基于县域单元的武汉城市圈经济时空差异研究

胡晓旭，何建华

（1.武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079）

区域经济发展差异是指一定时期内各区域之间人均意义上的经济发展总体水平非均等化的现象[1]。长期以来，国内外学者基于我国国情，针对区域经济差异问题进行了一系列研究，研究的空间尺度从国家、东中西三大地带的宏观尺度[2-4]，逐渐过渡到省域、县域等微观尺度[5-7]；研究方法在Theil指数、基尼系数、变异系数、加权变异系数等传统统计分析方法的基础上，开始关注结合GIS手段的ESDA等空间统计分析方法的应用，进一步考虑了研究数据的空间效应。

目前，以城市群为特征的区域发展已经逐渐成为我国经济发展的新趋势。但是对其内部经济差异及驱动机制的研究大多集中于长江三角洲、珠江三角洲和京津冀等城市群，较少涉及中西部欠发达区域。其次，关于城市群的研究多采用传统的区域经济差异测度方法，缺乏空间视角，忽略了空间的影响，尤其是空间自相关和空间异质性[8]，难以真正反映出区域经济变量的空间变化关系。另外，研究较少关注城市圈形成前后区域经济空间格局的演变，时间序列较短。本文在借鉴相关研究成果的基础上，以武汉城市圈县域为研究单元，以OpenGeoda1.0和ArcGIS9.3软件为平台，采用人均GDP为测度指标，结合传统分析方法和ESDA分析技术，以武汉城市圈形成前后1996～2010这15 a为研究时间，通过分析城市圈形成前后区域经济发展的差异，探讨差异形成的驱动机制。

1 研究区域、数据来源与研究方法

1.1 研究区域

武汉城市圈又称“1+8”城市圈，是指以武汉市为中心，其100 km半径内黄石市、鄂州市、孝感市、黄冈市、咸宁市、仙桃市、潜江市、天门市等8个省辖中小城市及所辖区域共同构成的城市密集区，是继珠江三角洲、长江三角洲、环渤海经济区后，我国的核心增长极之一。近年来，武汉城市圈经济得到快速发展，武汉首位度过高，内部各城市之间存在着一定的经济差异。加强对武汉城市圈内部经济差异的研究、探讨差异的驱动机制，十分重要。

1.2 数据来源

数据资料主要来自1997～2011年《湖北统计年鉴》和《湖北年鉴》，图件数据来自武汉城市圈行政区划电子地图（审图号：鄂S（2009）013号）。研究单元为县域，包括仙桃市、潜江市、天门市三个省直管市以及33个县（县级市、区），共36个研究单元，时间序列为1996～2010年。根据统计数据的连续性、可得性与可比性原则，将数据进行了必要的筛选或修正，并对一些区域进行了相应的合并处理。

1.3 研究方法

1.3.1 标准差指数和变异系数

区域经济差距可以分为绝对差距和相对差距，一般情况下，使用标准差指数和变异系数完全可以同时从绝对和相对意义上测度出区域间的经济差距。本文选取标准差指数（S）来测算区域经济绝对差异，用变异系数（V）来测算区域经济相对差异：

式中，Xi为第i个区域的人均GDP；n为区域个数为n个区域人均GDP的平均值。S值越大，表示区域经济的绝对差异越大，V值越大，表明区域经济的相对差异越大。

1.3.2 探索性空间数据分析

探索性空间数据分析（ESDA）是一系列空间数据分析方法和技术的集合，以空间关联测度为核心，通过对事物或现象空间分布格局的描述与可视化，发现空间集聚和空间异常，揭示研究对象之间的空间相互作用机制[9]。可通过全局自相关和局部自相关两个指标来度量。全局自相关是对属性值在整个区域空间分布特征的描述，用于判断整个研究区域某一要素或现象的聚集特性，一般采用统计量Global Moran’s I表示。若要进一步考虑其局部空间聚集，或哪一区域单元对全局空间自相关的贡献更大，以及空间自相关的全局评估在多大程度上掩盖了局部不稳定性，就必须用局部空间自相关分析[10]，一般采用统计量Local Moran’s I表示。全局空间自相关模型为：

局部空间自相关模型为：

式中，xi和xj表示某一现象或属性特征x在区域i和j上的观测值（本文为人均GDP）；x为研究对象x的平均值；n为样本数（本文为36）；S2为样本的方差；wij为区域i和j的空间权重矩阵，当区域i和j邻接时wij为1，否则为0。

Moran’s I指数值域为[-1，1]，大于0表示正相关，小于0表示负相关。如果Moran’s I接近于0，则不存在空间自相关，在全局上呈现随机分布的情形。

Moran’s I的显著性检验统计量为标准化值：

式中，var（I）为变异系数，E（I）为数学期望。

2 武汉城市圈经济发展水平空间格局演变

2.1 武汉城市圈经济差异时间演变特征

2.1.1 区域经济绝对差异持续扩大

由表1可知，各县域单元人均GDP标准差呈逐年递增的趋势，由1996年的2 658上升到2010年的15 457，增长4倍多，年均增长853。标准差数值的总体变化说明，武汉城市圈经济绝对差异逐年扩大，从图1标准差总体变化曲线看，扩大幅度也在不断变化。据此可将其总体扩大趋势分为3个阶段：平稳扩大阶段（1996～2003年），年均扩大幅度为11.27%；急剧扩大阶段(2003～2008年)，年均扩大幅度为15.98%；高速扩大阶段(2008～2010年)，年均扩大幅度14.57%。

图1 1996～2010年武汉城市圈人均GDP标准差、变异系数及Moran’s I指数年际动态变化

表1 1996～2010年武汉城市圈区域经济发展水平差异分析

2.1.2 区域经济相对差异波动扩大趋于平稳

1996～2010年间，武汉城市圈县域人均GDP相对差异的变化趋势较为平缓，变异系数总体呈波动上升趋势。图1显示，区域经济相对差异可分为3个不同的阶段：波动低速扩大阶段（1996～2000年），变异系数由1996年的0.612 4降至1997年的0.582 3，后缓慢持续扩大至2000年的0.594 8，年扩大幅度为0.71%；快速扩大阶段（2000～2006年），变异系数由0.594 8快速扩大到0.700 4，年扩大幅度为2.76%；波动平稳阶段（2006～2010年），变异系数基本保持在0.7左右。

2.1.3 区域经济的空间相关性持续增强

采用OpenGeoda1.0软件计算出1996～2010年武汉城市圈人均GDP的全局空间自相关系数Moran’s I（表1），并绘制变化折线图（图1）。从表1中看到，1996～2010年对应的Moran’s I的正态统计量Z值均远大于0.05置信水平的临界值（1.96），通过了显著性检验。说明武汉城市圈县域人均GDP之间存在着显著的正空间自相关特性，即发展水平相似的县域（高-高或低-低）在空间上呈集聚趋势。

由图1知，1996～2010年Moran’s I值均为正，总体呈上升趋势，局部年份出现下降，但下降幅度微弱，表明武汉城市圈县域经济发展水平相似的地区在空间上趋于集聚，这种趋势还在随着时间的推移不断加强。整体来说，空间效应对人均GDP的作用方式存在一定的阶段性变化，1996～2006年为上升期，2006～2007年为下降期，2007年至今为上升期。2006年Moran’s I值出现了较为显著的年际波动，从2005年的0.278 9一跃而为0.304 7，达到了1996年以来的第一个峰值点，表明各县域之间的经济联系增强，县域总体空间差异减小。随后Moran’s I突然终止了自1996年以来的上升趋势，下降至2007年的0.269 9，说明县域人均GDP空间聚集的趋势减弱，经济发展的空间异质性增加。2007年以后，Moran’s I值持续增加，表明城市圈内部经济发展空间差异逐步减小。整体看来，研究年份中Moran’s I大多与同期的变异系数均呈增大趋势，因研究的尺度不同所得到的结果也不同，反映出县域总体空间差异的减小与经济差异的扩大并不矛盾[11]。武汉城市圈县域总体空间差异的缩小并不能说明城市圈已经全面步入经济协调发展的道路，却是城市圈区域经济空间分异的反映。以武汉市为核心的周边区域和城市圈外围区域内部差异不断减小，而两者之间的差异不断扩大，这可以进一步在局部空间差异分析中得以体现。

2.2 武汉城市圈经济差异空间演变特征

为了反映武汉城市圈县域经济发展的空间格局及其变化，利用1996年和2010年县(市、区)人均GDP数据，参照世界银行的区域经济分类方法和标准，按武汉城市圈人均GDP平均值的50%、100%、150%，依次将各县（市、区）相对地划分为低水平发展区、中低水平发展区、中高水平发展区、高水平发展区4种类型，借助ArcGIS的ArcMap，生成武汉城市圈县域经济增长类型的空间格局图（图2）。

武汉城市圈区域经济发展水平有较为明显的地域联系和分异，1996年和2010年经济发展水平中高及高的县域多以武汉市市辖区为中心连片分布，周边县域以中高水平、中低水平发展渐次分布，经济发展水平低及中低的县域主要分布在武汉城市圈内的南部和东部的外围地区，区域总体呈现一种中间高、四周低的“凸”字型空间格局。

1996年和2010年武汉城市圈经济发展水平中高及高类型的县域多沿主要交通干道呈轴线分布。武汉市为铁、公、水、空组成的多功能综合运输枢纽，交通优势得天独厚，其辖区始终属于高水平发展区。长江沿线城市依托航运便捷的优势，自然条件优越，也有利于其自身经济的快速发展。而如通城县、通山县受地形限制，与外界交流的机会大大减少，在两个年份里经济发展水平均较低。长此以往，即便交通条件得以改善，由于落后的经济面貌短时间难以改变，反会加速区域内人才、资源的流失。

图2 武汉城市圈县域经济增长类型的空间格局

表2显示了1996年和2010年4种经济增长类型的县域单元的数量变化。可以看到，1996年、2010年人均GDP低于整个武汉城市圈平均水平的县域分别为23个和24个，占全部县域单元总数的64%和67%，处于主导地位。属于高水平发展区的县域数目由1996年的6个增加为2010年的7个；属于低水平发展区的县域数目增加更为显著，从1996年的4个增至2010年的12个。据此表明，武汉城市圈县域经济存在两极分化的趋势，县域经济差异扩大。武汉市对于周边地区的辐射半径有限，未能起到良好的带动作用，1996年和2010年高于武汉城市圈人均GDP平均值的县域数目基本保持稳定，并未有大的突破。

表2 武汉城市圈县域经济发展水平分类及划分标准

2.3 武汉城市圈县域经济空间关联分析

2.3.1 Moran散点图

图3 武汉城市圈县域人均GDP的Moran散点图

本文选取1996年、2003年、2010年的3个横截面数据作为代表进行分析，借助OpenGeoda1.0软件生成了以上3个年度的Moran散点图（图3）。Moran散点图的第一到四象限依次代表某县域单元与其相邻的县域单元的人均GDP呈现高值与高值集聚、低值与高值集聚、低值与低值集聚以及高值与低值集聚这4种类型的空间关系。

图3中3个年份大部分县域位于第一和第三象限，分别属于“高-高”类型和“低-低”类型，年际变动不大，表明县域之间存在较强的空间正相关，武汉城市圈区域经济差异出现明显的“二元结构”。其中，第一象限内处于最右的显著高值热点，是武汉市市辖区，与其经济联系紧密的相邻县域如蔡甸区、江夏区也始终位于经济热点区域；第三象限内属于“低-低”类型的县域数量明显多于第一象限，大多位于城市圈的外围地带，说明经济落后的县域仍是主导，经济中心对它们的辐射带动能力小，经济发展一直处于低速状态。

对比分析选取的3个年份，落入各象限的点数并没有太大的变化，点在各个象限的分布有整体向外扩散的趋势，表明县域经济差异随着的时间推移进一步扩大，两极分化不断加强。将Moran散点图中的县域单元用表格的方式表达，表3显示，城市圈内部分县域集聚类型发生变化，但“高-高”、“低-低”县域分布的总体格局保持稳定。自2003年后，大冶市由“低-高”跃入“高-高”象限，揭示该市在期间经济取得了较大发展，人均GDP增长速度由低转高；相反，汉川市则由2003年的“高-高”象限跌入2010年的“低-高”象限，经济发展势头不佳，人均GDP增长速度呈减缓趋势；另外，红安县和咸安区相继从“低-低”进入“低-高”，说明它们比其周围的县域经济发展速度慢，并未得到以武汉市为核心的经济高值区的良好辐射带动。

表3 人均GDP Moran散点图年际变化

2.3.2 LISA集聚图

每个区域单元的LISA是描述该区域单元周围显著的相似值区域单元之间空间聚集程度的指标，所有区域单元LISA的总和与全局的空间联系指标成比例。利用OpenGeoda1.0软件计算研究区内各县域单元不同年份的人均GDP的LISA值，绘制出在0.05显著性水平下的1996年、2003年、2010年LISA集聚图。图4显示：

1）从整体看，3个年份经济发展水平高值区集中分布在武汉城市圈中部地区，主要沿长江及京广线分布，以武汉市为中心向南部扩散，说明这些区域经济集聚性强，与周边相邻县域的经济合作积极，人才、资源、技术等交流密切。如江夏区、蔡甸区属于武汉市的远城区，与武汉市中心城区经济依赖性较强，使得它们能够在所研究的年份里保持较快的经济增长势头，受到较强的经济辐射作用，形成共同发展的格局；“低-低”类型县域分布在城市圈的边缘地区；“低-高”类型县域分布于“高-高”类型县域外围；“高-低”类型县域均不显著。

图4 武汉城市圈县域人均GDP LISA集聚图

2）结合表3分析，位于“低-低”象限的县域数量最多，但是3个年份的LISA集聚图却均未能全在0.5的水平下显著。1996年只有罗田县、通山县显著，此后通山县未能保持此状态；2009年英山县也出现“低-低”显著。据此表明，这些县域虽然经济发展水平较低，与以武汉市为中心的区域存在较大空间差异，但大多位于城市圈的边缘地带，未形成多个贫困县域集聚分布的格局，因而也没有达到像经济发展热点区域那样的显著水平。同时，位于“高-低”、“低-高”象限的县域集聚特征也不明显，说明经济落后的县域与经济核心区之间由于受到距离和区位条件的限制，经济联系微弱，人才、资源流失，形成长期落后、发展停滞不前的局面。

3）武汉城市圈区域经济发展存在“俱乐部趋同”现象。与1996、2003年相比，2010年嘉鱼县从不显著变为“低-高”类型，说明其经济发展速度较周边“低-低”类型县域缓慢，空间异质性不断增强。而罗田县在3个年份中一直是“低-低”类型，经济发展水平低下，但在发展过程中不断与周边县域保持较强的联系，导致后来与其相邻的英山县也步入“低-低”类型的县域行列。相反，汉南区受到周边经济热点区的带动，聚集性增强，2010年变为“高-高”类型。由此可体现出区域经济增长中的“俱乐部趋同”现象，即区域经济发展往往受到周边地区经济发展状况的较大影响[12]。

4）武汉城市圈经济发展水平始终以长江、京广铁路等交通沿线最强，但是经济中心扩散辐射效应较弱，经济发展水平的空间格局基本保持稳定。与此同时，也反映出了经济发展的边缘化特征较为明显，远离经济核心区的县域偏离经济发展主轴，不能很好地享受到宏观政策及区域条件的优势，主要依靠自身发展，区域经济空间结构逐渐呈现出“核心-边缘”的圈层结构。

3 武汉城市圈经济发展差异驱动力分析

武汉城市圈经济发展水平空间格局演变的驱动因素有很多。一方面，各地区的经济基础、区位条件存在差异；另一方面，在城市圈的形成、发展过程中，战略政策是区域经济格局演变的重要推手。

1）武汉城市圈的Global Moran’s I值在90年代至新世纪初较小，城市整体的空间联系不强，武汉市的聚集能力较弱，鉴于此，2001年武汉市政府提出“大武汉”集团城市。2002年，建设武汉城市圈的战略构想被正式提出，2003年湖北省先后组织召开了多次加快推进武汉城市圈建设的会议，初步形成《关于加快推进武汉城市圈建设的若干意见》。此前各区域皆处于城市圈发展的初期，极化作用不显著，区域经济的绝对差异和相对差异扩大幅度均较为平稳。

2001年年末，中国加入世界贸易组织，经济全球化取得实质性进展。同年，“十五”计划通过并实施，黄石老工业基地受到市场经济体制的猛烈冲击，却迅速抓住契机重新找准城市定位，调整发展方向，实施大冶湖航道复航工程等多个交通基础设施建设，以“三转”为重点，在全省率先采取多种形式搞活国有中小企业，推行招商引资责任制。在Moran散点图中，大冶市依托良好的交通优势和自然资源，短时间内实现由LH型向HH型的转变，黄石市作为区域发展副中心城市的潜力逐渐显现。

2）2004年，湖北省政府下发《关于武汉城市经济圈建设的若干问题的意见》，明确提出了武汉城市圈建设实施“四个一体化”基本思路；2005年“中部崛起”10号文件出台，“武汉城市圈”被列为中部四大城市圈之首，上升到了国家层面；2006年以后，“十一五规划”通过，武汉城市圈建设步伐不断加快，越发加重了城市圈区域经济的不平衡状态，各区域经济的绝对差异和相对差异扩大幅度加剧。

3）2007年，国务院批准武汉城市圈为全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，同年《武汉城市圈总体规划》出台；2010年，武汉城市圈被列为国家“十二五”重点发展区域，武汉市被国务院批准成为中部地区的中心城市，武汉城市圈1小时快速交通网形成。在经济差异加大的同时，各地区间的联系不断增强，经济一体化进程加快，区域经济的相对差异趋于平缓，Moran’s I值呈现逐年快速上升的趋势。这一系列政策对汉南区的影响尤为显著，2008年汉南依靠区位及土地、岸线等资源优势，被武汉市委市政府批准为全市首个城乡一体化改革试验区，围绕“六个一体化”深度推进改革试验，全区人均主要经济指标跃居全省县域经济前列，在LISA集聚图中由不显著转变为HH类型。

4 结 语

本文以人均GDP为测度指标，以县域为研究单元，从时间、空间和关联性三个侧面分析了1996～2010年武汉城市圈区域经济差异的格局及其演变，得出以下结论：

第一，从时间演变特征来看，武汉城市圈区域经济绝对差异持续扩大，相对差异扩大幅度较小直至平稳，区域经济发展的整体关联性较强，呈现出显著的空间正相关，且有不断增强的趋势。

第二，从空间演变特征及关联性来看，区域整体呈现一种“凸”字型空间格局，经济中心并未起到较大的辐射带动作用，低水平发展区的数目未减少反倒增加；经济发展受到地理区位以及交通条件的影响，经济水平较高县域多沿主要交通干道呈轴线分布；区域经济发展水平两极分化趋势加剧，以武汉市为核心的区域经济发展始终保持在高水平，城市圈外围的县域则相对落后。通过对1996年、2003年以及2010年3个代表年份的Moran散点图分析得到，与县域经济差异呈现“二元结构”的现象相吻合，“高-高”、“低-低”类型县域的总体空间格局保持稳定。LISA图表明，经济热点区主要集中分布在武汉市市辖区及其南部地区，区域经济发展存在“俱乐部趋同”与边缘化共存的现象。

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