我国36个主要城市经济发展水平的合理等级排序与聚类分析.pdf
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1、Mo n t h l y HAI N AN nN ANC E 我国3 6 个主要城市经济发展水平的合理等级排序与聚类分析 李 菁,赵邦宏(河北农 业大 学 经 济贸易学院,河北 保定 0 7 1 0 0 0)摘要:经济水平是考 察城 市发展 的重要方 面。论 文采 用因子分析法和 B o r d a 模糊数学法结合的方式建立综合评 估模 型,依据序数 总和理论建立合理等级排 序,运用聚类分析方法把城 市经济发展 水平相似 区域 归在一 类发现:影 响 经济发展 的主要 因子有 经济社会 因子、基础设施 因子和生态环境 因子;城 市经济发展 水平前三名依 次为上 海、广州和 北京;3 6个城 市
2、按 经济发展 水平由高到低,可划分 为三个能级。实证 结果表 明:区域城 市化与城市 区域化是 当今城镇 发展 的规律,城 市的竞争更多表现 为城 市所依托 区域 的竞争。基 于此,各城 市在经济发展 中 应加快拓展 城市的发展 空 间,走 区域协调 发展 的新型城镇化道路。关键词:经济发展水平;因子分析;B o r d a 模糊数 学法;合理等级排序;聚类分析 中图分 类号:F 2 9 9 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 3 9 0 3 1(2 0 1 3)0 2-0 0 1 6 0 4 DOh l 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 3 9 0 3 1 2 0 1 3
3、 0 2 0 4 国内外学 者对城 市经 济发 展状况 的评 价指 标体 系 进行 了不少 研究,但 由于各 地 区城市 经济系统本身 的复 杂性和相关 理论 的有待 深入,目前还 没有一种公认 可靠 的评 价方法1 1 目前,综合排名有多种方法。主要 的研究方法 是直接 利用 因子分 析结果,通过计算第 一公共 因子得 分排序,或 是结合权重计算公 共因子综合得 分排序。本文对 国内研 究成果加 以利用 和创新,首次将 因子分析法 和模糊 综合 评价法结合系统评 价城市经济发 展水平。本文 的主要贡 献体现在:一方面 方法上选择基 于因子分 析的 B o r d a 模 糊综合评判法弥补 了
4、因子分析法的不足。并 根据序数总 和理 论建立合 理等 级排 序,优化排 序方 案;另 一方 面,本 文得 出的我 国 3 6个 主要城 市经济 发展水平排名结果。对 于帮助各城 市判断其 经济所处位置具 有参考价值,对于 思考其未来经济发展模 式有一定启发作 用。一、研 究设计(一)样本选择、指标体 系和数据来源 遵循科 学性、全面性 和可操作性 原则,本 文选择 中 国统计年鉴 中列出的省会城市 和计划 单列市(共 3 6个)作 为研究样本。参 阅相关 文献并结合现状,论文构 建以下 指标体系:X 1:年末总人 口(万人);X 2:地区生产 总值(亿元);X 3:第 一产业增加值(亿元);
5、x 4:第二产业增加 值(亿 元);X 5:第三产 业增 加值(亿元);X 6:客运 量(万 人);X 7:货运量(万吨);X 8:地方财政预算内收入(万 元);X 9:地方财政预算 内支 出(万元):X1 0:固定资产投 资 总额(万 元);X 1 h城 乡居 民储 蓄年 末余 额(万 元);X1 2:在 岗职工平 均 工资(元);X 1 3:年末 邮政局所数(处);X1 4:年末 固定 电话 用户数(万户);X1 5:社 会商 品零售 总 额(万元);X 1 6:货 物进 出 口总额(万美 元);X 1 7:年末 实 有公共汽车 营运 车辆数(辆);X1 8:剧场、影剧 院数(个);X1
6、9:普 通高 等 学 校 在校 生 数(人);X 2 0:医 院卫 生 院(个);X 2 1:执业助理 医师(人);X 2 2:废综合利用 产品产 值(万元)。各项指标 的统计数据来源于 中国统计年鉴 (2 0 0 9)中省会城市 和计划单列市 的主要经济指标。(二)实证方法 与数学模型 本文设立指标较 多且是通 过定性分析得到 带来两 个 问题:(1)多指标 变量增加 了问题分析 的复杂性;(2)指 标问可能存在相关性。因而。有必要通过 因子分析法,对 收稿 日期:2 0 1 2 1 2 3 0 作者简 介:李菁(1 9 8 8 一),女,河北石家庄人,河北农 业大学经济 贸易学院硕 士研
7、究生;赵 邦宏(1 9 6 4 一),男,河北唐 山人,河北农业 大学教授、博士 生导师。1 6 2 0 1 3年第 2期总第 2 9 1期 HAI NAN F I NAN C E ,翌 变量 的相关 系数矩 阵内部结构进 行研究,根据相关 性大 小把变量分 组以最终 达到简化评估 指标和对变量 进行 分类的 目的I 1 _。因子分 析基于如下数 学模 型:设 m个 可能存在 相关 关 系的评价指标变量 Z ,Z ,Z 含有 P个独立 的公共 因 子 F ,F:,F (I T I p),变量 Z,含 有 独 特 因 子 U (i _ 1,2,IT I),各 U。间互不相关,且与 F j(j=I
8、,2,p)也互 不相关,每个 Z;可 由 P个公共 因子和 自身对应 的独特 因 子 U;线 性表示:Zl=a n Fl+a 1 2 F 2+a l p F p+c l Ul Z2=a 2 Fl+a m F 2+。a 2 p Fp+c 2 U2 l Z m=a m l F 1+a 已 F 2+a 衄 F p-C I U m 通 过上 述模 型,以 F代 Z,一 般有 p m,可 达到 降维 目的。最后,采用 加权算 数法可得到综合评估线性模 型:F=w i F l+w j F i,j=l,2,P 其 中,F为综合评价值;F j 为第 j 个公共 因子;w i 为第 i 个公共 因子权 重。通
9、常取每一个公 共 因子方差 贡献 率 占所 有公共 因子累积 方差 贡献 率 的 比重确 定该 公共 因 子 权重。采用 因子 分析,由于是先对各个 公共 因子得 分直接 加 权求 和,而后 对加权 结果排序,存 在某些城 市 由于某 几 个 公共 因子 分值极高而使 综合得分也提 高的可能 影响 评 价客观性。因此,考虑引入模糊数学 中的 B o r d a法对评 估 的群体先进 行单一指标 排序,最后 综合所有指标 排序 得 出最终排序,弥补因子分析 的不足。B o r d a 法 数 学模 型 为2 1:设 J=J 一,J 为评 价对 象 集 合,L=L 一,L 为评 价 因子 集合,对
10、 于 L中 的每个 因 素 L i,都可将集 合 J中的元素 J I 排成一个线性 序,用 B i(J i)表示 J i 在按 L排序后 的序数。B j(J )称为对 象 J i 在评 价因子 方面的 B o r d a 数,若 f(L)为评价因素 L 的权重 系数。则:B(J。)=f(L j)B j(J i),其中,B(J i)称为评价对象 J 的综合 J=1 B o r d a 数。与因子分析法 结合进行综 合评估时。可将通过 因子 分 析提取 的公共 因子作为 B o r d a 法 的评 价 因子 权 重选 择 因子分析确定 的权 重。B o r d a 数依 据各评价对 象在每一 公
11、 共 因子上 的得分 排序计算 获得。最后 根据 B o r d a法所 建评 价模型计算各评价对象综合 评估 B o r d a 数。因子分 析基 础上 的 聚类结 果 剔 除 了指 标 间相互 影 响,其精 确度 高 引。聚类分析思路为:将每个数据对象各视 为一类,根据类 与类之 间的距离将最相似 的类合并,再计 算新类与其它类之 间的相似程度,不断继续这一过程,直 到所有数据对象合并为一类。实 际应用 中可根据具体问 题 的现实需要选择 阀值。(三)实证结果 利用 S P S S 1 7 0对 标准 化后 的数据进 行 因子分 析4 1。由表 l,相关矩 阵特征值 大于 1的共有 3 个
12、:=1 3 9 1 9,入 =3 5 0 5,3=1 0 5;其 对 应 的贡 献 率 分 别 是:6 3 2 6 8 ,1 5 9 3 1。4 7 7 2,累计贡献率为 8 3 9 7 2。表 1 总 方 差解 释 因子 特征值 方差贡献率 累积方差 贡献率 l 1 3 91 9 6 3 2 6 8 6 3 2 68 2 3 5 0 5 1 5 9 31 7 92 3 1 O5 47 7 2 8 3 9 7 2 为便 于各 因子 的名词解 释,采用方差极 大法,对 因子 载荷矩 阵进行旋转(表 2)。从 因子载荷来看。公共 因子一 F 1在 X5、X8、X1 l、X1 6、X 9、X2、X1
13、 7、X1 5、X1 4、X1 2、X4、X 1 8、X 2 1、X l O和 X 7上有 较大 载荷;公共 因子二 F 2在 X 1、X 3、X 2 0、X1 3、X 6和 X 1 9上 有较大 载荷;公共 因子三 F 3在 X 2 2 上有较 大载荷。结合各个 指标 的含义,可将 F l 命名 为经济社会 因子,主要 反映各市地 方财政 预算、第 二、三产业 增加值和储蓄 年末余 额等经济指标;F 2命名 为基础设施 因子。主要反 映各市 总人 口和医疗教育等情 况;F 3 命名 为生态环境 因子,反 映各 市三废 综合利用产 品产值 表 2 旋 转后 因子载荷 阵 变量 因子 l 因子
14、2 因子 3 X5 9 66 1 7 5 07 6 X8 9 66 1 6 3 一 0 04 X1 1 9 5 4 2 3 0 05 4 X1 6 9 41 一08 7 一 0 7 0 X9 9 3 9 2 8l 一 O 4 3 X2 9 3 8 2 6 5 1 2 7 X1 7 9 2 3 2 7 2 0 5 6 X1 5 9 1 4 3 2 3 1 2 2 X1 4 8 71 4 41 1 3 1 X1 2 8 50 一 1 6 5 1 5 6 X4 8 3 6 2 8 6 1 7 8 X1 8 8 01 2 0 2 07 2 X21 7 72 5 4 8 0 7 2 X1 0 6 8 4
15、 6l 2 1 1 3 X7 5 93 5 7 5 1 5 5 X1 2 8 2 9 41 0 2 2 X3 一 0 6 7 8 7 2 0 9 4 X2 O 1 98 8 3l 一 1 3 4 Xl 3 3 2 1 7 9 5 一 1 0 7 X6 0 2 0 7 7 7 3 0 8 Xl 9 3 07 4 61 3 3 7 X2 2 1 09 0 6 9 8 8 8 2 0 1 3年第 2期总第 2 9 1期 1 7 Mo n t h l y H AI NAN F I NAN C E 由因子得分系数矩阵(表 3),可 以写 出公共 因子得分 函数(其 中各变量均取标准化以后 的值):F1=
16、-0 0 4 3 X1+0 0 8 4 X2+一 0 0 4 6 X2 2 F 2=O 21 1 X1-0 0 2 X2+一 0 0 6 6 X2 2 F 3=一 0 0 7 6 X1+0 0 4 X2+O 8 2 2 X2 2 表 3 因子得分 系数矩阵 变量 因子 1 因子 2 因子 3 X1 一 o 0 43 0 2l 1 -o0 7 6 X2 o08 4 -o 0 2 o0 4 X3 一 o 0 8 4 0-21 6 O01 9 X4 OO6 7 -o Ol 1 o0 9 3 X5 O O 9 7 -o04 1 -o o o 2 X6 一 o 0 7 9 o 1 6 7 o 2 2 2
17、 X7 O 01 5 o0 8 3 o 0 6 2 X8 0 1 O 3 -o0 3 7 一 o 0 7 6 x9 o 0 9 3 -o0 0 2 0 1 2 1 Xl O 0 0 2 6 00 8 8 0 01 3 X1 l O O 9 3 -0 0 2 4 -0 02 6 X1 2 0 1 0 6 0 1 23 0 1 o 9 Xl 3 -0 01 9 0 1 8 2 0 1 8 6 X1 4 O O 6l 00 2 9 0 0 3 4 X1 5 0 0 7 6 -00 o 3 0 0 3 2 Xl 6 0 1 2 4 00 9 2 一 O 1 l 5 Xl 7 0 0 8 5 -001
18、1 0 0 2 6 X1 8 0 O 7 5 00 2 O 0 0 3 X1 9 0 O 21 00 6 2 0 2 6 X2 O -0 0 3 5 02 0 3 -0 _ 2 0 7 X21 0 0 4 4 00 6 9 -0 0 2 5 X2 2 0 04 6 -0O 6 6 0 8 2 2 以各公共 因子的方差贡献率为权重,得到综合评价 函数:F=0 7 5 3 4 41 6 2 3 4 F1+0 1 8 9 71 8 F2+0 0 5 6 8 2 8 F 3 本例 中,综合 B o r d a 数的计算公 式可写为:3 、广1 B(J J=w()B j(J i-l,2,3 6;j=1,
19、2,3 j=1 其 中,B(J,)是综合 B o r d a 数;F 是 因子分 析 中得到 的 公 共因子;W(F i)是直 接利用 因子分析 法得到 的客观权 重;对象 J 在评价 因子 方面的 B o r d a 数可以依据各 评 价对象 在每一公共 因子上 的得分排序计算获得,即 B i(J i)=n k=3 6 一 k(k为 J i 在 F i 中 4 E 第 k)相应的权 重可由表 1 计算得到:W1=6 3 2 6 8 (6 3 2 6 8+1 5 9 3 1+4 7 7 2)=6 3 2 6 8 8 3 9 7 2 =0 7 5 3 44 1 6 2 3 4 W=1 5 9 3
20、1 8 3 9 7 2=0 1 8 9 71 8 O 01 W=4 7 7 2 8 3 9 7 2=0 0 5 68 28 4 6 7 依据 序数总和理论,将 2 种评 价方法下 的排 序号相 加,得到序数总和,确定合理 等级排序5 1。若序号之和相同,则再结合其重要指标(主要 是第一公共 因子得分)。结果 见表 4。1 8 2 0 1 3年第 2期总第 2 9 1期 应用 S P S S 1 7 0进行 聚类,将 3 6 个 主要城市按其 经济 发展水平划分为三类(表 5)。二、结果分析 由聚类分析 的结果并结合等级排名,把 3 6 个城市划 分为三个 能级。第一能级城市数量 最少,有 3
21、个,分别是:金融中心上 海、沿海城市广州 和我 国首都北 京,属 于经济发展水平 高 的城市。因子分析综合得分上海为 2 8 2 0 9 3 2 0 7 9,是 最高 分;而综合 B o r d a 数广州 为 3 1 4 9,是最高分。可见,按 不同 的衡量方法,会有 不同的排序结果 闼 而综 合两种排 序方 法 的合 理等级排序,比单独用某 一种方法排序,可 能更合 理。从单个 因子排名来看,这三个城市在经济社会 因子排 名都名列前茅,验证 了经济社会 因子 的重要性。第二能级城市队伍 最为庞 大,有 1 9 个,属于经济发展 水平较好 的城市。从地理位置看,排名相对较前 的城市,如天 津
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- 我国 36 主要 城市经济 发展 水平 合理 等级 排序 聚类分析
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