基于主成分分析的郑州市综合实力发展研究

　　摘要：统计郑州市2010～2019年年份总人口数、城镇化率、自然增长率、粮食播种面积、生产总值、第一产业产值、第二产业产值、工业产值、第三产业产值、人均生产值、客运量、货运量、利用外资、居民零售消费总额、城建面积15类指标型数据，利用时序主成分分析法描绘河南经济发展历程。结果表明，模型能较好地与实际情况相吻合，该方法能为政府规划、企业发展等提供参考和依据。

　　关键词：时间序列分析;主成分分析;综合实力发展;郑州市

　　引言：郑州，是河南省省会、特大城市、中原城市群核心城市，国务院批复确定的中国中部地区重要的中心城市、国家重要的综合交通枢纽。[1]郑州市近年来经济平稳健康发展，综合实力不断提升，在2019年新颁布的城市等级划定中，首次被列为新一线城市。凭借出色的交通运输业和不俗的文化旅游产业，郑州正发挥着越来越重要的区域和国际影响作用。为了响应国家的可持续发展战略，郑州市如何根据往年的发展数据科学地规划未来的发展道路，成为了很多学者研究的焦点。而时序主成分分析方法正是为解决该类问题提出的一种新的多元统计方法，为政治经济等决策提供了一种快速、科学的量化分析工具。主成分分析是寻找用较少的新变量代替原来较多的旧变量，使得这些新变量之间互不相关，而且这些新变量在反映问题的信息方面还能保持原有的信息，对原来复杂的数据关系进行简明有效的统计分析，从而简化数据的方法。时序主成分分析方法是时序分析和主成分分析方法的结合，在经典主成分分析的基础上，较少个综合变量来取代原来的全局变量，再以此为基础描绘出系统整体水平的变化轨迹。[2]

　　1研究方法与数据来源

　　1.1数据来源与标准

　　经济建设是我国长期的发展重心，经济实力很大程度上可以代表一个地区的综合实力，并且经济数据也是容易量化表示并且较为成熟的指标。因此文章选取郑州市2010年～2019年的15类数据：总人口数、城镇化率、自然增长率、粮食播种面积、生产总值、工业产值、第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值、人均生产值、客运量、货运量、利用外资、居民零售消费总额、城建面积。以上所有数据来源于郑州市统计局官网对外公开的历年统计数据。由于选取指标类型较多，量纲(单位)存在很大的差异，可能对接下来数据的分析产生复杂的未知影响，因此在应用数据进行分析之前，对数据进行标准化处理。这里采用标准差标准化，应用了SPSS软件，标准化结果不再赘述。

　　1.2主成分选取

　　用IBM SPSS Statistics 20软件对标准差标准化过后的数据进行主成分分析，由相关矩阵可以初步窥见各成分之间的相关程度，相关程度指数的绝对值介于0到1，绝对值越大，代表两者的相关关系越明显。与时间关系最明显的分别是人均生产总值、总人口数和城镇化率，结合这三项数据的历年变化趋势图，初步判定郑州市近十年来人均生产总值、总人口数和城镇化率稳步提升。粮食播种面积与其他指标均呈负相关关系，结合时间序列图可知郑州市粮食播种面积在近十年呈下降趋势，且有加速下降的表征，初步猜测原因系其他产业的经济效益远高于粮食播种，使得耕地面积或粮食播种面积被工厂、商场、楼盘等挤压和替代，这也反映出郑州市整体经济水平在提升，地区之间的不均衡发展如城中村、城中县的现象在逐步减少。由于要素过多，并不能有效地辨别出哪些指标所蕴涵的信息是重复的或是关键的，因此难以分析整个城市的发展状况，更难以有效地去评估城市的未来发展并做出合理布局。此时，主成分的提取就显得至关重要。用SPSS对15个数据进行主成分分析，其中前两个成分的特征值累计值已经达到92.089%(超过了85%)，因此可以将前两个成分作为主成分，从而简化研究。将两个主成分分别命名为“综合发展指数1”和“综合发展指数2”，并导入新建数据文件作为新的指标进行研究和分析。

　　2结果分析

　　通过分析成分矩阵，能判断出成分1所代表的信息多与第二和第三产业相关，并且与粮食播种面积呈现较显著的负相关关系，其所蕴涵的发展指数信息呈稳健上升趋势，判断其为以服务业、“智慧和技术密集型”为主的现代经济和发展成分。而成分2呈现加速下降趋势，对照成分矩阵，发现其与客运量和货运量呈一定的负相关关系，而与第一产业产值呈一定的正相关关系，大体上判断其代表传统的土地资源密集型的农业类生产活动。

　　利用SPSS对两个综合发展指数进行时间序列分析，得到综合发展指标1和综合发展指标2图、货运量时序图和客运量时序图。分析主成分的时间序列变化，发现“综合发展指标1”除2012年到2013年出现短暂停歇，其他年份均逐年稳步上升。查询年报后发现，我国在2012年经济态势整体较弱，经济下行的压力增大，直到年底才显现出经济企稳回升、通胀温和反弹的态势，[3]在经济略有停滞的大背景下，郑州市的综合发展指标1在2012年显现出的颓靡之象却仍有些异常。同年，综合发展指标2出现陡崖式增长，对比15个指标的时间序列图，发现该年郑州市的客运量和货运量发生明显下滑，这便较好地解释了综合发展指标1在2012年发生异常于其他主要行業的明显停滞的现象：郑州号称“火车拉来的城市”，交通运输业是其支柱产业之一，在多年的城市建设和发展中，发挥着越来越深刻而广泛的作用，因此该行业的起伏势必对整个郑州市的发展产生巨大的影响。基本可以断定，2012年，在中国经济形势出现短暂低迷的大背景下，由于某种特定因素的影响，郑州市的支柱产业——交通运输行业遭到了较大的冲击，使得郑州市整体经济发生较大波动，体现为该年份综合发展指标1的异常停滞以及综合发展指标2的暴增。也因此，综合发展指标2可以定义为一种不利因素的外在表征，尤其能反映到客运量和货运量相关的指标指数上来。

　　3结论与讨论

　　3.1结论。通过对选取的15个指标进行主成分分析与主成分的时间序列分析，大致明确了郑州市以经济为主的综合实力发展情况——近十年来郑州市的支柱产业仍然是交通运输业和房地产业，[4]交通运输业在2012年受某种极端因素的影响发生了较大的下滑，但是整体仍呈增长趋势。第一产业农业由于城市化进程的不断加速以及耕地面积和播种面积不断缩减，渐显式微。其余各行业或稳定或波动，但都呈现出动力十足的增长态势。代表健康现代化经济成分的综合发展指标1近十年来稳定上升，并有持续上升的趋势;作为某种不利因素外在表征的综合发展指标2在2012年中国经济整体弱势的情况下陡增，之后呈加速下降趋势，说明郑州市整体实力将有良好的发展前景。

　　3.2讨论。郑州市作为国家中心城市，凭借地理优势发展起来的交通运输业承担了全市较大的展压力，2012年交通运输业受到较大冲击时，尽管其他行业和指标诸如工业、人均消费水平等稳定上升，综合发展指标1几近停滞不前，这说明郑州市的交通运输业并未与其他行业形成较好的融合，这从相关矩阵中也可见一斑。在今后的发展中，郑州市应充分发挥交通运输业的龙头优势，通过与其他行业的交融，形成“交通运输+”的发展理念与规划模式，使支柱产业交通运输业不仅在生产值的面板数据上，而且在带动其他行业稳定发展上发挥完全的优势带头作用，充分利用资源，形成一中心、多重点的发展格局，这样，在以后面临类似冲击时，不至于出现全市经济被某一领域的暂时下滑而拖垮的现象。总体看来，郑州市的综合实力将会稳步提升，支柱产业与边缘产业的不断交流与有机融合，将使郑州市的优势得到更好的发挥，形成支柱产业带动周边产业，周边产业支持支柱产业的健康稳定局面。

　　参考文献：

　　[1]国家发展和改革委员会国家发展改革委关于支持支持郑州建设国家中心城市的复函[EB/OL].http：//www.pkulaw.cn/fulltext_form.aspx?gid=289476，2017-01-22.

　　[2]冯建中，周德强.基于时序全局主成分分析的河南省经济发展动态研究[J].安徽农业科学，2010，38(29)：16577-16579.

　　[3]贾欣，程炜杰.世界经济形势回顾及展望[J].对外经贸，2013(4)：7-9+45.

　　[4]赵海宾，廖凯，郭忠，吴洪洋.郑州全域公交协同发展对策研究[J].综合运输，2020(6)：101-106.

　　作者：马延超

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文章名称： 基于主成分分析的郑州市综合实力发展研究

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