基于ArcGIS的辽宁省区域经济联系研究

耿 凯，李 斌，孙忠鹏，刘 艳

(辽宁科技学院 资源与土木工程学院,辽宁 本溪 117004)

人类最基本的活动就是经济活动。在研究区域经济联系的过程中，引力模型是研究其内在联系的基础，深受学者喜爱。文章借鉴区域城镇化的发展模式来研究辽宁省各市之间的发展状况。经济作为国家的根基，在深化改革开放的背景下，充分发挥沈阳市和大连市的凝聚效应和辐射效应[1]，通过分析经济区域联系，不断发挥工业支柱支撑作用，并且深化国企国资改革，把握好一、二、三产业统筹兼顾，协同发展，才能实现辽宁省经济腾飞发展。文章以辽宁省14个地级市为研究对象，采用引力模型对2011年、2016年和2021年间的相关数据进行整合，利用ArcGIS进行处理，计算出辽宁省区域经济强度值，构建城市经济指标体系去研究辽宁省区域经济联系对后期发展状况。

1 研究区域与数据来源

1.1 辽宁省概况

辽宁省简称辽，位于中国东北地区的南端，拥有14个地级市，从2021年的GDP来看，以沈阳、大连最为发达，遥遥领先于其他城市。两座城市的GDP总和比其他12座城市的GDP总和还要多。大连市GDP位于全省第一，其次为沈阳市，两市均比上半年有所增长，其他12市的GDP总量在300亿、900亿之间。辽宁省的经济主要靠沈阳市和大连市两地双轮驱动来维持，从而辐射周围城市的经济发展。

1.2 数据来源

文章以2011年、2016年和2021年辽宁省统计局发布的《辽宁省统计年鉴》《辽宁省统计局》收录的全国地级市的人口数量和GDP两方面统计数据为主要数据来源。

2 研究方法与研究思路

2.1 引力模型

引力模型(Gravity Model，GM)又称重力模型。自牛顿的万有引力定律问世之后，根据其本质原理，在保持其形式不变的前提下，适当改变其中的参数，可以预测未来交通分布模型和各个城市间经济联系强度等。在参数不同的情况下，此模型能够灵活地适用于解决简单科研中的大部分问题。除改变参数之外，在原有的基础上也能通过添加一些附加因素，能够更全面、更科学地分析问题。因此，此模型因为它的灵活多变，适用范围广等优点而受到广泛推广。引力模型是应用广泛的空间相互作用模型，它是用来分析和预测空间相互作用形式的数学方程，已被不断拓展，运用于许多研究领域，如在研究空间布局、旅游、贸易和人口迁移等方面取得了很多有益的研究成果[2]。

2.2 研究内容与结构

文章以区域空间相互作用为理论依据，以辽宁省的14个地级市为研究对象，利用ArcGIS和引力模型等方法对各地级市的人口密度、GDP、距离等影响因素进行分析，进而研究辽宁省各城市的经济走向。

2.3 研究方法

文章首先采用核心边缘法分析出辽宁省空间经济分布，之后利用引力模型法计算出各城市之间引力值，最后采用强度分析法分析出各个城市经济强度联系。

(1)核心边缘法

经过各城市之间相互交流和经济往来，空间经济联系强度变得错综复杂，核心边缘分析对该研究起到了关键作用。利用得到的区域经济联系强度值，得出辽宁省区域经济联系的核心联系的核心边缘结构，进而分析结果。

(2)引力模型法

通过建立人口密度、GDP、距离三因素评价体系，分析辽宁省区域经济联系规律，采用引力模型将其联系起来，并用引力模型进行测算。得到人口数量、GDP、距离和经济联系的内在关系。引力模型如公式(1)所示：

(1)

式中：Fij代表两个城市的经济联系强度；Mi、Mj代表“i”城市和“j”城市的“质量”；dij代表两个城市之间的距离；k值为经济引力系数，通常研究中取k=1[3]。

在很多经济研究中，城市质量指“工业生产总值”或者用“GDP”，固定资产投资等。若采用单一变量进行测度分析，则不能完整地展现出各个城市之间的经济联系强度，为研究辽宁省各地级市的信息化、人口幸福指数等的影响，对引力模型基础公式做出改进，改进后的引力模型如公式(2)所示为

(2)

式中：value表示城市之间相互引力值；GDPi、GDPj、GNHi、和GNHj代表“i”城市和“j”城市的“国内生产总值”和“人口幸福指数”；dij代表两个城市之间的距离。

(3)强度分析法

经过各城市之间区域经济一体化的发展，空间经济联系强度变得错综复杂，核心边缘分析对该研究起到了关键作用。利用得到的区域经济联系强度值，得出辽宁省区域经济联系的核心联系的核心边缘结构，进而分析结果。

经过计算，得到辽宁省区域经济强度值，通过强度分析，得到辽宁省各地级市经济强度的关系。

3 实验与分析

3.1 城市经济指标体系构建

在城市经济指标体系中，首先应遵循科学性原则，准确地理解和把握城市经济的实质。一方面，指标体系的外在设计应以科学性作为基础，而内在框架则应具有合理的逻辑性；另一方面，选择指标时，不能以偏概全，应该能够充分反映和体现出一个城市的经济内涵[4]。

城市经济发展是个综合性概念，其特征是多方面的，评价指标体系作为一个整体应当能够系统反映城市经济的主要特征，要抓住其主要矛盾，在此基础上从多方面反映城市经济发展状况。对于一个方案来说，最重要的是采集的指标数据应该是易于收集和整理。从定量指标的角度来说，应真实可靠，确保构建指标所需要的资料来源，而对于定向指标，获得数据的方式必须通过各种问卷调查，二者结合，以达到动态的可比性。

根据城市经济的主要特征、内涵和指标构建的原则，吸收过去失败的教训，借鉴以往成功的经验，本文将城市经济发展的评价内容分为产业结构、综合实力、资源环境和创新发展四个方面，并综合考虑指标的科学性和可得性[5]。

3.2 实验数据

现从2011年、2016年、2021年这三个时间点进行分析，2011-2016年辽宁省经济萎靡，从2016年开始各市以较快的速度增长。具体数值如图1所示。

图1 辽宁省2011年、2016年、2021年GDP分布图

3.3 区域经济联系分析

通过公式(2)计算得到辽宁省区域经济引力值，再利用ArcGIS软件，选取2011年、2016年、2021年三个时间段进行研究。研究表明，在2011年辽宁省各市之间相互引力强度较强的集中在沈阳市、鞍山市和大连市，其他城市之间的相互引力较弱。后因为经济转型等因素，经济重心开始偏移，以沈阳、大连为核心的区域发展，鞍山、营口等地经济飞速发展，形成“一圈一带两区”格局。

通过观察分析，辽宁省区域经济的空间演变呈现出以下特征：城市经济发展质量呈现双核心城市向周围城市辐射的现象，随着新政策的实施，辽宁省总体经济有所提高，但仍处于核心—半边缘—边缘形势。

3.4 经济测度分析

根据前文的引力模型计算公式和城市间经济联系强度状况的引力值，利用 ArcGIS 软件，使用XY专线功能，将各引力值添加到属性表中从而绘制 2011年、2016年和2021年三个时间阶段辽宁省城市经济引力专题图，结果如图2所示。

图2 辽宁省各城市之间相互引力值

总体来看，辽宁省各区域引力值不断增强，这表明各个城市之间经济联系更加紧密，商业合作和其他经济合作更加频繁。

3.4.1 GDP总体方面

从图2中可看出辽宁省各区域经济联系更加紧密，如表1所示，经济发展趋势也在稳步上升。

表1 2011年、2016年、2021年辽宁省各市GDP

在内陆的城市中，只有沈阳市和鞍山市的相互引力值比较高，而在沿海城市的交流中，大连和营口两个市联系相对紧密，而葫芦岛和盘锦等地联系强度相对较弱。

3.4.2 地理位置及人口资源方面

由于部分城市山脉众多，因此使得各个城市之间的关联相对较少。以大连为中心的沿海地区，大连相关政策支持、地理位置和雄厚的经济基础等方面的优势使其联系强度为全省最高，并且在全国GDP排名为前30名。而以沈阳为中心的内陆地区，沈阳及其周边的城市相比于2011年在城市联系方面有了质的飞跃。而各个城市的人口变化也对经济联系具有一些决定性因素。人口的时空分布如表2所示。

表2 辽宁省人口分布图

在内陆地区经济联系引力值最强的仍然是沈阳和鞍山，虽然沿海与内陆的城市间联系相比2016年在总体空间格局上并没有实质性的改变，但是在联系强度有了大幅度提高。这说明在已有的交通设施的基础上，随着高铁和高速公路等交通设施的发展，城市之间加强了沟通与合作。至2021年，各个城市之间联系强度的空间格局发生了很大变化，主要改变的内容在于沿海城市和内陆城市的合作和交流明显增强[5]。

3.4.3 公路铁路等交通设施方面

朝凌高速、京沈高铁等高速公路铁路的竣工也为各个城市之间的相互沟通交流与经济来往做出了不可磨灭的贡献。随着人民生活质量不断提高，各个城市间交通基础设施不断发展和完善。根据图2辽宁省GDP的增长和近年高速铁路公路增加数量来分析，2021年的城市经济联系强度空间格局相比于2011年有了深入的加强和改进。

4 结论

文章基于ArcGIS和引力模型方法，对辽宁省2011年、2016年和2021年城市经济联系强度进行了测度分析，通过各市GDP和人口等因素分析了城市经济的空间结构的时空演变。现根据以上分析和研究结果给出与之对应的建议以及对辽宁省未来经济发展的展望。

(1)在突如其来的疫情面前，各个城市都不能如同之前一样顺利发展，因此，各市应在积极防控新冠肺炎疫情的同时提前调整好自己经济发展的新思路，在特殊时期把握住“云”时代新机会，努力发展医疗事业和无人技术。

(2)省内各市县政府应打破行政经济壁垒，推动辽宁省边缘地区新型城镇化建设，积极调动人民生产积极性，同时响应国家“大众创业，万众创新”的号召。充分发挥沈阳市和大连市辐射效应，有利于发挥龙头作用带动省内各市经济发展。

在目前情况下，想要永葆城市青春，只能进行自我革命，逐步放弃传统的资源型城市的一些过时的理论和方法，同时政府制定能够吸引人才发展的政策，做好城市绿化，争创文明城市，努力提高城市的硬件设施，提高企业自主创新水平，从根本上改变产业结构，发展开放型经济，从而促进各个区域间协同发展。