基于灰色關(guān)聯(lián)聚類分析的中國(guó)各省GDP結(jié)構(gòu)比較

樊 星，鄭金玨

（天津財(cái)經(jīng)大學(xué) 理工學(xué)院，天津 300222）

0 引言

我國(guó)于2015年提出供給側(cè)改革，調(diào)結(jié)構(gòu)成為其中一個(gè)關(guān)鍵步驟。各省如何因地制宜實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，挖掘新的潛在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)支撐點(diǎn)已成為迫切需要解決的問題，因此明確各省當(dāng)前GDP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)調(diào)結(jié)構(gòu)將大有助益。聚類分析與灰色關(guān)聯(lián)法是研究經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部相關(guān)性的重要方法，但在當(dāng)前的文獻(xiàn)中用聚類分析法分析經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)一般都使用一年的數(shù)據(jù)，而灰色關(guān)聯(lián)度剛好可以反映事物發(fā)展態(tài)勢(shì)，利用了更多的時(shí)間數(shù)據(jù)信息，因此本文運(yùn)用綜合了兩種方法優(yōu)點(diǎn)的灰色關(guān)聯(lián)聚類法，從三個(gè)角度對(duì)31個(gè)省份的GDP行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較研究。

1 灰色關(guān)聯(lián)聚類分析

灰色關(guān)聯(lián)分析法的特點(diǎn)是在系統(tǒng)之間和系統(tǒng)內(nèi)部之間信息不完全、不確定的情況下，根據(jù)各因素的樣本數(shù)據(jù)，用灰色關(guān)聯(lián)度度量樣本序列幾何曲線的相似程度，通過比較關(guān)聯(lián)度分清哪些是影響系統(tǒng)的主導(dǎo)因素和潛在因素，辨析優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，為分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)的發(fā)展提供相應(yīng)信息。聚類分析則是統(tǒng)計(jì)學(xué)的經(jīng)典方法，在大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算方法，本文選擇中國(guó)31個(gè)省份的GDP選為參考序列，并根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)選擇第一二三產(chǎn)業(yè)、工業(yè)和建筑業(yè)等8個(gè)行業(yè)作為比較序列，利用2005—2016年數(shù)據(jù)計(jì)算各省各行業(yè)關(guān)聯(lián)度，而后運(yùn)用聚類法對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分類。

為了更全面挖掘各省結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從以下三個(gè)角度對(duì)各省各行業(yè)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行聚類分析：（1）第一、二、三產(chǎn)業(yè)；（2）第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)即批發(fā)和零售業(yè)、交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)等行業(yè)；（3）全部細(xì)分行業(yè)。三個(gè)角度聚類結(jié)果均按照地區(qū)歸納，如表1至表3所示。

表1 三次產(chǎn)業(yè)聚類劃分

表2 第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)聚類劃分

表3 所有產(chǎn)業(yè)聚類劃分

2 實(shí)證結(jié)果及分析

表1至表3列出了三個(gè)角度的聚類結(jié)果，反映了中國(guó)各省之間經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)關(guān)系：第一，均有經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的省份和經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的省份分在一起；第二，同一地域發(fā)展程度相近的省份卻在不同類。為了明確各省份之間GDP的結(jié)構(gòu)關(guān)系，繼續(xù)結(jié)合行業(yè)關(guān)聯(lián)度深入挖掘四個(gè)區(qū)域的聚類結(jié)果。

2.1 對(duì)東部省份的分析

東部省份包含了中國(guó)最發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)區(qū)域：京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等。在以北京為中心的京津冀經(jīng)濟(jì)區(qū)，三個(gè)省份可以根據(jù)本省GDP中的行業(yè)結(jié)構(gòu)因勢(shì)利導(dǎo)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而實(shí)現(xiàn)1+1+1＞3的效果。在表1中，三次產(chǎn)業(yè)聚類結(jié)果中京津冀分別在不同的類；在表2和表3第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)聚類和所有產(chǎn)業(yè)聚類結(jié)果中，天津河北屬于第一類，北京則被單獨(dú)分在第四類，進(jìn)一步對(duì)比三省行業(yè)關(guān)聯(lián)度，北京第三產(chǎn)業(yè)與北京GDP關(guān)聯(lián)度最高，其次是第二產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)，天津與河北第二產(chǎn)業(yè)最高，其次是第三產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)。在第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)中，北京房地產(chǎn)業(yè)、金融業(yè)與GDP貢獻(xiàn)最高，天津排名前三的是住宿和餐飲業(yè)、批發(fā)和零售業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)，河北排名前三的是交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)、批發(fā)和零售業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)。在所有產(chǎn)業(yè)中，北京排在前三名的是建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)、金融業(yè)；天津排在前三名的是建筑業(yè)、工業(yè)、住宿和餐飲業(yè)，河北則是工業(yè)、建筑業(yè)、交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)，這與前面三產(chǎn)分類相對(duì)應(yīng)。國(guó)家有關(guān)部門在京津冀經(jīng)濟(jì)區(qū)的基礎(chǔ)上提出了黃渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的概念，將遼東半島和膠東半島加入進(jìn)來，在三個(gè)聚類中，山東與京津冀三省均不在一類中，因此發(fā)展環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈需對(duì)四省各自行業(yè)特點(diǎn)有效整合，提升該地區(qū)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

跨過山東則到了長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)區(qū)，該區(qū)域包括江浙滬三省市和皖部分城市（泛長(zhǎng)三角區(qū)域）。與分析京津冀類似，在表1中，江蘇屬于第二類，上海與浙江則被歸在第五類；在表2中江蘇與浙江第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)相似，上海則與江浙不同；在表3中，所有細(xì)分行業(yè)分類結(jié)果與表1相似，滬浙為一類，江蘇則被單獨(dú)歸類，進(jìn)一步對(duì)比三個(gè)省份各行業(yè)的灰色關(guān)聯(lián)度，上海第三產(chǎn)業(yè)最高，江浙兩省則是第二產(chǎn)業(yè)對(duì)GDP行業(yè)貢獻(xiàn)最大，而在細(xì)分行業(yè)中，三個(gè)省排名前三的分別是上海（建筑業(yè)、住宿與餐飲、工業(yè)），浙江（交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)），江蘇（建筑業(yè)、工業(yè)、住宿與餐飲業(yè)）。因?yàn)榉洪L(zhǎng)三角區(qū)包括安徽的一部分，安徽目前在長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈的定位是“承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移平臺(tái)”，顧名思義是承接江浙滬的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)接，不僅如此安徽也是中部崛起戰(zhàn)略的重要省份，而在三個(gè)結(jié)果中，安徽與江浙滬三個(gè)省均不屬同一類，這可以為安徽根據(jù)自身發(fā)展，有目的地選擇承接產(chǎn)業(yè)種類提供依據(jù)。

越過長(zhǎng)三角是閩粵兩省，福建與臺(tái)灣隔海相望，是大陸與臺(tái)灣交流的前沿，而橫跨珠三角的廣東更是中國(guó)第一經(jīng)濟(jì)大省，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模最大、經(jīng)濟(jì)綜合競(jìng)爭(zhēng)力、金融實(shí)力最強(qiáng)的省份，也是與港澳交流的一線平臺(tái)。在三產(chǎn)結(jié)構(gòu)和三產(chǎn)細(xì)分行業(yè)聚類結(jié)果中，福建與廣東屬同一類，但從所有行業(yè)角度來看，廣東與福建分屬不同類，通過對(duì)比灰色關(guān)聯(lián)度，廣東是第二產(chǎn)業(yè)與其GDP最為相關(guān)，福建則是第三產(chǎn)業(yè)，在第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)中廣東是房地產(chǎn)業(yè)排第一，福建則是批發(fā)與零售業(yè)，因此兩省可根據(jù)上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)展對(duì)港澳臺(tái)的經(jīng)濟(jì)關(guān)系，同時(shí)提升自身發(fā)展水平。

2.2 對(duì)中部省份的分析

通過觀察表1至表3中中部區(qū)域省份的三種聚類結(jié)果可知：三次產(chǎn)聚類中河南屬于第一類，安徽屬于第三類，湖北與江西歸在第二類，湖南屬于第四類，山西屬于第五類；在第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)結(jié)果中，湖北與河南屬于第一類，江西與安徽為第二類；山西與湖南分屬第四和第五類；對(duì)中部省份的所有產(chǎn)業(yè)分類中，河南與湖北屬于第一類，湖南，安徽與江西為第三類，山西則歸為第五類。而在各省行業(yè)關(guān)聯(lián)度中，安徽三產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度所差無幾，說明對(duì)本省GDP貢獻(xiàn)均衡，河南則是第三產(chǎn)業(yè)與第二產(chǎn)業(yè)對(duì)本省最為相關(guān)，湖北與江西的三次產(chǎn)業(yè)排序分別是第三產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)，湖南的順序則是第三產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)。山西省排名是第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、第一產(chǎn)業(yè)，其中第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度幾乎相等，與山西現(xiàn)實(shí)相符。

所有行業(yè)聚類中，六個(gè)省關(guān)聯(lián)度排名前三的行業(yè)如表4所示。

表4 中部省份行業(yè)關(guān)聯(lián)度排名

中部六省承東啟西，接南鄰北，其重要性不言自明，但隨著近代沿海的開放，中部逐步被邊緣化，而隨著東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展已近飽和，一些產(chǎn)能必須轉(zhuǎn)移，并且切實(shí)提高中部的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平，挖掘中部市場(chǎng)潛力也已迫在眉睫。中部崛起計(jì)劃無疑使中部六省經(jīng)濟(jì)得到大幅改善，GDP結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，分析它們的變化有利于各省看清發(fā)展軌跡，取長(zhǎng)補(bǔ)短，揚(yáng)優(yōu)成勢(shì)。因?yàn)闁|部省份的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)較為成熟，而中部正處在提升階段，GDP結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，而上述分析較為清晰地說明了中部六省GDP行業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此可趁此次調(diào)結(jié)構(gòu)的時(shí)機(jī)，依據(jù)自身變化繼續(xù)優(yōu)化本省結(jié)構(gòu)，選擇轉(zhuǎn)型的產(chǎn)業(yè)來實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域間互補(bǔ)發(fā)展，同區(qū)域內(nèi)互補(bǔ)發(fā)展。

2.3 對(duì)西部省份的分析

與東中部分析同理，觀察表1至3可知：在三次產(chǎn)業(yè)分類中，云南與四川各自歸為第一類與第四類，新疆與甘肅和貴州與重慶則屬于第二類與第五類，青海陜西等六省一起歸為第三類；而在對(duì)第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)聚類中，內(nèi)蒙古與廣西屬于第一類，甘肅陜西等四省屬第二類，西藏、重慶和新疆三省屬第三類，寧夏單獨(dú)歸為第四類，貴州和云南則在第五類；而在所有產(chǎn)業(yè)聚類劃分結(jié)果中，廣西與貴州分屬第一類與第二類，青海、四川和重慶六省屬于第三類，新疆與西藏等四省屬于第五類。而在西部的十二省份中，甘青陜廣內(nèi)寧川藏渝八省均是第三產(chǎn)業(yè)對(duì)各省GDP關(guān)聯(lián)度最高，其次是第二產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)；云南、新疆和貴州三省則是第二產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度最大，其次是第三產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)。西部各省份細(xì)分行業(yè)關(guān)聯(lián)度排名前三如表5所示。

表5 西部省份行業(yè)關(guān)聯(lián)度排名

由這些分析不難看出，在西部地區(qū)的大部分省份中，第三產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最重要支柱，不僅如此，表5所有行業(yè)關(guān)聯(lián)度排序也印證了西部省份第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足發(fā)進(jìn)步和發(fā)展。西部地區(qū)涵蓋的12個(gè)省份覆蓋了中國(guó)版圖的70%以上，西部地區(qū)背靠歐亞大陸，著名的陸上絲綢之路早已穿越此處將中國(guó)與歐洲聯(lián)通，現(xiàn)在的陜西、甘肅、內(nèi)蒙古、新疆都是陸上絲綢之路的組成省份。內(nèi)有長(zhǎng)江水道，西南的出?？谑呛Ｉ辖z綢之路東南亞線路的重要節(jié)點(diǎn)，中央自2000年開始實(shí)施西部大開戰(zhàn)略，西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、退耕還林、退牧還草都是這個(gè)戰(zhàn)略的一部分。除了西部大開發(fā)戰(zhàn)略，目前正如火如荼進(jìn)行的“一帶一路”建設(shè)中的“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”涵蓋了西部的六個(gè)省份，新疆、重慶、陜西、甘肅、寧夏、青海。在《推動(dòng)共建絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶和21世紀(jì)海上絲綢之路的愿景與行動(dòng)》中，對(duì)全國(guó)參與“一帶一路”的省份進(jìn)行了發(fā)展定位，其中對(duì)西部省份陜西、甘肅、寧夏、青海四地的定位是：形成面向中亞、南亞、西亞國(guó)家的通道、商貿(mào)物流樞紐、重要產(chǎn)業(yè)和人文交流基地，例如建設(shè)中的“中巴經(jīng)濟(jì)走廊”；廣西的定位是：21世紀(jì)海上絲綢之路與絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶有機(jī)銜接的重要門戶；云南的定位是：面向南亞、東南亞的輻射中心等。這些都無疑提升了西部省份的對(duì)外開放性，而開放性恰恰是阻礙西部省份發(fā)展的原因之一。上述對(duì)西部省份行業(yè)的分析結(jié)論在一定程度上表明以上這些政策確實(shí)提高了人民收入，將以往溫飽水平的消費(fèi)推到更高層次，進(jìn)而使批發(fā)零售、住宿餐飲等行業(yè)對(duì)GDP的貢獻(xiàn)越來越大。西部是中國(guó)經(jīng)濟(jì)保持增長(zhǎng)的新動(dòng)力和支撐點(diǎn)，國(guó)家頒布了多項(xiàng)政策扶持西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，西部省份要根據(jù)本省特點(diǎn)精準(zhǔn)定位，與其他省市合作發(fā)展，繼續(xù)優(yōu)化自身結(jié)構(gòu)。

2.4 對(duì)東北三省的分析

東北三省是中國(guó)的老工業(yè)基地和糧食生產(chǎn)基地，科研實(shí)力很強(qiáng)，但其現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不足以支持三省的健康發(fā)展，中央提出了“振興東北老工業(yè)基地”的計(jì)劃，且已經(jīng)納入到中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略布局中，在“一帶一路”倡議中東北是面向東北亞國(guó)家俄羅斯的重要口岸，其中遼寧還參與環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)。雖然東北三省地域毗鄰，但都有各自的特點(diǎn)，同樣從表1至表3易知，在三產(chǎn)業(yè)分類中黑龍江、遼寧和吉林分屬第二類、第三類和第四類，在表2的第三產(chǎn)業(yè)行業(yè)聚類結(jié)果中，黑龍江單獨(dú)屬第一類，遼寧與吉林均屬第三類，表3細(xì)分行業(yè)聚類結(jié)果則與表1類似，黑吉遼三省分別屬于第一類、第二類和第五類。

而在東北三省中三次產(chǎn)業(yè)與本省GDP的關(guān)聯(lián)度也存在差異，黑龍江第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)最大，其次是第一產(chǎn)業(yè)，最后才是第三產(chǎn)業(yè)，而吉林與遼寧三產(chǎn)的順序則是第三產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)；在三省所有細(xì)分行業(yè)關(guān)聯(lián)度中，黑龍江貢獻(xiàn)最大的三個(gè)行業(yè)分別是工業(yè)、建筑業(yè)以及農(nóng)林牧副漁，這與前面三產(chǎn)的排名相符合，吉林排名前三的是建筑業(yè)、住宿與餐飲業(yè)和批發(fā)業(yè)，同樣與前面排名較為符合，第二和第三產(chǎn)業(yè)對(duì)吉林GDP貢獻(xiàn)大，而遼寧關(guān)聯(lián)度最高的三個(gè)行業(yè)分別是工業(yè)、建筑業(yè)、住宿和餐飲業(yè)。

3 結(jié)論

本文以中國(guó)31個(gè)省份的2005—2016年GDP總量為母序列，各省附加行業(yè)附加值為子序列，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)模型計(jì)算每個(gè)省各行業(yè)的灰色關(guān)聯(lián)度，得出每個(gè)各行業(yè)與本省GDP的綜合關(guān)聯(lián)度，并以三次產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度，第三產(chǎn)業(yè)包含的行業(yè)關(guān)聯(lián)度，所有行業(yè)關(guān)聯(lián)度為樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了三種聚類，將各省份GDP行業(yè)結(jié)構(gòu)類型分為了五類。因?yàn)槊恳活愔杏兄袞|西部的省份，它們發(fā)展程度大不相同，且國(guó)家頒布或?qū)嵤┑暮芏鄳?zhàn)略決策都是依據(jù)地域發(fā)展程度，所以將聚類結(jié)果按照東（包括東北部）中西部分別進(jìn)行了分析，并得出以下結(jié)論：

區(qū)域相同的省份，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有相似也有不同；不同地域發(fā)展程度不同的省份在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)上相似；在三次產(chǎn)業(yè)中，東部區(qū)域除了北京、上海和福建，其他省份都是第二產(chǎn)業(yè)與GDP關(guān)聯(lián)度最高，而在中部六省中有四省、西部十三個(gè)省中有九省都是第三場(chǎng)產(chǎn)業(yè)；工業(yè)和建筑業(yè)等第二產(chǎn)業(yè)細(xì)分行業(yè)仍是各省經(jīng)濟(jì)的重要支柱；批發(fā)和零售業(yè)、住宿和餐飲業(yè)、交通運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和郵政業(yè)等服務(wù)業(yè)已經(jīng)逐步占據(jù)各省經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，尤其是在中西部省份；只有北京的金融業(yè)對(duì)GDP貢獻(xiàn)排進(jìn)前三名。