侯浩川，龍澤昊，胡珮琪，王思思

（1.中國地質大學信息工程學院，湖北 武漢 430074 ；2.中國地質大學經濟管理學院，湖北 武漢430074）

基于GIS的重慶縣域產業(yè)經濟空間差異演化研究

侯浩川1，龍澤昊1，胡珮琪2，王思思1

（1.中國地質大學信息工程學院，湖北 武漢 430074 ；2.中國地質大學經濟管理學院，湖北 武漢430074）

選取2000～2014年重慶市各產業(yè)人均產值數(shù)據(jù)，基于ArcGIS的空間統(tǒng)計模塊，采用全局空間自相關Moran's I指數(shù)、Getis-Ord Gi*指數(shù)、標準差橢圓方法對重慶市縣域產業(yè)經濟發(fā)展的空間差異時空演化進行研究。結果表明,重慶市各縣域第二、三產業(yè)發(fā)展具有顯著的空間自相關性,第一產業(yè)整體發(fā)展變化不大；第二產業(yè)整體呈空間擴張的狀態(tài)；第三產業(yè)整體呈空間收縮的狀態(tài)。

縣域產業(yè)經濟；區(qū)域經濟差異；GIS；空間自相關；標準差橢圓

從GIS與區(qū)域產業(yè)經濟結合的角度引入空間分析思路，研究重慶市縣域各產業(yè)的發(fā)展時空差異與空間演化，為區(qū)域產業(yè)發(fā)展政策制定提供科學合理的參考[1-8]。

1 數(shù)據(jù)說明

本文使用的數(shù)據(jù)來自《重慶市統(tǒng)計年鑒》（2000～2015），根據(jù)重慶市人民政府印發(fā)《重慶市國民經濟和社會發(fā)展第十個五年計劃構建三大經濟區(qū)重點專題規(guī)劃的通知》,將重慶市各縣區(qū)市劃分為都市發(fā)達經濟圈、渝西經濟走廊、三峽庫區(qū)生態(tài)經濟圈[9]，如表1所示。

表1 重慶市三大經濟區(qū)劃分

重慶市 2000～2010年有 40個縣、區(qū)；2011～2014年有38個縣、區(qū)。2011 年前后，重慶市的行政區(qū)劃有所調整：撤銷大足縣、雙橋區(qū)，設立大足區(qū)，將雙橋區(qū)并入大足區(qū)；撤銷萬盛區(qū)和綦江縣，設立綦江區(qū)，將萬盛區(qū)并入綦江區(qū)[10]。鑒于此，本文所使用的各縣、市轄區(qū)在2000～2010年執(zhí)行調整前的標準，在2011～2014年執(zhí)行調整后的標準。

2 重慶市縣域產業(yè)經濟演化

2.1 總體布局特征

空間自相關是一種空間數(shù)據(jù)分析方法，研究空間中某位置與其相鄰位置觀察值是否存在相關性及相關程度。常用的空間自相關主要有全局自相關和局域自相關兩種[11]。全局Moran's I 指數(shù)反映空間鄰近區(qū)域單元屬性的相似度，取值在[-1,1]之間。當其值等于0時，表示空間事物為空間隨機分布；其值大于0且接近1，表明空間實物是存在集聚的，即空間正相關；其值小于0且接近-1，表明空間實物是分散的，即空間負相關[7]。Z 得分表示標準差的倍數(shù)，P值表示所觀測到的空間模式是由某一隨機過程創(chuàng)建而成的概率，當Z<-1.65且P<0.10時，置信度為90%；當Z<-1.96且P<0.05時，置信度為95%；當Z<-2.58且P<0.01時，置信度為99%[12]。

利用ArcGIS分別對重慶市2000～2014年人均第一產值、第二產值、第三產值的Moran's I指數(shù)、P值、Z值進行計算，結果如表2、圖1所示。

圖1 2000～2014年重慶市縣域產業(yè)Moran's I指數(shù)與Z-Score檢驗變化圖

表2 2000～2014年重慶市縣域各產業(yè)Moran's I指數(shù)

結合表2、圖1可知，重慶市各縣域第一、二、三產業(yè)的人均產值Moran's I指數(shù)和Z-Score檢驗隨時間變化的趨勢基本相同，空間自相關顯著性：第二產業(yè)＞第三產業(yè)＞第一產業(yè)。

重慶市第一產業(yè)的空間自相關性呈逐年增強的趨勢，全局Moran's I指數(shù)在2007年之前小于0，在2007年之后大于0。在2011年之前Z檢驗值小于1．65，呈隨機分布。在2011～2014年Z值大于1．65，呈顯著的集聚分布，說明自2000年以來，人均第一產值高的地區(qū)和人均第一產值低的地區(qū)在空間上由隨機分布變?yōu)楦髯缘募蟹植?，并且隨著時間的推移這種趨勢還在不斷加強。

重慶市第二產業(yè)在2000～2014年均呈顯著的空間正相關；在2000～2004年間有增強的趨勢；在2004～2010年間有逐漸減弱的趨勢，但在2011年后明顯增強。自2000年以來，人均第二產值高的地區(qū)和人均第二產值低的地區(qū)在空間上為各自的集中分布，且集中分布的程度在2000～2004年有增強的趨勢，2004～2010年有減弱的趨勢，2010～2014年明顯增強。

重慶市第三產業(yè)在2000～2014年均呈顯著的空間正相關，且空間自相關性基本維持不變。自2000年以來，人均第三產值高的地區(qū)和人均第三產值低的地區(qū)在空間上為各自的集中分布，并且隨著時間的推移這種情況基本不變。

2.2 局部演化特征

2.2.1 Getis-Ord Gi*指數(shù)

全局Moran's I指數(shù)評估在很大程度上掩蓋了局部不穩(wěn)定性時，就需要考察其集聚熱點區(qū)域的變化情況，以便更有效地研究縣域產業(yè)經濟格局的演化狀況[13]。Get-Ord Gi*指數(shù)用于局域相關性分析，可以區(qū)分出高值聚類和低值聚類，可識別出研究區(qū)域內熱點區(qū)域和冷點區(qū)域的空間分布[14]。根據(jù) Getis-Ord Gi*指數(shù)的高低以及顯著性水平，將重慶市縣域經濟空間格局分為七類，分別是冷點高顯著區(qū)、冷點中顯著區(qū)、冷點低顯著區(qū)、隨機區(qū)以及熱點低顯著區(qū)、熱點中顯著區(qū)和熱點高顯著區(qū)[8]。利用ArcGIS分別對重慶市2000年、2007年、2014年人均第一產值、第二產值、第三產值的Get-Ord Gi*指數(shù)進行計算，結果如表3所示。

圖2 2000～2014年重慶市縣域各產業(yè)冷、熱點區(qū)域分布圖（審圖號為：渝S（2015）022號）

表3 2000～2014年重慶市縣域各產業(yè)標準差橢圓參數(shù)計算結果

選取的2000年、2007年、2014年的重慶市第一產業(yè)冷點區(qū)域不斷擴大，冷點顯著程度逐漸加強，且主

2.2.2 標準差橢圓

標準差橢圓是一種重要的空間計量分析工具，主要用來測量要素的空間差異與其空間分布特征[15]。橢圓面積的大小反映空間數(shù)據(jù)的分散或聚集程度[16]，橢圓的主軸代表空間數(shù)據(jù)分布的主要方向，長度代表要素的空間分布在主要方向上偏向于重心的程度，輔軸則代表空間數(shù)據(jù)分布最少的方向，長度代表要素分布在次要方向上偏離重心的程度[17,18]。

利用ArcGIS分別對重慶市2000～2014年人均第一產值、第二產值、第三產值的標準差橢圓和平均中心參數(shù)進行計算，結果如表3、圖3～6所示。要集中在重慶市都市發(fā)達經濟圈，說明該區(qū)域的第一產業(yè)發(fā)展水平普遍較低，在空間上形成了低值集聚。

2000年、2007年、2014年重慶市第二產業(yè)熱點區(qū)域的數(shù)量和地點幾乎沒有變化，主要集中在都市發(fā)達經濟圈和渝西經濟走廊，并逐漸擴大到三峽庫區(qū)經濟圈的西部；冷點主要集中在三峽庫區(qū)經濟圈的渝東北翼，并有擴大趨勢。

2000年、2007年、2014年重慶市第三產業(yè)熱點地區(qū)幾乎沒有任何變化，重慶市縣域第三產業(yè)發(fā)展的熱點區(qū)域較為穩(wěn)定，主要集中在都市發(fā)達經濟圈以及靠近都市發(fā)達經濟圈的渝西經濟走廊部分地區(qū)。

圖3 2000～2014年重慶市縣域各產業(yè)標準差橢圓參數(shù)計算結果折線圖

圖4 2000～2014年重慶市縣域第一產業(yè)標準差橢圓分布圖

圖5 2000～2014年重慶市縣域第二產業(yè)標準差橢圓分布圖

從標準差橢圓面積來看，重慶市第一產業(yè)的標準差橢圓面積最大，東北到萬州區(qū)，西南至合川區(qū)、江津區(qū)等地區(qū)，15 a來基本保持不變，表明重慶縣域第一產業(yè)發(fā)展的整體空間分布范圍也幾乎沒有變化；第二產業(yè)的標準差橢圓范圍，東北到豐都縣、忠縣，西南至合川區(qū)、江津區(qū)等區(qū)域，面積隨著時間的推移在不斷波動中增加，表明其第二產業(yè)發(fā)展呈空間擴張的趨勢；第三產業(yè)的標準差橢圓的范圍，東北到豐都縣、忠縣，西南至合川區(qū)、江津區(qū)等區(qū)域，面積隨著時間的推移在不斷波動中減小，表明其第三產業(yè)發(fā)展呈空間收縮的趨勢。

從轉角方面來看，重慶市縣域人均第一、二、三產值的標準差橢圓方向均呈東北-西南格局，轉角角度變化均不大，總體上第二產值＞第三產值＞第一產值。

圖6 2000～2014年重慶市縣域第三產業(yè)標準差橢圓分布圖

從主軸和輔軸方面來看，自2000～2014年重慶市第一產業(yè)的標準差橢圓主軸和輔軸長度在波動中有所增加但幅度不大，說明縣域第一產業(yè)在主要方向和次要方向上均出現(xiàn)輕度的分散現(xiàn)象；第二產業(yè)標準差橢圓主軸和輔軸長度隨著時間推移不斷增加，說明縣域第二產業(yè)在主軸方向上出現(xiàn)分散現(xiàn)象；第三產業(yè)標準差橢圓主軸和輔軸長度隨著時間推移不斷減少，說明縣域第三產業(yè)在主軸方向上出現(xiàn)極化現(xiàn)象。

3 結 語

從全局空間自相關Moran's I指數(shù)及其對應的Z-Score檢驗結果來看，自2000～2014年間重慶市縣域第二產業(yè)和第三產業(yè)呈顯著的空間正相關，第一產業(yè)的空間自相關性逐漸增強，由不顯著的空間自相關發(fā)展為顯著的空間正相關，且3個產業(yè)的顯著性在波動中都有增強的趨勢。在總體上，空間自相關顯著性：第二產業(yè)＞第三產業(yè)＞第一產業(yè)，說明各產業(yè)發(fā)展水平較高的縣域和發(fā)展水平較低的縣域均趨于各自鄰接，其中重慶縣域第二產業(yè)的空間集聚態(tài)勢最強，第三產業(yè)次之，第一產業(yè)最弱。

從Getis-Ord Gi*指數(shù)來看，重慶市2000年、2007年、2014年間縣域第一產業(yè)發(fā)展的冷點主要集中在重慶都市發(fā)達經濟圈，且范圍逐漸擴大，說明重慶市縣域第一產業(yè)的衰退以重慶都市發(fā)達經濟圈為中心，逐漸向四周擴大；第二產業(yè)的冷點主要集中在三峽庫區(qū)經濟圈的渝東北翼，有擴大趨勢，熱點主要集中在都市發(fā)達經濟圈和渝西經濟走廊，逐漸擴大到三峽庫區(qū)經濟圈的西部，說明第二產業(yè)發(fā)展相對緩慢的地區(qū)包括三峽庫區(qū)經濟圈的渝東北地區(qū)，第二產業(yè)發(fā)展較快的地區(qū)包括都市發(fā)達經濟圈和渝西經濟走廊，逐漸擴大到三峽庫區(qū)經濟圈的西部；第三產業(yè)熱點地區(qū)沒有任何變化，主要集中在都市發(fā)達經濟圈以及靠近都市發(fā)達經濟圈的渝西經濟走廊東部地區(qū)，說明重慶市都市發(fā)達經濟圈和渝西經濟走廊的東部地區(qū)第三產業(yè)的發(fā)展狀況快于其他地區(qū)。

從標準方差橢圓看，自2000～2014年間重慶市第一、二、三產業(yè)標準差橢圓整體均呈現(xiàn)東北-西南格局。第一產業(yè)的標準差橢圓面積、主軸長度、輔軸長度變化較小，結合Moran's I指數(shù)和Getis-Ord Gi*來看，重慶市縣域第一產業(yè)整體發(fā)展的變化不大，但局部聚類現(xiàn)象越來越明顯；第二產業(yè)標準差橢圓面積、主軸長度、輔軸長度逐漸擴大，說明其第二產業(yè)發(fā)展在主軸和輔軸方向均出現(xiàn)分散現(xiàn)象，整體呈擴張的狀態(tài)；第三產業(yè)標準差橢圓面積、主軸長度、輔軸長度逐漸縮小，說明其第三產業(yè)發(fā)展在主軸和輔軸方向均出現(xiàn)極化現(xiàn)象，整體呈收縮的狀態(tài)。

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P208

B

1672-4623（2017）10-0036-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.10.011

2016-07-25。

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41201474，41401449）。

侯浩川，主要從事空間數(shù)據(jù)分析和地圖學研究工作。