奐璐迪

(重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，重慶 401331)

夜間燈光數(shù)據(jù)作為研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)的一個(gè)創(chuàng)新研究視角，具有時(shí)序穩(wěn)定性、全面性、高度客觀性3大特點(diǎn)[1]。相對(duì)于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)而言，夜間燈光數(shù)據(jù)較小程度上受人為因素的干擾，且可以根據(jù)研究的需要柵格化到不同尺度，現(xiàn)已被更多學(xué)者重視并作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)納入到區(qū)域經(jīng)濟(jì)的研究框架。1997年Elvidge首先證明了北美洲21個(gè)國(guó)家夜間燈光數(shù)據(jù)與其GDP的相關(guān)性[2]，并在其后的研究中進(jìn)一步證明這兩者之間存在較強(qiáng)的線性相關(guān)[3]。2010年Ghosh在分析夜間燈光數(shù)據(jù)與美國(guó)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立了回歸模型，該模型而后被應(yīng)用于檢驗(yàn)官方發(fā)布的GDP數(shù)據(jù)工作[4]。國(guó)內(nèi)對(duì)于夜間燈光數(shù)據(jù)的研究也在2011年以后有了極大的推進(jìn)，韓向娣建立了全國(guó)1kmGDP密度圖，有利于區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)者對(duì)于區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列的研究[5]，劉浩利用夜間燈光數(shù)據(jù)探索了京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展失衡格局的時(shí)空演化[6]。

本研究選取2015—2020年NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS、GeoDa軟件，結(jié)合空間統(tǒng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和探索性空間數(shù)據(jù)分析等方法，探究成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈經(jīng)濟(jì)空間格局特征及其演化特征，揭示雙核城市群發(fā)展演化特征和規(guī)律，以期研究結(jié)果為成渝地區(qū)協(xié)同發(fā)展的政策制定提供科學(xué)依據(jù)，為最終推動(dòng)成渝地區(qū)乃至中國(guó)西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、高質(zhì)量發(fā)展提供理論支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

2021年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈規(guī)劃建設(shè)綱要》明確了成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈地域范圍，具體范圍包括了重慶市渝中、璧山、江津、忠縣、銅梁等共計(jì)27個(gè)區(qū)縣，四川省成都、自貢、瀘州、德陽(yáng)、宜賓等15市區(qū)，共計(jì)116個(gè)區(qū)縣，雙城經(jīng)濟(jì)圈總計(jì)143個(gè)區(qū)縣，總面積18.5萬(wàn)km2，見(jiàn)圖1。

圖1 研究區(qū)地域范圍及城市空間分布

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

1.2.1 夜間燈光數(shù)據(jù)

本文采用美國(guó)NGDC數(shù)據(jù)中心(https://www.ngdc. noaa.gov/)提供的NPP-VIIRS穩(wěn)定燈光數(shù)據(jù)。相比于DMSP-OLS數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)具有高分辨率、高靈敏度、相對(duì)穩(wěn)定、有效克服灰度值(DN值)天花板等優(yōu)點(diǎn)。將下載的數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換成WGS-84坐標(biāo)系，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)值以及極大值處理。

1.2.2 地理空間數(shù)據(jù)

四川和重慶縣級(jí)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院數(shù)據(jù)中心(https://www.resdc.cn)，疊加《成渝城市群發(fā)展規(guī)劃》中成渝城市群范圍示意圖進(jìn)行地圖配準(zhǔn)，以縣級(jí)行政區(qū)劃圖為基礎(chǔ)，以成渝城市群范圍示意圖為范本對(duì)縣級(jí)行政區(qū)劃圖數(shù)據(jù)進(jìn)行局部調(diào)整。以局部調(diào)整后的矢量面圖層作為掩膜提取夜間燈光柵格數(shù)據(jù)，得到成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈2015—2020年夜間燈光數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 夜間燈光統(tǒng)計(jì)方法

以區(qū)域內(nèi)部所有柵格像元DN值的總和來(lái)表征該地區(qū)夜間燈光總亮度。地區(qū)夜間光總量L計(jì)算公式：

(1)

式中，xi代表第i個(gè)像元的DN值。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

(2)

1.3.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析(Exploratory Spatial Data Analysis,ESDA)作為一種較為成熟的空間統(tǒng)計(jì)方法，在現(xiàn)代空間統(tǒng)計(jì)學(xué)中得到了廣泛運(yùn)用。本文采用了包括直方圖、全局空間自相關(guān)、局部空間自相關(guān)方法在內(nèi)的ESDA技術(shù)，描述2015—2020年成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈地區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間相關(guān)性特征及其格局演化。

全局空間自相關(guān)的計(jì)算公式[8]：

(3)

2 結(jié)果與分析

2.1 總體空間差異分析

借助ArcGIS軟件，利用區(qū)域分析工具，統(tǒng)計(jì)出每個(gè)研究單元DN值的總和，除以對(duì)應(yīng)研究單元的面積，所得比值即為各研究區(qū)夜間燈光密度。采用JENKS自然間斷點(diǎn)法，對(duì)2020年夜間燈光密度由高到低進(jìn)行等級(jí)劃分，用以表征該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，所得結(jié)果如下。

圖2 2015—2020年經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度示意圖

成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈以成都-重慶中心區(qū)作為成渝發(fā)展主軸(下稱主軸)，整體呈現(xiàn)出“軸線高兩翼低”的經(jīng)濟(jì)空間格局，整體發(fā)展水平差異明顯、區(qū)域間不平衡程度較大，但發(fā)展不平衡性逐步趨于改善；該研究時(shí)段內(nèi)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈整體從經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度越低對(duì)應(yīng)區(qū)縣數(shù)量越大的類“金字塔”型等級(jí)特征，轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)發(fā)展等級(jí)對(duì)應(yīng)區(qū)縣數(shù)量趨于均衡的等級(jí)特征。

成都、重慶中心區(qū)及其輻射形成的2個(gè)都市圈在經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)部具有顯著優(yōu)勢(shì)，極核城市對(duì)于鄰近城市的經(jīng)濟(jì)輻射作用不斷加強(qiáng)，呈現(xiàn)出明顯“中心-外圍”結(jié)構(gòu)，即在一定的地域范圍內(nèi)，離雙極核城市越近的地區(qū)，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度越高、經(jīng)濟(jì)提升速度越快。

2018年以來(lái)，以成都、重慶中心區(qū)為核心的“一軸兩帶”的經(jīng)濟(jì)空間格局在示意圖上顯現(xiàn)的愈發(fā)清晰，成綿樂(lè)城市帶和沿江城市帶經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度明顯區(qū)別于周邊地區(qū)。成綿樂(lè)城市帶涉及區(qū)縣共計(jì)27個(gè)，占全部縣域數(shù)量的18.9%，其中高、較高發(fā)展水平地區(qū)對(duì)應(yīng)數(shù)量為15個(gè)、6個(gè)，分別占全區(qū)域總量的50%、27.2%；沿江城市帶涉及區(qū)縣共計(jì)25個(gè)，占全部縣域數(shù)量的17.4%，其中高、較高發(fā)展水平地區(qū)對(duì)應(yīng)數(shù)量為10個(gè)、4個(gè)，分別占全區(qū)域總量的33.3%、18.2%。

該研究時(shí)段經(jīng)濟(jì)圈部分市區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度顯著提高，如綿陽(yáng)市涪城區(qū)、自貢市自流井區(qū)、南充市高坪區(qū)和順慶區(qū)、德陽(yáng)市旌陽(yáng)區(qū)、瀘州市龍馬潭區(qū)和江陽(yáng)區(qū)等，這些地區(qū)或經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，或經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，也提升為除成都、重慶都市圈之外的高水平經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度低且該時(shí)間段內(nèi)并沒(méi)有明顯增長(zhǎng)的地區(qū)，主要分布在雙城經(jīng)濟(jì)圈的東南邊緣，也零星分布在渝東南和渝東北部分區(qū)域。而資陽(yáng)市作為處于發(fā)展軸線中部城市，其“發(fā)展洼地”現(xiàn)象未在過(guò)去的6a內(nèi)得到有效改善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度并未得到明顯提升。

2.2 經(jīng)濟(jì)分布特征橢圓分析

借助ArcGIS工具，按屬性提取2015年、2017年、2020年夜間燈光柵格數(shù)據(jù)柵格值>0的像元，將其轉(zhuǎn)化成矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析，見(jiàn)圖3。從結(jié)果來(lái)看，3個(gè)節(jié)點(diǎn)年份標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的扁率較大，夜間燈光的分布并非隨機(jī)，方向性較為明顯，其長(zhǎng)半軸方向與經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展主軸方向近似重合。橢圓面積從2015年5.157萬(wàn)km2到2017年5.109萬(wàn)km2，再到2020年5.31萬(wàn)km2，橢圓面積呈現(xiàn)了先微弱收縮再擴(kuò)張的趨勢(shì)，2020年夜間燈光相比2015年、2017年在空間上的分布更加趨于分散，經(jīng)濟(jì)不平衡的狀況有所改善；較成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈的幾何重心，3個(gè)年份的橢圓重心均偏北，經(jīng)濟(jì)圈北部的整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r優(yōu)于經(jīng)濟(jì)圈南部。此外，6a間橢圓的重心大概由2015年(E105°17′，N30°32′)轉(zhuǎn)移至2017年(E105°17′，N30°29′)再到2020年(E105°20′，N30°30′)，橢圓重心逐漸向東南方向移動(dòng)，2015—2017年移動(dòng)了2.5km，2017—2020年移動(dòng)了3.8km，表明經(jīng)濟(jì)圈東南邊較西北邊地區(qū)DN值增長(zhǎng)量大，拉動(dòng)橢圓的重心向重慶一側(cè)的偏移比較明顯。

圖3 2015年、2017年、2020年標(biāo)準(zhǔn)差橢圓示意圖

2.2.1 全局空間相關(guān)性分析

利用研究單元夜間燈光密度的對(duì)數(shù)作為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的代理變量分別計(jì)算6個(gè)年份的全局莫蘭指數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 縣域經(jīng)濟(jì)全局Moran′s I指數(shù)

通過(guò)觀察各年份莫蘭指數(shù)可知，經(jīng)濟(jì)集聚水平在0.60上下波動(dòng)，變化幅度非常小，維持著較高空間集聚性，說(shuō)明成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈縣域經(jīng)濟(jì)在空間上有非常強(qiáng)的正向關(guān)聯(lián)性，且在空間上的集聚現(xiàn)象趨于穩(wěn)定。

2.2.2 局部空間相關(guān)性分析

LISA是衡量空間單元某種屬性與周圍單元正向或負(fù)向相關(guān)程度及其顯著性的一種常用指標(biāo)[9]。利用GeoDa軟件，基于z值檢驗(yàn)(P≤0.05)，繪制2015年、2017年以及2020年LISA集聚圖和顯著圖，結(jié)果見(jiàn)圖4。從整體來(lái)看，2015—2020年成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈基本經(jīng)濟(jì)空間格局沒(méi)發(fā)生較大變動(dòng)，只有局部微弱調(diào)整。具體結(jié)論如下。

L-H集聚地區(qū)，即自身為低燈光密度區(qū)但與高燈光密度區(qū)相鄰的地區(qū)，該研究時(shí)段內(nèi)L-H集聚類型全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌垲愋汀?015年該類型分布在簡(jiǎn)陽(yáng)市、德陽(yáng)羅江區(qū)。

H-H集聚地區(qū)，即高燈光密度區(qū)與高燈光密度區(qū)相鄰的地區(qū)，該集聚類型分布較為集中、顯著性有所增加。H-H集聚類型僅分布在重慶中心區(qū)及璧山區(qū)、成都市及其周圍區(qū)縣，該類型地區(qū)數(shù)量由30個(gè)增加到31個(gè)，其分布相對(duì)集中，對(duì)應(yīng)的數(shù)量及其空間分布較為穩(wěn)定，其中成都都市圈周邊的H-H集聚區(qū)出現(xiàn)了向西南方向延伸的趨勢(shì)。

L-L集聚地區(qū)，即低燈光密度地區(qū)與低燈光密度相鄰的地區(qū)，2015—2020年L-L集聚類型對(duì)應(yīng)區(qū)縣的數(shù)量變化不大，由13個(gè)減少到12個(gè)，但空間分布格局變動(dòng)較為明顯，其中位于宜賓境內(nèi)的敘州、長(zhǎng)寧等5個(gè)區(qū)縣，在該研究時(shí)段內(nèi)由L-L集聚類型轉(zhuǎn)變?yōu)椴伙@著類型；雅安市雨城區(qū)、明山區(qū)、眉山市洪雅縣以及瀘州市古藺縣由2015年的不顯著地區(qū)變?yōu)?022年的L-L集聚區(qū)。LISA顯著性地圖顯示，與2015年相比，2020年雅安市、樂(lè)山市轄區(qū)內(nèi)區(qū)縣，低水平LISA顯著性增強(qiáng)，表明川南連片貧困區(qū)在空間上的集聚現(xiàn)象并沒(méi)有隨著地區(qū)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展有所改善，反而更趨向于明顯、分布更加分散。

3 結(jié)論與討論

本文基于成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈縣域NPP-VIIRS夜間燈光數(shù)據(jù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)差橢圓、探索性空間數(shù)據(jù)分析方法，從格網(wǎng)尺度、區(qū)縣級(jí)行政區(qū)尺度揭示成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈的經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間差異、發(fā)展方向特征及空間相關(guān)性，得出以下結(jié)論。

從空間差異看，2015—2020年成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈縣域經(jīng)濟(jì)總體水平不斷提高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步呈現(xiàn)空間均衡化趨勢(shì)，但地區(qū)整體發(fā)展水平差異明顯，區(qū)域間發(fā)展不平衡性程度依然較大。成都、重慶中心城區(qū)在經(jīng)濟(jì)圈有著顯著優(yōu)勢(shì)，高發(fā)展程度縣域較為集中地分布在以成都、重慶中心區(qū)為核心的“一軸兩帶”地區(qū)，經(jīng)濟(jì)圈東北部形成以南充為核心的次級(jí)集聚中心。低發(fā)展水平縣域數(shù)量隨地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而逐年減少，邊緣貧困山區(qū)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，增長(zhǎng)速度緩慢。從經(jīng)濟(jì)分布特征橢圓分析結(jié)果來(lái)看，經(jīng)濟(jì)圈經(jīng)濟(jì)重心向東南方向移動(dòng)，與幾何重心差距逐年縮小。雙城經(jīng)濟(jì)圈經(jīng)濟(jì)空間格局在東南方向上有擴(kuò)張趨勢(shì)，在西北方向有微弱收縮趨勢(shì)，各年份標(biāo)準(zhǔn)差橢圓轉(zhuǎn)角θ變動(dòng)較小，橢圓長(zhǎng)軸與成渝主軸近似重合，成渝雙極核城市對(duì)橢圓展布方向性影響較大。從空間相關(guān)性結(jié)果看，雙城經(jīng)濟(jì)圈縣域經(jīng)濟(jì)存在較強(qiáng)正向全局空間相關(guān)性，成都與重慶都市圈高水平集聚現(xiàn)象呈現(xiàn)出漸趨顯著態(tài)勢(shì)，成都都市圈周邊的高水平集聚區(qū)呈現(xiàn)向東南方向延伸趨勢(shì)。烏蒙山區(qū)成為低水平集聚地區(qū)，呈現(xiàn)出“塌陷”特征。

在國(guó)家戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈必將迎來(lái)新機(jī)遇。如何抓住歷史機(jī)遇，發(fā)揮資源稟賦和區(qū)位優(yōu)勢(shì)，加快推進(jìn)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈成長(zhǎng)為中國(guó)經(jīng)濟(jì)“第四極”，如何充分發(fā)揮“雙極核”城市集聚輻射作用，培育區(qū)域次級(jí)集聚中心，推進(jìn)雙城經(jīng)濟(jì)圈一體化發(fā)展等，是后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步探索的問(wèn)題。