奐璐迪

(重慶師范大學地理與旅游學院，重慶 401331)

夜間燈光數(shù)據作為研究區(qū)域經濟的一個創(chuàng)新研究視角，具有時序穩(wěn)定性、全面性、高度客觀性3大特點[1]。相對于傳統(tǒng)經濟統(tǒng)計數(shù)據而言，夜間燈光數(shù)據較小程度上受人為因素的干擾，且可以根據研究的需要柵格化到不同尺度，現(xiàn)已被更多學者重視并作為基礎數(shù)據納入到區(qū)域經濟的研究框架。1997年Elvidge首先證明了北美洲21個國家夜間燈光數(shù)據與其GDP的相關性[2]，并在其后的研究中進一步證明這兩者之間存在較強的線性相關[3]。2010年Ghosh在分析夜間燈光數(shù)據與美國經濟數(shù)據空間關系的基礎上，建立了回歸模型，該模型而后被應用于檢驗官方發(fā)布的GDP數(shù)據工作[4]。國內對于夜間燈光數(shù)據的研究也在2011年以后有了極大的推進，韓向娣建立了全國1kmGDP密度圖，有利于區(qū)域經濟學者對于區(qū)域進行長時間序列的研究[5]，劉浩利用夜間燈光數(shù)據探索了京津冀地區(qū)經濟發(fā)展失衡格局的時空演化[6]。

本研究選取2015—2020年NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據為基礎數(shù)據，利用ArcGIS、GeoDa軟件，結合空間統(tǒng)計、標準差橢圓和探索性空間數(shù)據分析等方法，探究成渝地區(qū)雙城經濟圈經濟空間格局特征及其演化特征，揭示雙核城市群發(fā)展演化特征和規(guī)律，以期研究結果為成渝地區(qū)協(xié)同發(fā)展的政策制定提供科學依據，為最終推動成渝地區(qū)乃至中國西部地區(qū)經濟協(xié)調、高質量發(fā)展提供理論支撐。

1 數(shù)據與方法

1.1 研究區(qū)概況

2021年國務院印發(fā)的《成渝地區(qū)雙城經濟圈規(guī)劃建設綱要》明確了成渝地區(qū)雙城經濟圈地域范圍，具體范圍包括了重慶市渝中、璧山、江津、忠縣、銅梁等共計27個區(qū)縣，四川省成都、自貢、瀘州、德陽、宜賓等15市區(qū)，共計116個區(qū)縣，雙城經濟圈總計143個區(qū)縣，總面積18.5萬km2，見圖1。

圖1 研究區(qū)地域范圍及城市空間分布

1.2 數(shù)據來源與預處理

1.2.1 夜間燈光數(shù)據

本文采用美國NGDC數(shù)據中心(https://www.ngdc. noaa.gov/)提供的NPP-VIIRS穩(wěn)定燈光數(shù)據。相比于DMSP-OLS數(shù)據，該數(shù)據具有高分辨率、高靈敏度、相對穩(wěn)定、有效克服灰度值(DN值)天花板等優(yōu)點。將下載的數(shù)據投影轉換成WGS-84坐標系，對原始數(shù)據進行負值以及極大值處理。

1.2.2 地理空間數(shù)據

四川和重慶縣級行政區(qū)劃數(shù)據來源于中國科學院數(shù)據中心(https://www.resdc.cn)，疊加《成渝城市群發(fā)展規(guī)劃》中成渝城市群范圍示意圖進行地圖配準，以縣級行政區(qū)劃圖為基礎，以成渝城市群范圍示意圖為范本對縣級行政區(qū)劃圖數(shù)據進行局部調整。以局部調整后的矢量面圖層作為掩膜提取夜間燈光柵格數(shù)據，得到成渝地區(qū)雙城經濟圈2015—2020年夜間燈光數(shù)據。

1.3 研究方法

1.3.1 夜間燈光統(tǒng)計方法

以區(qū)域內部所有柵格像元DN值的總和來表征該地區(qū)夜間燈光總亮度。地區(qū)夜間光總量L計算公式：

(1)

式中，xi代表第i個像元的DN值。

1.3.2 標準差橢圓

(2)

1.3.3 探索性空間數(shù)據分析

探索性空間數(shù)據分析(Exploratory Spatial Data Analysis,ESDA)作為一種較為成熟的空間統(tǒng)計方法，在現(xiàn)代空間統(tǒng)計學中得到了廣泛運用。本文采用了包括直方圖、全局空間自相關、局部空間自相關方法在內的ESDA技術，描述2015—2020年成渝地區(qū)雙城經濟圈地區(qū)的區(qū)域經濟空間相關性特征及其格局演化。

全局空間自相關的計算公式[8]：

(3)

2 結果與分析

2.1 總體空間差異分析

借助ArcGIS軟件，利用區(qū)域分析工具，統(tǒng)計出每個研究單元DN值的總和，除以對應研究單元的面積，所得比值即為各研究區(qū)夜間燈光密度。采用JENKS自然間斷點法，對2020年夜間燈光密度由高到低進行等級劃分，用以表征該地區(qū)經濟發(fā)展水平，所得結果如下。

圖2 2015—2020年經濟發(fā)展程度示意圖

成渝雙城經濟圈以成都-重慶中心區(qū)作為成渝發(fā)展主軸(下稱主軸)，整體呈現(xiàn)出“軸線高兩翼低”的經濟空間格局，整體發(fā)展水平差異明顯、區(qū)域間不平衡程度較大，但發(fā)展不平衡性逐步趨于改善；該研究時段內成渝地區(qū)雙城經濟圈整體從經濟發(fā)展程度越低對應區(qū)縣數(shù)量越大的類“金字塔”型等級特征，轉變?yōu)?個發(fā)展等級對應區(qū)縣數(shù)量趨于均衡的等級特征。

成都、重慶中心區(qū)及其輻射形成的2個都市圈在經濟圈內部具有顯著優(yōu)勢，極核城市對于鄰近城市的經濟輻射作用不斷加強，呈現(xiàn)出明顯“中心-外圍”結構，即在一定的地域范圍內，離雙極核城市越近的地區(qū)，其經濟發(fā)展程度越高、經濟提升速度越快。

2018年以來，以成都、重慶中心區(qū)為核心的“一軸兩帶”的經濟空間格局在示意圖上顯現(xiàn)的愈發(fā)清晰，成綿樂城市帶和沿江城市帶經濟發(fā)展程度明顯區(qū)別于周邊地區(qū)。成綿樂城市帶涉及區(qū)縣共計27個，占全部縣域數(shù)量的18.9%，其中高、較高發(fā)展水平地區(qū)對應數(shù)量為15個、6個，分別占全區(qū)域總量的50%、27.2%；沿江城市帶涉及區(qū)縣共計25個，占全部縣域數(shù)量的17.4%，其中高、較高發(fā)展水平地區(qū)對應數(shù)量為10個、4個，分別占全區(qū)域總量的33.3%、18.2%。

該研究時段經濟圈部分市區(qū)經濟發(fā)展程度顯著提高，如綿陽市涪城區(qū)、自貢市自流井區(qū)、南充市高坪區(qū)和順慶區(qū)、德陽市旌陽區(qū)、瀘州市龍馬潭區(qū)和江陽區(qū)等，這些地區(qū)或經濟基礎較好，或經濟發(fā)展迅猛，也提升為除成都、重慶都市圈之外的高水平經濟發(fā)展地區(qū)。經濟發(fā)展程度低且該時間段內并沒有明顯增長的地區(qū)，主要分布在雙城經濟圈的東南邊緣，也零星分布在渝東南和渝東北部分區(qū)域。而資陽市作為處于發(fā)展軸線中部城市，其“發(fā)展洼地”現(xiàn)象未在過去的6a內得到有效改善，經濟發(fā)展程度并未得到明顯提升。

2.2 經濟分布特征橢圓分析

借助ArcGIS工具，按屬性提取2015年、2017年、2020年夜間燈光柵格數(shù)據柵格值>0的像元，將其轉化成矢量點數(shù)據后進行標準差橢圓分析，見圖3。從結果來看，3個節(jié)點年份標準差橢圓的扁率較大，夜間燈光的分布并非隨機，方向性較為明顯，其長半軸方向與經濟圈發(fā)展主軸方向近似重合。橢圓面積從2015年5.157萬km2到2017年5.109萬km2，再到2020年5.31萬km2，橢圓面積呈現(xiàn)了先微弱收縮再擴張的趨勢，2020年夜間燈光相比2015年、2017年在空間上的分布更加趨于分散，經濟不平衡的狀況有所改善；較成渝地區(qū)雙城經濟圈的幾何重心，3個年份的橢圓重心均偏北，經濟圈北部的整體經濟發(fā)展狀況優(yōu)于經濟圈南部。此外，6a間橢圓的重心大概由2015年(E105°17′，N30°32′)轉移至2017年(E105°17′，N30°29′)再到2020年(E105°20′，N30°30′)，橢圓重心逐漸向東南方向移動，2015—2017年移動了2.5km，2017—2020年移動了3.8km，表明經濟圈東南邊較西北邊地區(qū)DN值增長量大，拉動橢圓的重心向重慶一側的偏移比較明顯。

圖3 2015年、2017年、2020年標準差橢圓示意圖

2.2.1 全局空間相關性分析

利用研究單元夜間燈光密度的對數(shù)作為該地區(qū)經濟實力的代理變量分別計算6個年份的全局莫蘭指數(shù)，見表1。

表1 縣域經濟全局Moran′s I指數(shù)

通過觀察各年份莫蘭指數(shù)可知，經濟集聚水平在0.60上下波動，變化幅度非常小，維持著較高空間集聚性，說明成渝地區(qū)雙城經濟圈縣域經濟在空間上有非常強的正向關聯(lián)性，且在空間上的集聚現(xiàn)象趨于穩(wěn)定。

2.2.2 局部空間相關性分析

LISA是衡量空間單元某種屬性與周圍單元正向或負向相關程度及其顯著性的一種常用指標[9]。利用GeoDa軟件，基于z值檢驗(P≤0.05)，繪制2015年、2017年以及2020年LISA集聚圖和顯著圖，結果見圖4。從整體來看，2015—2020年成渝地區(qū)雙城經濟圈基本經濟空間格局沒發(fā)生較大變動，只有局部微弱調整。具體結論如下。

L-H集聚地區(qū)，即自身為低燈光密度區(qū)但與高燈光密度區(qū)相鄰的地區(qū)，該研究時段內L-H集聚類型全部轉變?yōu)槠渌垲愋汀?015年該類型分布在簡陽市、德陽羅江區(qū)。

H-H集聚地區(qū)，即高燈光密度區(qū)與高燈光密度區(qū)相鄰的地區(qū)，該集聚類型分布較為集中、顯著性有所增加。H-H集聚類型僅分布在重慶中心區(qū)及璧山區(qū)、成都市及其周圍區(qū)縣，該類型地區(qū)數(shù)量由30個增加到31個，其分布相對集中，對應的數(shù)量及其空間分布較為穩(wěn)定，其中成都都市圈周邊的H-H集聚區(qū)出現(xiàn)了向西南方向延伸的趨勢。

L-L集聚地區(qū)，即低燈光密度地區(qū)與低燈光密度相鄰的地區(qū)，2015—2020年L-L集聚類型對應區(qū)縣的數(shù)量變化不大，由13個減少到12個，但空間分布格局變動較為明顯，其中位于宜賓境內的敘州、長寧等5個區(qū)縣，在該研究時段內由L-L集聚類型轉變?yōu)椴伙@著類型；雅安市雨城區(qū)、明山區(qū)、眉山市洪雅縣以及瀘州市古藺縣由2015年的不顯著地區(qū)變?yōu)?022年的L-L集聚區(qū)。LISA顯著性地圖顯示，與2015年相比，2020年雅安市、樂山市轄區(qū)內區(qū)縣，低水平LISA顯著性增強，表明川南連片貧困區(qū)在空間上的集聚現(xiàn)象并沒有隨著地區(qū)整體經濟發(fā)展有所改善，反而更趨向于明顯、分布更加分散。

3 結論與討論

本文基于成渝地區(qū)雙城經濟圈縣域NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據，結合標準差橢圓、探索性空間數(shù)據分析方法，從格網尺度、區(qū)縣級行政區(qū)尺度揭示成渝地區(qū)雙城經濟圈的經濟發(fā)展空間差異、發(fā)展方向特征及空間相關性，得出以下結論。

從空間差異看，2015—2020年成渝地區(qū)雙城經濟圈縣域經濟總體水平不斷提高，經濟發(fā)展逐步呈現(xiàn)空間均衡化趨勢，但地區(qū)整體發(fā)展水平差異明顯，區(qū)域間發(fā)展不平衡性程度依然較大。成都、重慶中心城區(qū)在經濟圈有著顯著優(yōu)勢，高發(fā)展程度縣域較為集中地分布在以成都、重慶中心區(qū)為核心的“一軸兩帶”地區(qū)，經濟圈東北部形成以南充為核心的次級集聚中心。低發(fā)展水平縣域數(shù)量隨地區(qū)經濟發(fā)展而逐年減少，邊緣貧困山區(qū)經濟基礎較差，增長速度緩慢。從經濟分布特征橢圓分析結果來看，經濟圈經濟重心向東南方向移動，與幾何重心差距逐年縮小。雙城經濟圈經濟空間格局在東南方向上有擴張趨勢，在西北方向有微弱收縮趨勢，各年份標準差橢圓轉角θ變動較小，橢圓長軸與成渝主軸近似重合，成渝雙極核城市對橢圓展布方向性影響較大。從空間相關性結果看，雙城經濟圈縣域經濟存在較強正向全局空間相關性，成都與重慶都市圈高水平集聚現(xiàn)象呈現(xiàn)出漸趨顯著態(tài)勢，成都都市圈周邊的高水平集聚區(qū)呈現(xiàn)向東南方向延伸趨勢。烏蒙山區(qū)成為低水平集聚地區(qū)，呈現(xiàn)出“塌陷”特征。

在國家戰(zhàn)略的引領下，成渝地區(qū)雙城經濟圈必將迎來新機遇。如何抓住歷史機遇，發(fā)揮資源稟賦和區(qū)位優(yōu)勢，加快推進成渝地區(qū)雙城經濟圈成長為中國經濟“第四極”，如何充分發(fā)揮“雙極核”城市集聚輻射作用，培育區(qū)域次級集聚中心，推進雙城經濟圈一體化發(fā)展等，是后續(xù)應進一步探索的問題。