基于地理加权回归模型的县域经济发展的空间因素分析——以辽宁省县域为例.pdf

2005年第5期 总第172期 学术论坛 ACADEMIC FORUM NO 5 2005 Cumulatively NO 172 基于地理加权回归模型的县域经济发展的空间因素分析 以辽宁省县域为例 苏方林 华东师范大学资源与环境科学学院 上海200062 摘 要 普通最小二乘法 OLS 只能是在全局或者平均意义上对参数进行估计 无法反映空间局部 的变化 故其不能揭示空间依赖性 地理加权回归 GWR 可以在空间上对每个参数进行估计 更能反映经 济变量之间的空间依赖性 文章使用地理加权回归 GWR 方法 以辽宁省27个县为例 研究县域经济的 空间差异 通过研究发现 人均GDP与在岗职工人数占总人口的份额 UL 呈正相关 绝大部分县的工业 化水平却与人均GDP呈负相关 其他的经济变量也反映出县域经济发展是有空间差异的 这也说明GWR 比OLS更能反映经济变量的空间依赖性 关键词 空间依赖性 地理加权回归 GWR 县域经济 辽宁省 中图分类号 F23 文献标识码 A 文章编号 1004 4434 2005 05 0081 04 一 引 言 当前 辽宁经济成了学术界和政府部门的研究 热点之一 辽宁省国有经济占有很大比重 由于体 制 管理等方面的原因 在计划经济向市场经济转 轨过程中 普遍存在适应市场能力低 企业效益差 经济增长乏力的问题 国内学者对辽宁经济进行 了多方面研究 但多从产业角度进行研究 如王景 升 2002 研究了辽宁国有经济的发展现状 郝忠 胜 蔡得久 2002 分析了辽宁工业竞争力等等 而 从县域经济角度研究辽宁经济的文献并不多见 夏 本力 刘景新 2001 通过比较江浙两省县域经济的 发展对辽宁县域经济进行了一定的探讨 由于县 域经济是中国国民经济中具有综合性和区域性的 基本单元 国民经济的基本支柱和协调城乡关系的 重要环节 因此 研究辽宁县域经济的发展有实际 意义 根据Tobler 1970 的地理学第一定理 在 地球上 任何事物都和其它事物有关系 但是距离 近的比距离远的关系更大 因此 县域经济发展具 有空间依赖性 普通最小二乘法 OLS 只能是在 全局或者平均意义上对参数进行估计 其无法反映 空间局部的变化 也就不能揭示空间依赖性 由 Fotheringham Charlton Brunsdon 1996 首先提 出来的地理加权回归 GWR 可以在空间上对每个 参数进行估计 更能反映经济变量之间的空间依赖 性 Yefang Huang Yee Leung 2002 用地理加权 回归模型首次研究了江苏省75个县的工业化水 平 本文尝试使用地理加权回归 GWR 模型 以 辽宁省27个县为样本 探讨县域经济发展的空间 差异 进而提出相关对策措施 二 地理加权回归 GWR 模型 考虑如下的全局回归模型 收稿日期 2005 03 20 基金项目 国家自然科学基金项目 10461002 广西哲学社会科学 十五 规划课题 03BJL008 作者简介 苏方林 1971 男 广西桂林人 华东师范大学资源与环境科学学院博士研究生 广西 师范大学经济系讲师 研究方向 空间计量经济学 18 Yi o k k ik i 1 利用普通最小二乘法可以得到全局的参数估计向 量 X T X 21 X T Y 2 其中 是由参数估计值向量 X是自变量观测值组 成的矩阵 它的第一列的元素为1 Y是由因变量 观测值组成的变量 GWR方法考虑了局部的参数估计 把模型 1 推广为 Yi o U i Vi k k U i Vi ik i 3 其中 U i Vi 是第i个样本点的空间坐标 k U i Vi 是连续函数 k U V 在i点的值 如果 k U V 在空间保持不变 则模型 3 就变为全局模型 1 因此GWR方程 3 考虑到了空间变化关系 GWR估计值是 U i Vi X TW U i Vi X 1 X TW U i Vi Y 4 其中W Ui Vi 是距离权重矩阵 地理加权回归方法的主要贡献是使用数据子 样本的距离权重在空间上对每个点进行局部线性 回归估计 参数估计的每个集合是基于邻近观察 值的子样本的距离加权 因此在空间经济学上有重 要的意义 笔者采用高斯函数来构建加权函数 使用交叉确认 CV 方法与核密度估计求得 带 宽 然后进行地理加权回归计算 三 县域经济发展的空间变化 根据地理学第一定理 辽宁省经济发展的空间 变化可能是存在的 如经济增长快的城市会对周围 的城市的经济增长产生影响 县域经济发展也是如 此 有很多社会 经济 地理的因素影响县域人均 国内生产总值 考虑到县级城市的指标和县的指标 不一致 所以本文只研究辽宁省27个县的经济发 展状况 本文确定的因变量是人均国内生产总值 GP 自变量有在岗职工人数占总人口的份额 UL 衡量工业化水平 工业总产值占工农业总产 值的份额 的指标 IIAV 固定资产投资额 FI 乡镇企业总产值占工农业总产值的份额 TIA 工 业企业总产值 IV 农业总产值 AV 1 首先用普通最小二乘法研究全局 或者平均意 义上 人均国内生产总值 GP 和自变量之间关系 分析得到的结果如下 GP 4064 5 24690UL 5762IIAV 0 0119FI 1652 2TIA 0 0107IV 0 0092AV t值 1 42 2 85 1 66 0 62 1 56 3 42 0 77 R2 0 6451 R 2 0 5390 dw 1 4972 AIC 492 346 从上面的结果可以知道最小二乘法模型只解 释了人均国内生产总值 GP 总变异的64 54 其次采用GWR模型 3 来分析研究辽宁省27 个县的人均国内生产总值 GP 和自变量的空间变 化关系 计算结果如表1所示 由于GWR模型与OLS模型的AIC之差大于 3 因此GWR模型 3 比OLS模型 1 模拟的效果 要好 从表1中可以看出 常数项的估计值在 OLS方法下是正值 在GWR方法下则有正有负 IIAV的估计值在OLS方法下是负的 但在GWR 下有正有负 参数FI TIA和AV有类似的情形 即使在两种方法下参数估计值符号都保持不变 但 在不同的样本点也是不相同的 以上事实说明自 变量对GP的影响是有空间变化的 同时辽宁县域 经济发展也是有空间变化的 表1的第1列是常数项的参数估计值 显示沿 海地区县的常数项估计值比内陆地区县的大 常 数项估计值从南到北按梯度降低 这说明辽宁省县 域经济间差异是存在的 靠近海的县经济基础较 好 远离海的县经济基础较差 UL参数估计值 表1中第6列 显示高的估计值集中在北部 低估 计值集中在沿海 在其他变量保持不变的情况下 北部的县的在岗职工数占总人口的份额 UL 对人 均国内生产总值比沿海县敏感 在全局模型中 UL的参数估计值是24690 只有台安县的GWR 估计值 22768 54 和它相近 另外黑山 盘山 岫 岩 建昌4县的估计值都小于24690 其余各县的 估计值都大于24690 由表1第7列可以看出绝大部分县 包括沿 海 西部县 的IIAV估计值都是负的 只有北部几 个县的估计值是正的 这说明绝大部分县的工业化 水平对人均GDP有负的影响 只有少数几个县的 工业化水平对人均GDP有正的影响 这可能是由 于企业在当时处于转型时期 原来的比较优势已 经变成了劣势所致 而表1第3列则显示9个县 的固定资产投资 FI 的估计值是负的 这和全局模 型估计的一样 说明这7个县的固定资产投资是 无效的 对人均国内生产总值有负的影响 但在 局部的GWR估计值中其他县的固定资产投资估 28 计值都是正的 比较符合实际情况 表1 地理加权回归模型的参数估计值 AIC 505 4104 县名常数项FIIVAVULIIAVTIAR2 昌图 1013 74850 00930 0080 0 011449861 04001051 1602412 11900 8764 西丰 2942 26540 04170 0058 0 016054363 98003385 9022396 02080 8778 康平304 5662 0 01160 0098 0 007049560 0800 1746 01111074 40560 8311 彰武1232 7992 0 01670 01090 000148361 5300 5299 48621995 14220 8085 法库613 8155 0 01160 0097 0 007250250 7000 2296 86321288 81880 8153 清原 3493 41280 05610 0045 0 018856310 67004193 2796505 32680 8500 阜新 516 52270 01080 0077 0 012750951 5500323 9491819 93320 8343 新宾2413 2801 0 00370 01080 008935931 1100 8505 68582609 18470 8184 抚顺 2374 26210 05160 0046 0 019955124 44003149 1738616 00040 8262 建平67 59340 01230 0074 0 013951295 9000 319 08021022 33840 8136 黑山5923 83400 00040 01110 008112234 9300 11507 73112232 77090 9413 桓仁2175 8115 0 01000 01100 005544446 3000 7769 87602406 01290 8056 辽中 3495 53830 07110 0033 0 022857397 60004741 4106409 89070 8236 本溪2315 1463 0 01790 0109 0 001249556 2000 6329 76421986 60280 7902 义县1076 95790 01300 0072 0 015450884 8100 1261 03281112 97570 7985 台安4019 50290 00820 01040 013122768 5400 10599 08342599 46030 8342 盘山5786 72540 00650 01090 011412198 9400 11940 58982354 26760 8962 宽甸2718 5984 0 01170 01100 004146020 2200 8079 02652249 19840 7984 辽阳2685 7611 0 01830 0109 0 002149518 1000 6544 07501912 56840 7866 喀喇3514 74330 00670 01040 012432124 7900 10197 58122519 22870 8209 大洼2581 7521 0 01730 0103 0 006050220 9000 5301 66731679 30350 7835 岫岩4595 82080 01360 01020 014519863 5200 11326 61002506 64570 8412 建昌6389 44340 00460 01100 009611203 0200 12241 31352160 98780 9604 绥中3641 31710 00770 01030 012632115 8700 10356 78032482 63780 8214 长海3617 58770 00690 01040 012333340 2200 10301 05672457 63410 8200 铁岭3768 50850 00920 01030 013130945 0900 10527 96442474 09500 8232 朝阳3699 12050 00720 01030 012233751 4500 10378 93322421 23730 8198 本文的数据来源于 2000年辽宁省统计年鉴 另外从表中还可以看出 西部的阜新和黑山两 县的乡镇企业总产值占工农业总产值的份额 TIA 的估计值位于最高的组 沿海的县次之 北 部的县最低 说明沿海的乡镇企业较活跃 所有县 的IV估计值都是正的 但估计值都不大 说明工 业总产值对人均国内生产总值的影响不大 有13 个县农业总产值 AV 的估计值是负的 这和普通 最小二乘法 OLS 所得到的结果相一致 全局模型 只适用这13个县 说明这13个县的农业总产值对 人均GDP有负的影响 14个县的农业总产值对人 均GDP有正的影响 这进一步证实GWR比OLS 更能反映经济要素的空间变化 四 结果及其需要进一步研究的问题 通过应用地理加权回归 GWR 分析可以知 辽宁省27个县的县域经济发展确实存在着空间差 异 首先 各县城市化水平 UL 对人均GDP高度 敏感 有条件的县可以通过加快城市化的进程来提 高人均GDP 其次 大多数县的工业化水平和人 均GDP负相关 这个结论具有特殊性 笔者对此 的解释是 辽宁省作为老工业基地 其第二产业附 加值占其国内生产总值从1953年以来一直在 50 以上 直到2001年才低于50 工业对辽宁 省国内生产总值作出了重大贡献 之所以大部分 县的工业化水平对人均国内生产总值产生负影响 38 主要原因可能是 一方面国有企业是辽宁省工业的 主体 国有企业由于众所周知的原因而一直效率低 下 另一方面 辽宁省没有能够及时调整产业结构 致使许多老工业企业在走下坡路的同时 新的工业 企业没有能够脱颖而出 当然 这个问题还有待于 作进一步研究 由于篇幅有限 本文对此就不展开 分析 这个结论的政策含义是 辽宁省很有必要优 化其产业结构 提高工业的质量与附加值 同时也说明 地理加权回归方法比最小二乘法 更能反映空间依赖性 OLS模型只解释了人均国 内生产总值的总变异的64 54 而GWR模型的 拟和度也反映了空间变化 最小值是0 7835 最大 值是0 9604 平均值是0 8339 进一步说明GWR 比OLS更好地反映了辽宁省27个县的经济发展 变化 参考文献 1 王景升 辽宁国有经济发展的现状分析 J 财 经问题研究 2002 12 2 郝忠胜 蔡得久 辽宁工业竞争力分析 J 财经 问题研究 2002 11 3 夏本力 刘景新 为辽宁县域经济的发展加足 马力 江 浙两省县域经济发展对我省的 启示 J 辽宁财税 2001 12 4 2000年辽宁省统计年鉴 M 北京 中国统计 出版社 2001 5 Fotheringham AS Charlton M Brunsdon C 1996 The geography of parameter space An investigation of spatial nonstationarity Inter2 national Journal of Geographical information Sys2 tems 10 5 605 627 6 Tobler W R 1970 A computer movie simu2 lating urban growth in the Detroit region Eco2 nomic Geography 46 234 240 7 Yefang Huang Yee Leung 2002 Analsing regional industrialization in Jiangsu province us2 ing geographically weighted regression J Geo2