基于GIS的太原市各区县经济发展差异研究

刘晋红　罗明良　韩丽君

摘 要：选取太原市6区3县1市2007—2016年统计数据，采用主成分分析法建立了县域综合水平测度模型，评价县域经济综合发展水平，得出影响经济发展的主要因子，并根据县域经济综合得分排名并划分等级。结果表明，太原市各区县中，发达区为小店区、迎泽区、万柏林区，较发达区为尖草坪区、杏花岭区，滞后区为晋源区、清徐县、古交市，贫困区为阳曲县、娄烦县。空间上，各区县经济发展水平依赖性弱，各区县之间为负的空间相关性;从时间序列上看，贫富差距逐渐拉大。

关键词：太原市;主成分分析法;空间自相关;区域经济发展

中图分类号 F207文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）13-0010-06

Abstract： Based on the statistical data from 2007 to 2016 in 6 districts， 3 counties and 1 city of Taiyuan City， a county comprehensive level measurement model was established by using the principal component analysis method to evaluate the comprehensive development level of county economy， and the main factors influencing the economic development were obtained.According to the comprehensive score of county economy，rank and classification.The results show that the developed districts in Taiyuan are Xiaodian district， Yingze district and Wanbailin district.The more developed areas were Jiancaoping area and Xinghualing area.The lagging area is Jinyuan area， Qingxu county and Gujiao city.Impoverished area is Yangqu county and Loufan county.In space， the level of economic development of each district and county is weakly dependent， with negative spatial correlation among districts and counties.Time series ，the gap between the rich and the poor gradually widening.

Key words： Taiyuan City; Principal component analysis; spatial autocorrelation; Regional economic development

1 前言

區域经济差异是指在一定范围内，一些区域与另一些区域的经济发展水平有着较大的差异，导致经济非均衡发展的地理现象[1]。县域经济是国民经济的基础单元，发展县域经济对农村经济发展具有推动作用;适度的差异有利于推动资源的合理配置和产业的空间转移，而过大的区域差异则不利于社会稳定和地区经济的繁荣与发展[2]。

为了评估和研究区域差异扩大的成因与机理[3]，定量因子一般用人均GDP[4-6]、城镇居民可支配收入及社会消费品零售总额[7]等研究区域经济差异;李晋等通过综合考虑经济实力、发展潜力、生活水平和保障水平等11项指标评价区域经济发展状况[7]。

从研究方法选择来看，多采用测算绝对差异（标准差[2，8-11]、极差[11]）和相对差异（洛伦兹曲线、基尼系数[12，13]、变异系数[1，2，4，6，8，10]、加权变异系数[4，11]），空间变异函数[14]，主成分分析[9]，空间自相关分析[1]、探索性空间分析[15]等方法;陈培阳等[1]应用主成分分析法研究了不同省内经济差异;郭细根等[16]应用空间自相关分析法研究了不同区域的经济发展差异。

从研究区域的选择上来看，仇方道等[2]对长江三角洲地区经济发展差异进行了探究;李会等[13]对东北地区的经济差异进行了研究;王建康等[17]对东部沿海地区区域经济发展进行了研究;刘明等[14]以西北地区为研究区域进行了研究;乔志霞等[18]对西部地区经济差异进行了研究。这些研究主要集中在东部和西部地区，而对中部山西省的研究则较少。

山西省是我国重要的能源基地，当前正处于转型发展期，对山西省省内及其内部各市域经济发展差异的研究，将有助于更好地把握该地区的经济发展状况，为制定有效的政策提供科学依据。太原市是山西省的省会城市，是全国重要的能源和老工业基地，是连接我国中、东、西3大经济带的纽带，其内部10个区县存在着较为明显的经济发展差异。据统计，2017年人均GDP最高的为迎泽区、达113364元，最低的古交市仅为14117元，两者相差很大。本文在查阅文献和搜集资料的基础上，选择合适的经济指标对太原市各区县经济发展差异进行研究，以期更好地了解各区县经济发展状况及它们之间经济发展存在的差异性，促进太原市整体综合竞争实力的提升，推动太原转型跨越发展。

2 研究区概况与评价方法

2.1 研究区概况 太原市地跨东经111°30′～113°09′、北纬37°27′～38°25′之间，位于华北地区黄河流域中部，西、北、东3面环山，中、南部为河谷平原，全市地形北高南低呈簸箕形。2018年全市总人口442.15万，国土面积6909km2，下辖小店区、迎泽区、杏花岭区、尖草坪区、万柏林区、晋源区、清徐县、阳曲县、娄烦县、古交市6区3县1市。太原市是中部地区主要的中心城市之一，在全国的经济发展格局中处于沟通东部经济发达区与西部资源丰富区的作用，在连接南北中具有重要的战略地位[19]。太原市作为区域中心城市的地位日益重要，其传统资源型主导产业的地位将可能被富有创新性和特色鲜明的产业集群所替代。而新兴起的催生产业集群成长的试验区、开发区、创新区将重新整合和提升太原市城市的核心功能，使太原市能够发挥区域中心城市的功能和作用[20]。

2.2 数据来源与预处理 影响区县经济发展的因子有很多，结合太原市各区县的实际情况，从区域经济实力[7]、区域发展潜力[7]、城乡人民生活水平[22]、城镇建设投资能力[22]4个方面选取常住人口等10项指标因子（表1）。运用SPSS软件对这些变量进行分析，得出影响太原市各区县经济发展差异的主要因素，在因子分析结果的基础上，计算各区县的综合得分并进行排名。图像数据为太原市及各区县的矢量地图，运用ArcGIS根据主成分分析求得的综合得分，并将其分级制作太原市各区县经济发展等级分布图。运用Geoda软件对太原市10年间的经济数据进行空间自相关分析，得出10年间的Moran指数I的值随时间的变化，并制作LISA集聚图得出各区县经济发展在空间上的集聚状况。

2.3 评价方法

2.3.1 主成分分析法 本文运用主成分分析法，利用SPSS软件对评价指标数据进行分析，提取累计贡献率大于80%的主成分因子，并计算得到特征值及特征向量，最后计算得到各区县的综合得分并进行排名，比较各区县经济发展随时间的差异。主成分分析法把多个指标化为少数几个综合指标（即主成分），在引进多个变量的同时将复杂的因素转化为几个主成分。主成分分析的计算步骤归纳如下：

2.3.2 空间自相关 空间自相关的目的在于检验空间单元与其相邻空间单元的属性间是否具有相似性。应用Geoda软件对太原市各区县的经济数据进行检验，主要分为以下3个步骤：

2.3.2.1 生成空间权重矩阵 为了更好地揭示太原市各区县经济发展的空间联系，要建立各区县之间的相互邻接关系及空间权重矩阵。定义一个二元对称空间权重矩阵W，表示n个位置的空间区域的相邻关系，形式如下：

2.3.2.2 全局空间自相关 衡量空间自相关的全局指标一般用Moran指数。Moran指数I的值一般介于-1～1，其值大于0表示空间正相关性，值越大空间相关性越显著;小于0表示相关性为负相关其值越小空间差异越大;如果Moran指数I的值为0时呈空间随机性[15]。I的值越接近1，表示研究单元空间集聚性越显著;I的值越接近于-1表示单元与周边区域差异性越显著[21]。

2.3.2.3 局部空间自相关 局部空间自相关检验主要采取Moran散点图和LISA集聚图2种方法。其中，LISA集聚图能够反映出各区县与周围区域属性的相似或差异程度，也能够从图中看出各区县间聚集区的空间位置分布。

3 评价结果

3.1 评价指标分析 运用SPSS软件，对2007—2016年太原市各区县经济发展数据进行主成分分析，获得特征值、贡献率、累计贡献率3个指标。选取特征值大于1的因子作为主成分因子，各个主成分因子的载荷矩阵如表2所示。

从10年间的主成分因子的载荷可知：2007年和2008年，太原市各区县经济发展主成分载荷有相似的规律，即：常住人口、人均生产总值、第三产业比重、城镇居民可支配收入、农村居民人均可支配收入、社会消费品零售总额、固定资产投资这几个变量在第一主成分因子上有較大的载荷，主要反映了城乡人民生活水平、区域劳动力、区域发展潜力;第二产业比重和人均生产总值在第二主成分因子上有较大的载荷，反映了工业发展状况。

2009年和2010年太原市各区县经济发展状况具有相似的规律，有3个主成分因子，即：常住人口、人均生产总值、城镇居民可支配收入、农村居民可支配收入、社会消费品零售总额、固定资产投资这几个变量在第一主成分上有较大的载荷，主要反映了城乡居民生活水平、区域劳动力状况;第二产业比重在第二主成分因子上有较大的载荷，反映了工业发展状况;职工平均工资在第三主成分因子上有较大的载荷，反映了城乡居民生活水平状况。

2011—2016年，太原市各区县经济发展的主成分载荷具有相似的规律，即：第一主成分因子与2007年和2008年具有相似的规律，主要反映了城乡人民生活水平、区域发展潜力、区域劳动力情况;第二主成分因子中第二产业比重占较大的载荷，反映了工业发展状况。

综合这10年的主成分因子的载荷，可以看出，区域发展潜力、工业发展状况、城乡居民生活水平是影响经济发展的主要因素。

3.2 太原市各区县得分与排名 运用主成分分析法，根据上述步骤求得各个主成分因子的载荷，以及各主成分所对应的特征值。为了能够综合的反映县域经济发展的综合实力，根据公式（7）求得各区县各年份的综合得分Z，并依据大小顺序进行排名，排名如表3所示。从表3可以得出，10年间小店区的经济基本都位列太原市第1位，迎泽区、万柏林区、杏花岭区、尖草坪区4个区的排名有所波动，经济发展水平总体呈上升趋势;晋源区、清徐县、古交市、阳曲县、娄烦县5个地区经济都位于最后，经济发展趋势并不明显。根据求得的太原市各区县综合得分，结合太原市各区县经济发展的实际情况，将10个区县划分为以下4个等级：发达区、较发达区、滞后区、贫困区，并利用ArcGIS绘制空间分布图，如图1所示。由图1可知，发达区包括综合得分在1.5以上的小店区、迎泽区、万柏林区;较发达区包括综合得分在0～1.5的尖草坪区、杏花岭区;滞后区包括综合得分在-2～0的晋源区、清徐县、古交市;贫困区包括综合得分小于-2的阳曲县、娄烦县。

3.3 经济发展时空差异及原因分析

3.3.1 全局空间自相关 太原市各区县经济发展综合发展指数Moran′s I的值介于-0.101～-0.063（见图2），表明太原市各区县经济发展呈负相关;随着时间的推移，区域经济的差异呈逐渐拉大的趋势。

3.3.2 局部空间自相关 通过对太原市各区县的人均GDP作局部自相关分析，散点主要落在第一、二象限，各区县间之间表现出负的空间相关性，对比着10年的散点发现，2007年—2011年点主要集中分布在第一、二象限，2012年起这些点在4个象限中均有分布，这说明随着时间推移经济的发展，太原市各区县经济发展速度各不相同，导致经济差异逐渐拉大，各区县间空间相关性随之逐渐地减弱，这些散点的分布对应于LISA集聚图（见图3）。由图3可知，2007年“HH”集聚区主要集中在万柏林区、迎泽区、小店区，即本身经济发展水平较高，且周边地区经济发展水平也高;“LH”集聚区主要集中在娄烦县、古交市、阳曲县、杏花岭区、晋源区和清徐县，即本身经济发展水平低，而周边地区经济发展水平较高;“HL”集聚区在尖草坪区，即本身经济发展水平较高，但是周边地区经济发展水平较低。相比2007年、2008年，“HH”集聚区的分布较集中，分布在尖草坪区、万柏林区、杏花岭区、迎泽区，“HL”集聚区则在小店区，“LH”集聚区分布在娄烦县、晋源区、清徐县、阳曲县，而古交市则表现为与周围地区经济发展不明显的状态。2009、2010、2011年这3年的LISA集聚图具有相同的结果，因此，只呈现2011年的集聚图。从图3（c）可以看出，“HH”集聚区集中在万柏林区、尖草坪区、杏花岭区、迎泽区、小店区，“LH”集聚区分布在古交市、娄烦县、晋源区、清徐县、阳曲县，“HL”集聚区和“No Significant”集聚区则消失;2012—2016年又表现为了5种集聚区，“HH”集聚区分布在尖草坪区和杏花岭区，“LL”集聚区分布在娄烦县，“HL”集聚区分布在迎泽区和小店区，“LH”集聚区分布在万柏林区、晋源区以及清徐县，而古交市和阳曲县表现为“No Significant”集聚，这说明这2个地区经济发展水平与周围地区无明显的差别。

4 差异分析

太原市各区县经济发展的这种差异是多因素共同作用的结果。首先，从地理区位方面来看，迎泽区、小店区、晋源区、尖草坪区、杏花岭区、万柏林区6个区位于城市的中心，中心地带交通便利、人口流动性大、人员往来频繁，工商业发达，这都促进了经济的发展。而清徐县、古交市、阳曲县、娄烦县距离城市中心较远，工商业不发达，交通便捷度也相对较差，因此经济发展比较缓慢。

从产业结构方面来看，二、三产业占GDP的比重对区域经济差异有正向的效应，说明非农产业的发展对经济差异具有促进作用。小店区之所以在10个区县中的综合经济实力最强是因为小店区具有南商北农，交通便利的优势，区内拥有众多的科研机构，电子、信息产业密集，国家级太原高新技术产业开发区，经济技术开发区、国家级高效农业技术开发区以及许多大中专院校都位于该区，对该区经济发展具有巨大的促进作用。而娄烦县和阳曲县二、三产业发展较慢，仍以农业为主，因而经济发展较慢。

从投资水平来看，固定资产投资水平越高的区域经济发展越快。从2016年的统计数据可看出，固定资产投资最高的地区为小店区，最低的地区为娄烦县。从数据来看最高地区为最低区的8倍，这表明投资水平对经济的发展有很大的影响。

此外，政治因素、人口质量等都会对区域经济发展也有一定的影响。

5 结论

应用主成分分析法与空间自相关分析法对2007—2016年太原市各区县经济发展综合水平及各区县空间相关性进行了研究，结果表明：

（1）太原市各区县经济都呈上升趋势，发达区和较发达区经济增长速度较快，滞后区、贫困区的经济增长速度慢。

（2）城乡居民生活水平、第三产业比重、区域劳动力情况对经济发展具有较大的影响。城市及乡村人民生活水平提高，促进人们消费，从而促进经济的发展;区域综合经济第三产业比重越大，表明人民生活水平有所提高，不再只追求物质上的消费，而更多地追求精神上的满足;劳动力的数量及质量对经济发展也有很大的影响。同时，工业发展状况对经济发展也有较大的影响。

（3）根据太原市各區县综合得分，将太原市各区县划分为：发达区（小店区、迎泽区、万柏林区）、较发达区（尖草坪区、杏花岭区）、滞后区（晋源区、清徐县、古交市）、贫困区（阳曲县、娄烦县）。

（4）综合来看，太原市各区县经济综合发展水平呈现出较差的空间依赖性，各区县之间在空间上存在负相关性，经济发达区与贫困区的经济综合发展差异逐渐拉大。各区县的空间格局主要表现为“HH”“LH”集聚，随着经济的发展，阳曲县、古交市的经济发展特征表现为不显著，表明太原市各区县间的互动合作较少，经济发达的地区对经济贫困区没有辐射带动的作用。如何缩小城乡差距，实现城乡一体化统筹协调发展是近年来太原发展中亟须解决的问题。

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（责编：张宏民）