基于多元分析的城市区域发展差异研究——以天津各区域发展为例

李美霞

(天津城市职业学院 基础部 天津：300250)

1 研究现状

国家的发展离不开城市的发展，而各区域又是城市的重要组成结构，所以城市区域发展的整体水平决定了一个城市发展的水平，只有掌握各区域的发展水平、找准各区域的差异，才能为今后的区域发展方向提供有力的支撑。

早在1992年，周文骞、许庆明通过总体水平角度和城市化的空间格局及人口集中方式的角度对浙江城市化的区域差异和发展进行了研究[1]。2000年，陈国生利用层次分析法确定权重,首次对湖南省29个城市进行了统一的综合评价，并依据综合评价划分4个经济发展梯度区，建立了湖南省城市经济发展水平的指标体系[2]。2012年，孙铮、石培基运用锡尔指数分析了北京四大区域内部各区县间的差异[3]。2019年，吴红星等通过区域质量视角，研究了长三角城市群及江浙沪皖四个板块发展质量的现状与差异[4]。2021年，田凤平等通过Dagum基尼系数及按子群分解方法对京津冀、长三角和珠三角三大城市群的区域差异进行了分析,并运用空间面板回归模型对三大城市群经济发展的收敛性进行了检验[5]。

上述文献通过不同方法对各城市的区域发展差异进行了分析。前期主要是对单个城市内部的区域进行了分析，而现在研究对象已经从单个城市区域延伸到城市群[6]，甚至多个城市群，这也是国家对城市群发展的一个必然现象。天津作为直辖市之一，其发展对京津冀整个城市群发展也是至关重要的，为此，本文基于已有文献的研究，利用系统聚类分析和主成分分析，对天津市各区县进行了数据处理及分析，研究了各区域发展的水平及差异，并结合相关区域的实际背景为今后城市发展建设提供可行的建议。

2 基本原理及方法

在大多数具体的问题里，需要通过多个变量维度来进行综合分析，这些变量之间往往又存在一定的联系，这时，就需要采用数理统计方法中的聚类分析和主成分分析将这多个变量维度进行组合划分。

2.1 聚类分析

聚类分析是按照各个对象的数据，来判定其是否存在相关性，进而进行分组。传统的聚类分析方法主要有加入法、系统聚类法、分解法等。本文主要采用的是系统聚类法。目前系统聚类法是国内外使用最多的一种，其主要利用样本之间的距离最近原则进行聚类，将距离最近的分为类，然后再根据类与类之间的距离再进行聚类，一直重复此过程，直至聚类结束。

2.2 主成分分析

现实具体的问题中，想要分析一个问题，往往需要很多个变量来支撑，这无疑加大了分析和解决问题的难度，一个解决方法是通过这些多个变量之间的相关性，提取出少数几个主要的成分来进行分析，这就是主成分分析。主成分分析的主要目的是降维，将多个变量抽象出几个主要的成分来对问题进行分析。本研究中的聚类分析和主成分分析均是通过SPSS软件来实现的。

3 数据分析

3.1 数据来源及说明

根据相关统计资料[7-8]等确定了指标体系。指标体系分为综合指标层、因子层和变量层。综合指标层为各区县区域综合发展水平差异程度。因子层包括人口、经济、公共服务、土地利用水平这四个二级指标。变量层是二级指标下属指标，包括地区年末常住人口、每平方公里人口数、地区生产总值、人均地区生产总值、一般公共预算收入、社会消费品零售总额、城镇非私营岗位在岗职工年平均工资、医疗卫生机构数、医疗卫生机构床位数、普通中学校数、普通中学在校学生数、固定资产投资增速、建筑业总产值、工业总产值、房地产开发投资增速15个基础指标。以天津市2018年的统计年鉴[9]数据为依据，对天津市的和平区、河东区、河西区、南开区、河北区、红桥区、东丽区、西青区、津南区、北辰区、武清区、宝坻区、宁河区、静海区、蓟州区这15个区进行分析。

这里要说明下滨海新区不在其内的原因：2014年12月12日，滨海新区才获批自贸区。到2018年才4年时间，依然是建设期间，很多数据不全，参考意义不大，所以这里就没有纳入其中。

3.2 系统聚类分析

通过SPSS，对天津15个区的15个基础指标进行系统聚类分析，得到群集成员，如表1所示。

表1中的第2-7列是群集成员分类情况，其中相同的数字表示是同一类。由表1可以看出，群集成员为2群集，即2类的时候，和平区、河东区、河西区、南开区、河北区、红桥区为第一类，其他的为第二类，即市区一类，其他郊区为一类；群集成员为3群集时，市区为第一类，郊区中的东丽区、西青区、津南区、北辰区、宝坻区、宁河区、静海区、蓟州区为第二类，郊区中的武清区为第三类；依次类推，当群集成员为7群集时，和平区为第一类，河东区、河北区、红桥区为第二类，河西区、南开区为第三类区，东丽区、西青区、北辰区为第四类；津南区为第五类；武清区为第六类；宝坻区、宁河区、静海区、蓟州区为第七类。

表1 群集成员

通过冰挂图(图1)，可以直观的看出，天津15个地区的发展的分类情况。与群集成员保持一致。

图1 天津15个地区发展冰挂图

通过图2，可以更进一步看出分类情况，图2展示了分类状态和各类之间的距离以及整个聚类的过程。以宝坻区和静海区为例，它们距离最近并且相似性也较高，所以合并成一类，以此类推，最后所有的地区合成一类(但这个时候的类间距已经很大)，聚类过程完成。

图2 天津15个地区发展树状图

综合以上结果，可知天津市区和郊区还是有较大差距；市区内，和平区和其他区有明显差别，郊区中宝坻区、宁河区、静海区、蓟州区与其他区有明显差异；具体差异分析还要进一步进行主成分分析。

3.3 主成分分析

3.3.1 主成分的提取

15个基础指标的测量单位不一致，所以首先对数据进行标准化处理，然后进行主成分分析，得到解释的总方差。从表2中可以看出，前5个主成分可以解释15个指标的86.256%，说明这5个主成分能够很好的描述所有信息，综合以上提取前5个主成分最好。

从表2中，可以看出主成分F1、主成分F2、主成分F3、主成分F4、主成分F5的贡献率分别为26.46%、25.299%、14.071%、11.376%、9.051%。

表2 解释的总方差

3.3.2 城市区域水平发展差异分析

通过表3，可知主成分F1在社会消费品零售总额、房地产开发投资增速、医疗卫生机构床位数、固定资产投资增速这四个变量中载荷较高，说明主成分F1是反映区域公共服务水平和土地利用水平综合指标的。主成分F1的贡献率为26.46%，说明区域公共水平和土地利用水平的综合指标是各区协调发展水平的重要指标。主成分F2在普通中学在校学生数、普通中学校数、医疗卫生机构数、城镇非私营岗位在岗职工年平均工资这四个变量中的载荷较高，说明主成分F2反映的是区域人口聚集程度和公共服务水平。主成分F2的贡献率为25.299%，说明区域人口聚集程度和公共服务水平是区域发展的基础性因素，是区域协调发展差异化评价的基础指标。主成分F3在工业总产值、一般公共预算收入、地区生产总值这三个变量中的载荷较高，说明主成分F3反映的是区域经济水平。主成分F3的贡献率为14.071%，说明区域经济水平对区域综合发展程度有较大影响。主成分F4在人均地区生产总提取方法:主成份。

表3 旋转成份矩阵a

值这个变量中载荷较高，说明主成分F4反映的是区域经济水平和人民的生活水平综合指标。其贡献率为11.376%，说明经济水平对区域协调发展程度有较大影响。主成分F5主要表现在建筑业总产值这个变量上，说明主成分F5反映的是区域土地利用水平。其贡献率为9.051%，说明土地利用水平是提升区域发展水平稳步增长的保证条件。

3.3.3 区域综合协调水平评价模型

由主成分分析结果，可以得出区域综合协调发展水平F与五个主成分F1、F2、F3、F4、F5的关系为：

F=0.31285*F1+0.23113*F2+0.14162*F3+

0.09782*F4+0.07914*F5

(1)

各个地区的五个主成分的数值，根据成份得分系数矩阵可以得到，然后再根据(1)关系式，可以得到15个地区的综合排名，如表4所示。通过表4，可以看出天津的15个地区的区域发展水平差别还是很明显的，和平区的综合评分水平最高，宁河区的评分最低。整体来讲，市区的和平区、河西区、南开区稳居前三，远远高于其他区，这跟我们实际的认知是相符的；郊区中，武清区、东丽区、西青区发展水平较高。

表4 区域各因素排名及综合排名

从主成分F1得分和排名中，可以看出河西区、和平区、南开区稳居前三，且市内六区都远远高于全市平均水平；郊区中，只有东丽区高于平均水平，其他都低于全市平均水平。主成分F1是反映区域公共服务水平和土地利用水平的，所以可以看出市区在公共服务水平和土地利用水平综合方面来看是远远高于郊区的。从主成分F2得分和排名，可以看出武清区发展远远高于其他地区，紧随其后的是南开区和河西区，然后是蓟州区和静海区，说明在区域人口聚集程度和公共服务水平的综合指标方面，这些地区水平较高；从这个数据也可以看出，现在很多人口向武清区、蓟州区和静海区聚集了。从主成分F3得分和排名，可以看出西青区、东丽区、北辰区、武清区排在前列，说明这些区经济水平方面发展水平较高。从主成分F4得分和排名，可以看出除了和平区，市内其余地区几乎都是低于郊区水平的，说明在区域经济水平和人民的生活水平综合指标方面，除了和平区外，郊区相较其他市区是有明显优势的。从主成分F5得分和排名，可以看出津南区、和平区、武清区、宁河区、河东区、北辰区都是远远高于平均水平的，说明这些地区在区域土地利用水平方面发展较好；我们结合实际，不难看出，津南区因为有大学城，和平区是因为较好的教育优势，所以在土地利用方面确实是比较突出的。

4 结论

综合系统聚类分析和主成分分析，并结合实际背景，可以得出以下结论和建议：

(1)从系统聚类分析上，可以看出市内六区是一类的，郊区是一类的；再细分的话，市内六区中，和平区又是独树一帜，单独是一类，其他市区是一类；郊区中，武清区是单独一类，其他为一类。从主成分分析上看，综合水平位列前三的是和平区、河西区、南开区，说明这三个区是在各个方面相对来说是比较均衡的，尤其是和平区，基本上各个方面都是名列前茅的；在土地利用方面，津南区和和平区是比较突出的；郊区在区域经济方面和土地利用水平方面，都有优势，但是在公共服务方面比较欠缺。

(2) 市区中，和平区是排头兵，但在人口聚集程度和公共服务方面，稍显不足，这也说明了和平区虽然经济综合水平较高，但是居住环境不尽如人意；人口聚集方面，主要向武清区、南开区和河西区聚集；而郊区在区域经济水平与人民生活水平的综合指标来看是有优势的，但是在公共服务水平方面还有待提高，尤其是在教育和医疗方面；产业结构和地理区位差异是影响市区和郊区发展的重要原因，市区的优势主要是体现在公共服务水平上，应该全面解放思想，给出合理可行的政策，吸纳优秀人才和前沿产业；同时深度挖掘各区特色，在全面发展同时，形成产业集群优势。为了缩小市区与郊区之间的差距，建议完善郊区县的医疗机构、中小学等公共服务水平，将和平区的教育优势以教育集团模式向周边辐射，带动其他地区发展。