本文關鍵詞：基于空間變差函數(shù)的長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展差異演變研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第31卷第11期2011年11月

地理科學

SCIENTIAGEOGRAPHICASINICA

Vol.31No.11Nov.,2011

基于空間變差函數(shù)的長江三角洲

經(jīng)濟發(fā)展差異演變研究

靳

誠，陸玉麒

(南京師范大學地理科學學院，江蘇南京210046)

摘要：以長江三角洲為例，運用空間變差函數(shù)分析了1978年、1988年、1998年和2008年4個時間斷面的發(fā)展差異演化。研究發(fā)現(xiàn)：①長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展空間關聯(lián)效應的作用范圍在不斷地擴大，長江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展受上海的輻射作用不斷地增強；②經(jīng)濟發(fā)展的空間自組織性越來越強，空間經(jīng)濟分布差異明顯；③在全方向上的均質程度越來越低，更多的差異體現(xiàn)在中觀、宏觀尺度，而微觀尺度上空間差異變的越來越不明顯；④東南—西北方向差異最大，東西方向的經(jīng)濟發(fā)展相對均衡。將長江三角洲發(fā)展差異演化因素歸結為3個方面：歷史基礎、經(jīng)濟區(qū)位和區(qū)域發(fā)展政策。歷史基礎、經(jīng)濟區(qū)位是區(qū)域經(jīng)濟格局演化的內在因素，而區(qū)域發(fā)展政策則是區(qū)域經(jīng)濟格局演化的外在推力。關

鍵詞：區(qū)域經(jīng)濟；差異演化；空間變差函數(shù)；長江三角洲

文獻標識碼:A

文章編號:1000-0690（2011）11-1329-06

中圖分類號:F061

經(jīng)濟活動、經(jīng)濟現(xiàn)象的不均衡分布是區(qū)域經(jīng)濟的一種常態(tài)，分析區(qū)域經(jīng)濟差異及其成因，對于加快落后地區(qū)發(fā)展、保持發(fā)達地區(qū)競爭力具有十分重要地意義。區(qū)域差異問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)

2]

展中的一個熱點，引起學術界的廣泛關注[1，。長

題[16～20]。然而這些應用研究大多關注不同時間斷面上空間自相關性，而缺乏對其區(qū)域內部方向差異進行探討，然而這樣的探討更有利于深刻把握區(qū)域經(jīng)濟格局演變，有利于把握區(qū)域經(jīng)濟走向和合理制定區(qū)域發(fā)展策略。

長江三角洲是改革開放以來發(fā)展最為迅速的地區(qū)，探討其經(jīng)濟發(fā)展的空間差異演化更具現(xiàn)實意義。因而，本文以長江三角洲為例，運用空間變差函數(shù)，以4個時間斷面為基礎，描述1978年以來長江三角洲縣域經(jīng)濟在空間上的變化狀況，并進一步探索長江三角洲區(qū)域經(jīng)濟差異演化的影響因素。

期以來，國內外學者根據(jù)中國國情展開了一系列多元性、系統(tǒng)性的學術研究。研究尺度不斷由省域、三大地帶的宏觀尺度轉向縣鄉(xiāng)單元的中微觀尺度，其研究方法和測度技術也日趨成熟[3～13]，運用Theil指數(shù)、基尼系數(shù)、變異系數(shù)、加權變異系數(shù)等指標對中國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的差異性進行定量測度。徐建華等發(fā)現(xiàn)研究結論存在較大分歧，其原因主要在于考察問題的角度、所用分析方法和時空研究尺度的不同[2]。

上述研究存在一定的局限性，即假設區(qū)域之間相互獨立，不存在任何相互作用[14]。區(qū)域發(fā)展的相關理論和實踐表明，區(qū)域之間存在著擴散或極化效應，可以縮小或擴大區(qū)域空間差異[15]。傳統(tǒng)的區(qū)域經(jīng)濟差異度量方法，因其缺乏空間視角,忽略了空間影響，尤其是空間相關性和異質性，因而有學者利用ESDA技術研究區(qū)域發(fā)展的空間相關問

收稿日期：2010-11-09；修訂日期：2011-04-13

1研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.1研究方法

空間變差函數(shù)也稱為半變異函數(shù)，是描述區(qū)域化變量隨機性和結構性的基本手段，設區(qū)域化變量Z(xi)和Z(xi+h)分別為Z(x)在空間位置xi和xi+h上的觀測值，則空間變差函數(shù)可以表示為：

γ(h)=∑[Z(xi)-Z(xi+h)]2

i=1

N(h)

i=1，2，…，N（h）（1）

基金項目：國家自然科學基金（41071084、41101107）、江蘇省高校自然科學研究項目（11KJB170004）、南京師范大學高層次人才科研

啟動基金(2011105XGQ0053)資助。

作者簡介：靳誠（1984-），男，江蘇泗洪人，講師，博士，主要從事區(qū)域經(jīng)濟差異與區(qū)域旅游發(fā)展研究。E-mail:jincheng2431@163.com

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式中N(h)是分隔距離為h的樣本量。空間變差函數(shù)是在區(qū)域化變量滿足平穩(wěn)條件和本征假設的條件下定義的。數(shù)學上可以證明，半變異函數(shù)大時，空間自相關減弱。距離是方差圖的最重要特征，此外，方向也是一個重要的特征量，即各向同性和各向異性。以h為橫坐標，以γ(h)為縱坐標，可繪制出空間變差函數(shù)的曲線圖（圖1）。從圖中可以

直觀的看出區(qū)域化變量的空間變異性。

圖1理論方差圖

Fig.1Modelvariogram

較，其值越接近2，說明空間分布越均衡[21]。需要說明的是隨機分維數(shù)D和形狀分維數(shù)有本質的不同。

理論上的半變異函數(shù)是未知的，可以通過計算值來擬合它們，常用的γ(h)模型有：線性模型、指數(shù)模型、球狀模型、高斯模型、冪函數(shù)模型、拋物線模型等。

1.2研究區(qū)域和數(shù)據(jù)來源

本文將以上海市、南京市、鎮(zhèn)江市、揚州市、蘇州市、無錫市、常州市、泰州市、南通市、杭州市、嘉興市、湖州市、寧波市、紹興市、臺州市和舟山市這16個市作為研究區(qū)域。選取1978年、1988年、1998年和2008年4個年份作為研究斷面，以人均GDP作為研究指標，縣域為研究單元（包括86個縣、市、區(qū)）。研究數(shù)據(jù)的資料取自《江蘇省統(tǒng)計

[22～25][26～29]

年鑒》、《浙江統(tǒng)計年鑒》和《上海統(tǒng)計年

[30～33]

鑒》，對行政區(qū)劃調整的區(qū)域進行相應的合并處理，以保持數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

2發(fā)展差異演化分析

空間變差函數(shù)能同時描述區(qū)域化變量的隨機性和結構性，并且能從數(shù)學上對區(qū)域化變量進行嚴格分析，是空間變異規(guī)律和空間結構分析的有效工具，能很好地表達地理變量的空間變異性與空間相關性。本文利用變差函數(shù)來考察4個年份發(fā)展差異演化。利用人均GDP作為研究數(shù)據(jù)，并將其作為計算變差函數(shù)的空間變量賦予每個縣域空間單元的幾何中心點。將采樣步長定為35km（保證步長的大小乘以步長數(shù)約等于樣點間最大距離的0.5倍），分別計算實驗變差函數(shù)（理論變差函數(shù)是未知的，只能從有效的空間樣本中去估計實驗變差函數(shù)），對樣點數(shù)據(jù)采用球體模型、高斯模型、指數(shù)模型、線性模型等模型進行擬合，最終選擇擬合度最高的模型，并計算各個年份不同方向上的分維數(shù)，然后對其進行Kriging插值，擬合結果如表1、表2和圖2。

圖中C0為塊金方差，表示區(qū)域化變量小于觀

測尺度時的非連續(xù)性變異；C0+C為基臺值，表示半變異函數(shù)變量隨著間距增加到一定尺度后出現(xiàn)的平穩(wěn)值；C為結構方差；a為變程（半變異函數(shù)達到基臺值時的間距）。在變異理論中把變程a視為空間相關的最大間距，也稱為極限值。另外C0值的大小反映了變化的幅度，C0→0反映連續(xù)變化，C0越大變化幅度越大，塊金系數(shù)C0/(C0+C)，反映這種變化程度。表征變差函數(shù)的第4個參數(shù)是分維數(shù)，其數(shù)值由變異函數(shù)γ(h)和間隔距離h之間的關系來確定：

2γ(h)=h4-2D

（2）

分維數(shù)D是雙對數(shù)直線回歸方程中的斜率，它是一個無量綱數(shù)。分維數(shù)D的大小，表示變異函數(shù)的曲率，可以作為隨機變異的度量。利用分維數(shù)分析，可以對不同變量之間空間自相關的強度進行比

表1長江三角洲經(jīng)濟格局變差函數(shù)擬合參數(shù)

Table1TheparametersofvariogrammodelonthespatialpatternoftheeconomyintheChangjiangRiverDelta

年份（年）1978198819982008

變程17.141.7106.6131.8

塊金值3.77E+041.09E+059.50E+063.80E+07

基臺值2.23E+057.10E+052.79E+074.92E+08

塊金系數(shù)0.8310.8460.6590.923

擬合模型ExponentialExponentialSphericalSpherical

決定系數(shù)（R2）

0.1080.2810.8750.983

11期靳誠等:基于空間變差函數(shù)的長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展差異演變研究

表2長江三角洲變差函數(shù)分維數(shù)

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Table2ThefractalofvariogramonthespatialpatternofeconomyintheChangjiangRiverDelta

年份（年）1978198819982008

全方向1.9901.9811.8911.779

0.0640.1570.7420.827

南—北1.9931.9351.8401.779

0.0080.5240.5270.531

東北—西南1.9881.9741.9061.687

0.0060.0370.1780.758

東—西1.9651.9891.9281.860

0.0970.0070.1800.330

東南—西北1.9981.9901.9071.663

0.0010.0440.5750.650

圖2長江三角洲經(jīng)濟變差函數(shù)演化（左：同向方差擬合;右：Kriging3D圖）

Fig.2EvolvementofvariogramonthespatialpatternofeconomyintheChangjiangRiver

Delta

1）由基臺值、塊金值和塊金系數(shù)指標變化來看，長江三角洲自1978年以來由經(jīng)濟發(fā)展而帶來的空間差異在不斷增大，2008年基臺值相對1978年增大了2206倍，同時塊金值也在不斷增大，但是塊金系數(shù)卻呈現(xiàn)先降后升，這表明在不斷增大

的經(jīng)濟空間差異中，其數(shù)據(jù)變異的隨機成份不同時期有著不同的表現(xiàn)，由空間相關引起的結構化分異有不斷增強的趨勢。

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地理科學31卷

2）從表1和圖2中方差擬合圖顯示，4個年份的人均GDP在既定步長下的變程上升較為明顯，從1978年的17.1km上升到2008年的131.8km，這說明長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展空間關聯(lián)效應的作用范圍在不斷擴大，長江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展受上海的輻射作用在不斷的增強。

3）通過最小二乘法選擇的空間變差擬合模型在4個年份所用的模型分別為指數(shù)模型和球體模型，可見長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展不同時期表現(xiàn)出不同的結構特征，而且其決定系數(shù)存在很大的差別，但模型擬合度越來越高（決定系數(shù)越接近于1，擬合程度越高），表明在改革開放初期長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展隨機性較強，結構分布不明顯，隨著時間的推移，長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展的空間自組織性也越來越強，空間經(jīng)濟分布差異明顯。

4）從變差函數(shù)的分維數(shù)來看，全方向維數(shù)不斷的下降，越來越遠離均質分布理想值(2)，但其擬合決定系數(shù)在不斷地增高，說明長江三角洲的經(jīng)濟發(fā)展差異在不斷增加，且這種空間分異尺度也在不斷的上升，在全方向上的均質程度越來越低，步長不斷的增加，更多的差異體現(xiàn)在中觀、宏觀尺度，而微觀尺度上空間差異變的越來越不明顯。從各個方向上的分維數(shù)來看，均質性都出現(xiàn)了不同程度的下滑，2008年，東南—西北方向維數(shù)最小，差異最大，而東—西方向的維數(shù)最大，經(jīng)濟發(fā)展相對均衡。

5）從Kriging插值3D擬合圖上可以清晰看出長江三角洲經(jīng)濟發(fā)展差異的格局演變過程，分布形態(tài)和內在結構。1978年，圖形高點分布在各個市區(qū)，上海以及蘇錫地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展較好，而南部的浙江地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展相對落后，普遍低于江蘇，處于經(jīng)濟低谷；1988年，江蘇、上海基本維持原有格局，而浙江經(jīng)濟又明顯的發(fā)展，經(jīng)濟低谷區(qū)域范圍明顯減少，并且在部分市區(qū)出現(xiàn)了經(jīng)濟高點；1998年，經(jīng)濟高點區(qū)域范圍明顯放大，遍布上海周圍地區(qū)，而西北地區(qū)出現(xiàn)經(jīng)濟低谷；2008年，經(jīng)濟高點再一次偏向蘇南地區(qū)，但變化曲面較為光滑，廣大的長三角外圍地區(qū)淪為經(jīng)濟發(fā)展的低谷。

3演變影響因素分析

1）歷史基礎。從歷史發(fā)展基礎來看，任何區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的差異都有其歷史的必然性，經(jīng)濟發(fā)展格局的演變同樣都有其內在的歷史基礎，新的

格局脫胎于老的格局。改革開放初期上海及其周

邊的蘇州、無錫、杭州地區(qū)已經(jīng)具有良好的經(jīng)濟基礎，其經(jīng)濟發(fā)展水平明顯高于周邊地區(qū)，在以后的發(fā)展中經(jīng)濟發(fā)展速度明顯地要快于其他地區(qū)，而廣大的長江三角洲外圍地區(qū)，由于其本身基礎相對薄弱，發(fā)展速度也就較為緩慢，無論是在全方向上，還是在各個方向上的差異都在不斷的放大。

2）經(jīng)濟區(qū)位。經(jīng)濟區(qū)位是影響長江三角洲經(jīng)濟差異演變的重要因素，經(jīng)濟區(qū)位的優(yōu)劣將導致開放次序與程度的差異，并導致其他經(jīng)濟增長因素的差異。上海及其周邊地區(qū)，是沿海沿江的交匯處，經(jīng)濟區(qū)位得天獨厚。上海的快速發(fā)展，使得上海周邊的蘇州、無錫、嘉興、杭州等地區(qū)憑借其獨特的區(qū)位條件，成為上海向長江三角洲腹地的經(jīng)濟輻射中，受益最早、最大的地區(qū)，因而這一區(qū)域始終是長江三角洲發(fā)展的高點，并且差距在不斷的被放大。臨滬縣市的發(fā)展明顯加快。長江三角洲外圍地區(qū)遠離經(jīng)濟中心，加之長江、太湖等自然因素的阻隔，受到輻射較小，經(jīng)濟發(fā)展緩慢。

3）區(qū)域政策。區(qū)域發(fā)展政策是區(qū)域經(jīng)濟格局演化的重要推手，扮演著十分重要的角色。國家和省級政府的宏觀政策是一種特殊的工具性“資源”，本身就包含著一種特定的先發(fā)權，特別是政府的直接投入更表明其行政行為的取向，反映了決策者對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的意圖或目標，即區(qū)域發(fā)展采取平衡還是不平衡的方式[33]。上海是長江三角洲的中心城市，是該地區(qū)發(fā)展的引擎，改革開放以來，保持了高速、穩(wěn)健的增長，特別是浦東的開發(fā)，加快了上海的進一步發(fā)展，也加大了對周邊城市的輻射力度。改革開放后，江蘇則采用經(jīng)濟地帶兩分法、三分法和五大經(jīng)濟區(qū)的產業(yè)空間布局。改革開放初期，江蘇為解決區(qū)域生產力布局不平衡狀況，實施了區(qū)域均衡發(fā)展戰(zhàn)略，但經(jīng)濟的發(fā)展中心仍然側重于蘇南地區(qū)。1994年，為了扭轉省內區(qū)域差異擴大趨勢，提出“區(qū)域共同發(fā)展戰(zhàn)略”，并采取一系列舉措，加快了蘇北與蘇中地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展步伐，由于缺乏可操作性的規(guī)劃政策作保障，使得增長率落后于蘇南地區(qū)。進入21世紀以后，江蘇提出以城市圈和產業(yè)帶為核心的空間組織模式，包括沿滬寧線高新技術產業(yè)帶、沿江基礎產業(yè)帶和沿東隴海線加工產業(yè)帶“三大產業(yè)帶”模式，其中“兩帶”位于蘇南，使得蘇南地區(qū)的經(jīng)濟得到進一步的發(fā)展。改革開放后，浙東北地區(qū)依

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