关于GIS在产业经济学中的应用综述
2015-08-22张怡爽
王 超,张怡爽
(内蒙古大学 经济管理学院,呼和浩特 010021)
关于GIS在产业经济学中的应用综述
王超,张怡爽
(内蒙古大学 经济管理学院,呼和浩特 010021)
近些年伴随着中国经济的发展,人口红利逐渐消失,廉价劳动力的优势不再明显,重工业的发展引起了大规模严重的雾霾,环境的保护越来越受到重视。鉴于此,合理的产业布局,产业结构的优化升级显得越来越重要。对近些年关于GIS在产业经济学的文献进行了大量的研究,从中归类分析,总结出各类GIS在产业经济学应用的方法。从大量的文献可以看出,由于GIS在数据容量、图像显示、分析工具方面的优越性,GIS在产业经济学的应用呈扩大的趋势。
产业结构;产业布局;产业演变;GIS
0 引 言
近十多年来,随着我国经济建设的迅猛发展,地理信息系统应用技术得到了广泛的应用,GIS技术在交通运输、城市规划管理、环保、农业、测绘、制图等领域发挥了越来越大的作用,因此取得了良好的经济效益和社会效益。[1]在产业经济研究领域中,人们也开始逐渐地将GIS技术引入到其决策模式和理论分析中。
GIS技术在产业经济分析中的应用主要有以下几个方面:对产业经济数据进行统计、编辑、查询和存储;对区域产业结构布局进行优化分析;对区域产业经济差异特征进行统计分析;对区域产业经济之间的相互作用进行分析;对区域产业经济布局必要条件进行分析。
本文对GIS及产业经济学进行了简单的阐述,利用中国知网数据库对近15年GIS在产业经济学中的应用进行检索,总结产业经济学的热点问题并对各个文献其应用的GIS方法进行分析和归纳。
1 GIS与产业经济学
1.1GIS介绍
GIS技术是在计算机软硬件支持下的进行采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息,以不同种形式输出图形或数据产品的计算机系统。它虽然是计算机软硬件的应用系统,但是它是由若干计算机程序和各种地理学信息数据组织而成的空间信息模型。通过现实中的数据分析出来的模型,人们可以从视觉、计量和逻辑等方面对现实空间在功能上进行模拟。GIS除了能对图形信息数据进行显著和处理外,还能完成数据的地理学模型分析和具有空间定位意义的数据处理,并成为一种全新的区域空间研究决策支持系统,它能够高效率、高精度、定量地实现真正地学意义上的区域产业空间分析和过程模拟。[2]
GIS为我们提供了一种更好理解各经济部门之间的相互依赖、相互影响、相互作用的方法,使得区域产业分析与决策能够建立在大量的、精确的定量信息的基础上,使得区域产业布局和产业结构演化能够得到保证。因此,借助GIS技术来分析大量的经济和地理数据,对于研究不同地理空间产业经济,对于规划产业布局、分析产业结构演变是十分必要的。
1.2产业经济学主要研究的问题
产业经济学是应用经济学领域的重要分支,主要包含产业布局、产业结构演化等。产业布局是指产业在一定范围内的空间分布和组合的经济现象。区域产业结构演进是指区域产业在实现协调发展的前提下,产业间及内部结构逐渐高级化、合理化,并最终达到最佳配置的过程。区域产业经济的可持续发展包含着产业的合理布局和产业结构的不断优化,没有产业的合理布局和产业结构的优化,就谈不上经济可持续健康发展。
近些年来研究人员在产业经济学领域中无论是技术手段还是理论研究都有所发展。而产业空间布局和产业结构演化是研究产业经济学中不可缺少的组成部分。因为我国存在着城乡间社会经济发展的不平衡、地区之间发展差距显著的现象,所以通过GIS处理手段,调整产业空间布局,引导资源合理配置,优化地区产业结构,推动经济发展等方面显得格外重要。[3]
2 关于GIS在产业经济学应用的文献综述
笔者利用中国知网(http://epub.cnki.net)的网络平台,以6个数据库为基础对1999年至2013年的GIS在产业经济学应用进行检索,并分析相应的资料文献。在研究内容的研究上,首先以年度进行统计分析,用文献数量反映研究进程;然后以每五年为一时间段进行标准检索,以文献“被引频次”为参考,分析每一阶段研究内容的重点和趋势。在研究方法的检索上,将主要研究方法细化拆分,用15年的统计数据分析研究方法的重点和趋势。6个检索数据库为:中国学术期刊网络出版总库,中国博士学位论文全文数据库,中国优秀硕士学位论文全文数据库,中国优秀硕士学位论文全文数据库增刊,中国重要会议论文全文数据库,中国重要报纸全文数据库。
2.1总体趋势
由文献检索的结果看,基于GIS在产业经济学中的应用研究是逐年递增的。文献数量在2005年到2006年增长幅度是最大的,在2011年到2012年文献数量达到最大,在2012年后有所下降,见(图1)
图1 1999-2013年关于GIS在产业经济学中应用的文献检索
2.2研究热点
2.2.1文献汇总
将检索到的文献进行汇总,得到表1。
表1 GIS在产业经济学研究应用的文献注: 检索条件:“产业”并含“经济”(模糊)并且全文“GIS”或含“地理信息系统”(模糊)
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2.2.2热点汇总
从表1归纳出近些年研究热点主要在以下方面:
(1)关于产业布局的研究
产业布局在静态上看是指在空间上的分布态势和地域上所形成产业的各部门、各要素、各链环的组合。在动态上看则是各种资源、各生产要素甚至各产业和各企业为选择最佳区位而形成的在空间地域上的流动、转移或重新组合的配置与再配置这一过程。从上表可以看出近些年GIS技术主要应用在各产业的构成及各产业之间的联系和比例,应用在具有分工合作关系的企业等行为主体通过互补关系紧密联系在一起对区域经济的影响,应用在解释各个产业部门之间如何基于一定的技术经济相关联,应用在产业布局对区域协调发展的影响,应用在产业的互补性与经济一体化的关系。
(2)关于产业结构演变
区域产业结构演变是指区域产业在关联效应不断显著,各产业实现协调发展的前提下,产业间及内部结构逐渐高级化、合理化,并最终达到最佳配置的这一过程。区域产业结构优化其实质包括了两个方面:一是指通过产业调整,使各产业之间实现协调发展,资源能够达到有效配置,以满足区域内经济的非均衡增长的过程;二是指随着社会分工的深化、科技的进步,产业结构不断向高加工度化、高技术化、高附加值化、高集约化的尖端演进,从而更有效地利用资源,更好地满足区域发展的需要。从上表可以看出近些年GIS技术主要应用在产业资本要素在空间范围内汇聚的过程,应用在某些产业从某一地区转移到另一地区的经济行为,应用在产业结构的改善和产业素质与效率的提高对当前经济的影响,应用在调整和建立合理的产业结构对经济持续发展的意义。
3 GIS在产业经济学分析中的应用
3.1GIS在分析产业布局研究的应用
(1)基于ESDA的空间耦合分析方法:宣国富等[4]利用ESDA对上海市中心进行空间研究。ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis,探索性空间数据分析)是一种基于空间位置的数据探索分析方法,能够反映出研究对象在空间上的集中与分散程度。刘瀑[5]利用耦合技术对产业发展与劳动就业进行研究。耦合(coupling)是物理学的一个基本概念,是指两个或两个以上的系统或运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象,是在各子系统间的良性互动下,相互依赖、相互协调、相互促进的动态关联关系。利用GIS软件对所研究产业的数值(例如汽车工业产值,汽车销量)进行散点图研究,得出所研究产业的空间分布格局状况;利用 ArcGIS中的热点分析(hot spot analysis)工具对所研究的两个产业做热点分析,算出Giz分值,用所得到的两个Giz值相减,用其绝对值的倒数反应两个产业的空间耦合度,数值越大表示产业之间的空间耦合度比较大,数值越小说明产业之间的空间耦合度较低。
(2)反距离权重插值(IDW)方法:反距离权重插值法的基本原理是,一般物体间离得越近,它们的性质越相似。反之,物体间离得越远,它们的相似性越小。反距离权重插值法以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均,离插值点越近的样本点赋予的权重越大,反之则小。朱昱等[6]利用反距离权重方法对县域经济空间格局及其优化进行研究。具体方法是将人均GDP作为空间分析的指标,生成所研究地区人均GDP反距离权重插值图。
(3)平均最邻近距离分析方法:该方法是GIS分析模式工具集中的主要分析工具,通过测量一定空间范围内的每个要素与之最邻近要素之间的距离,并计算平均值,再测量平均距离与假定为随机分布距离的相似程度。该工具进行测量统计后返回Z Score值。Z Score值为负且越小,则要素分布越趋向于聚类分布,相反为离散分布。该工具主要用于说明要素之间的接近程度以及它们之间的相互关系。研究借助平均最邻近距离工具,分析研究周期内产业集聚发展演化的过程特征。
(4)缓冲区分析方法:该方法是指点、线或面周围某一范围内的区域,在实际工作中,经常会碰到一些问题需要缓冲区分析来解决,例如分析一条河流两侧某一范围内的矿业企业分布等。可以对道路、河流等设置缓冲区,选择出缓冲区内所有矿业企业,进而对这些矿业企业对环境影响进行分析。
(5)统计表分析方法:在统计分析中可以用到主要依据区域经济学与统计学原理建立分析模型,对统计数据进行分析运算,进而将得到的分析结果以统计图表的形式加以显示说明。
(6)地图分析方法: 该方法可以实现统计分析结果与空间图形数据的链接,以地图的形式显示分析结果。例如:人均GDP指数作为一个单一分析指标,可以较好用来分析不同地区经济发展水平。在电脑系统的支持下,可以快速产生并显示各类结论性的专题地图、专题数据集,如高新技术企业分布图、矿业区分布图、骨干企业分布图等,也可以根据图形数据与属性数据动态联结的特点显示布局调整后的企业分布图。
(7)密度分析方法:该方法从本质上讲是一个同离散样点进行表面内插的过程,其计算结果可以用来识别并表示样本在研究区域内的分散与集聚情况。具体做法是根据所输入的要素数据,统计出整个区域数据的集聚状况,从而产生相对连续的密度表面,以每个待计算的网格点为中心,进行圆形区域搜索。在计算过程中,与目标点搜索范围越邻近其权重越大,进而计算出每个网格点的密度值。
(8)空间自相关分析方法:该方法是用来检验其相邻空间要素上的属性值与某一要素属性值是否显著关联。空间自相关包括负相关和正相关两种,负相关表明某要素的属性值与其相邻空间要素的属性值不是相似的,正相关则相反。
3.2用于产业结构演变的方法
(1)统计图分析方法:应用GIS的空间分析功能和统计功能,结合历年统计数据可以生成相应的专题图。窦文武[7]利用GIS中的统计图对产业升级进行研究。决策者可以依据专题图对未来产业的发展方案确定重点,提出目标,做出规划。
(2)基于MapInfo软件的空间结构分析方法:选取国内生产总值GDP作为衡量本区域各个城市经济发展水平的指标,再用MapInfo软件进行专题地图的制作,得到相关年份的经济状况分布图和综合各地级市各年份经济发展状况直方图。郭红等[8]利用GIS中的MapInfo软件对东北地区经济空间结构演变与发展趋势进行分析,依据各地区GDP随年份的变化,观察得出研究地区产业结构的演化进程。
(3)区域重心分析方法:其原理是假设所要研究的一个区域由n个小区单元所构成,其中,第i个小区单元的中心坐标为(Xi,Yi),Mi为该小区单元某属性意义下的“重量”,则该属性意义下的区域重心坐标(X,Y)为:X=∑Mi*Xi/∑Mi,Y=∑Mi*Yi/∑Mi;Xi和Yi为第i个县(市)的坐标,Mi为第i个县(市)的国内生产总值和三次产业值。区域重心移动速度Vi-j=[(Xi-Xj)2+(Yi-Yj)2]1/2- |i-j|;Vi-j表示两个不同年间重心移动的年平均速度;i和j分别表示两个不同的年份;(Xi,Yi)、(Xj,Yj)分别表示第i年和第j年的区域重心坐标。曹宗龙等[9]利用区域中心方法对经济与产业重心空间演变及动态进行分析。具体方法是根据所研究地区的经济数据,算出各个年份该地区经济重心和产业重心的坐标,再利用GIS下的MeanCenter模块分别生成该地区的经济、产业重心变化图。
(4)主成分分析法(PCA):该方法可以很好地为多变量、多因素问题寻找到最少代替量。其原理是对一些数据利用数理统计方法进行归纳总结,挖掘数据间的相关性,将所要研究要素的信息压缩表达为若干具有代表性的合成变量(此方法避免了变量选择时的冗余和相关性),然后选择那些信息相对最丰富的少数因子进行相关分析,并确定各因素权重的大小,从而构造模型,来得出产业升级的标准。
(5)偏离—份额分析法:该方法在国内外被广泛地应用于产业结构变化和区域经济差距研究,它最早是由美国经济学家丹尼儿于1942年所提出,后由胡佛和邓恩在应用中将其发展。它的基本原理是在所选定的某个时间范围内,把区域经济变化看作一个动态变化过程,以其所处的更大区域的经济发展为参照系,将区域自身经济总量在某一时期的变动分解为全国份额分量N,结构偏离分量P和竞争力偏离分量D三部分。
(6)均值中心分析方法:该方法是点要素的均值中心分布。人们通过目视所得出的结论往往是不准确的,比如发生事件比较频繁的地区经常发生空间上的重叠,而目视判断会忽略这些信息,从而造成判断错误。而通过使用均值分析工具,会对每个要素进行计算,得出来的中心才是真正的均值中心。具体方法是计算所有输入要素的平均X,Y坐标,生成一个新的要素。研究借助均值中心分析工具测量对比不同时期产业均值中心,来识别产业空间演化的方向与趋势。
4 结论
GIS为我们分析产业经济中各因素间相互作用、相互依赖、相互影响提供了一种更好的方法,使得产业经济分析与决策能够建立在精确的、大量的信息基础之上。GIS 对产业布局和产业演变的作用主要表现以下四点。
第一,对产业数据进行存储、查询、更新及管理。产业数据往往包含大量的信息,按空间关系划分,可分为位置、距离以及高程等;按数据领域划分,可分为经济领域、能源领域、技术领域、环境领域等;按数据形式划分,可分为图形、声音及数字等,这些数据都是影响产业布局和产业结构演变的关键因素。基于GIS构建产业经济模型能很好地将各种信息综合在一起。
第二,对产业经济分析可以实现可视化。基于GIS 构建的产业经济模型依据相关数据可以做出二维或三维模型图,使信息更加直观化。
第三,对产业经济做空间分析。GIS 最强的功能就是于空间分析功能。产业布局和产业演变涉及众多变化的经济、地理和社会信息,这些信息能够很好地反映产业经济变化的状况。
第四,对于所研究的产业经济特殊性可以再次开发。由于产业经济的动态变化与其包含因素的不确定性,所研究对象随时都可能产生新的问题和需求,而GIS 的二次开发性可以很好地弥补随时所需功能变化的需求。
[1] 史嵘, 肖龙阶. 地理信息系统在区域经济研究中的应用[J]. 南京航空航天大学学报(社会科学版), 2006, 8(3):54-56.
[2] 蒋云霞, 蔡嗣经. 基于GIS的区域产业研究及在青海省矿业中的应用初探[J]. 中国矿业, 2004,(6): 29-33.
[3] 马晓霞. GIS支持下的庄河市产业空间布局研究[D]. 辽宁师范大学硕士学位论文, 2005, 5 .
[4] 宣国富, 徐建刚, 赵静.基于ESDA的城市社会空间研究——以上海市中心城区为例[J]. 地理科学, 2010, 30(1): 22-29.
[5] 刘瀑. 经济增长、产业发展与劳动就业的耦合机理分析——以河南省为例[J]. 经济经纬, 2010,(1): 25-29.
[6] 朱昱,林忠,李晓. 基于GIS的县域经济空间格局及其优化——以江苏省东台市为例 [J]. 滁州学院学报, 2009,(6).
[7] 窦文武. 产业升级GIS模型研究与应用[D]. 河南理工大学硕士学位论文, 2011, 6 .
[8] 郭红, 姜春晖, 李晓越, 王丹, 李雁, 谷晓红. 基于GIS的东北地区经济空间结构演变与发展趋势分析[J]. 测绘与空间地理信息, 2009, 32(2): 1-3.
[9] 曹宗龙, 陈松林. 基于GIS的经济与产业重心空间演变及动态分析——以福州市为例[J]. 亚热带水土保持, 2011,23(2): 22-28 .
(责任编辑:姚英)
The Application Summarize of GIS in the Industry Economy
WANG Chao,ZHANG Yishuang
(Department of economic management, Inner Mongolia university, Hohhot in Inner Mongolia 010021)
With the recent development of China's economy, the demographic dividend gradually disappear, the advantages of cheap labor is no longer evident, the development of heavy industry caused a massive severe haze, protection of the environment needs more and more attention In view of this, a reasonable industrial layout, optimization and upgrading of industrial structure has become increasingly important. For recent literature on GIS in industrial economics conducted a lot of research, which is classified analysis, summed up all kinds of GIS methods applied in industrial economics. As can be seen from a lot of literature, because of GIS data capacity, image display and analysis tools of superiority, GIS application in industrial economics is trend of expansion.
Industry structure; Industry layout; Industry evolution; Region economy
中图文献号:P208;F06ADOI:10.3969/j.issn1003-8256.2015.04.005
教育部科技创新团队“资源型产业与资源富集地区可持续发展研究”(IRT1258)、内蒙古地区经济可持续发展研究基地
王超(1987-),男,辽宁营口人,内蒙古大学经济管理学院,研究方向为区域可持续发展研究;张怡爽(1990-),女,内蒙古阿拉善人,内蒙古大学经济管理学院,研究方向为区域可持续发展研究。