成渝地区双城经济圈经济空间格局及其演化特征

奂璐迪

(重庆师范大学地理与旅游学院，重庆 401331)

夜间灯光数据作为研究区域经济的一个创新研究视角，具有时序稳定性、全面性、高度客观性3大特点[1]。相对于传统经济统计数据而言，夜间灯光数据较小程度上受人为因素的干扰，且可以根据研究的需要栅格化到不同尺度，现已被更多学者重视并作为基础数据纳入到区域经济的研究框架。1997年Elvidge首先证明了北美洲21个国家夜间灯光数据与其GDP的相关性[2]，并在其后的研究中进一步证明这两者之间存在较强的线性相关[3]。2010年Ghosh在分析夜间灯光数据与美国经济数据空间关系的基础上，建立了回归模型，该模型而后被应用于检验官方发布的GDP数据工作[4]。国内对于夜间灯光数据的研究也在2011年以后有了极大的推进，韩向娣建立了全国1kmGDP密度图，有利于区域经济学者对于区域进行长时间序列的研究[5]，刘浩利用夜间灯光数据探索了京津冀地区经济发展失衡格局的时空演化[6]。

本研究选取2015—2020年NPP-VIIRS夜间灯光数据为基础数据，利用ArcGIS、GeoDa软件，结合空间统计、标准差椭圆和探索性空间数据分析等方法，探究成渝地区双城经济圈经济空间格局特征及其演化特征，揭示双核城市群发展演化特征和规律，以期研究结果为成渝地区协同发展的政策制定提供科学依据，为最终推动成渝地区乃至中国西部地区经济协调、高质量发展提供理论支撑。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

2021年国务院印发的《成渝地区双城经济圈规划建设纲要》明确了成渝地区双城经济圈地域范围，具体范围包括了重庆市渝中、璧山、江津、忠县、铜梁等共计27个区县，四川省成都、自贡、泸州、德阳、宜宾等15市区，共计116个区县，双城经济圈总计143个区县，总面积18.5万km2，见图1。

图1 研究区地域范围及城市空间分布

1.2 数据来源与预处理

1.2.1 夜间灯光数据

本文采用美国NGDC数据中心(https://www.ngdc. noaa.gov/)提供的NPP-VIIRS稳定灯光数据。相比于DMSP-OLS数据，该数据具有高分辨率、高灵敏度、相对稳定、有效克服灰度值(DN值)天花板等优点。将下载的数据投影转换成WGS-84坐标系，对原始数据进行负值以及极大值处理。

1.2.2 地理空间数据

四川和重庆县级行政区划数据来源于中国科学院数据中心(https://www.resdc.cn)，叠加《成渝城市群发展规划》中成渝城市群范围示意图进行地图配准，以县级行政区划图为基础，以成渝城市群范围示意图为范本对县级行政区划图数据进行局部调整。以局部调整后的矢量面图层作为掩膜提取夜间灯光栅格数据，得到成渝地区双城经济圈2015—2020年夜间灯光数据。

1.3 研究方法

1.3.1 夜间灯光统计方法

以区域内部所有栅格像元DN值的总和来表征该地区夜间灯光总亮度。地区夜间光总量L计算公式：

(1)

式中，xi代表第i个像元的DN值。

1.3.2 标准差椭圆

(2)

1.3.3 探索性空间数据分析

探索性空间数据分析(Exploratory Spatial Data Analysis,ESDA)作为一种较为成熟的空间统计方法，在现代空间统计学中得到了广泛运用。本文采用了包括直方图、全局空间自相关、局部空间自相关方法在内的ESDA技术，描述2015—2020年成渝地区双城经济圈地区的区域经济空间相关性特征及其格局演化。

全局空间自相关的计算公式[8]：

(3)

2 结果与分析

2.1 总体空间差异分析

借助ArcGIS软件，利用区域分析工具，统计出每个研究单元DN值的总和，除以对应研究单元的面积，所得比值即为各研究区夜间灯光密度。采用JENKS自然间断点法，对2020年夜间灯光密度由高到低进行等级划分，用以表征该地区经济发展水平，所得结果如下。

图2 2015—2020年经济发展程度示意图

成渝双城经济圈以成都-重庆中心区作为成渝发展主轴(下称主轴)，整体呈现出“轴线高两翼低”的经济空间格局，整体发展水平差异明显、区域间不平衡程度较大，但发展不平衡性逐步趋于改善；该研究时段内成渝地区双城经济圈整体从经济发展程度越低对应区县数量越大的类“金字塔”型等级特征，转变为5个发展等级对应区县数量趋于均衡的等级特征。

成都、重庆中心区及其辐射形成的2个都市圈在经济圈内部具有显著优势，极核城市对于邻近城市的经济辐射作用不断加强，呈现出明显“中心-外围”结构，即在一定的地域范围内，离双极核城市越近的地区，其经济发展程度越高、经济提升速度越快。

2018年以来，以成都、重庆中心区为核心的“一轴两带”的经济空间格局在示意图上显现的愈发清晰，成绵乐城市带和沿江城市带经济发展程度明显区别于周边地区。成绵乐城市带涉及区县共计27个，占全部县域数量的18.9%，其中高、较高发展水平地区对应数量为15个、6个，分别占全区域总量的50%、27.2%；沿江城市带涉及区县共计25个，占全部县域数量的17.4%，其中高、较高发展水平地区对应数量为10个、4个，分别占全区域总量的33.3%、18.2%。

该研究时段经济圈部分市区经济发展程度显著提高，如绵阳市涪城区、自贡市自流井区、南充市高坪区和顺庆区、德阳市旌阳区、泸州市龙马潭区和江阳区等，这些地区或经济基础较好，或经济发展迅猛，也提升为除成都、重庆都市圈之外的高水平经济发展地区。经济发展程度低且该时间段内并没有明显增长的地区，主要分布在双城经济圈的东南边缘，也零星分布在渝东南和渝东北部分区域。而资阳市作为处于发展轴线中部城市，其“发展洼地”现象未在过去的6a内得到有效改善，经济发展程度并未得到明显提升。

2.2 经济分布特征椭圆分析

借助ArcGIS工具，按属性提取2015年、2017年、2020年夜间灯光栅格数据栅格值>0的像元，将其转化成矢量点数据后进行标准差椭圆分析，见图3。从结果来看，3个节点年份标准差椭圆的扁率较大，夜间灯光的分布并非随机，方向性较为明显，其长半轴方向与经济圈发展主轴方向近似重合。椭圆面积从2015年5.157万km2到2017年5.109万km2，再到2020年5.31万km2，椭圆面积呈现了先微弱收缩再扩张的趋势，2020年夜间灯光相比2015年、2017年在空间上的分布更加趋于分散，经济不平衡的状况有所改善；较成渝地区双城经济圈的几何重心，3个年份的椭圆重心均偏北，经济圈北部的整体经济发展状况优于经济圈南部。此外，6a间椭圆的重心大概由2015年(E105°17′，N30°32′)转移至2017年(E105°17′，N30°29′)再到2020年(E105°20′，N30°30′)，椭圆重心逐渐向东南方向移动，2015—2017年移动了2.5km，2017—2020年移动了3.8km，表明经济圈东南边较西北边地区DN值增长量大，拉动椭圆的重心向重庆一侧的偏移比较明显。

图3 2015年、2017年、2020年标准差椭圆示意图

2.2.1 全局空间相关性分析

利用研究单元夜间灯光密度的对数作为该地区经济实力的代理变量分别计算6个年份的全局莫兰指数，见表1。

表1 县域经济全局Moran′s I指数

通过观察各年份莫兰指数可知，经济集聚水平在0.60上下波动，变化幅度非常小，维持着较高空间集聚性，说明成渝地区双城经济圈县域经济在空间上有非常强的正向关联性，且在空间上的集聚现象趋于稳定。

2.2.2 局部空间相关性分析

LISA是衡量空间单元某种属性与周围单元正向或负向相关程度及其显著性的一种常用指标[9]。利用GeoDa软件，基于z值检验(P≤0.05)，绘制2015年、2017年以及2020年LISA集聚图和显著图，结果见图4。从整体来看，2015—2020年成渝地区双城经济圈基本经济空间格局没发生较大变动，只有局部微弱调整。具体结论如下。

L-H集聚地区，即自身为低灯光密度区但与高灯光密度区相邻的地区，该研究时段内L-H集聚类型全部转变为其它集聚类型。2015年该类型分布在简阳市、德阳罗江区。

H-H集聚地区，即高灯光密度区与高灯光密度区相邻的地区，该集聚类型分布较为集中、显著性有所增加。H-H集聚类型仅分布在重庆中心区及璧山区、成都市及其周围区县，该类型地区数量由30个增加到31个，其分布相对集中，对应的数量及其空间分布较为稳定，其中成都都市圈周边的H-H集聚区出现了向西南方向延伸的趋势。

L-L集聚地区，即低灯光密度地区与低灯光密度相邻的地区，2015—2020年L-L集聚类型对应区县的数量变化不大，由13个减少到12个，但空间分布格局变动较为明显，其中位于宜宾境内的叙州、长宁等5个区县，在该研究时段内由L-L集聚类型转变为不显著类型；雅安市雨城区、明山区、眉山市洪雅县以及泸州市古蔺县由2015年的不显著地区变为2022年的L-L集聚区。LISA显著性地图显示，与2015年相比，2020年雅安市、乐山市辖区内区县，低水平LISA显著性增强，表明川南连片贫困区在空间上的集聚现象并没有随着地区整体经济发展有所改善，反而更趋向于明显、分布更加分散。

3 结论与讨论

本文基于成渝地区双城经济圈县域NPP-VIIRS夜间灯光数据，结合标准差椭圆、探索性空间数据分析方法，从格网尺度、区县级行政区尺度揭示成渝地区双城经济圈的经济发展空间差异、发展方向特征及空间相关性，得出以下结论。

从空间差异看，2015—2020年成渝地区双城经济圈县域经济总体水平不断提高，经济发展逐步呈现空间均衡化趋势，但地区整体发展水平差异明显，区域间发展不平衡性程度依然较大。成都、重庆中心城区在经济圈有着显著优势，高发展程度县域较为集中地分布在以成都、重庆中心区为核心的“一轴两带”地区，经济圈东北部形成以南充为核心的次级集聚中心。低发展水平县域数量随地区经济发展而逐年减少，边缘贫困山区经济基础较差，增长速度缓慢。从经济分布特征椭圆分析结果来看，经济圈经济重心向东南方向移动，与几何重心差距逐年缩小。双城经济圈经济空间格局在东南方向上有扩张趋势，在西北方向有微弱收缩趋势，各年份标准差椭圆转角θ变动较小，椭圆长轴与成渝主轴近似重合，成渝双极核城市对椭圆展布方向性影响较大。从空间相关性结果看，双城经济圈县域经济存在较强正向全局空间相关性，成都与重庆都市圈高水平集聚现象呈现出渐趋显著态势，成都都市圈周边的高水平集聚区呈现向东南方向延伸趋势。乌蒙山区成为低水平集聚地区，呈现出“塌陷”特征。

在国家战略的引领下，成渝地区双城经济圈必将迎来新机遇。如何抓住历史机遇，发挥资源禀赋和区位优势，加快推进成渝地区双城经济圈成长为中国经济“第四极”，如何充分发挥“双极核”城市集聚辐射作用，培育区域次级集聚中心，推进双城经济圈一体化发展等，是后续应进一步探索的问题。