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基于ESDA-GIS 的皖江城市帶產業(yè)空間判識及用地對策分析

2014-02-06 08:43:04范樹平程久苗項思可張紅梅朱傳民
中國科技論壇 2014年4期
關鍵詞:皖江區(qū)位原材料

范樹平,程久苗,項思可,張紅梅,朱傳民

(1.安徽省土地勘測規(guī)劃院,安徽 合肥 230601;2.安徽師范大學國土資源與旅游學院,安徽 蕪湖 241000;3.東華理工大學地球科學學院,江西 南昌 330013)

1 皖江城市帶及行業(yè)分類

皖江城市帶以承接產業(yè)轉移為中心,大力推進工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐,是促進區(qū)域協調發(fā)展的重大舉措,推進安徽參與泛長三角區(qū)域發(fā)展分工,探索中西部地區(qū)承接產業(yè)轉移新模式。皖江城市帶現覆蓋合肥、蕪湖、馬鞍山、銅陵、安慶、池州、滁州、宣城八市全境和六安市金安區(qū)、舒城縣,共計59 個縣(市、區(qū)),土地面積7.6 萬平方公里,占全省54%。2011年,全域人口達到3000 萬人,GDP 突破1 萬億,分別占全省的45%和68%,城鎮(zhèn)化水平超過50%。

隨著皖江承接產業(yè)轉移規(guī)劃實施及行政區(qū)劃調整,區(qū)域產業(yè)發(fā)展必然加快調整升級,產業(yè)優(yōu)化發(fā)展勢在必行。中國多年一直使用《國民經濟行業(yè)分類》(GB/T4754 ―2002),但出于本研究實際需要,擬將區(qū)域行業(yè)按照現代農業(yè)、裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、輕紡產業(yè)、高技術產業(yè)、現代服務業(yè)等產業(yè)類型進行歸類統計分析,以便更好地與皖江規(guī)劃承接產業(yè)重點相對接,研究結果也能夠更好地服務皖江規(guī)劃實施。

1.1 構建判識模型

區(qū)域優(yōu)勢產業(yè)判識指標主要有單指標及多指標,其中單指標一般采用區(qū)位熵值模型,多指標主要有專家評定法、主成分分析法、兩總體聚類分析法。在此,結合區(qū)域產業(yè)數據收集整理情況,其中,現代農業(yè)與現代服務業(yè)采用單指標的區(qū)位熵值法;裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、輕紡產業(yè)、高技術產業(yè)等產業(yè)類型擬選取綜合指標,運用區(qū)位熵值法分別計算各指標區(qū)位熵值,兼用專家法評定各指標權重,加權綜合求和區(qū)位熵值,以此分析得出各區(qū)域的不同產業(yè)類型的區(qū)域優(yōu)勢程度。

單指標區(qū)位熵qij=(eij/ei)/ (Ej/E);多指標區(qū)位熵。其中:qij為i 地區(qū)j 產業(yè)的綜合區(qū)位熵,qijn為第n 指標的區(qū)位熵值,wn為第n 指標的權重值。

按照區(qū)域經濟理論,區(qū)域經濟發(fā)展的不平衡性在一定程度上是不可避免的,是區(qū)域經濟發(fā)展的梯度轉移和輻射演進的空間表現形式[1]。產業(yè)作為區(qū)域經濟分析的重點內容,產業(yè)發(fā)展及演變具有很強的空間關聯,區(qū)域之間發(fā)展的相互影響及相互作用很大??臻g數據探索分析方法(ESDA),是一般數據探索分析的擴展,其目的在于通過可視化技術揭示空間數據特性,識別異常點或區(qū)域;探測數據空間聯系的格局、積聚或熱點區(qū);進行空間區(qū)劃或發(fā)現空間異質性[2]。

(1)全局空間自相關(GSA)。描述全局空間自相關的指標和方法有很多,主要有Moran's I,Geary's C 和Getis'G 等統計方法,出于Moran's I 比其他指標方法更不易受偏離正態(tài)分布的影響,且其分析指標值在空間分布的差異性和相關性,所以Moran's I 的應用更加廣泛。

式中:N、n 表示評價空間對象的個體數目,xi為觀測值,為xi的平均值??臻g權重矩陣元素Wij為空間對象在第i 和第j 兩點之間的連接關系,而空間連接矩陣的構造有距離、面積、可達度等諸多方式,但一般為對稱矩陣,其中Wij=0。Moran's I 值介于-1 到1 之間,大于0 為正相關,小于0 為負相關,且絕對值越大表示空間分布的關聯性越大,空間上有強聚集性或強相異性;反之,絕對值越小表示空間分布關聯性小,而當值趨于0時,即代表此時空間分布呈隨機性。

Moran's I 首先是設定評價對象間沒有任何空間相關性,并通過Z-score 得分檢驗假設是否成立,具體公式如下:

(2)局域空間自相關(LISA)。全局空間自相關指標只能反映區(qū)域整體情況,但往往忽視了局部區(qū)域的差異性,而局部空間自相關指標能夠表達區(qū)域之間的分異情況。在此,采用Local Moran's I 來衡量局域空間相關度,其實是將表達區(qū)域總體的Moran's I 分解到各個空間單元,計算公式如下:

式中:Wij同前式,若兩區(qū)鄰接,Wij=1;若兩區(qū)不鄰接,Wij=0。Moran's I 指數大于零時,表示特征值相似的區(qū)域存在集聚 (高值或低值的集聚);當Moran's I 指數小于零時,表示特征值不相似的區(qū)域存在集聚(低高或高低的集聚)。

1.2 數據來源與處理

結合總體分析思路及模型設計,收集整理皖江城市帶區(qū)縣數據,涉及裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、輕紡產業(yè)、高技術產業(yè)四個產業(yè)類型的工業(yè)總產值、主營業(yè)務收入、從業(yè)人員年平均人數均來源于省普查中心,現代農業(yè)、現代服務業(yè)兩個產業(yè)類型的總產值數值來源于涉及各市的社會經濟統計年鑒;土地數據從區(qū)縣2011年土地變更調查數據及規(guī)劃文本匯總整理。其中,Moran's I 指數及圖件運用專業(yè)空間統計軟件Geoda095i 進行計算分析得出,空間權重矩陣Wij采用臨近權重(Knearest)創(chuàng)建并運用空間指數計算。

圖2 皖江城市帶產業(yè)區(qū)位熵空間分異結構圖

1.3 計算結果與分析

根據產業(yè)區(qū)位熵值模型,分別計算各區(qū)縣6大產業(yè)類型的區(qū)位熵值,運用ArcGIS 建立評價單元的區(qū)位熵屬性庫,為便于導入Geoda095i 進行自相關分析,形成并保存shp 文件格式,同時采用Natural Breaks (Jenks)法輸出各產業(yè)類型區(qū)位熵值的空間分異格局 (見圖2)。現代農業(yè)發(fā)展受土地資源的稟賦影響很大,淮河平原、長江沿岸等傳統農業(yè)耕作區(qū)現代農業(yè)發(fā)展較高,而皖南山區(qū)、大別山區(qū)及城市轄區(qū)等區(qū)域不符合發(fā)展精耕細作化的現代農業(yè)發(fā)展要求;從裝備制造業(yè)產業(yè)區(qū)位熵值,其發(fā)展主要集中于合肥市、蕪湖市、馬鞍山市及周邊縣域,滁州市域零星集中分布,其他區(qū)域發(fā)展規(guī)模及能力水平較低;原材料產業(yè)主要涉及礦產原料,產業(yè)發(fā)展受材料產地制約很大,并與礦產資源分布高度耦合,主要集中于銅陵、馬鞍山、滁州等及周邊的銅、鐵、鹽、石英等礦場相對豐富區(qū)域;輕紡產業(yè)的優(yōu)勢條件是充足的勞動力、必要原材料、就近消費市場等方面,分析結果與實際仍較為吻合,西南的大別山區(qū)、皖南山區(qū)、滁州及合肥局部等屬于輕紡產業(yè)發(fā)展較為集中地區(qū);從高技術產業(yè)的區(qū)位熵值分布看,巢湖市、天長市、旌德縣、明光市、繁昌縣、無為縣等地區(qū)較高,而市轄區(qū)水平卻不高,主要原因在于產業(yè)類型劃分本身造成,以及部分地區(qū)總產值較低,但高技術產業(yè)占比相對較高;現代服務業(yè)產業(yè)區(qū)位熵,合肥市遙遙領先,承擔著全省大部分服務功能,蕪湖、馬鞍山及部分市轄區(qū)等相對較高,其他地區(qū)普遍較低。

首先,將以shp 數據格式形成產業(yè)區(qū)位熵數據庫導入到Geoda095i 軟件,采用K-nearest 法,創(chuàng)建GWT 格式文件的皖江城市帶空間權重矩陣;再次,啟動Space 功能模塊“Univariate Moran”和“Univariate LISA”按鈕,分別對皖江城市帶進行全局與局域的空間自相關分析。

(1)全局空間自相關。全局空間自相關程度主要表現在群體位于第一象限(高值與高值集聚區(qū))和第三象限(低值與低值集聚區(qū))的所占份額大小,從皖江城市帶各產業(yè)類型的全局空間散點圖(見圖3)分析得出,現代農業(yè)、裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、高技術產業(yè)、現代服務業(yè)等產業(yè)類型的全局散點落入到第一、三象限的集中程度并不明顯,表明區(qū)域沒有形成集中或集群發(fā)展的熱點態(tài)勢,區(qū)域發(fā)展關聯度及輻射外溢效益沒有發(fā)揮出來;只有輕紡產業(yè)形成散點圖在第一、三象限集中分布程度較大,主要由于輕紡行業(yè)發(fā)展的勞動力和原材料等依賴要素本身具有區(qū)域集聚特征;從全局空間相關分析得出,皖江城市帶區(qū)域產業(yè)結構及關聯的演變仍然處于初級階段,沒有形成競相合作的區(qū)域聯動發(fā)展機制,區(qū)域整體效益沒有充分體現出來。

為了進一步驗證分析結果,經過999 permutations 的檢驗假設(見表1),確實只有輕紡產業(yè)pvalue 值達到0.0010 檢驗標準,其他產業(yè)類型均為通過假設檢驗,可進一步驗證數據準確性、結果可靠性。

圖3 皖江城市帶產業(yè)區(qū)位熵全局空間自相關Moran 散點圖

表1 皖江城市帶全局空間自相關隨機序列假設檢驗結果

(2)局域空間自相關。全局空間自相關指數I是一個區(qū)域整體度量指標,僅反映區(qū)域及周邊之間空間關聯的平均程度。為了全面反映區(qū)域空間差異變化趨勢,還需要采用局部自相關分析方法進行分析[3]。各產業(yè)類型區(qū)位熵值數據經過Geoda095i 軟件的局域空間自相關分析處理,得到系列LISA 顯著性地圖(見圖4)。從局域空間自相關LISA 圖得出,高技術產業(yè)及現代服務業(yè)的空間集聚性根本不存在顯著特征,沒有明顯高高或低低的空間集聚特征;現代農業(yè)高高集聚區(qū)位于巢湖市、長豐縣、金安區(qū)、明光市,并呈現零散分布,低低集聚區(qū)有青陽縣、涇縣;裝備制造業(yè)低低集聚區(qū)表現非常明顯,主要集中于安慶大部分市域范圍;原材料產業(yè)高高集聚區(qū)貴池區(qū)、青陽縣、樅陽等沿江區(qū)域,低低集聚區(qū)安慶北部、合肥市域等;輕紡產業(yè)空間集聚特征非常明顯,高高集聚區(qū)只集中于安慶全域、東至縣,低低集聚區(qū)集中于蕪湖市、馬鞍山市等市域連片區(qū)。而此,從表1 得到全局空間自相關指數I 大于0 有現代農業(yè)、裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、輕紡產業(yè)等四類,其余的高技術產業(yè)、現代服務業(yè)等兩類小于0,可進一步得到局域空間自相關是全局空間自相關補充和完善,特別是只從全局空間自相關指數I 的高低,并不能完全判斷空間不存在空間集聚性,完全可能有密集的高高集聚區(qū)或低低集聚區(qū)。

2 皖江城市帶用地對策分析

“空間集聚”將是我國未來很長時期內社會經濟空間結構演變的基本趨勢,地域空間的管制和規(guī)劃將成為永恒的主題[4]。本研究正是采用ESDA-GIS 空間分析功能,分產業(yè)類型深度判識產業(yè)區(qū)位熵空間分異及產業(yè)發(fā)展集聚“凝固態(tài)”,構建皖江城市帶產業(yè)空間發(fā)展戰(zhàn)略格局,指導土地利用空間模式設計,相應提出土地利用差異化政策。高技術產業(yè)、現代服務業(yè)等兩類Moran's I 指數均為負,且沒有明顯的高高集聚區(qū),可以斷定兩者產業(yè)發(fā)展沒有表現出內在的集聚發(fā)展態(tài)勢,以極點或孤島型的發(fā)展為佳;從產業(yè)用地實際情況分析,兩者對土地依賴及需求并不高;在此,剔除高技術產業(yè)、現代服務業(yè),僅對現代農業(yè)、裝備制造業(yè)、原材料產業(yè)、輕紡產業(yè)等產業(yè)類型進行空間發(fā)展戰(zhàn)略定位。加強與《皖江城市帶承接產業(yè)轉移示范區(qū)規(guī)劃》提出“一軸雙核兩翼”產業(yè)空間布局的銜接力度,緊密結合產業(yè)區(qū)位熵與空間自相關的定量數據及空間分異,遵循區(qū)域產業(yè)定位主導性、分區(qū)共軛性等原則,劃分現代農業(yè)培育區(qū)、裝備制造優(yōu)化區(qū)、原材料開發(fā)區(qū)、輕紡發(fā)展區(qū)等區(qū)域,形成皖江城市帶產業(yè)空間發(fā)展戰(zhàn)略格局(見圖5)。

圖4 皖江城市帶產業(yè)區(qū)位熵局域空間自相關LISA 圖

(1)現代農業(yè)培育區(qū)。位于區(qū)域西北部,范圍包括定遠縣、長豐縣、肥東縣、鳳陽縣及明光市。要充分發(fā)揮現代農業(yè)發(fā)展的自然稟賦、區(qū)位等優(yōu)勢條件,積極培育現代農業(yè)發(fā)展,同時為內嵌于區(qū)域的合肥、蕪湖等大城市提供農產品保障;土地利用要以農業(yè)用地為主,重點監(jiān)控城鄉(xiāng)結合區(qū)域建設用地擴張勢態(tài),在農產品加工企業(yè)入駐用地要得到積極保障,加大土地整治力度以發(fā)展集中連片式的大規(guī)模農業(yè)產業(yè)化經營。

(2)裝備制造重點區(qū)。該區(qū)域核心范圍包括合肥市區(qū)、蕪湖市區(qū)、肥西縣、蕪湖縣、滁州市區(qū)、天長市,分布呈現類似“T”字形。要加強合蕪沿線交通基礎設施建設,加大招商引資產業(yè)傾向,優(yōu)化整合其他地區(qū)裝備制造企業(yè),鞏固合蕪軸的裝備制造業(yè)基地發(fā)展;積極承接江蘇裝備制造產業(yè)轉移,發(fā)展天長市、滁州市、全椒縣一線,共同構成內強外聯的空間格局。裝備制造業(yè)用地主要是以建設用地為主,建設用地指標下達及用地年度計劃要向該區(qū)域傾斜,盡力保障產業(yè)用地需求;同時盡量減少耕地及基本農田指標下達,并在整個區(qū)域范圍統籌耕地保護。

(3)原材料優(yōu)化區(qū)。該區(qū)域核心范圍包括馬鞍山市、銅陵市、安慶市、宣州區(qū)、繁昌縣、貴池區(qū)、青陽縣,沿江分布并涵蓋整個皖南山區(qū)。主要由于該區(qū)域礦產資源較為豐富,并在全國占有絕對分量,主要優(yōu)勢產業(yè)是基于原材料而發(fā)展起來的加工及制造產業(yè),原材料占有主導地位,其他產業(yè)發(fā)展不足,產業(yè)鏈較為單一而脆弱。區(qū)域要加快以原材料產業(yè)為主的產業(yè)結構調整,土地利用要傾向保障產業(yè)轉型而引致的產業(yè)建設用地,適當控制繼續(xù)發(fā)展原材料產業(yè)的用地需求,土地政策手段促進產業(yè)結構調整及升級;區(qū)域主要以山地丘陵區(qū)為主,土地生態(tài)環(huán)境較為脆弱,以原材料產業(yè)為主的生產建設更要加大土地生態(tài)環(huán)境保護,注重土地生態(tài)環(huán)境治理及防治。

圖5 皖江城市帶產業(yè)空間發(fā)展戰(zhàn)略格局

(4)輕紡發(fā)展區(qū)。該區(qū)域范圍包括懷寧縣、太湖縣、宿松縣、望江縣、岳西縣、桐城市、舒城縣、潛山縣,且主要以安慶地區(qū)為主,產業(yè)集聚發(fā)展較為明顯。該區(qū)域屬于大別山區(qū),交通區(qū)位條件相對薄弱,產業(yè)整體發(fā)展階段仍以初級產品加工為主,為了切實轉移剩余勞動力及充分運用其原材料,發(fā)展輕紡產業(yè)較為符合該區(qū)域的產業(yè)定位要求,已具有一定的輕紡產業(yè)發(fā)展基礎及集聚趨勢。該區(qū)域土地利用類型主要以山地林地為主,要特別注重土地生態(tài)環(huán)境,能夠開發(fā)利用建設用地空間有限,要加強土地節(jié)約集約利用,特別是輕紡工業(yè)可較多采用多層廠房;土地利用主要以保留現狀為主,不能盲目擴大開發(fā)建設用地,防止土地生態(tài)環(huán)境惡化,繼續(xù)發(fā)揮好區(qū)域生態(tài)屏障功能。

3 結論與討論

本研究在深入探討產業(yè)發(fā)展與土地利用作用機理的基礎上,構建產業(yè)區(qū)位熵、ESDA 等系列判識模型,組合運用ArcGIS 和Geoda095i 兩個軟件空間分析功能,依據產業(yè)區(qū)位熵計算結果,分別判識得到皖江城市帶六大產業(yè)區(qū)位熵空間分異,熵值極高區(qū)與極低區(qū)表現突出,顯著存在空間差異性;將整個皖江城市帶構建由現代農業(yè)培育區(qū)、裝備制造優(yōu)化區(qū)、原材料開發(fā)區(qū)、輕紡發(fā)展區(qū)為主體框架的產業(yè)空間發(fā)展戰(zhàn)略格局,提出應對區(qū)域用地政策及措施,服務于土地利用模式設計,提高區(qū)域用地保障能力。

[1]高洪深.區(qū)域經濟學[M].北京:中國人民大學出版社,2002.

[2]孟斌,王勁峰.基于空間分析方法的中國區(qū)域差異研究[J].地理科學,2005,(4):393-400.

[3]GETIS A,ORD J K.The analysis of spatial association by use of distance statistics[J].Geogra Analysis,1992,(24):189-206.

[4]陸大道.關于我國區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略與方針的若干問題[J].經濟地理,2009,(1):2-7.

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