基于GIS的重庆县域产业经济空间差异演化研究

侯浩川，龙泽昊，胡珮琪，王思思

（1.中国地质大学信息工程学院，湖北 武汉 430074 ；2.中国地质大学经济管理学院，湖北 武汉430074）

基于GIS的重庆县域产业经济空间差异演化研究

侯浩川1，龙泽昊1，胡珮琪2，王思思1

（1.中国地质大学信息工程学院，湖北 武汉 430074 ；2.中国地质大学经济管理学院，湖北 武汉430074）

选取2000～2014年重庆市各产业人均产值数据，基于ArcGIS的空间统计模块，采用全局空间自相关Moran's I指数、Getis-Ord Gi*指数、标准差椭圆方法对重庆市县域产业经济发展的空间差异时空演化进行研究。结果表明,重庆市各县域第二、三产业发展具有显著的空间自相关性,第一产业整体发展变化不大；第二产业整体呈空间扩张的状态；第三产业整体呈空间收缩的状态。

县域产业经济；区域经济差异；GIS；空间自相关；标准差椭圆

从GIS与区域产业经济结合的角度引入空间分析思路，研究重庆市县域各产业的发展时空差异与空间演化，为区域产业发展政策制定提供科学合理的参考[1-8]。

1 数据说明

本文使用的数据来自《重庆市统计年鉴》（2000～2015），根据重庆市人民政府印发《重庆市国民经济和社会发展第十个五年计划构建三大经济区重点专题规划的通知》,将重庆市各县区市划分为都市发达经济圈、渝西经济走廊、三峡库区生态经济圈[9]，如表1所示。

表1 重庆市三大经济区划分

重庆市 2000～2010年有 40个县、区；2011～2014年有38个县、区。2011 年前后，重庆市的行政区划有所调整：撤销大足县、双桥区，设立大足区，将双桥区并入大足区；撤销万盛区和綦江县，设立綦江区，将万盛区并入綦江区[10]。鉴于此，本文所使用的各县、市辖区在2000～2010年执行调整前的标准，在2011～2014年执行调整后的标准。

2 重庆市县域产业经济演化

2.1 总体布局特征

空间自相关是一种空间数据分析方法，研究空间中某位置与其相邻位置观察值是否存在相关性及相关程度。常用的空间自相关主要有全局自相关和局域自相关两种[11]。全局Moran's I 指数反映空间邻近区域单元属性的相似度，取值在[-1,1]之间。当其值等于0时，表示空间事物为空间随机分布；其值大于0且接近1，表明空间实物是存在集聚的，即空间正相关；其值小于0且接近-1，表明空间实物是分散的，即空间负相关[7]。Z 得分表示标准差的倍数，P值表示所观测到的空间模式是由某一随机过程创建而成的概率，当Z<-1.65且P<0.10时，置信度为90%；当Z<-1.96且P<0.05时，置信度为95%；当Z<-2.58且P<0.01时，置信度为99%[12]。

利用ArcGIS分别对重庆市2000～2014年人均第一产值、第二产值、第三产值的Moran's I指数、P值、Z值进行计算，结果如表2、图1所示。

图1 2000～2014年重庆市县域产业Moran's I指数与Z-Score检验变化图

表2 2000～2014年重庆市县域各产业Moran's I指数

结合表2、图1可知，重庆市各县域第一、二、三产业的人均产值Moran's I指数和Z-Score检验随时间变化的趋势基本相同，空间自相关显著性：第二产业＞第三产业＞第一产业。

重庆市第一产业的空间自相关性呈逐年增强的趋势，全局Moran's I指数在2007年之前小于0，在2007年之后大于0。在2011年之前Z检验值小于1．65，呈随机分布。在2011～2014年Z值大于1．65，呈显著的集聚分布，说明自2000年以来，人均第一产值高的地区和人均第一产值低的地区在空间上由随机分布变为各自的集中分布，并且随着时间的推移这种趋势还在不断加强。

重庆市第二产业在2000～2014年均呈显著的空间正相关；在2000～2004年间有增强的趋势；在2004～2010年间有逐渐减弱的趋势，但在2011年后明显增强。自2000年以来，人均第二产值高的地区和人均第二产值低的地区在空间上为各自的集中分布，且集中分布的程度在2000～2004年有增强的趋势，2004～2010年有减弱的趋势，2010～2014年明显增强。

重庆市第三产业在2000～2014年均呈显著的空间正相关，且空间自相关性基本维持不变。自2000年以来，人均第三产值高的地区和人均第三产值低的地区在空间上为各自的集中分布，并且随着时间的推移这种情况基本不变。

2.2 局部演化特征

2.2.1 Getis-Ord Gi*指数

全局Moran's I指数评估在很大程度上掩盖了局部不稳定性时，就需要考察其集聚热点区域的变化情况，以便更有效地研究县域产业经济格局的演化状况[13]。Get-Ord Gi*指数用于局域相关性分析，可以区分出高值聚类和低值聚类，可识别出研究区域内热点区域和冷点区域的空间分布[14]。根据 Getis-Ord Gi*指数的高低以及显著性水平，将重庆市县域经济空间格局分为七类，分别是冷点高显著区、冷点中显著区、冷点低显著区、随机区以及热点低显著区、热点中显著区和热点高显著区[8]。利用ArcGIS分别对重庆市2000年、2007年、2014年人均第一产值、第二产值、第三产值的Get-Ord Gi*指数进行计算，结果如表3所示。

图2 2000～2014年重庆市县域各产业冷、热点区域分布图（审图号为：渝S（2015）022号）

表3 2000～2014年重庆市县域各产业标准差椭圆参数计算结果

选取的2000年、2007年、2014年的重庆市第一产业冷点区域不断扩大，冷点显著程度逐渐加强，且主

2.2.2 标准差椭圆

标准差椭圆是一种重要的空间计量分析工具，主要用来测量要素的空间差异与其空间分布特征[15]。椭圆面积的大小反映空间数据的分散或聚集程度[16]，椭圆的主轴代表空间数据分布的主要方向，长度代表要素的空间分布在主要方向上偏向于重心的程度，辅轴则代表空间数据分布最少的方向，长度代表要素分布在次要方向上偏离重心的程度[17,18]。

利用ArcGIS分别对重庆市2000～2014年人均第一产值、第二产值、第三产值的标准差椭圆和平均中心参数进行计算，结果如表3、图3～6所示。要集中在重庆市都市发达经济圈，说明该区域的第一产业发展水平普遍较低，在空间上形成了低值集聚。

2000年、2007年、2014年重庆市第二产业热点区域的数量和地点几乎没有变化，主要集中在都市发达经济圈和渝西经济走廊，并逐渐扩大到三峡库区经济圈的西部；冷点主要集中在三峡库区经济圈的渝东北翼，并有扩大趋势。

2000年、2007年、2014年重庆市第三产业热点地区几乎没有任何变化，重庆市县域第三产业发展的热点区域较为稳定，主要集中在都市发达经济圈以及靠近都市发达经济圈的渝西经济走廊部分地区。

图3 2000～2014年重庆市县域各产业标准差椭圆参数计算结果折线图

图4 2000～2014年重庆市县域第一产业标准差椭圆分布图

图5 2000～2014年重庆市县域第二产业标准差椭圆分布图

从标准差椭圆面积来看，重庆市第一产业的标准差椭圆面积最大，东北到万州区，西南至合川区、江津区等地区，15 a来基本保持不变，表明重庆县域第一产业发展的整体空间分布范围也几乎没有变化；第二产业的标准差椭圆范围，东北到丰都县、忠县，西南至合川区、江津区等区域，面积随着时间的推移在不断波动中增加，表明其第二产业发展呈空间扩张的趋势；第三产业的标准差椭圆的范围，东北到丰都县、忠县，西南至合川区、江津区等区域，面积随着时间的推移在不断波动中减小，表明其第三产业发展呈空间收缩的趋势。

从转角方面来看，重庆市县域人均第一、二、三产值的标准差椭圆方向均呈东北-西南格局，转角角度变化均不大，总体上第二产值＞第三产值＞第一产值。

图6 2000～2014年重庆市县域第三产业标准差椭圆分布图

从主轴和辅轴方面来看，自2000～2014年重庆市第一产业的标准差椭圆主轴和辅轴长度在波动中有所增加但幅度不大，说明县域第一产业在主要方向和次要方向上均出现轻度的分散现象；第二产业标准差椭圆主轴和辅轴长度随着时间推移不断增加，说明县域第二产业在主轴方向上出现分散现象；第三产业标准差椭圆主轴和辅轴长度随着时间推移不断减少，说明县域第三产业在主轴方向上出现极化现象。

3 结 语

从全局空间自相关Moran's I指数及其对应的Z-Score检验结果来看，自2000～2014年间重庆市县域第二产业和第三产业呈显著的空间正相关，第一产业的空间自相关性逐渐增强，由不显著的空间自相关发展为显著的空间正相关，且3个产业的显著性在波动中都有增强的趋势。在总体上，空间自相关显著性：第二产业＞第三产业＞第一产业，说明各产业发展水平较高的县域和发展水平较低的县域均趋于各自邻接，其中重庆县域第二产业的空间集聚态势最强，第三产业次之，第一产业最弱。

从Getis-Ord Gi*指数来看，重庆市2000年、2007年、2014年间县域第一产业发展的冷点主要集中在重庆都市发达经济圈，且范围逐渐扩大，说明重庆市县域第一产业的衰退以重庆都市发达经济圈为中心，逐渐向四周扩大；第二产业的冷点主要集中在三峡库区经济圈的渝东北翼，有扩大趋势，热点主要集中在都市发达经济圈和渝西经济走廊，逐渐扩大到三峡库区经济圈的西部，说明第二产业发展相对缓慢的地区包括三峡库区经济圈的渝东北地区，第二产业发展较快的地区包括都市发达经济圈和渝西经济走廊，逐渐扩大到三峡库区经济圈的西部；第三产业热点地区没有任何变化，主要集中在都市发达经济圈以及靠近都市发达经济圈的渝西经济走廊东部地区，说明重庆市都市发达经济圈和渝西经济走廊的东部地区第三产业的发展状况快于其他地区。

从标准方差椭圆看，自2000～2014年间重庆市第一、二、三产业标准差椭圆整体均呈现东北-西南格局。第一产业的标准差椭圆面积、主轴长度、辅轴长度变化较小，结合Moran's I指数和Getis-Ord Gi*来看，重庆市县域第一产业整体发展的变化不大，但局部聚类现象越来越明显；第二产业标准差椭圆面积、主轴长度、辅轴长度逐渐扩大，说明其第二产业发展在主轴和辅轴方向均出现分散现象，整体呈扩张的状态；第三产业标准差椭圆面积、主轴长度、辅轴长度逐渐缩小，说明其第三产业发展在主轴和辅轴方向均出现极化现象，整体呈收缩的状态。

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P208

B

1672-4623（2017）10-0036-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.011

2016-07-25。

项目来源：国家自然科学基金资助项目（41201474，41401449）。

侯浩川，主要从事空间数据分析和地图学研究工作。