1、 南阳师范学院 20XX 届毕业生 毕业论文（设计） 题 目： 基于空间分析的河南省区域差异分析 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 地理信息系统 指导教师： 完成日期： 目 录 摘要 . (1) 0 引言 . (1) 1 研究目的与意义 . (2) 2 研究现状 . (2) 3 研究方法及数据分析 .（ 3） 4 差异因素分析 . (10) 4.1 交通情况 . (11) 4.2气候特点 . (12) 4.3 地貌特征 . (13) 4 结论与展望 . (16) 参考文献 . (18) Abstract. (17) 第 1 页（共 17 页） 基于空间分析的河南省区域差异分析 摘要：
2、 河南省 在改革开放以来 ， 经济一直在持续不断的发展 。 然而 ， 省内县 市 域经济发展差异也渐渐扩大 。 本文 以河南省为例 ， 从 县 市域角度出发去了解区域差异的特征及其背后原因 。 以人均 GDP、人均生产总值 作为衡量经济差异的指标 ， 采用 G IS 空间分析的方法 ， 对河南省的 县 市域经济发展差异现状进行了分析 ， 然后对河南省的县市域经济发展水平进行综合评价 。 关键词： 区域差异 地理信息系统 空间分析 0 引言 地区发展不平衡是每个国家和地区在经济发展过程中必然遇到的问 题 1，它关系到区域经济的持续健康发展和社会的稳定，其实质是经济增长公平与效率的协调。统筹城乡及
3、区域发展已经成为中央和各级地方政府重点关注的问题。伴随着全球化浪潮的兴起和市场化改革的不断深入，从 20世纪 80年代后期对区域发展不平衡的研究再次兴起，经济学和地理学在方法论和理论上获得了新的发展，尤其是人力资本、地理空间等因素在经济增长研究中被重新重视，新的趋同理论与古典趋同理论 2一样由于缺少空间和时间视角而受到批判，由此也引发了关于区域发展问题的新讨论。改革开放之后，中国实行了经济体制改革和对外开放，区域发展格局发生了巨大变革，沿海与内陆地区区域发展差距不断拉大。在此背景下，河南作为一个中部内陆省份，在制度转型、全球化和市场化的影响下，河南省区域发展差异时空演变存在什么样特征，又 有哪
4、些因素对其产生影响就成为本研究关注的核心问题。 本篇论文将以河南省内的县、市为研究单元 ， 通过 G IS空间分析方法来揭示河南省内县市的经济发展差异以及空间分布特征。第 2 页（共 17 页） 1 研究目的与意义 地区发展差异是世界各国在经济发展过程中遇到的普遍性问题。适度的区域差异有利于区域直接按的竞争与合作，能够促进区域更好的发展。但是地区之间的差异过大不利于区域经济的持续发展，甚至会激化社会矛盾，引发社会动荡，影响整个国民经济的发展。区域发展差异问题 3也是我国区域经济发展过程中讨论最多的问题之一，统筹城发展、统筹区域发展已经成为中央和各级地方政府重点关注的问题，地区差异不仅体现现在我
5、国东、中、西三大地带之间，同时也体现在同一地区不同省份之间甚至省区内部更小的区域尺度之间，如何协调地区之间发展的公平与效率的关系问题是研究区域发展问题的核心。而这一问题在河南地区显得尤为严峻 4。 对区域经济差异的研究 ， 传统的数据计量统计模型方法 5是以样本之间的相互独立性为前提 ， 假设建立起来的 ， 忽略了区域的空间特征 ， 在空间关系和数值的相关性分析上顾此 失彼。空间统计分析的核心 6是认识与地理位置相关的数据间的空间依赖、空间关联或空间自相关性 ， 通过空间位置建立数据间的统计关系。 GIS技术从空间角度分析各种数据 ， 使存在与区域间的各种空间关系一目了然。因此 ， 本文将空间
6、统计方法与 GIS技术结合起来应用于河南省区域经济差异的研究 ， 以揭示河南省区域经济差异的空间特征 。 2 研究现状 我国区域研究主要以县、市为单位进行研究，根据不同地区的进行研究，得到的结论也各不相同。何东华 7提出了中国区域竞争力“高-低 -高 -低”的四元结构区域差异。鲁凤 8则是从全国角度对中国区域经济差异进行研究，并提出中国经济区域发展协调发展的思路和对策。孟斌 9等采用空间分析方法对中国区域社会经济发展差异问题进行了实证研究。徐建华 10等则运用多阶段 Theil系数嵌套分解法和小波分析法，从空间尺度和时间尺度两个方面研究中国区域经济差异问题。潘竟虎 11等基于 ESDA全局和局
7、部空间自相关分析，在 ArcView GIS软件和 GeoDA空间统计分析软件的支持下，对甘肃省 2004年县域经济第 3 页（共 17 页） 进行实证分析。欧向军 12以江苏省人均 GDP为测度区域经济差异的变量指标，运用定量分析和区域分离系数等方法，分析了江苏省经济增长与区域差异空间格局变化的相互关系。李旸 13以河南省 18个地市，1997-2006年河南农民纯收入数据资料，采用三种评价指标体系，对不同时段、不同区域的河南农民收入进行区域差异分析，得到河南农民收入与区域差异是正相关关系。朱智勇 14则以人均 GDO为测度区域经济差异的变量指标，定量分析了改革开放以来河南省区域经济差异的总
8、体演变过程与变化特征，并指出经济发展正向两极化发展。殷胜磊 15以县域为单位分析了河南省经济增长的差异。 但是这些研究只是针对某一方面进行研究，如李旸 13只对农民收入进行研究，殷胜磊 15只对 县域经济进行分析，并没有针对河南省的基本状况的各个方面进行分析，如交通情况、气候特点、地貌特点进行分析。而且这些对区域经济的影响作用是非常大的，不可忽略的。因此，本文在前人研究的基础上，对这些情况也进行分析研究，为河南省的区域发展规划提供科学支持。 3.研究方法及数据分析 空间分析法与其他一般的非空间分析法相比 ,其独特之处在于借鉴相关社会科学的方法和工具 ,提供了准确认识、评价和综合理解空间位置和空
9、间相互作用重要性的方法。空间分析法种类繁多 ,空间数据探索分析方法便是其中的一种 ,是一般数据探索分析的扩展 ,其目的 在于通过可视化技术揭示空间数据特性 ;识别异常点或区域 ;探测数据空间联系的格局、积聚或热点区 ;进行空间区划或发现空间异质性。空间数据探索分析方法同样可以理解为一套技术体系。 IDW ( Inverse Distance Weighted)反距离权重法是一种常用而简便的空间插值方法 , 它以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均 ,离插值点越近的样本点赋予的权重越大。设平面上分布一系列离散点 ,已知其坐标和值为 Xi， Yi , Zi ( i = 1, 2, , n) 通
10、过距离加权值求 z 点值。 IDW 通过对邻近 区域的每个采样点值平均运算获得内插单元。这一方法要求离散点均匀分布 , 并且密度程度足以满足在分析中反映局部表面变化。 第 4 页（共 17 页） Spline(样条函数法 ) 法是一个应用在选择样点后 , 利用多项式方进行内插法 , 产生平滑曲面的内插法 . ArcGIS 系统中 , 在进行 Sp line 模拟时需进行三个参数设定 , 包括了权重 ( Weight) , 点数( Number of point)及曲面之型态 ( Type)。 Spline算法的缺点是难以对误差进行估计。 Kriging 内插法是空间统计上的一项重要方法 . 简
11、而言之 , Kriging内插法的第一个步骤是空间结构的分析 , 由已知点的数值来分析资料数值间大小差异和其空间分布的关系 , 并产生一个Varigram 做为内插法适用性的判断 . 第二步骤是以平均法或移动视窗法来计算每个网格的数值 , 样本点的权重是由第一步骤的空间连续方程来决定。 根据研究方法及算法的不同，可以得出不同的对比结论：样条函数法更加适合与光滑和连续的表面 , 在采样点比较稀疏时效果不好 , 在采样点范围较小时 , 样条函数法比较稳定 , 差异较小 ; Kriging内插法受到已知样点与待估样点之间的关系的影响 , 当模型 效果不理想时 , 该方法误差较大 ; IDW 是一个加
12、权距离平均取值的方法 , 当样点的个数太少或者不均匀时 , IDW 则不能很好的达到预期的效果 , 而当取样点密度较大时 , IDW 对局部变化会显示出非常好的效果。由于本次研究区域样本数多达 27个 , 因此 , IDW 插值法与真实值误差量最小 , 能够更准确的推断出各地区的经济发展水平 , 所以本文选用 IDW 插值方法对数据进行空间插值运算。而对于区域经济发展水平的界定和评价 , 人们通常采用单一统计指标或多统计指标进行分析。采用单一统计指标分析问题比较方便直观 , 一般采 用对经济发展水平具有明显影响的人均 GDP指标作为区域经济发展差异的研究指标。 而本文就是在运用 ARCGIS
13、软件的基础上 ,依据 2002年、 2012年的河南省统计年鉴 17统计数据（下表 1,2）， 基于对人均 GDP数据的分析， 对河南省 2001年以及 2011年人均 GDP属性数据进行 IDW 插值运算 , 得到人均 GDP分布图 , 结果如图 1,2,3所示。 第 5 页（共 17 页） 表 1 2001年统计数据 市 (县 ) 生产总值 (亿元 ) 第一产业 第二产业 第三产业 人均生产总值（元） 郑州市 828.1974 45.314 404.7805 378.1029 13213 开封市 252.3545 80.3035 90.4619 81.5891 5419 洛阳市 465.1
14、893 40.0246 250.645 174.5197 7429 平顶山市 295.3438 44.3762 154.5089 96.4587 6134 安阳市 279.8274 57.1285 133.6158 89.0831 5385 鹤壁市 94.824 19.9076 46.851 28.0654 6746 新乡市 308.6886 71.9781 129.3857 107.3248 5718 焦作市 256.6587 41.5158 132.0861 83.0568 7769 濮阳市 219.4533 47.7459 118.1087 53.5987 6283 许昌市 326.18
15、83 65.4226 176.6905 84.0752 7390 漯河市 182.3247 42.4131 98.8123 41.0993 7418 三门峡市 181.1926 21.0171 97.1652 63.0103 8363 南阳市 576.2789 169.6195 264.2652 142.3942 5478 商丘市 318.378 133.9515 101.459 82.9675 3983 信阳市 95.7547 16.0206 39.867 39.8671 3431 周口市 373.4029 141.6994 142.9635 88.74 3579 驻马店市 305.6202
16、 99.7882 122.1603 83.6717 3760 济源市 66.2327 6.4911 38.5265 21.2151 10325 兰考县 33.2523 11.1348 11.2514 10.8661 4489 汝州市 64.7851 9.8692 33.4241 21.4918 6884 滑县 33.9212 16.6182 9.5198 7.7832 2801 长垣县 29.8978 9.6196 8.0337 12.2445 3864 邓州市 71.6466 28.0108 22.9512 20.6846 4779 永城市 56.249 23.9286 21.1316 11
17、.1888 4228 固始 县 44.2275 16.9562 14.9629 12.3084 2884 鹿邑县 44.6071 15.7155 15.9965 12.8951 3925 新蔡县 34.6344 13.021 12.844 8.7694 2595 第 6 页（共 17 页） 表 2 2011年统计数据 市 (县 ) 生产总值 (亿元 ) 第一产业 第二产业 第三产业 人均生产总值 （元） 郑州市 4979.85 131.66 2874.22 1973.97 56855 开封市 1072.42 237.54 470.27 364.61 22972 洛阳市 1873.9199 47
18、.75 1336.4715 585.2057 41198 平顶山市 1484.61 135.63 973.71 375.28 30227 安阳市 1486.61 175.22 873.33 438.06 28806 鹤壁市 500.52 55.95 354.07 90.50 31763 新乡市 1489.41 187.40 880.65 421.36 26198 焦作市 1442.62 114.16 993.84 334.62 40810 濮阳市 897.34 128.49 583.25 185.60 25066 许昌市 1588.74 171.71 1078.25 338.79 36924
19、漯河市 751.70 94.91 519.72 137.07 29487 三门峡市 1030.45 81.22 709.04 240.19 46049 南阳市 2202.31 415.90 1166.81 619.61 21590 商丘市 1308.37 317.00 622.96 368.41 17779 信阳市 1257.68 330.05 523.61 404.03 20603 周口市 1407.49 389.83 653.80 363.86 15734 驻马店市 1244.77 339.95 530.18 374.64 17396 济源市 373.36 18.36 278.11 76.
20、89 55095 兰考县 148.77 29.57 69.25 49.96 22079 汝州市 283.98 32.63 164.17 87.17 30552 滑县 152.56 56.12 62.30 34.14 12376 长垣县 174.23 26.67 96.11 51.45 21663 邓州市 260.66 79.60 117.01 64.06 17836 永城市 351.68 51.82 226.69 73.16 28447 固始县 198.68 71.57 68.04 59.07 19448 鹿邑县 176.06 46.58 83.23 46.25 19509 新蔡县 117.0
21、5 42.06 43.52 31.47 13833 依据以上数据，运用 IDW插值法得到了 2001年、 2011年的河南省人均生产总值分布图，也得到 了这 10间人均 GDP增长率的统计分析图。 第 7 页（共 17 页） 图 1 2001 年人均生产总值 图 2 2011年人均总产值第 8 页（共 17 页） 图 3 2001-2011人均 GDP增长率 由图可以看出，再这十年间，人均 GDP增长最快的是信阳市的下属一些县城，如息县、淮滨县、固始、光山、商城，以及永城市。而2011年人均生产总值的增长范围也有所扩大，覆盖了三门峡及洛阳的大部分地区，这两个地区在这十年来经济增长加快，仅次于郑州、济源。 同时 由于以上数据和人均 GDP增长率的统计分析，运用空间自相关分析 Morans I来计算所评估数据的均值和方差，采用推论式统计，以零点设为起点，假设要素与要素相关的值均表现随机分布。然后计算P值说明，这种分布属于随机分布的概率。在应用中，返回 Z得分和 P值判断是否可以接受或拒绝零假设，同时在不同工具中还表示分布是聚集还是分散。同时根据每个要素预期最近要素的平均距离来计算最邻近指数，当指数大于 1，要素有集聚分布的趋势，当指数小于 1时，趋向分散分布。依据 Morans I指数分析计算得出了 2001、 2011年的河南省 空间自相关指数图，如下图所示：
