基于主成分分析的鄭州市綜合實力發展研究

摘要：統計鄭州市2010～2019年年份總人口數、城鎮化率、自然增長率、糧食播種面積、生產總值、第一產業產值、第二產業產值、工業產值、第三產業產值、人均生產值、客運量、貨運量、利用外資、居民零售消費總額、城建面積15類指標型數據，利用時序主成分分析法描繪河南經濟發展歷程。結果表明，模型能較好地與實際情況相吻合，該方法能為政府規劃、企業發展等提供參考和依據。

關鍵詞：時間序列分析;主成分分析;綜合實力發展;鄭州市

引言：鄭州，是河南省省會、特大城市、中原城市群核心城市，國務院批復確定的中國中部地區重要的中心城市、國家重要的綜合交通樞紐。[1]鄭州市近年來經濟平穩健康發展，綜合實力不斷提升，在2019年新頒布的城市等級劃定中，首次被列為新一線城市。憑借出色的交通運輸業和不俗的文化旅游產業，鄭州正發揮著越來越重要的區域和國際影響作用。為了響應國家的可持續發展戰略，鄭州市如何根據往年的發展數據科學地規劃未來的發展道路，成為了很多學者研究的焦點。而時序主成分分析方法正是為解決該類問題提出的一種新的多元統計方法，為政治經濟等決策提供了一種快速、科學的量化分析工具。主成分分析是尋找用較少的新變量代替原來較多的舊變量，使得這些新變量之間互不相關，而且這些新變量在反映問題的信息方面還能保持原有的信息，對原來復雜的數據關系進行簡明有效的統計分析，從而簡化數據的方法。時序主成分分析方法是時序分析和主成分分析方法的結合，在經典主成分分析的基礎上，較少個綜合變量來取代原來的全局變量，再以此為基礎描繪出系統整體水平的變化軌跡。[2]

1研究方法與數據來源

1.1數據來源與標準

經濟建設是我國長期的發展重心，經濟實力很大程度上可以代表一個地區的綜合實力，并且經濟數據也是容易量化表示并且較為成熟的指標。因此文章選取鄭州市2010年～2019年的15類數據：總人口數、城鎮化率、自然增長率、糧食播種面積、生產總值、工業產值、第一產業產值、第二產業產值、第三產業產值、人均生產值、客運量、貨運量、利用外資、居民零售消費總額、城建面積。以上所有數據來源于鄭州市統計局官網對外公開的歷年統計數據。由于選取指標類型較多，量綱（單位）存在很大的差異，可能對接下來數據的分析產生復雜的未知影響，因此在應用數據進行分析之前，對數據進行標準化處理。這里采用標準差標準化，應用了SPSS軟件，標準化結果不再贅述。

1.2主成分選取

用IBM SPSS Statistics 20軟件對標準差標準化過后的數據進行主成分分析，由相關矩陣可以初步窺見各成分之間的相關程度，相關程度指數的絕對值介于0到1，絕對值越大，代表兩者的相關關系越明顯。與時間關系最明顯的分別是人均生產總值、總人口數和城鎮化率，結合這三項數據的歷年變化趨勢圖，初步判定鄭州市近十年來人均生產總值、總人口數和城鎮化率穩步提升。糧食播種面積與其他指標均呈負相關關系，結合時間序列圖可知鄭州市糧食播種面積在近十年呈下降趨勢，且有加速下降的表征，初步猜測原因系其他產業的經濟效益遠高于糧食播種，使得耕地面積或糧食播種面積被工廠、商場、樓盤等擠壓和替代，這也反映出鄭州市整體經濟水平在提升，地區之間的不均衡發展如城中村、城中縣的現象在逐步減少。由于要素過多，并不能有效地辨別出哪些指標所蘊涵的信息是重復的或是關鍵的，因此難以分析整個城市的發展狀況，更難以有效地去評估城市的未來發展并做出合理布局。此時，主成分的提取就顯得至關重要。用SPSS對15個數據進行主成分分析，其中前兩個成分的特征值累計值已經達到92.089%（超過了85%），因此可以將前兩個成分作為主成分，從而簡化研究。將兩個主成分分別命名為“綜合發展指數1”和“綜合發展指數2”，并導入新建數據文件作為新的指標進行研究和分析。

2結果分析

通過分析成分矩陣，能判斷出成分1所代表的信息多與第二和第三產業相關，并且與糧食播種面積呈現較顯著的負相關關系，其所蘊涵的發展指數信息呈穩健上升趨勢，判斷其為以服務業、“智慧和技術密集型”為主的現代經濟和發展成分。而成分2呈現加速下降趨勢，對照成分矩陣，發現其與客運量和貨運量呈一定的負相關關系，而與第一產業產值呈一定的正相關關系，大體上判斷其代表傳統的土地資源密集型的農業類生產活動。

利用SPSS對兩個綜合發展指數進行時間序列分析，得到綜合發展指標1和綜合發展指標2圖、貨運量時序圖和客運量時序圖。分析主成分的時間序列變化，發現“綜合發展指標1”除2012年到2013年出現短暫停歇，其他年份均逐年穩步上升。查詢年報后發現，我國在2012年經濟態勢整體較弱，經濟下行的壓力增大，直到年底才顯現出經濟企穩回升、通脹溫和反彈的態勢，[3]在經濟略有停滯的大背景下，鄭州市的綜合發展指標1在2012年顯現出的頹靡之象卻仍有些異常。同年，綜合發展指標2出現陡崖式增長，對比15個指標的時間序列圖，發現該年鄭州市的客運量和貨運量發生明顯下滑，這便較好地解釋了綜合發展指標1在2012年發生異常于其他主要行業的明顯停滯的現象：鄭州號稱“火車拉來的城市”，交通運輸業是其支柱產業之一，在多年的城市建設和發展中，發揮著越來越深刻而廣泛的作用，因此該行業的起伏勢必對整個鄭州市的發展產生巨大的影響?；究梢詳喽?，2012年，在中國經濟形勢出現短暫低迷的大背景下，由于某種特定因素的影響，鄭州市的支柱產業——交通運輸行業遭到了較大的沖擊，使得鄭州市整體經濟發生較大波動，體現為該年份綜合發展指標1的異常停滯以及綜合發展指標2的暴增。也因此，綜合發展指標2可以定義為一種不利因素的外在表征，尤其能反映到客運量和貨運量相關的指標指數上來。

3結論與討論

3.1結論。通過對選取的15個指標進行主成分分析與主成分的時間序列分析，大致明確了鄭州市以經濟為主的綜合實力發展情況——近十年來鄭州市的支柱產業仍然是交通運輸業和房地產業，[4]交通運輸業在2012年受某種極端因素的影響發生了較大的下滑，但是整體仍呈增長趨勢。第一產業農業由于城市化進程的不斷加速以及耕地面積和播種面積不斷縮減，漸顯式微。其余各行業或穩定或波動，但都呈現出動力十足的增長態勢。代表健康現代化經濟成分的綜合發展指標1近十年來穩定上升，并有持續上升的趨勢;作為某種不利因素外在表征的綜合發展指標2在2012年中國經濟整體弱勢的情況下陡增，之后呈加速下降趨勢，說明鄭州市整體實力將有良好的發展前景。

3.2討論。鄭州市作為國家中心城市，憑借地理優勢發展起來的交通運輸業承擔了全市較大的展壓力，2012年交通運輸業受到較大沖擊時，盡管其他行業和指標諸如工業、人均消費水平等穩定上升，綜合發展指標1幾近停滯不前，這說明鄭州市的交通運輸業并未與其他行業形成較好的融合，這從相關矩陣中也可見一斑。在今后的發展中，鄭州市應充分發揮交通運輸業的龍頭優勢，通過與其他行業的交融，形成“交通運輸+”的發展理念與規劃模式，使支柱產業交通運輸業不僅在生產值的面板數據上，而且在帶動其他行業穩定發展上發揮完全的優勢帶頭作用，充分利用資源，形成一中心、多重點的發展格局，這樣，在以后面臨類似沖擊時，不至于出現全市經濟被某一領域的暫時下滑而拖垮的現象?？傮w看來，鄭州市的綜合實力將會穩步提升，支柱產業與邊緣產業的不斷交流與有機融合，將使鄭州市的優勢得到更好的發揮，形成支柱產業帶動周邊產業，周邊產業支持支柱產業的健康穩定局面。

參考文獻：

[1]國家發展和改革委員會國家發展改革委關于支持支持鄭州建設國家中心城市的復函[EB/OL].http：//www.pkulaw.cn/fulltext_form.aspx？gid=289476，2017-01-22.

[2]馮建中，周德強.基于時序全局主成分分析的河南省經濟發展動態研究[J].安徽農業科學，2010，38（29）：16577-16579.

[3]賈欣，程煒杰.世界經濟形勢回顧及展望[J].對外經貿，2013（4）：7-9+45.

[4]趙海賓，廖凱，郭忠，吳洪洋.鄭州全域公交協同發展對策研究[J].綜合運輸，2020（6）：101-106.

作者簡介：馬延超（2001.6-），男，河南安陽人，東北師范大學地理科學學院在讀本科生。

（東北師范大學地理科學學院 吉林長春 130012）