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1、区域经济空间结构影响着区域形态和内部格局，分析区域间经济差异的空间结构及其成因，对于加快落后地区发展、保持发达地区竞争力是十分有益的1。改革开放以来，中国经济的迅速增长引起了世界的广泛关注，但其内部区域经济的巨大空间差异也愈见显著，不少学者通过对东西方共同经验收稿时间：2011-10-08；修回时间：2012-01-15基金项目：国家自然科学基金项目（40871255）；国家“十一五”科技支撑项目（2006BAJ05A02、2006BAJ05A08）作者简介：蔡芳芳（1987），女，江苏徐州人，硕士研究生。主要从事土地资源管理相关研究。E-mail：。基于 ESDA 的江苏省县域经济发展空间模
2、式解析蔡芳芳1，濮励杰1，2，张健3，赵艳1，朱明1（1.南京大学 地理与海洋科学学院，中国江苏 南京2 1 0 0 9 3；2.国土资源部 土地利用重点实验室，中国 北京1 0 0 0 2 9；3.中国科学院 南京地理与湖泊研究所，中国江苏 南京2 1 0 0 0 8）摘要：利用 19882009 年江苏省县域人均 GDP 数据，基于邻接和距离规则定义空间权重矩阵，采用 ESDA 全局和局部空间关联分析方法，对江苏省县域经济发展的空间发展模式进行了研究。结果表明：在基于邻接规则的空间关联模式分析下，江苏省县域经济发展的空间相互联系强度可划分为四个阶段：19881993 年，苏南与苏中、苏北空
3、间差异并不显著；19941996 年，全省经济布局极化现象显著增强；19972003 年，极化现象有所缓解；20042008 年，苏南与苏中、苏北区域经济差距进一步拉大。在基于距离规则的空间关联模式分析下，初步推断江苏省县域经济之间正的空间关联性影响范围在 240 km之内。苏南经济的快速发展对沿江地带经济起到了较大的推动作用，但沿海地区的经济发展在 2009 年前还有很大改观，还需要进一步挖掘和带动。关键词：县域经济；空间关联；探索式空间数据分析；江苏省中图分类号：F127文献标识码：A文章编号：1000-8462（2012）03-0022-07Identification of Spati
4、al Economic Structure in Jiangsu Province by ApplyingExploratory Spatial Data StatisticsCAI Fang-fang1，PU Li-jie1，2，ZHANG Jian3，ZHAO Yan1，ZHU Ming1（1.School of Geographic and Oceanographic Sciences,Nanjing University，Nanjing 210093，Jiangsu，China；2.Key Laboratory of Land Use，Ministry of Land and Reso
5、urces，Beijing 100029，China；3.Nanjing Institute of Geographyand Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，Jiangsu，China）Abstract:The feasibility of exploratory spatial data analysis(ESDA)in analyzing regional economic disparities is firstlyexplored in this paper.Then,we use ESDA method to
6、investigate the spatial economic structure at the county level inJiangsu from 1988 to 2009.Both global and local spatial autocorrelation analysis strategies based on the rules of rookcontiguity and arc distance contiguity spatial weights are used during the investigation.The analysis results based o
7、n therules of rook contiguity spatial weights show that the evolution of Jiangsu spatial-economic organization can bediscriminated as four stages:From 1988 to 1992,the disparity of regional economy was not significant.From 1993 to1996,the county-level spatial disparities of regional economy had sign
8、ificant effect between southern and northern Jiangsu.From 1997 to 2002,the polarization effect remitted to a certain extent for whole province.From 2003 to 2008,therewas a huge gap of regional economy between northern and southern Jiangsu.Moreover,according to the analysis resultsbased on the rules
9、of arc distance spatial weights,the range of spatial-economic influence in Jiangsu is observed less than240 km,which indicates that the growing-up of southern Jiangsu only has significant effect on the regions along the YangtzeRiver other than the coastal areas.There is a need to pay more attention
10、to develop the coastal areas and reduce thecounty-level regional differences in Jiangsu.Key words:county-level regional economy；spatial correlation；exploratory spatial data analysis；Jiangsu第 32 卷第 3 期经济地理Vol.32，No.32012 年 3 月ECONOMIC GEOGRAPHYMar.，2012的总结和遴选，根据中国国情展开了一系列多元性、系统性的学术研究，研究尺度主要集中在东、中、西三大
11、地带2-6和省域宏观尺度7-11上，研究方法和测度技术主要有 Theil 指数嵌套分解法、小波分析法5、基尼系数、变异系数6-7、加权变异系数8-9，11等。但是，相关理论和实践表明，在区域经济发展过程中，区域单元之间并不是相互独立的，每个单元与其临近单元之间存在着扩散或极化效应。传统的区域经济差异度量方法，在一定程度上忽视了区域内部的空间结构与演化状况，并不能真正反映区域空间差异的变化与机制。近年来，以认识与地理位置相关的数据间空间关联性为核心的空间自相关技术己经在相当广泛的领域得到了应用15-18，逐渐发展和完善的探索性空间数据分析（Exploratory Spatial Data Ana
12、lysis，ESDA）方法即是空间自相关技术的核心内容之一。ESDA通过描述数据的空间依赖性和空间异质性来挖掘事物的空间分布特征，具体通过空间权重矩阵的定义来解释区域之间的空间关系，进而从复杂的社会经济现象中抽取出其在空间上的联系与演化规律。国外已把 ESDA技术应用到物种分布15、人口变化16、植物学17、区域经济18等方面。近年来，国内不少学者也致力于 ESDA 方法在区域差异方面的应用，研究了区域经济差异变化19-21、城镇群体空间结构22、城市地价分布23、人口分布24等。江苏省是我国东部经济较发达的省份之一，但其南北区域间经济的空间差异一直是困扰江苏平稳协调发展的难题。许多学者对江苏
13、的区域空间差异进行了大量研究25-27，已有的研究大多假设区域单元之间相互独立，忽略了相邻单元之间的相互联系或随距离增加而导致的单元之间不同程度的影响范围。本文通过定义邻接和距离两种规则的空间权重矩阵，运用 ESDA测度方法28，描述了改革开放以来江苏省县域经济发展的空间相互作用机制及其变化情况，为更好的认识江苏区域经济空间发展格局，把握其经济发展的总体走向提供参考和建议。1 研究方法与数据来源ESDA 方法的核心是对空间权重矩阵的定义，在定义方法中可以用不同规则来对事物或现象进行定量描述；而对于不同的定义规则又可以从全局和局部两个视角出发，发现区域发展的整体趋势和个别异常，以此来揭示研究单元
14、之间的空间联系与差异变化情况。1.1 空间权重矩阵在 ESDA 分析中，对空间单元邻接关系的描述，是 ESDA 的基本出发点，分析是建立在对空间邻居关系定义的基础上。通常定义一个二元对称空间权重矩阵 Wnn来表达 n 个位置的空间邻居关系，依据邻接标准或距离标准来度量，矩阵为 W=wijnn。在实际应用中，一般根据以下两种规则定义邻居28：邻接规则（Rook contiguity）：如果第 i 和第 j个空间单元具有公共边界，则认为它们是邻居，空间权重矩阵中的元素为 1；否则，不是邻居，元素为0。距离规则（Arc Distance contiguity）：如果第 i 个和第 j 个空间单元之间
15、的距离位于某一给定的临界距离 d 之内，则认为它们是邻居，空间权重矩阵中的元素为 1；否则，不是邻居，元素为 0。1.2 全局空间关联分析全局空间关联分析（Global Moran s I）反映的是空间邻接或邻近的区域单元属性值的相似程度28。计算公式如下：I=nS0ni=1nj=1wij（xi-x）（xj-x）ni=1（xi-x）2（1）式中：n 表示研究空间单元的数目；xi和 xj分别为第i 个和第 j 个空间位置上的观测值；x 是平均值；wij是空间权重矩阵 W 的元素；S0是 W 中所有元素之和，其计算公式为 S0=ni=1nj=1wij。对 Moran s I 结果进行统计检验，采用
16、 Z 检验：Z(I)=I-E(I)Var(I)姨，其中E(I)为数学期望，Var(I)为变异数。在给定的显著性水平下，若 Moran s I 值接近1，表明经济发展水平相似的地区在空间上显著集簇；若 Moran s I 值接近-1，则表明该区域的经济发展水平在整体上呈现极化态势。需要指出的是，在总体空间差异不断缩小的情况下，有可能出现局部空间差异扩大的可能。因此，Global Moran s I 统计量仅是一种平均意义上的空间差异说明，并不能全面反映区域内部的空间差异情况，此时，还需要采用 ESDA 局部空间关联分析方法。1.3 局部空间关联分析利用 Local Moran s Ii可以度量每
17、个区域与周边地区之间的空间差异程度，Local Moran s Ii与全局空间自相关统计量 Global Moran s I 之间具有内第 3 期蔡芳芳，濮励杰，张 健，等：基于 ESDA的江苏省县域经济发展空间模式解析23在的联系，前者是后者的分解：I=ninjiwijzizjS2ninjiwij=1nnizinjiwijzj=1nniIi（2）所以，局部 Moran s Ii定义如下：Ii=zijwijzj（3）式中：zi和 zj是对观测值 i 和邻近地区 j 分别进行标准化的值，表示各区域考察变量与均值的偏差程度，S2=1nnizi2=1，其他参数含义如式（1）表述。对 Local Mo
18、ran s Ii采取 95%的置信水平进行筛选，并结合行政区划图，将局部差异的空间格局可视化，得到空间模式结果，可以分为四种情况：高高（High-High）：高观测值区域单元集簇成群；高低（High-Low）：高值区域单元被孤立在低观测值单元中；低高（Low-High）：低值区域单元被包围在相对高值的区域单元中；低低（Low-Low）：低值区域单元集簇成群。1.4 数据来源本文数据资料取自 江苏五十年（19491999）和 江苏省统计年鉴（20012010）。空间分析尺度为 77 个县（市、区），包括 13 个省辖市区和64 个县（市）（考虑到分析的前后一致性，本文以2002 年以后的县域行政
19、区划为地域参考单元，对2002 年以前的部分县域单元做了合并或调整），时间序列为 19882009 年，分析变量为县级年人均GDP（现价）。2 实证分析实证分析采取邻接（Rook Contiguity）和距离（Arc Distance Contiguity）两种规则来定义研究区单元间的临近组织关系。前者规定：边界相邻地区空间权重矩阵元素 wij=1，否则为 0。这种空间组织模式是传统且严格的，并没有考虑到经济要素在地理位置上的流动性。因此，距离规则的权重矩阵定义方法则认为：某一区域单元在一定距离范围内同周围区域单元都存在空间临近组织关系；如果小于给定的距离，权重矩阵元素 wij=1，如果大于给
20、定的距离 wij=0。后者的规则定义方法一方面探究了不同腹地范围内的空间组织模式，另一方面，通过距离阈值的设定也在一定程度上显示出经济要素的空间影响范围。2.1 基于邻接规则分析使用 Geoda 软件计算 19882009 年江苏省县域经济的 Global Moran s I 值，并对其进行显著性水平检验，得到全局空间关联分析指数（表 1）。表 1江苏省 19882008 年县域人均 GDP的 Global Moran s I 估计值Tab.1Estimates of Global Moran s I for per capita GDPat the county level in Jiang
21、su,from 1988 to 2009年份Morans I Z score p value年份Morans I Z score p value19880.75439.18960.000019990.74799.2153 0.000019890.74689.11250.000020000.75709.3460 0.000019900.74249.04390.000020010.76969.4878 0.000019910.74830.13010.000020020.76619.5509 0.000019920.74259.14050.000020030.76959.6362 0.0000199
22、30.77199.49890.000020040.76089.5879 0.000019940.76079.36740.000020050.74599.4634 0.000019950.73759.08440.000020060.74709.5355 0.000019960.71998.89320.000020070.74459.5271 0.000019970.73499.05250.000020080.72769.4404 0.000019980.74269.14050.000020090.76049.4875 0.0000注：Global Moran s I 统计量在所有年份的期望值均
23、为：E(I)=-0.015873。表 1 中 Moran s I 为全局空间关联指数，Z score为标准化值，p value 为显著性检验水平值。整个研究期间，Global Moran s I 估计值全部为正，并通过显著性水平检验，说明江苏县域人均 GDP 数据之间都表现出较强的全局空间关联性。江苏省县域经济发展的空间分布格局及其变化在本质上都是空间集簇的，具有较高（或较低）人均 GDP 水平的地区和同是较高（或较低）人均 GDP 水平的地区相邻，经济发展水平相似的地区呈现明显的空间集簇格局。另外，从表 1 中 Moran s I 值的变动来看，江苏省县域经济发展的空间相互联系强度可划分为四
24、个起伏阶段：第一个阶段是 19881993 年，空间关联度相对较高，市场经济发展尚处于起步阶段，全省的经济发展空间布局表现为苏南与苏中、苏北差异并不十分显著；第二个阶段是 19941996 年，空间关联度明显降低，苏南与苏北经济发展差距不断拉大，经济布局极化现象显著增强。我党在 1992年召开第十四次全国代表大会，确定了我国社会主义市场经济体制的改革目标。自此，江苏经济也进入了加快改革开放步伐和系统构建社会主义市场经济体制的新时期。苏南地区率先推进了市场化改革，地区经济得到了快速发展，扩大了与苏北地区的差距；第三个阶段是 19972003 年，空间关联强度缓慢增加，经济布局的极化现象在一定程度
25、上有所缓解，1997 年，由于受到亚洲金融危机的影响，苏南的开放型经济受到一定冲击，从而影响到国内生24经济地理第 32 卷第 3 期蔡芳芳，濮励杰，张 健，等：基于 ESDA的江苏省县域经济发展空间模式解析25产总值，进而微弱缩小了与苏北、苏中地区的差距；第四个阶段是 20042008 年，空间关联指数明显减小，苏南与苏中、苏北区域经济差距进一步拉大，极化现象加剧。投资、财税和外资外贸等方面的倾斜政策，使苏南的地方政府和企业拥有更多的财政自主权，多种渠道吸引资金，拉动了苏南经济的快速发展，进一步扩大了江苏省县域经济的空间差异。图 1 是代表性年份的LISA显著性水平图，这些年份的 Globa
26、l Moran s I 或是最值，或是发生突变值，研究这几个年份，有助于我们更好的了解江苏省县域经济发展空间模式的变化状况。在显著性水平图中，由 Local Moran s Ii的四种空间格局模式（高高、低低、低高、高低）可以对应得到经济发展水平上的四种发展模式，即高值集簇区、低值萧索区、低高空心区和高低孤立区。在高值集簇区模式中，经济发展水平较高的区域单元成群涌现，其经济增长极的带动效应明显；在低值萧索区中，经济发展水平较低的区域单元周围也是低值经济发展区，各个单元之间并没有明显的互利互动效应；在低高空心区中，受自身条件的制约，经济发展水平低值区并没有在高值区的拉动下突出重围，反而成为高值区
27、域单元包围下的空心城；而在高低孤立区中，高值经济发展单元在周围低值区的映衬下也只是一枝独秀，并没有成为区域新的增长极来拉动周边区域单元的发展。图中空白区域代表了没有通过检验的一般空间随机过程。(g)2009 年图 1基于邻接规则权重矩阵的江苏省县域人均 GDP 的局部空间关联指数Fig.1Local Moran s I for per capita GDP at the county level in Jiangsu province(Rook contiguity spatial weights)(a)1988 年(b)1993 年(c)1996 年(a)2001 年(b)2005 年(c)
28、2008 年总体上看：改革开放以来，江苏经济热点区域的总体格局保持相对稳定，在热点分布的空间结构上，多是以苏州、无锡为核心的高值集簇区；而广大苏北地区，大多数处于低值萧索区，经济发展并没有得到实质性的改变。从各种发展模式的空间格局变动来看：在低值萧索区模式中，始终处在该区的行政单元有 12 个，发生变化的行政区域有 6 个，分别是东海县、射阳县、睢宁县、宝应县、邳州市和盐城市区，这些县域均在不同年份有退出或进入萧索区的现象；在低高空心区模式中，泰兴市在19881996 年一直处在该区，于 2001 年退出后在2009 年又重新进入空心区；如皋市则在 2009 年首次进入空心区；在高值集簇区模式
29、中，苏州、无锡及其周边 10 个县域行政单元始终处在该热点区域，靖江市在 2001 年由高值集簇区退出进入低高空心区，但在 2008 年又重新进入集簇区。基于邻接规则的局部空间关联模式显示出，江苏省县域经济发展的空间模式为：苏南经济高值集簇区、苏北经济低值萧索区、苏中经济低高值空心区。2.2 基于距离规则分析在 Geoda 软件中，以 Arc Distance 距离得出相邻县域中心点间的最小距离为 30 km，考虑到不同距离对空间变量的影响，分别以 60 km、120 km、180km、240 km 和 300 km 设定基于距离规则（ArcDistance Contiguity）的空间权重矩
30、阵，以此来研究江苏省县域经济空间组织模式的变化。从全局空间关联指标测算（表 2）来看，在 240km 范围内，Global Moran s I 值依然为正，表现出一定的空间关联性，但是到 300 km，各县域空间关联性已经不能通过显著性检验。理论上，随着距离的增加，不同空间单元之间的相互影响程度将会降低。所以，在江苏省县域经济发展的空间关联过程中，初步推断其县域之间影响范围大致在 240 km以内。从局部空间关联指标分布格局（图 2）来看，自1988 年以来，江苏省县域经济格局呈现明显的梯度式分布，苏南、苏中、苏北的经济发展态势呈现明显的高、中、低三个档次。随后，在市场化程度不断加深、政策体制
31、不断扶持的情况下，苏锡常地区经济得到快速发展，但是在 19931996 年，高值集簇区并没有扩散，而低值萧索区在一定范围内由苏北延伸至部分苏中地区，这说明苏南地区的发展加剧了全省经济空间格局的极化程度，进一步拉大了全省区域经济的差异。2000 年以来，苏南模式的推广对周边地区经济的发展起到了一定的促进作用，原有的高值集簇区由苏锡常扩展到了南京、泰州、扬州和镇江等市县，但是，苏南经济的辐射影响并未对沿海城市的发展起到推动作用，在局部空间关联测算中，随着距离的增加，沿海连云港、盐城、南通三表 2基于距离规则权重矩阵的江苏省县域人均 GDP 全局空间关联指数（19882009）Tab.2Global
32、 Moran s I for per capita GDP at the county level in Jiangsu(Arc Distance spatial weights),from 1988 to 200960 km120 km180 km240 km300 kmMorans Ip valueMorans Ip valueMorans Ip valueMorans Ip valueMorans Ip value19880.57530.00010.34750.00010.16540.00010.04460.0001-0.00270.999619890.55430.00010.33120
33、.00010.15920.00010.03810.0001-0.00380.999419900.55840.00010.34270.00010.16330.00010.04200.0001-0.00300.999719910.54280.00010.31300.00010.14660.00010.03300.0001-0.00590.998719920.54600.00010.29850.00010.14500.00010.03360.0001-0.00550.999319930.57850.00010.31150.00010.15140.00010.03590.0001-0.00520.99
34、9619940.58880.00010.32020.00010.15100.00010.03510.0001-0.00530.999119950.59660.00010.33370.00010.15640.00010.03550.0001-0.00520.999119960.57830.00010.32510.00010.15220.00010.03380.0001-0.00550.999019970.58010.00010.31670.00010.15350.00010.03700.0001-0.00480.999419980.58210.00010.31450.00010.15470.00
35、010.03850.0001-0.00460.999719990.57760.00010.31170.00010.15450.00010.03860.0001-0.00460.999320000.57260.00010.31020.00010.15570.00010.03840.0001-0.00470.999120010.58040.00010.31030.00010.15730.00010.03880.0001-0.00470.999320020.56290.00010.29480.00010.15090.00010.03730.0001-0.00510.999320030.55550.0
36、0010.28680.00010.14840.00010.03710.0001-0.00580.999220040.55210.00010.28630.00010.14770.00010.03660.0001-0.00610.998120050.53930.00010.27850.00010.14500.00010.03630.0001-0.00590.998120060.53770.00010.27600.00010.14420.00010.03630.0001-0.00590.998420070.53840.00010.27900.00010.14510.00010.03650.0001-
37、0.00580.998820080.52180.00010.26850.00010.14020.00010.03520.0001-0.00610.998420090.60700.00010.36330.00010.17990.00010.04400.0001-0.00370.9999年份26经济地理第 32 卷第 3 期蔡芳芳，濮励杰，张 健，等：基于 ESDA的江苏省县域经济发展空间模式解析27图 2基于距离规则权重矩阵的江苏省县域人均 GDP 的局部空间关联指数Fig.2Local Moran s I for per capita GDP at the countylevel in Jia
38、ngsu province(Arc Distance spatial weights)市的经济格局依旧处在萧索区或空心区范围内，这在一定程度上表明，江苏沿海地区经济的发展水平明显低于沿江地区。2.3 两种分析方法的比较邻接规则是一种严格意义上的空间组织关系，它以观测单元之间是否具有公共边界为判断标准，来进行空间关系的安排与确立。在这种空间组织模式中，经济发展要素的流动性被排除在外，更多的是考虑紧邻地区之间的互动效应，这种效应既可以是正面影响也可以是负面影响。但是，在区域经济内部空间发展结构上，其经济增长极的带动效应不仅仅局限于临近地区，而是要看其是否在一定辐射范围内产生足够的影响，因此，基于距
39、离规则的空间分析模式则对这一点进行了补充。在距离规则的确定中，通过设定不同的距离权重来判断此距离范围内外区域间经济发展的影响程度，不论是对区域增长极影响的判断还是对城市总体发展程度的掌握，都具有一定的指导意义。通过两种分析方法的测算表明：江苏省县域经济发展的总体空间模式是以苏南为经济增长极，苏中、苏北长期处于经济欠发达区。在基于邻接规则的分析中，各经济集簇区中的区域单元之间联系紧密：高高集簇区中各县域经济发展呈相互带动、互惠互利的态势，而低低萧索区中的县域单元间并没有产生良好的经济互动效应，曾经的徐州、连云港等苏北经济增长极在 20 年间的发展中，并没有对周边县域经济发展起到积极的推动作用。在
40、基于距离规则的分析中，随着距离的不断增加，苏南高值集簇区的经济带动效应最多影响到沿江地带，而对于广大的长江以北县域，其经济发展水平并没有实质性的提高；虽然江苏省内部路网发达，地区间联系不断加强，但是流动性的增强并没有从实质上改变经济发展的总体格局，在今后相当长的一段时间内，江苏省县域经济发展的空间模式不会有太大的改观。3 结论与讨论本文以空间关联知识为理论基础，ESDA 技术为研究方法，选取 19882009 年江苏省县域人均GDP 数据，探讨了江苏省县域经济发展中存在的空间关联特性，着重揭示 19882009 年江苏省区域经济增长水平的空间关联和模式特征，即高高集簇区、低低萧索区、低高空心区
41、和高低孤立区。基于邻接规则的空间权重矩阵分析表明，江苏省县域经济发展的空间相互联系强度可划分为四个起伏阶段：19881993 年，苏南与苏中、苏北空间差异并不显著；19941996 年，全省经济布局极化现象显著增强；19972003 年，极化现象有所缓解；20042008 年，苏南与苏中、苏北经济发展差距进28经济地理第 32 卷一步拉大。在基于距离规则的空间关联模式分析下，江苏省县域经济的影响范围大致在 240km之内，其空间经济发展模式与基于邻接规则的分析结果类似，值得注意的是，苏南经济的快速发展对沿江地带起到了较大的推动作用，但沿海地区的经济发展在 2009年前还未得到很大改观，还需要进
42、一步挖掘和带动。2009 年 6 月国务院审议批准了 江苏省沿海地区发展规划，将沿海三市的发展上升到了国家发展战略层次，这将是苏北地区开发开放的重大战略机遇，将在一定程度上缩小江苏省区域经济的空间差异。本文利用探索式空间数据分析方法对区域经济空间差异的理解与判断尚是初步的，在具体应用中还有以下问题需要进一步深究和探讨：对县域经济实力的分析仅采用人均 GDP 数据是单一的，可在今后的研究中增加外资投入等其他研究因子，构建更合理的指标体系；道路交通设施的不断发展和完善，势必对区域经济的发展起到一定的推动作用，下一步可结合实际交通路况，运用“网络空间自相关”分析县域经济的发展模式，将更加贴合实际情况
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