基于ArcGIS的遼寧省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系研究

耿 凱，李 斌，孫忠鵬，劉 艷

(遼寧科技學院 資源與土木工程學院,遼寧 本溪 117004)

人類最基本的活動就是經(jīng)濟活動。在研究區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系的過程中，引力模型是研究其內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)，深受學者喜愛。文章借鑒區(qū)域城鎮(zhèn)化的發(fā)展模式來研究遼寧省各市之間的發(fā)展狀況。經(jīng)濟作為國家的根基，在深化改革開放的背景下，充分發(fā)揮沈陽市和大連市的凝聚效應(yīng)和輻射效應(yīng)[1]，通過分析經(jīng)濟區(qū)域聯(lián)系，不斷發(fā)揮工業(yè)支柱支撐作用，并且深化國企國資改革，把握好一、二、三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)籌兼顧，協(xié)同發(fā)展，才能實現(xiàn)遼寧省經(jīng)濟騰飛發(fā)展。文章以遼寧省14個地級市為研究對象，采用引力模型對2011年、2016年和2021年間的相關(guān)數(shù)據(jù)進行整合，利用ArcGIS進行處理，計算出遼寧省區(qū)域經(jīng)濟強度值，構(gòu)建城市經(jīng)濟指標體系去研究遼寧省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系對后期發(fā)展狀況。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 遼寧省概況

遼寧省簡稱遼，位于中國東北地區(qū)的南端，擁有14個地級市，從2021年的GDP來看，以沈陽、大連最為發(fā)達，遙遙領(lǐng)先于其他城市。兩座城市的GDP總和比其他12座城市的GDP總和還要多。大連市GDP位于全省第一，其次為沈陽市，兩市均比上半年有所增長，其他12市的GDP總量在300億、900億之間。遼寧省的經(jīng)濟主要靠沈陽市和大連市兩地雙輪驅(qū)動來維持，從而輻射周圍城市的經(jīng)濟發(fā)展。

1.2 數(shù)據(jù)來源

文章以2011年、2016年和2021年遼寧省統(tǒng)計局發(fā)布的《遼寧省統(tǒng)計年鑒》《遼寧省統(tǒng)計局》收錄的全國地級市的人口數(shù)量和GDP兩方面統(tǒng)計數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)來源。

2 研究方法與研究思路

2.1 引力模型

引力模型(Gravity Model，GM)又稱重力模型。自牛頓的萬有引力定律問世之后，根據(jù)其本質(zhì)原理，在保持其形式不變的前提下，適當改變其中的參數(shù)，可以預(yù)測未來交通分布模型和各個城市間經(jīng)濟聯(lián)系強度等。在參數(shù)不同的情況下，此模型能夠靈活地適用于解決簡單科研中的大部分問題。除改變參數(shù)之外，在原有的基礎(chǔ)上也能通過添加一些附加因素，能夠更全面、更科學地分析問題。因此，此模型因為它的靈活多變，適用范圍廣等優(yōu)點而受到廣泛推廣。引力模型是應(yīng)用廣泛的空間相互作用模型，它是用來分析和預(yù)測空間相互作用形式的數(shù)學方程，已被不斷拓展，運用于許多研究領(lǐng)域，如在研究空間布局、旅游、貿(mào)易和人口遷移等方面取得了很多有益的研究成果[2]。

2.2 研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)

文章以區(qū)域空間相互作用為理論依據(jù)，以遼寧省的14個地級市為研究對象，利用ArcGIS和引力模型等方法對各地級市的人口密度、GDP、距離等影響因素進行分析，進而研究遼寧省各城市的經(jīng)濟走向。

2.3 研究方法

文章首先采用核心邊緣法分析出遼寧省空間經(jīng)濟分布，之后利用引力模型法計算出各城市之間引力值，最后采用強度分析法分析出各個城市經(jīng)濟強度聯(lián)系。

(1)核心邊緣法

經(jīng)過各城市之間相互交流和經(jīng)濟往來，空間經(jīng)濟聯(lián)系強度變得錯綜復(fù)雜，核心邊緣分析對該研究起到了關(guān)鍵作用。利用得到的區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系強度值，得出遼寧省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系的核心聯(lián)系的核心邊緣結(jié)構(gòu)，進而分析結(jié)果。

(2)引力模型法

通過建立人口密度、GDP、距離三因素評價體系，分析遼寧省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系規(guī)律，采用引力模型將其聯(lián)系起來，并用引力模型進行測算。得到人口數(shù)量、GDP、距離和經(jīng)濟聯(lián)系的內(nèi)在關(guān)系。引力模型如公式(1)所示：

(1)

式中：Fij代表兩個城市的經(jīng)濟聯(lián)系強度；Mi、Mj代表“i”城市和“j”城市的“質(zhì)量”；dij代表兩個城市之間的距離；k值為經(jīng)濟引力系數(shù)，通常研究中取k=1[3]。

在很多經(jīng)濟研究中，城市質(zhì)量指“工業(yè)生產(chǎn)總值”或者用“GDP”，固定資產(chǎn)投資等。若采用單一變量進行測度分析，則不能完整地展現(xiàn)出各個城市之間的經(jīng)濟聯(lián)系強度，為研究遼寧省各地級市的信息化、人口幸福指數(shù)等的影響，對引力模型基礎(chǔ)公式做出改進，改進后的引力模型如公式(2)所示為

(2)

式中：value表示城市之間相互引力值；GDPi、GDPj、GNHi、和GNHj代表“i”城市和“j”城市的“國內(nèi)生產(chǎn)總值”和“人口幸福指數(shù)”；dij代表兩個城市之間的距離。

(3)強度分析法

經(jīng)過各城市之間區(qū)域經(jīng)濟一體化的發(fā)展，空間經(jīng)濟聯(lián)系強度變得錯綜復(fù)雜，核心邊緣分析對該研究起到了關(guān)鍵作用。利用得到的區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系強度值，得出遼寧省區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系的核心聯(lián)系的核心邊緣結(jié)構(gòu)，進而分析結(jié)果。

經(jīng)過計算，得到遼寧省區(qū)域經(jīng)濟強度值，通過強度分析，得到遼寧省各地級市經(jīng)濟強度的關(guān)系。

3 實驗與分析

3.1 城市經(jīng)濟指標體系構(gòu)建

在城市經(jīng)濟指標體系中，首先應(yīng)遵循科學性原則，準確地理解和把握城市經(jīng)濟的實質(zhì)。一方面，指標體系的外在設(shè)計應(yīng)以科學性作為基礎(chǔ)，而內(nèi)在框架則應(yīng)具有合理的邏輯性；另一方面，選擇指標時，不能以偏概全，應(yīng)該能夠充分反映和體現(xiàn)出一個城市的經(jīng)濟內(nèi)涵[4]。

城市經(jīng)濟發(fā)展是個綜合性概念，其特征是多方面的，評價指標體系作為一個整體應(yīng)當能夠系統(tǒng)反映城市經(jīng)濟的主要特征，要抓住其主要矛盾，在此基礎(chǔ)上從多方面反映城市經(jīng)濟發(fā)展狀況。對于一個方案來說，最重要的是采集的指標數(shù)據(jù)應(yīng)該是易于收集和整理。從定量指標的角度來說，應(yīng)真實可靠，確保構(gòu)建指標所需要的資料來源，而對于定向指標，獲得數(shù)據(jù)的方式必須通過各種問卷調(diào)查，二者結(jié)合，以達到動態(tài)的可比性。

根據(jù)城市經(jīng)濟的主要特征、內(nèi)涵和指標構(gòu)建的原則，吸收過去失敗的教訓，借鑒以往成功的經(jīng)驗，本文將城市經(jīng)濟發(fā)展的評價內(nèi)容分為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、綜合實力、資源環(huán)境和創(chuàng)新發(fā)展四個方面，并綜合考慮指標的科學性和可得性[5]。

3.2 實驗數(shù)據(jù)

現(xiàn)從2011年、2016年、2021年這三個時間點進行分析，2011-2016年遼寧省經(jīng)濟萎靡，從2016年開始各市以較快的速度增長。具體數(shù)值如圖1所示。

圖1 遼寧省2011年、2016年、2021年GDP分布圖

3.3 區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系分析

通過公式(2)計算得到遼寧省區(qū)域經(jīng)濟引力值，再利用ArcGIS軟件，選取2011年、2016年、2021年三個時間段進行研究。研究表明，在2011年遼寧省各市之間相互引力強度較強的集中在沈陽市、鞍山市和大連市，其他城市之間的相互引力較弱。后因為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型等因素，經(jīng)濟重心開始偏移，以沈陽、大連為核心的區(qū)域發(fā)展，鞍山、營口等地經(jīng)濟飛速發(fā)展，形成“一圈一帶兩區(qū)”格局。

通過觀察分析，遼寧省區(qū)域經(jīng)濟的空間演變呈現(xiàn)出以下特征：城市經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量呈現(xiàn)雙核心城市向周圍城市輻射的現(xiàn)象，隨著新政策的實施，遼寧省總體經(jīng)濟有所提高，但仍處于核心—半邊緣—邊緣形勢。

3.4 經(jīng)濟測度分析

根據(jù)前文的引力模型計算公式和城市間經(jīng)濟聯(lián)系強度狀況的引力值，利用 ArcGIS 軟件，使用XY專線功能，將各引力值添加到屬性表中從而繪制 2011年、2016年和2021年三個時間階段遼寧省城市經(jīng)濟引力專題圖，結(jié)果如圖2所示。

圖2 遼寧省各城市之間相互引力值

總體來看，遼寧省各區(qū)域引力值不斷增強，這表明各個城市之間經(jīng)濟聯(lián)系更加緊密，商業(yè)合作和其他經(jīng)濟合作更加頻繁。

3.4.1 GDP總體方面

從圖2中可看出遼寧省各區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)系更加緊密，如表1所示，經(jīng)濟發(fā)展趨勢也在穩(wěn)步上升。

表1 2011年、2016年、2021年遼寧省各市GDP

在內(nèi)陸的城市中，只有沈陽市和鞍山市的相互引力值比較高，而在沿海城市的交流中，大連和營口兩個市聯(lián)系相對緊密，而葫蘆島和盤錦等地聯(lián)系強度相對較弱。

3.4.2 地理位置及人口資源方面

由于部分城市山脈眾多，因此使得各個城市之間的關(guān)聯(lián)相對較少。以大連為中心的沿海地區(qū)，大連相關(guān)政策支持、地理位置和雄厚的經(jīng)濟基礎(chǔ)等方面的優(yōu)勢使其聯(lián)系強度為全省最高，并且在全國GDP排名為前30名。而以沈陽為中心的內(nèi)陸地區(qū)，沈陽及其周邊的城市相比于2011年在城市聯(lián)系方面有了質(zhì)的飛躍。而各個城市的人口變化也對經(jīng)濟聯(lián)系具有一些決定性因素。人口的時空分布如表2所示。

表2 遼寧省人口分布圖

在內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟聯(lián)系引力值最強的仍然是沈陽和鞍山，雖然沿海與內(nèi)陸的城市間聯(lián)系相比2016年在總體空間格局上并沒有實質(zhì)性的改變，但是在聯(lián)系強度有了大幅度提高。這說明在已有的交通設(shè)施的基礎(chǔ)上，隨著高鐵和高速公路等交通設(shè)施的發(fā)展，城市之間加強了溝通與合作。至2021年，各個城市之間聯(lián)系強度的空間格局發(fā)生了很大變化，主要改變的內(nèi)容在于沿海城市和內(nèi)陸城市的合作和交流明顯增強[5]。

3.4.3 公路鐵路等交通設(shè)施方面

朝凌高速、京沈高鐵等高速公路鐵路的竣工也為各個城市之間的相互溝通交流與經(jīng)濟來往做出了不可磨滅的貢獻。隨著人民生活質(zhì)量不斷提高，各個城市間交通基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展和完善。根據(jù)圖2遼寧省GDP的增長和近年高速鐵路公路增加數(shù)量來分析，2021年的城市經(jīng)濟聯(lián)系強度空間格局相比于2011年有了深入的加強和改進。

4 結(jié)論

文章基于ArcGIS和引力模型方法，對遼寧省2011年、2016年和2021年城市經(jīng)濟聯(lián)系強度進行了測度分析，通過各市GDP和人口等因素分析了城市經(jīng)濟的空間結(jié)構(gòu)的時空演變?，F(xiàn)根據(jù)以上分析和研究結(jié)果給出與之對應(yīng)的建議以及對遼寧省未來經(jīng)濟發(fā)展的展望。

(1)在突如其來的疫情面前，各個城市都不能如同之前一樣順利發(fā)展，因此，各市應(yīng)在積極防控新冠肺炎疫情的同時提前調(diào)整好自己經(jīng)濟發(fā)展的新思路，在特殊時期把握住“云”時代新機會，努力發(fā)展醫(yī)療事業(yè)和無人技術(shù)。

(2)省內(nèi)各市縣政府應(yīng)打破行政經(jīng)濟壁壘，推動遼寧省邊緣地區(qū)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，積極調(diào)動人民生產(chǎn)積極性，同時響應(yīng)國家“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的號召。充分發(fā)揮沈陽市和大連市輻射效應(yīng)，有利于發(fā)揮龍頭作用帶動省內(nèi)各市經(jīng)濟發(fā)展。

在目前情況下，想要永葆城市青春，只能進行自我革命，逐步放棄傳統(tǒng)的資源型城市的一些過時的理論和方法，同時政府制定能夠吸引人才發(fā)展的政策，做好城市綠化，爭創(chuàng)文明城市，努力提高城市的硬件設(shè)施，提高企業(yè)自主創(chuàng)新水平，從根本上改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展開放型經(jīng)濟，從而促進各個區(qū)域間協(xié)同發(fā)展。