基于k-means聚类分析法的四川省区域经济差异时空演化分析

兰云飞

（西北师范大学地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070）

1 研究背景、现状及研究意义

1.1 研究背景

统筹区域发展，实现共同富裕，关系到社会主义现代化建设全局和稳定，是建立社会主义和谐社会的重要保证。目前，随着我国经济的迅猛发展，区域间发展不平衡的问题愈发突出，这不但表现在大尺度空间上的差异，如东西间经济发展不平衡、南北经济发展不平衡；城乡经济发展不平衡；而且还表现在小尺度区域的城市与城市间经济发展的不平衡，个别省份内甚至还出现了一家独大的局面。

区域经济差异不仅影响到国民经济的健康运行，而且关乎到中国政治和社会的稳定[1]因此，实现区域协调发展已经成为目前迫切需要解决的问题，研究区域经济差异将对全社会具有重要的研究价值和现实意义。

1.2 国内外研究现状

改革开放以来,我国区域经济政策开始从注重公平转向注重效率,在东部沿海地区基础好、投资效益高的情况下,实行了向东部倾斜的区域经济政策,促进了国民经济的全面高涨和新的经济增长源的形成。然而,与之相伴随的是区域差距的日益显现,这违背了我国和谐发展的战略[2]。不少学者也对此进行了探讨和研究分析，针对中国区域经济差异的实证研究，国内外研究者从不同空间尺度、不同研究方法阐述并揭示其时空演变、空间集聚特征及影响机制。空间尺度方面多以全国、省（直辖市）以及城市群为对象，主要关注区域（或地带）间及区域（或地带）内、省际或具体某省的区域经济差异问题[3.4.5]，而忽略了省内区域经济的非均质性[6]。就区域政策而言，同样的区域政策会在同一省份的不同区位产生不同的结果

1.3 研究意义

区域经济差异不断加大、经济不平衡性增长、社会矛盾突出等问题已经成为制约社会和谐稳定与经济健康发展的突出问题，[7]成为理论和工作焦点中的热门问题。因此，研究四川省区域经济差异对于促进四川省区域经济协调发展具有重要的现实意义，同时也能为全国其它地区区域发展不平衡的问题提供一定的借鉴和参考。基于此，本文以四川省地级市为研究区，利用k-means聚类分析，将四川省各州市按主要统计变量聚类，以期为改善四川区域经济差异，统筹区域发展提供理论支持和决策依据，同时也能给其它面对相同问题的地区提供一定的借鉴和指导。

2 研究区概况及区域划分

2.1 研究区概况

四川，位于我国中西部地区，是一个集资源、文化和经济于一体的大省，人口众多，改革开放以来，四川实现了突飞猛进的发展，西部大开发战略的实施，更为当地的发展迎来了新的契机，然而伴随着全省经济的发展，省内区域之间的差异也愈发突出，以成都最为明显，其经济发展水平已远远领先于省内的其他州市，并且这种局面仍呈现出不断扩大的趋势。因此，缩小四川区域经济差异，实现区域经济协调发展已成为四川省亟需解决的问题。

2.2 区域划分

四川省下辖21个州市，本文以地级市为单元以综合指标用聚类分析研究四川省区域经济发展差异，按经济发展水平分为经济高度发达地区、经济发达地区、较发达地区和欠发达地区和落后地区作为其定性分析并对其进行地区分解，如图1所示。其次定量分析采用差异性描述人均GDP衡量各州市经济差异，最后总结出四川省区域经济差异演变规律。

图1 四川行政区划图

3 四川省区域经济差异分析

3.1 研究方法及分析方案

1）k-means聚类分析(K-means clustering analysis)。聚类分析是一组将研究对象分为相对同质的群组的统计分析技术，是将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性。

k-means聚类分析法属于聚类分析非层次聚类中的一种，在进行聚类时首先需选择某些记录作为凝聚点循环，然后按就近原则将其余记录向凝聚点凝集，计算出各个初始分类的中心位置（均值），最后用计算出的中心位置重新进行聚类，如此反复循环，直到凝聚点位置收敛为止。本文用其测度四川省各州市经济发展水平差异，文中从2018年四川统计年鉴中选取2017年部分经济指标作为原始数据，包括地区国民生产总值（Sichuan administrative district map.）、人均 GDP（GDP percapita）、三大产业分产业生产值（The three major industries are dividedintoin dustrial production values.）、城镇化率（Urbanizationrate）以及年末常住人口（Year-endresidentpopulation），绘制见表1。

表1 各州市指标表

由于统计变量单位不一，聚类前对数据进行标 准化处理，见表2。

表2 标准化处理

SPSS导入表一数据，考虑到影响因子里不同因子对经济发展水平的权重，选择五个指标中对经济发展水平影响较大的三个关键指标（地区国民生产总值、人均GDP、城镇化率）作为聚类分析变量，kmeans分析如下，见表 3，表 4、表 5。

表3 初始聚类分析

表4 最终聚类分析

表5 聚类分析结果量表

k-means聚类分析结果表5与最终聚类中心相拟合验证，很好的反映了各类区各变量指标间的差异。

基于聚类分析结果划分为以下5类：第1类：经济高度发达地区：攀枝花

成因:攀枝花位于四川西南部横断山区，气候环境宜人，自然资源丰富，尤其矿产资源富足，促进了大量的人口迁入，带动了当地相关产业的发展和基础设施的完善，矿产资源的开发，吸引了大量的外来人口及相关企业的入驻，加之近年来旅游服务等相关产业的兴起，使得该地一度成为四川省西南部一个不逊于成都的经济增长极；

第2类：经济发达地区：成都。（此处由K均值聚类分析为第二类地区：经济发达地区，原因受其人均GDP的影响较大，理论上综合多方面因素可将成都与攀枝花划为一类）

成都，四川省会，四川省经济、政治、文化和金融中心，副省级城市特大城市，西部战区机关驻地，国务院确定的国家重要高新技术产业基地、商贸物流中心和综合交通枢纽，西部地区科技、教育、文化基地，西部地区重要的中心城市。

形成原因：成都位于四川盆地西部，土壤肥沃，自古以来农业发达，工业基础雄厚，同时作为国家重要的历史文化名城，受国家战略的高度扶持。随着西部大开发战略的落实，成都的重要性便更加突出。同时得天独厚的地理位置使得战略位置十分突出，有着西南地区重要军事军区——成都军区。成都也是西南地区的商贸物流中心和综合交通枢纽，商品交流贸易频繁，交通运输十分发达，作为西部地区的重要的科教文化基地，其内高等学府众多，近年来随着旅游服务业的兴起吸引了大批国内外游客，使得成都成为了四川省经济最发达的区域。

第3类：经济较发达地区（4个）：德阳、自贡、乐山、绵阳。

成因：该类地区位于四川盆地，地形平坦，水资源丰富，工农业发展历史悠久，基础雄厚。区位优势明显，交通便利，旅游服务业发达，以乐山较为突出。受国家战略的支持，德阳为中国重大技术装备制造业基地，国家第二批应急产业示范基地，也是举足轻重的重工业基地，第二产业对经济发展影响很大。位于成都平原经济区，距省会成都距离近，与成都贸易来往密切，受成都辐射影响大，因此较同类中的其它三个地区经济更为发达。

第4类：经济欠发达地区（13个）：宜宾、资阳、眉山、雅安、泸州、广安、内江、遂宁、南充、达州、广元、巴中。

本区没有大型的工业产业, 旅游业较为发达但没有形成特色。大部分地区地理位置稍微逊色，工农业发展相对起步较晚，相较前一类地区距离省会或中心城市较远，受其辐射影响较小，经济欠发达。

第5类：经济落后地区：凉山、甘孜。

该类地区主要位于川西横断山区带，距离省会成都较远，受其辐射影响小，工农业基础薄弱，开发历史较晚，自然资源匮乏，人口素质普遍较低。加之位于山地地带，地形险阻，交通十分不便，成为制约该地区经济发展的关键因素。

3.2 差异性描述分析

年份选取：选择2001-2017年四川省各州市人均GDP作为统计数据。

选取理由：

理由一：两次左倾错误思想、十年文革已对四川的经济造成严重的创伤，全省经济低迷，此时区域之间存在差异但这种差异并不明显，改革开放使四川迎来了新的发展契机，从安徽省凤阳县小岗村的家庭联产承包责任制作为试点，继而推向全国，四川也得到相继响应，农业生产得到发展，然而由于地理位置的原因，改革开放初期四川经济恢复较慢，相较于率先实行对外开放战略的东部沿海地区，四川各产业发展起步较晚，发展速度较慢，历经了一个相对漫长的量变积累期。直到二十一世纪初，量变积累引起了质的飞跃，四川经济发展速度实现了突飞猛进的增长，改革成效有所突出，这种区域间的差距也变得更加明显。

理由二：时间节点之所以选择2000年以来，一方面避免行政区划的重大调整，如1997年重庆从四川分离而设立直辖市。另一方面尽量保证重大政策实施的连续性，如2000年西部大开发战略正式实施，这在中国区域协调发展战略中具有里程碑意义[8]。

为了将这种差异反映的效果表现的更加明显，得出四川区域经济差异时空演变规律，因此选取2001-2017年作为统计时间段，选取各州市人均GDP进行定量分析,由于统计年份跨度相对较长，为了便于统计分析以及更好的突出各州市经济差异 随时间的变化效果，采用每两年一计法。

表6 2001—2017年四川省各州市人均GDP及差异性描述

从表6中可以直观反映出从2001-2017年四川省人均GDP时空演变均呈现出不断扩大的趋势。各州市人均GDP最大与最小值的极商虽表现为波动减小，但极差值上升较快且不断变大，两极分化十分严重，经济发展极不平衡。从绝对差异来看，2001年，成都人均GDP最高，为14676元，巴中人均GDP最低，为2482元，极差为12194元；2017年，攀枝花人均GDP最高，为92584元，巴中最低，为18148元，极差增至74436元，为2001年的6倍多。经过统计调查发现，四川省人均GDP两极分化问题十分严重，成都和攀枝花每年人均GDP遥遥领先，与该省内的其它州市存在着明显的差距，一直把持着第一二，而巴中则长期为该省人均GDP最低的地区。

4 结论

1）四川省区域经济差异随时间演化呈现出不断加大的趋势，各州市经济发展差距变大。

2）区域经济发展水平不均，两极分化十分严重，有始终不变的经济增长极：成都和攀枝花，以巴中为代表的城市经济发展长期落后。

3）区域经济发展水平受多重因素的共同制约和影响，一方面受当地所处的地理位置，自然条件、发展历史、资源禀赋等内在因素的制约，另一方面还与国家政策的调整，战略的实施以及城市引力（城市吸引外资企业、外来人口的动力）等有着密切的关系。