基于GeoDa_GIS的山东省农民人均收入水平时空分异研究

49 各市辖区 ，31 个县级市和 60 个县 。 2.2.2
属性数据 属性数据主要来源于 1998~2007 年的山东省统计年鉴 ， 主要包括山东省各县级行政单元 10 年的农村人口数和农民 人均纯收入 ， 在 excel 中建立属性数据库 ， 并通过 GIS 软件实 现空间数据与属性数据的关联 。 由于从 1997~2006 年 10 年 间山东省曾有一些县级行政区划的调整 ， 因此对部分县 （ 市 、
其中 ，n 是空间单元的数量 ，xi 表 示 第 i 个 空 间 单 元 的 所
軃 为所有空间单元所要研究的属性值的均 要研究的属性值 ， x
值 ，wij 是空间单元 i 和 j 的相邻权重 ， 可以基于空间拓扑关系
基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （40571119 ）； 国家社会科学基金资助项目 （07BZZ015 ）； 国家科技支撑项目资助课题 （2006BAB15803 ）
全省的平均水平来看 ， 山东农民人均收入是不断增长的 ， 而 且近 3 年的涨幅明显提高 ， 都超过 10% 。 山东省各县域农民 人均纯收入也是不断提高的， 尤其是最小值的增长幅度较 大 。 1997 年 ， 山东县域中滨州沾化县农民人均收入仅为 1628 元 ， 而 2006 年的收入最低的菏泽鄄城县达到了 3403 元 ， 最 小值涨幅达到 109%。 从历年的变异系数来看 ， 可以分为两个 阶 段 ， 第 一 个 阶 段 是 从 1997~2001 年 ， 各 县 域 农 民 人 均 纯 收 入的变异系数呈现波动下降的趋势 ， 说明同期各县域间农民 收入水平差异有减少的趋势 ， 但是从 2001 年以后 ， 变异系数 又有明显上升的趋势 ， 说明同期内县域间农民收入水平的差 异又有所增大 。
２ 2.1
研究区域和数据来源
研究区域 山 东 省 位 于 中 国 东 部 沿 海 ，地 处 渤 海 湾 南 侧 ，是 中 国 经
济 较 为 发 达 的 省 份 之 一 ，也 是 中 国 经 济 增 长 最 快 、最 具 活 力 的的省区之一 ， 但同时也是典型的非均衡经济发展的省区 。 经济发展的非均衡性不仅表现在不同城市的经济发展水平 上 ， 不同区域的农民收入水平也存在较大的差异 。
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统计与决策 2009 年第 4 期 （ 总第 280 期 ）
统 计 观 察
或空间距离建立 ，S0 是所有 wij 的总和 。 区 ） 的数据做如下调整 ：（1 ） 对于没有农民人均收入水平统计 资料的地区 ， 排除在研究范围之外 。 这类地区主要有青岛市 的市南区 、 市北区 、 四方区和李沧区以及济宁市的市中区 ， 这 些都是经济发达的市辖区 ， 没有农村人口及收入水平的相关 统计资料 。 （2 ） 对于有些县区某个别年份资料出现缺失的情 况 ， 采用回归拟合的方法来完善数据数据系列 。 这些地区有 枣庄市薛城区 、 聊城市东昌府区 。 （3 ） 对于近年来新设立的行 政单元 ， 采取两种方法处理 ， 对于撤县设区的 ， 如济南市长清 （3 ）
得了较为理想效果 。 本文尝试借助于 GIS 支持 ， 利用空间自 相关分析 、 重心迁移分析 、 表面分析等空间数据挖掘方法 ， 对
间自相关指标来测度 。 由于空间自相关性分为全局自相关和 局部自相关 ， 因此相应的指标也分为全局指标和局部指标 。 全局指标用于探测整个研究区域的空间模式 ， 使用单一的值 来反映该区域的自相关程度 ； 局部指标计算每一个空间单元 与邻近单元某一属性的相关程度 [6]。 空间自相关的测度指标 有 很 多 ， 通 常 以 Moran ’s I 应 用 最 为 广 泛 ， 它 分 为 Global
[3]
X=Σpixi/Σpi，Y=Σwiyi/Σpi
i = 1 i = 1 i = 1 i = 1
（1 ）
其中 ，n 为研究对象总数 ，xi 和 yi 为第 i 个对 象 的 空 间 坐 标值 ，pi 为第 i 个研究对象的属性值 ， 本研究中为某县域农民 人均纯收入 。
1.2
空间自相关分析 空间自相关性被称为地理学第一定律 [5]。 它主要通过空
统 计 观 察
基于 GeoDa-GIS 的山东省农民 人均收入水平时空分异研究
郭平波 ，赵 华
（ 江西理工大学 建筑与测绘工程学院 ， 江西 赣州 341000 ）
摘
要 ： 在 GIS 的 支 持 下 ， 文 章 运 用 重 心 迁 移 、 空 间 自 相 关 以 及 表 面 分 析 等 数 据 挖 掘 方 法 对
1997~2006 年山东农民人均纯收入变化
最小值 最大值 变异系数 全省均值
单位 ： 元 / 人 增长率
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
1628 1759 1830 1909 1970 2098 2018 2565 3016 3403
３ 3.1 3.1.1
结果分析
农村人均纯收入的时空变化 时间变化 山东省农村人均纯收入 10 年来的变化如表 1 所示 。 从
i 和其周边县域的农民人均收入都较低， 属于低值聚集区
（LL ）； 若 Ii 显著为负且 Zi 大于 0 ， 则表明县域 i 的农民收入远 高于其周边县域 ， 属于高低聚集 （HL ）； 若 Ii 显 著 为 负 且 Zi 小 于 0 ， 则表明县域 i 的农民收入远低于其周边县域 ， 属于低高 聚集 （LH ）。
Moran ’s I 和 Local Moran ’s Ii 两 种 ， 其 公 式 和 含 义 如 下
[7,8,9,10]
： （1 ）Global Moran ’s I
n n ij i j
１ 1.1
研究方法
重心迁移分析 重心即加权平均中心 ， 是指研究区域内某一时刻某一属
I= n S0
i = 1j = 1 n
表 1 年份
1.3
表面分析 借助于 GIS 的空间分析功能 ， 提取各县与单元的中心坐
标 ，将 面 状 区 域 收 入 年 均 递 增 情 况 进 行 空 间 插 值 ，生 成 表 面 模 型 ，对 比 分 析不同时段不同地区农民收入增长的变化情况 。
3000 元之间 ， 这类县域有 71 个 ， 占研究对象总数的 53%。 从 1997~2001 年 ， 虽 有 所 增 长 ， 但 是 高 低 值 之 间 差 异 拉 大 的 趋
势并不明显 。 从 2001~2006 年 ， 农民人均收入增长幅度较大 ， 且高值县域与低值县域之间的差距明显增大 ， 说明县域农民
Ii=zi∑wijzj
区 ， 作 为 独 立 单 元 处 理 ； 对 于 新 成 立 的 行 政 单 元 ， 如 2004 年 日照市岚山区成立 ， 基本是在原先东港区的基础上划分出来 的 ， 以农村人口数量作为权重 ， 对 2004 、2005 、2006 两年 的 东 港区和岚山区农民人均纯收入进行加权平均 ， 将两区作为一 个行政单元进行处理 。 经过以上处理 ， 共有 135 个县 （ 市 、 区 ） 参与数据分析 。
9.86% 7.01% 3.94% 4.30% 5.46% 5.33% 6.65% 11.33% 12.06% 11.14%
2.2 2.2.1
数据来源和处理 空间数据 在 ArcGIS 环境下 ， 完成山东省行政区 划 图 的 坐 标 配 准
和数字化工作 ， 并建立好拓扑关系 。 由于下面空间自相关计 算过程中权重的确定以距离的计算为基础 ， 所以这里采用等 距离方位投影 。 2006 年山东省共有县级行政区划 140 ， 包括
其加权平均中心的结果进行比较 ， 以此直观地表现研究对象
０
引言
目前伴随着 GIS 的成熟和发展 ， 较为流行的时空数据挖
的区域差异程度 [4]， 为区域人口发展政策 、 区域经济规划等提 供依据和支持 。 其 . 重心 (X ，Y) 计算公式如下 ：
n n n n
掘方法是将时间信息嵌入到空间数据库中 ， 从而将部分空间 数据挖掘方法扩展到数据挖掘中 [1,2]。 数据 挖 掘 方 法 有 许 多 ， 探索性空间数据分析就是将为常用的一种 。 它以空间关联测 度为核心， 通过对事物或现象空间分布格局的描述与可视 化 ，发 现 空 间 集 聚 和 空 间 异 常 ，解 释 研 究 对 象 之 间 的 空 间 相 互作用机制 。 目前该方法已在许多研究领域得以应用 ， 都取
n n ij
Moran ’s I 的取值范围介于 -1~1 之间 。 在给定显著性水
平 下 ， 若 Moran ’s I 显 著 为 正 ， 则 表 明 农 民 人 均 收 入 较 高 （ 较 低 ） 的县域在空间上集聚在一起 ， 其值越大 ， 则说明空间聚集 程度越明显 。 反之 ， 若指标值显著为负 ， 则表明农民人均收入 水 平 较 高 的 县 域 和 较 低 的 县 域 聚 集 在 一 起 ，其 值 越 小 ，空 间 差异越大 。 （2 ）Local Moran ’s Ii
选取 1997 、2001 、2006 年三个特征年份 ， 将各 年 的 县 域 农 民 人 均 收 入 按 从 小 到 大 排 列 ， 生 成 三 年 的 位 序 图 （ 图 1 ）， 横轴表示县域位序 ， 从低到高排列 ， 纵轴表示收入水平 。 从图 中可以看出 ，1997 年县域农民人均纯收入大多集中在 2000~
軃 )(x -x 軃) ΣΣw (x -x
（2 ）
軃 )2 Σ(xi-x
j
性值在空间平面上力矩达到平衡的点 。 它是通过赋予空间对 象 几 何 坐 标 的 不 同 权 重 ，将 空 间 对 象 (区 域)的 其 他 属 性 如 人 口 、 土地利用类型 、 经济发展指标 ( 如 GDP 等 ) 加以考虑 ， 并 对
1997~2006 年 山 东 省 县 域 农 民 人 均 收 入 水 平 的 时 空 变 化 进