甘肃省区域经济空间差异的ESDA_GIS分析

区域差异一直是国内外学术界广泛关注的热点 问题之一[ 1 ] . 适度的经济差异有利于推动资源的 有效配置和产业的空间转移 , 过大的经济差距则会 弱化业已形成的经济分工与合作 , 严重的还会对经
济发展和社会稳定造成负面影响. 传统的区域经济 差异度量方法大都是通过统计模型对指标进行加权 评判 , 因其缺乏空间视角 , 难以真正反映区域空间 差异的变化与机制. 空间的影响 , 尤其是空间自相
等全局空间自相关统计量的估计 , 分析区域总体的 空间 关 联 和 空 间 差 异 程 度. 其 中 最 常 用 的 是 Mo ranπs I[ 5 ] , 其计算公式为
I=
NN
∑∑W ( i , j) ( X i - X) ( X j - X)
N i =1 j =1 S0
N
∑( X i - X) 2
Analysis of regional econo mic disparities in Gansu Province based on ESDA and GIS
PAN J ingΟhu , ZHAN G J iaΟlo ng , ZHAN G Yo ng
(College of Geograp hy and Environmental Science , No rt hwest No rmal U niversity , Lanzhou 730070 , Gansu , China)
1 ESDA 研究方法
11 1 空间数据探索分析 ESDA ( Explorato ry Spatial Data Analysis , 探
索性空间数据分析) 是一系列空间数据分析方法和 技术的集合 , 以空间关联测度为核心 , 通过对事物 或现象空间分布格局的描述与可视化 , 发现空间集 聚和空间异常 , 揭示研究对象之间的空间相互作用 机制. ESDA 是基于数据驱动的 , 注重发现空间数 据的分布模式 , 揭示数据的空间依赖性与空间异质 性的可视现象[ 4 ] . 基于 GIS 平台的 ESDA 能够将 地理信息定位数据的空间分析与专题数据的关联测 度功能相融合. 通过 ESDA 相关分析 , 可以描述 区域经济差异在空间上的变化状况 , 探索影响区域 经济差异扩大或缩小的空间机制. 11 2 空间自相关分析
小. 反之 , 若 Moranπs I 显著为负 , 则表明区域与
其周边地区的经济发展水平具有显著的空间差异.
值越 趋 近 于 - 1 , 总 体 空 间 差 异 越 大. 仅 当
Moranπs I 接近期望值 - 1/ ( n - 1) 时 , 观测值之
间才相互独立 , 在空间上随机分布.
11 21 2 局域空间相关性 全局 Moranπs I 统计量
Abstract : Based o n t he glo bal and local spatial autoco rrelatio n analyses of Exploratory Spatial Data Analysis ( ESDA) , it is investigated t he spatial dynamics of regio nal disparities at t he co unt y level in Gansu Province by analyzing per capita GDP data in 2004 , wit h t he support of ArcView GIS and GeoDA sof t ware. Empirical result s show t hat t he center of pop ulatio n and GDP have a significant off set wit h t he center of geo met ry. The overall co unt y level spatial disparities of regio nal eco no my in Gansu Province is great in 2004 , and t he glo bal Moranπs I is 01 391 1 , which indicates t hat t here are significant po sitive spatial autocorrelatio n of per capita GDP in Gansu Province. That is , t he relatively high (low) developed co unt y tends to be located nearby ot her high ( low ) developed co unties more of ten t han expected due to rando m chance. Local Mo ranπs I scatter plot s and L ISA (Local Indicato r s of Spatial A ssociatio n) cluster map have been used to test t he local pat tern of t he Gansu eco no mic develop ment . Key words : spatial analysis ; regio nal eco no mic disparit y ; spatial autocorrelatio n ; ESDA ; Gansu Pro vi nce
可以通过空间距离来构建 , 如果 i 与 j 之间的距离
小于指定距离 , 则 W ( i , j) = 1 , 其他情况为 0. 文
中采用公共边界原则定义县域之间的空间关系.
在给定显著性水平时 , 若 Moranπs I 显著为
正 , 则表示经济发展水平较高 (或较低) 的区域在
空间上显著集聚. 值越趋近于 1 , 总体空间差异越
收稿日期 : 2006Ο03Ο27 ; 修改稿收到日期 : 2006Ο09Ο23 基金项目 : 国家社会科学基金资助项目 (04BSH027) 作者简介 : 潘竟虎 (1974 —) , 男 , 甘肃嘉峪关人 , 讲师 , 硕士. 主要研究方向为 GIS 与空间经济分析.
EΟmail : panjh_nwnu @nwnu1 edu1 cn
也可以用 Mo ran 散点图来描述 , 横轴对应变
量 x 的所有观测值 , 纵轴对应空间滞后向量 ( W x )
A ssociatio n) [ 6 ] , 可以揭示局部直至每个空间单元
的空间自相关性质. L ISA 本质上是将 Moranπs I
分解到各个区域单元 , 对于某个空间单元 i 可表示
为
N
∑ Ii =
Xi S3
X
W ( i , j) ( Xj
j =1
-
X) ,
(2)
N
∑ 其中 S3 =
X
2 j
( N - 1) - X2 .
空间自相关是空间依赖性的重要形式 , 是指研 究对象和其空间位置之间存在的相关性. 空间自相 关是检验某一要素的属性值是否显著地与其相邻空 间点上的属性值相关联的重要指标 , 正相关表明某 单元的属性值变化与其相邻空间单元具有相同变化 趋势 , 负相关则相反. 11 21 1 全局空间自相关 全局空间自相关是对属 性值在整个区域的空间特征的描述 , 主要通过对 Glo bal Moranπs I , Glo bal Gearyπs C 和 Join Co unt
第 42 卷 2006 年第 6 期
西 北 师 范 大 学 学 报 (自然科学版)
Vol1 42 2006 No1 6 Journal of No rt hwest No rmal University (Nat ural Science)
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甘肃省区域经济空间差异的 ESDAΟGIS 分析
2006 年第 6 期
潘竟虎等 : 甘肃省区域经济空间差异的 ESDAΟGIS 分析
2006 No1 6 Analysis of regio nal eco nomic disparities in Gansu Province based on ESDA and GIS
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间的空间差异显著大.
潘竟虎 , 张佳龙 , 张 勇
(西北师范大学 地理与环境科学学院 , 甘肃 兰州 730070)
摘 要 : 基于 ESDA 全局和局部空间自相关分析 , 在 ArcView GIS 软件和 GeoDA 空间统计分析软件的支持下 , 利用 甘肃省 2004 年县域人均 GDP 数据 , 对甘肃省县域经济之间的总体和局部空间差异进行了实证分析. 结果表明 , 甘肃 省 2004 年总体上经济空间差异较大 , 经济重心与人口重心和几何中心均有较大偏移 ; 全局 Mo ranπs I 指数为 01 391 1 , 空间自相关特性明显 , 经济发展水平相似的地区在空间上集中分布. 在此基础上绘制了局域 Mo ranπs I 散点图和 L ISA 集聚图 , 并采用空间插值获得局域 I 值分异图. 关键词 : 空间分析 ; 区域经济差异 ; 空间自相关 ; ESDA ; 甘肃省 中图分类号 : F 1191 9 ; P 208 文献标识码 : A 文章编号 : 10012988 Ⅹ(2006) 0620083205
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Jo urnal of Nort hwest Normal U niversity (Nat ural Science)
Vol1 42
关和空间异质性必须在研究不同尺度的区域差异问 题时加以考虑[ 2 ] . 近年来 , 不少学者致力于空间 分析与 GIS 的 结合 在区域 差异 问题 中应 用 的 研 究[1Ο3] , 但这些研究往往假设空间实体之间是相互 独立的 , 而忽视了其扩散或极化效应对区域差异的 影响 , 且研究多集中在全国或省域尺度 , 很少涉及 西部欠发达省份. 以空间关联测度为核心的 ESDA 方法 , 通过定义空间权重矩阵 , 较好地解决了区域 之间的空间关系问题 , 为区域经济空间差异的定量 分析提供了有力支撑. 甘肃省地处中国 3 大自然地 理区域的过渡带 , 是我国形状最为狭长的省份 , 由 于区域间自然条件 、区位因素 、经济基础 、制度环 境等差异 , 在经济快速增长的背景下 , 区域内部差 异日益扩大. 2004 年兰州市西固区的人均 GDP 高 达 42 500 元 , 而陇南的宕昌县 (1 209 元) 仅为西固 区的 1/ 35. 笔者以甘肃省为例 , 以 GIS 技术为支 撑 , 探讨 ESDA 空间分析方法在县域经济差异研 究中的应用.