基于k-means聚類分析法的四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異時(shí)空演化分析

蘭云飛

（西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

1 研究背景、現(xiàn)狀及研究意義

1.1 研究背景

統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展，實(shí)現(xiàn)共同富裕，關(guān)系到社會主義現(xiàn)代化建設(shè)全局和穩(wěn)定，是建立社會主義和諧社會的重要保證。目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，區(qū)域間發(fā)展不平衡的問題愈發(fā)突出，這不但表現(xiàn)在大尺度空間上的差異，如東西間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、南北經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡；城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡；而且還表現(xiàn)在小尺度區(qū)域的城市與城市間經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，個(gè)別省份內(nèi)甚至還出現(xiàn)了一家獨(dú)大的局面。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異不僅影響到國民經(jīng)濟(jì)的健康運(yùn)行，而且關(guān)乎到中國政治和社會的穩(wěn)定[1]因此，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展已經(jīng)成為目前迫切需要解決的問題，研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異將對全社會具有重要的研究價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

改革開放以來,我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)政策開始從注重公平轉(zhuǎn)向注重效率,在東部沿海地區(qū)基礎(chǔ)好、投資效益高的情況下,實(shí)行了向東部傾斜的區(qū)域經(jīng)濟(jì)政策,促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的全面高漲和新的經(jīng)濟(jì)增長源的形成。然而,與之相伴隨的是區(qū)域差距的日益顯現(xiàn),這違背了我國和諧發(fā)展的戰(zhàn)略[2]。不少學(xué)者也對此進(jìn)行了探討和研究分析，針對中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異的實(shí)證研究，國內(nèi)外研究者從不同空間尺度、不同研究方法闡述并揭示其時(shí)空演變、空間集聚特征及影響機(jī)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(guān)注區(qū)域（或地帶）間及區(qū)域（或地帶）內(nèi)、省際或具體某省的區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異問題[3.4.5]，而忽略了省內(nèi)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的非均質(zhì)性[6]。就區(qū)域政策而言，同樣的區(qū)域政策會在同一省份的不同區(qū)位產(chǎn)生不同的結(jié)果

1.3 研究意義

區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異不斷加大、經(jīng)濟(jì)不平衡性增長、社會矛盾突出等問題已經(jīng)成為制約社會和諧穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的突出問題，[7]成為理論和工作焦點(diǎn)中的熱門問題。因此，研究四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異對于促進(jìn)四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也能為全國其它地區(qū)區(qū)域發(fā)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(qū)，利用k-means聚類分析，將四川省各州市按主要統(tǒng)計(jì)變量聚類，以期為改善四川區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異，統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展提供理論支持和決策依據(jù)，同時(shí)也能給其它面對相同問題的地區(qū)提供一定的借鑒和指導(dǎo)。

2 研究區(qū)概況及區(qū)域劃分

2.1 研究區(qū)概況

四川，位于我國中西部地區(qū)，是一個(gè)集資源、文化和經(jīng)濟(jì)于一體的大省，人口眾多，改革開放以來，四川實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，更為當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展迎來了新的契機(jī)，然而伴隨著全省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，省內(nèi)區(qū)域之間的差異也愈發(fā)突出，以成都最為明顯，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平已遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于省內(nèi)的其他州市，并且這種局面仍呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢。因此，縮小四川區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展已成為四川省亟需解決的問題。

2.2 區(qū)域劃分

四川省下轄21個(gè)州市，本文以地級市為單元以綜合指標(biāo)用聚類分析研究四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異，按經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平分為經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、較發(fā)達(dá)地區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)和落后地區(qū)作為其定性分析并對其進(jìn)行地區(qū)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(jīng)濟(jì)差異，最后總結(jié)出四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異演變規(guī)律。

圖1 四川行政區(qū)劃圖

3 四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)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(zhì)的群組的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)，是將數(shù)據(jù)分類到不同的類或者簇這樣的一個(gè)過程，所以同一個(gè)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(jìn)行聚類時(shí)首先需選擇某些記錄作為凝聚點(diǎn)循環(huán)，然后按就近原則將其余記錄向凝聚點(diǎn)凝集，計(jì)算出各個(gè)初始分類的中心位置（均值），最后用計(jì)算出的中心位置重新進(jìn)行聚類，如此反復(fù)循環(huán)，直到凝聚點(diǎn)位置收斂為止。本文用其測度四川省各州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異，文中從2018年四川統(tǒng)計(jì)年鑒中選取2017年部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為原始數(shù)據(jù)，包括地區(qū)國民生產(chǎn)總值（Sichuan administrative district map.）、人均 GDP（GDP percapita）、三大產(chǎn)業(yè)分產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)值（The three major industries are dividedintoin dustrial production values.）、城鎮(zhèn)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(biāo)表

由于統(tǒng)計(jì)變量單位不一，聚類前對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo) 準(zhǔn)化處理，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化處理

SPSS導(dǎo)入表一數(shù)據(jù)，考慮到影響因子里不同因子對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的權(quán)重，選擇五個(gè)指標(biāo)中對經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平影響較大的三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)（地區(qū)國民生產(chǎn)總值、人均GDP、城鎮(zhèn)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(jié)果量表

k-means聚類分析結(jié)果表5與最終聚類中心相擬合驗(yàn)證，很好的反映了各類區(qū)各變量指標(biāo)間的差異。

基于聚類分析結(jié)果劃分為以下5類：第1類：經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)地區(qū)：攀枝花

成因:攀枝花位于四川西南部橫斷山區(qū)，氣候環(huán)境宜人，自然資源豐富，尤其礦產(chǎn)資源富足，促進(jìn)了大量的人口遷入，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施的完善，礦產(chǎn)資源的開發(fā)，吸引了大量的外來人口及相關(guān)企業(yè)的入駐，加之近年來旅游服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的興起，使得該地一度成為四川省西南部一個(gè)不遜于成都的經(jīng)濟(jì)增長極；

第2類：經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)：成都。（此處由K均值聚類分析為第二類地區(qū)：經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，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(jīng)濟(jì)、政治、文化和金融中心，副省級城市特大城市，西部戰(zhàn)區(qū)機(jī)關(guān)駐地，國務(wù)院確定的國家重要高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地、商貿(mào)物流中心和綜合交通樞紐，西部地區(qū)科技、教育、文化基地，西部地區(qū)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(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，同時(shí)作為國家重要的歷史文化名城，受國家戰(zhàn)略的高度扶持。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的落實(shí)，成都的重要性便更加突出。同時(shí)得天獨(dú)厚的地理位置使得戰(zhàn)略位置十分突出，有著西南地區(qū)重要軍事軍區(qū)——成都軍區(qū)。成都也是西南地區(qū)的商貿(mào)物流中心和綜合交通樞紐，商品交流貿(mào)易頻繁，交通運(yùn)輸十分發(fā)達(dá)，作為西部地區(qū)的重要的科教文化基地，其內(nèi)高等學(xué)府眾多，近年來隨著旅游服務(wù)業(yè)的興起吸引了大批國內(nèi)外游客，使得成都成為了四川省經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的區(qū)域。

第3類：經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)（4個(gè)）：德陽、自貢、樂山、綿陽。

成因：該類地區(qū)位于四川盆地，地形平坦，水資源豐富，工農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史悠久，基礎(chǔ)雄厚。區(qū)位優(yōu)勢明顯，交通便利，旅游服務(wù)業(yè)發(fā)達(dá)，以樂山較為突出。受國家戰(zhàn)略的支持，德陽為中國重大技術(shù)裝備制造業(yè)基地，國家第二批應(yīng)急產(chǎn)業(yè)示范基地，也是舉足輕重的重工業(yè)基地，第二產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響很大。位于成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)，距省會成都距離近，與成都貿(mào)易來往密切，受成都輻射影響大，因此較同類中的其它三個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)更為發(fā)達(dá)。

第4類：經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)（13個(gè)）：宜賓、資陽、眉山、雅安、瀘州、廣安、內(nèi)江、遂寧、南充、達(dá)州、廣元、巴中。

本區(qū)沒有大型的工業(yè)產(chǎn)業(yè), 旅游業(yè)較為發(fā)達(dá)但沒有形成特色。大部分地區(qū)地理位置稍微遜色，工農(nóng)業(yè)發(fā)展相對起步較晚，相較前一類地區(qū)距離省會或中心城市較遠(yuǎn)，受其輻射影響較小，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)。

第5類：經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)：涼山、甘孜。

該類地區(qū)主要位于川西橫斷山區(qū)帶，距離省會成都較遠(yuǎn)，受其輻射影響小，工農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，開發(fā)歷史較晚，自然資源匱乏，人口素質(zhì)普遍較低。加之位于山地地帶，地形險(xiǎn)阻，交通十分不便，成為制約該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

選取理由：

理由一：兩次左傾錯(cuò)誤思想、十年文革已對四川的經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的創(chuàng)傷，全省經(jīng)濟(jì)低迷，此時(shí)區(qū)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(fā)展契機(jī)，從安徽省鳳陽縣小崗村的家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制作為試點(diǎn)，繼而推向全國，四川也得到相繼響應(yīng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得到發(fā)展，然而由于地理位置的原因，改革開放初期四川經(jīng)濟(jì)恢復(fù)較慢，相較于率先實(shí)行對外開放戰(zhàn)略的東部沿海地區(qū)，四川各產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，發(fā)展速度較慢，歷經(jīng)了一個(gè)相對漫長的量變積累期。直到二十一世紀(jì)初，量變積累引起了質(zhì)的飛躍，四川經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的增長，改革成效有所突出，這種區(qū)域間的差距也變得更加明顯。

理由二：時(shí)間節(jié)點(diǎn)之所以選擇2000年以來，一方面避免行政區(qū)劃的重大調(diào)整，如1997年重慶從四川分離而設(shè)立直轄市。另一方面盡量保證重大政策實(shí)施的連續(xù)性，如2000年西部大開發(fā)戰(zhàn)略正式實(shí)施，這在中國區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略中具有里程碑意義[8]。

為了將這種差異反映的效果表現(xiàn)的更加明顯，得出四川區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異時(shí)空演變規(guī)律，因此選取2001-2017年作為統(tǒng)計(jì)時(shí)間段，選取各州市人均GDP進(jìn)行定量分析,由于統(tǒng)計(jì)年份跨度相對較長，為了便于統(tǒng)計(jì)分析以及更好的突出各州市經(jīng)濟(jì)差異 隨時(shí)間的變化效果，采用每兩年一計(jì)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(shí)空演變均呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大的趨勢。各州市人均GDP最大與最小值的極商雖表現(xiàn)為波動(dòng)減小，但極差值上升較快且不斷變大，兩極分化十分嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)發(fā)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(jīng)過統(tǒng)計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，四川省人均GDP兩極分化問題十分嚴(yán)重，成都和攀枝花每年人均GDP遙遙領(lǐng)先，與該省內(nèi)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(qū)。

4 結(jié)論

1）四川省區(qū)域經(jīng)濟(jì)差異隨時(shí)間演化呈現(xiàn)出不斷加大的趨勢，各州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距變大。

2）區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不均，兩極分化十分嚴(yán)重，有始終不變的經(jīng)濟(jì)增長極：成都和攀枝花，以巴中為代表的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展長期落后。

3）區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平受多重因素的共同制約和影響，一方面受當(dāng)?shù)厮幍牡乩砦恢茫匀粭l件、發(fā)展歷史、資源稟賦等內(nèi)在因素的制約，另一方面還與國家政策的調(diào)整，戰(zhàn)略的實(shí)施以及城市引力（城市吸引外資企業(yè)、外來人口的動(dòng)力）等有著密切的關(guān)系。