躍遷，包括HHt→LLt+1、HLt→LHt+1、LLt→HHt+1、LHt→HLt+1；類型Ⅳ為城市與相鄰城市均保持穩(wěn)定，包括HHt→HHt+1、HLt→HLt+1、LLt→LLt+1、LHt→LHt+1。根據(jù)時空躍遷的分類，Moran散點圖的空間穩(wěn)定性可以表示為[15]：

式中，F(xiàn)0,t表示t時間段內(nèi)類型Ⅳ躍遷的城市數(shù)量；n為可能發(fā)生躍遷的城市總量。St的范圍是[0,1]，值越大，則空間穩(wěn)定性越強(qiáng)；反之亦然。

2.2.4 重心模型

重心也稱為加權(quán)平均重心，在地理學(xué)中指區(qū)域內(nèi)能夠維持區(qū)域平衡的支撐點，主要用于描述研究要素屬性在研究時間段內(nèi)的空間變化及其趨勢。假設(shè)研究區(qū)域內(nèi)有n個子區(qū)域，第i個子區(qū)域的中心坐標(biāo)為(xi,yi) ,屬性值為mi，則研究區(qū)域某一屬性的重心坐標(biāo)為：

3 結(jié)果與分析

3.1 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間分布

為揭示河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間分布特征，作者采用ArcGIS軟件中的空間統(tǒng)計分析和地統(tǒng)計分析功能模塊對河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值進(jìn)行重心遷移和趨勢分析。

3.1.1 重心演化軌跡分析

為研究河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間分布特征及變化情況，作者運用ArcGIS軟件對2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的重心變化進(jìn)行研究分析，結(jié)果見表1。表1中的重心遷移方向均為相對于上一年的重心遷移方向。分析表1可知，2007-2016年間河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的重心遷移變化存在波動性。其中，2008、2011和2014年重心向東北方向遷移；2009、2010和2012年重心向東南方向遷移；2013年和2015年重心向西南方向遷移；2016年重心向西北方向遷移。2008、2010和2015年的重心遷移速率明顯高于其他年份，說明這幾年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的波動性較大。從整體上看，河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值重心有向東南方向移動的趨勢，即河南省東南方向城市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的增速高于其他城市；但重心遷移距離較小，說明河南省各市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的差異性波動較小。

表1 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的重心坐標(biāo)參數(shù)Tab.1 Barycentric coordinate parameters of added value of agricultural economy at city-level of Henan Province

圖1 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值趨勢分析圖Fig.1 Trend analysis of added value of agricultural economy at city-level in Henan province

3.1.2 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值趨勢分析

作者利用ArcGIS軟件中的地統(tǒng)計模塊對2007年和2013年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值進(jìn)行趨勢分析，以探究其空間差異性，結(jié)果見圖1。Z軸表示農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值，X軸和Y軸分別表示東西和南北方向。圖2中的豎線表示河南省各城市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值，黑點表示豎線頂點在東西方向和南北方向的正交平面上的投影，對平面上的黑點進(jìn)行擬合得到河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值在東西和南北方向上的分布趨勢。分析圖2知，2007年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值曲線，在東西方向上成“U”形，在南北方向上呈倒拋物線型，表明2007年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值在東西方向上：東部城市＞西部城市＞中部城市；在南北方向上：南部城市＞中部城市＞北部城市。2013年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值曲線，在東西方向上仍為“U”型，在南北方向上同樣仍為倒拋物線型。由上述分析可知，2007-2 016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值總體空間分布趨勢為：在東西方向上表現(xiàn)為：東部城市＞西部城市＞中部城市；在南北方向上表現(xiàn)為：南部城市＞中部城市＞北部城市。

3.2 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間依賴關(guān)系分析

3.2.1 全局空間依賴格局分析

作者采用GeoDa1.6.7軟件對2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值進(jìn)行空間自相關(guān)分析，得出各年份的全局Moran’s I指數(shù)值，結(jié)果見圖2。由圖2可知，2007-2016年全局Moran’s I指數(shù)值均為正值，則表明河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值具有空間正相關(guān)性，也即是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值較高（或較低）的市域在空間上區(qū)域相鄰。從時間的演變上看，市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的Moran’s I指數(shù)值隨時間呈現(xiàn)上升趨勢，由2007年的0.131上升到2016年的0.263，說明在2007-20 16年間河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間正相關(guān)性在增強(qiáng)，即空間差異性在減弱。

圖2 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值全局Moran’s I指數(shù)Fig.2 The global Moran’s I of added value of agricultural economy at city-level of Henan province

圖3 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的莫蘭散點圖Fig.3 Moran scatterplots of added value of agricultural economy at city-level of Henan province

圖4 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的莫蘭散點圖的空間分布Fig.4 Spatial patterns of Moran scatterplots of added value of agricultural economy at city-level of Henan province

3.2.2 基于Moran散點圖的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值局部演化特征

全局空間自相關(guān)僅能從整體上研究河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間依賴關(guān)系，為分析其在局部上的集聚和分散趨勢，采用GeoDa1.6.7軟件對河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析。根據(jù)全局Moran’s I指數(shù)的演變趨勢，本文僅對2007年和2016年的河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析，得到其Moran散點圖（圖3），并利用ArcGIS軟件進(jìn)行空間可視化得到Moran散點的空間分布圖（圖4）。分析圖3和圖4可知，在200年和2013年屬于HH和LL空間集聚類型的城市比例分別為7 2.2%和77.8%，主要分布在河南省北部、東部和南部；屬于HL和LH空間差異類型的城市比例分別為27.8%和22.2%；主要包括洛陽市、平頂山市、漯河市、三門峽市和濟(jì)源市。分析可以，屬于HH和LL型的城市比例呈現(xiàn)上升趨勢，說明2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間依賴性呈增強(qiáng)趨勢，即空間差異性呈減小的趨勢。

雖然Moran散點圖及其空間分布圖能夠表明各城市的局部空間關(guān)聯(lián)關(guān)系，但是不能直觀反映空間關(guān)聯(lián)類型的轉(zhuǎn)移情況，本文進(jìn)一步采用時空躍遷測度法研究河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值局部空間關(guān)聯(lián)類型的時空轉(zhuǎn)移特征。由表1知，在2007-2016年間最普遍的躍遷類型均為類型Ⅳ，發(fā)生該類型躍遷的城市占全部城市的比例為94.4%，也即是Moran散點圖的空間穩(wěn)定性為0.944。研究時間段期間發(fā)生類型Ⅱ躍遷的城市僅有濟(jì)源市；無發(fā)生類型Ⅰ和類型Ⅲ躍遷的城市。上述分析表明河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的局部空間關(guān)聯(lián)關(guān)系具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

表2 河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值Moran散點的時空躍遷矩陣Tab.2 Space-time transition matrices of Moran scatterplots of added value of agricultural economy at city-level of Henan province

4 結(jié)論

本文采用重心分析、趨勢分析及ESDA等分析方法，利用Ge oDa和ArcGIS軟件，研究2007-2018年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間分布及空間依賴關(guān)系。得出以下主要結(jié)論：（1）整體上看，2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值重心向東南方向移動，即河南省東南方向城市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的增速高于其他城市。（2）2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值總體空間分布趨勢為：在東西方向上表現(xiàn)為：東部城市＞西部城市＞中部城市；在南北方向上表現(xiàn)為：南部城市＞中部城市＞北部城市。（3）2007-2016年全局Moran’ s I指數(shù)均為正值，而且隨著時間的推移逐年增加，說明河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值具有空間正相關(guān)性，也就是說農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值較高或較低的城市在空間上趨于集聚，且空間差異性呈現(xiàn)縮小趨勢。（4）2007-2016年河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間依賴性呈增強(qiáng)趨勢，即空間差異性呈減小的趨勢。（5）2007-2016年Moran散點發(fā)生類型Ⅳ躍遷的城市比例分別為84.4%，表明河南省市域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增加值的空間格局具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。