空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)分析

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1、空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)簡介空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)簡介A Brief Introduction to Spatial Econometrics2022年7月24日18時(shí)39分12022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。2Topics空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)空間滯后模型計(jì)量分析空間滯后模型計(jì)量分析空間誤差模型計(jì)量分析空間誤差模型計(jì)量分析地理加權(quán)回歸模型分析地理加權(quán)回歸模型分析 空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析軟件包：空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析軟件包：GeoDa/ArcGIS2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君

2、子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。3Definition簡單地說，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)（簡單地說，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)（Spatial Econometrics）就是空間經(jīng)濟(jì)的計(jì)量。）就是空間經(jīng)濟(jì)的計(jì)量。即：是以空間經(jīng)濟(jì)理論和地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以建立、檢驗(yàn)和運(yùn)即：是以空間經(jīng)濟(jì)理論和地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以建立、檢驗(yàn)和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型為核心，運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)用經(jīng)濟(jì)計(jì)量模型為核心，運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的相互作用（空間自相關(guān)活動(dòng)的相互作用（空間自相關(guān)spatial dependence）和空間結(jié)構(gòu)（空間）和空間結(jié)構(gòu)（空間異質(zhì)性異質(zhì)性spat

3、ial heterogeneity）問題進(jìn)行定量分析，研究空間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)）問題進(jìn)行定量分析，研究空間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)或經(jīng)濟(jì)關(guān)系數(shù)量規(guī)律的一門經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)科?；蚪?jīng)濟(jì)關(guān)系數(shù)量規(guī)律的一門經(jīng)濟(jì)學(xué)學(xué)科。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。4Definition一般認(rèn)為，與其具有密切關(guān)系的學(xué)科主要是一般認(rèn)為，與其具有密切關(guān)系的學(xué)科主要是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)（空間統(tǒng)計(jì)學(xué)（Spatial Statistics）、計(jì)算經(jīng)濟(jì)）、計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)（學(xué)（computational Economics）和地理信息）和地理信息系統(tǒng)（系統(tǒng)（Geographic

4、Information System，GIS）。）。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data-driven）和模型驅(qū)動(dòng)）和模型驅(qū)動(dòng)（model-driven）；時(shí)間序列（）；時(shí)間序列（time series）分析轉(zhuǎn)向空間數(shù)據(jù)（分析轉(zhuǎn)向空間數(shù)據(jù)（spatial data）分析。）分析。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。5空間數(shù)據(jù)分析空間數(shù)據(jù)（空間數(shù)據(jù)（spatial data）也可以成為地理數(shù)據(jù)，是以）也可以成為地理數(shù)據(jù)，是以不同的方式和來源獲得的數(shù)據(jù)，如地圖、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，不同的方式和來源獲得的數(shù)據(jù)，如地圖、統(tǒng)計(jì)數(shù)

5、據(jù)等，這些數(shù)據(jù)都具有能夠確定空間位置的特點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)都具有能夠確定空間位置的特點(diǎn)。百度百科：百度百科：空間數(shù)據(jù)是指用來表示空間實(shí)體的位置、空間數(shù)據(jù)是指用來表示空間實(shí)體的位置、形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，是一形狀、大小及其分布特征諸多方面信息的數(shù)據(jù)，是一種用點(diǎn)、線、面以及實(shí)體等基本空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示種用點(diǎn)、線、面以及實(shí)體等基本空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示人們賴以生存的自然世界的數(shù)據(jù)，以坐標(biāo)和拓?fù)潢P(guān)系人們賴以生存的自然世界的數(shù)據(jù)，以坐標(biāo)和拓?fù)潢P(guān)系的形式存儲(chǔ)。的形式存儲(chǔ)。空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)

6、坤，君子以厚德載物。6空間數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析包括探索階段和證實(shí)階段數(shù)據(jù)分析包括探索階段和證實(shí)階段空間數(shù)據(jù)分析分為兩類：空間數(shù)據(jù)分析分為兩類：探索性空間數(shù)據(jù)分析探索性空間數(shù)據(jù)分析（exploratory spatial data analysis，ESDA）和確認(rèn)性）和確認(rèn)性空間數(shù)據(jù)分析（空間數(shù)據(jù)分析（affirmable spatial data analysis，ASDA）。前者對(duì)應(yīng)空間統(tǒng)計(jì)方法，后者對(duì)應(yīng)空間計(jì)）。前者對(duì)應(yīng)空間統(tǒng)計(jì)方法，后者對(duì)應(yīng)空間計(jì)量模型。量模型?？臻g數(shù)據(jù)分析的一般程序：空間數(shù)據(jù)分析的一般程序：首先用探索性空間數(shù)據(jù)分首先用探索性空間數(shù)據(jù)分析直觀地描述空間數(shù)據(jù)，直接探索隱藏在數(shù)

7、據(jù)中的關(guān)析直觀地描述空間數(shù)據(jù)，直接探索隱藏在數(shù)據(jù)中的關(guān)系、模式和趨勢(shì)等，獲得問題的理解和相關(guān)知識(shí)（發(fā)系、模式和趨勢(shì)等，獲得問題的理解和相關(guān)知識(shí)（發(fā)現(xiàn)問題）；然后運(yùn)用空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法更深入地研現(xiàn)問題）；然后運(yùn)用空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法更深入地研究所發(fā)現(xiàn)的問題，并為相關(guān)理論提供經(jīng)驗(yàn)證據(jù)（研究究所發(fā)現(xiàn)的問題，并為相關(guān)理論提供經(jīng)驗(yàn)證據(jù)（研究問題）。問題）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。7探索性空間數(shù)據(jù)分析 探索性空間數(shù)據(jù)分析（探索性空間數(shù)據(jù)分析（ESDA）是一種具有識(shí)別功能的空間數(shù)據(jù)）是一種具有識(shí)別功能的空間

8、數(shù)據(jù)分析方法，將統(tǒng)計(jì)學(xué)和現(xiàn)代圖形計(jì)算技術(shù)結(jié)合起來，用直觀的方分析方法，將統(tǒng)計(jì)學(xué)和現(xiàn)代圖形計(jì)算技術(shù)結(jié)合起來，用直觀的方法展現(xiàn)空間數(shù)據(jù)中隱含的空間分布（隨機(jī)、分散、聚集）、空間法展現(xiàn)空間數(shù)據(jù)中隱含的空間分布（隨機(jī)、分散、聚集）、空間模式（時(shí)空關(guān)聯(lián)）以及空間相互作用等特征。模式（時(shí)空關(guān)聯(lián)）以及空間相互作用等特征。“讓數(shù)據(jù)自己說話讓數(shù)據(jù)自己說話”兩類工具：兩類工具：第一類，全局空間相關(guān)性，一般用第一類，全局空間相關(guān)性，一般用Moran指數(shù)指數(shù)I（Moran，1950）、）、Geary指數(shù)指數(shù)C（Geary，1954）來測度；第二）來測度；第二類，局部空間相關(guān)性，一般用類，局部空間相關(guān)性，一般用G統(tǒng)計(jì)量

9、、統(tǒng)計(jì)量、Moran散點(diǎn)圖和散點(diǎn)圖和LISA來來測度。測度。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。8全域空間相關(guān)性 全域空間自相關(guān)（全域空間自相關(guān)（Global Spatial Autocorrelation）是從區(qū)域空間的整）是從區(qū)域空間的整體上刻畫區(qū)域創(chuàng)新活動(dòng)空間分布的集群情況。體上刻畫區(qū)域創(chuàng)新活動(dòng)空間分布的集群情況。在許多實(shí)證研究中，在許多實(shí)證研究中，Morans I 和和Gearys C是常用方法，已在大量文是常用方法，已在大量文獻(xiàn)中出現(xiàn)，尤其是前者。獻(xiàn)中出現(xiàn)，尤其是前者。Morans I是最早應(yīng)

10、用于全局聚類檢驗(yàn)的方是最早應(yīng)用于全局聚類檢驗(yàn)的方法（法（Cliff和和Ord，1973）。因此，以下重點(diǎn)介紹常用的）。因此，以下重點(diǎn)介紹常用的Morans I指數(shù)指數(shù)的計(jì)算及檢驗(yàn)過程。的計(jì)算及檢驗(yàn)過程。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。9全域空間相關(guān)性檢驗(yàn)與分析Morans I指數(shù)取值一般在指數(shù)取值一般在-1到到1之間。大于之間。大于0表示表示正相關(guān)，代表相鄰地區(qū)的類似特征值出現(xiàn)集群正相關(guān)，代表相鄰地區(qū)的類似特征值出現(xiàn)集群（Clustering）趨勢(shì)，接近于）趨勢(shì)，接近于1時(shí)表明具有相似的屬時(shí)表明具有

11、相似的屬性聚集在一起（高值與高值、低值與低值）；小于性聚集在一起（高值與高值、低值與低值）；小于0表示負(fù)相關(guān)，接近于表示負(fù)相關(guān)，接近于-1時(shí)表明具有相異的屬性聚時(shí)表明具有相異的屬性聚集在一起（高值與低值、低值與高值）；若為接近集在一起（高值與低值、低值與高值）；若為接近于于0，則表示屬性是隨機(jī)分布的，或者不存在空間，則表示屬性是隨機(jī)分布的，或者不存在空間自相關(guān)。自相關(guān)。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。10全域空間相關(guān)性檢驗(yàn)與分析對(duì)于對(duì)于Moran指數(shù)指數(shù)I，可以用標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量，可以用標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量Z來

12、檢驗(yàn)來檢驗(yàn)n個(gè)區(qū)域是否存在空間自相關(guān)關(guān)系，個(gè)區(qū)域是否存在空間自相關(guān)關(guān)系，Z的計(jì)算公式為的計(jì)算公式為 如果如果Morans I的正態(tài)統(tǒng)計(jì)量的的正態(tài)統(tǒng)計(jì)量的Z值均大于正態(tài)分布值均大于正態(tài)分布函數(shù)在函數(shù)在0.05（0.01）水平下的臨界值）水平下的臨界值1.65（1.96），），表明區(qū)域創(chuàng)新在空間分布上具有明顯的正向相關(guān)關(guān)表明區(qū)域創(chuàng)新在空間分布上具有明顯的正向相關(guān)關(guān)系。系。)()(IVARIEIZ局部空間自相關(guān)檢驗(yàn)與分析局部空間自相關(guān)分析方法包括3種:空間聯(lián)系的局部指標(biāo)（local indicators of spatial association，LISA)）；G統(tǒng)計(jì)量；Moran散點(diǎn)圖。局部Mo

13、ran指數(shù)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量為正的局部Moran指數(shù)Ii，表示一個(gè)高值被高值所包圍（高-高），或則是一個(gè)低值被低值所包圍（低-低）。負(fù)的局部Moran指數(shù)Ii，表示一個(gè)高值被低值所包圍（高-低），或則是一個(gè)低值被高值所包圍（低-高）。)()()(iiiiIVARIEIIZMoran散點(diǎn)圖 以（以（Wz，z）為坐標(biāo)點(diǎn)的為坐標(biāo)點(diǎn)的Moran散點(diǎn)圖，常來研散點(diǎn)圖，常來研究局部的空間不穩(wěn)定性，它對(duì)空間滯后因子究局部的空間不穩(wěn)定性，它對(duì)空間滯后因子Wz和和z數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行了可視化的二維圖示。數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行了可視化的二維圖示。全局全局Moran指數(shù)，可以看作是指數(shù)，可以看作是Wz對(duì)于對(duì)于z的線性回的線性回歸系數(shù)，

14、對(duì)界外值以及對(duì)歸系數(shù)，對(duì)界外值以及對(duì)Moran指數(shù)具有強(qiáng)烈影指數(shù)具有強(qiáng)烈影響的區(qū)域單元，可通過標(biāo)準(zhǔn)回歸來診斷出。響的區(qū)域單元，可通過標(biāo)準(zhǔn)回歸來診斷出。由于數(shù)據(jù)對(duì)（由于數(shù)據(jù)對(duì)（Wz，z）經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)化，因此界外）經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)化，因此界外值可易由值可易由2sigma規(guī)則可視化地識(shí)別出來。規(guī)則可視化地識(shí)別出來。Moran scatterplot Moran散點(diǎn)圖的4個(gè)象限，分別對(duì)應(yīng)于區(qū)域單元與其鄰居之間4種類型的局部空間聯(lián)系形式：第一象限(高一高，標(biāo)記為HH)：它表示一個(gè)高經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域被其它高經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域包圍；或者說，一個(gè)高經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域和它周圍的經(jīng)濟(jì)區(qū)域他們有較小的空間差異程度；第二象限(低一高，

15、標(biāo)記為LH)：它表示高經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域包圍著一個(gè)低經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域，也就是說該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)水平相比較周圍鄰居是比較低的，意既該區(qū)域經(jīng)濟(jì)的空間差異的程度是比較大的；第三象限(低一低，標(biāo)記為LL)：它表示該區(qū)域和它周圍的其他區(qū)域都是低經(jīng)濟(jì)水平的區(qū)域，也就是說這個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)水平是比較低的，表現(xiàn)為這個(gè)區(qū)域和它的鄰居區(qū)域經(jīng)濟(jì)的空間差異程度是比較小的；第四象限(高一低，標(biāo)記為HL)：它表示一個(gè)區(qū)域是高經(jīng)濟(jì)水平，而周圍其他的區(qū)域是低經(jīng)濟(jì)水平，也就是這個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)水平是比較高的，而且這個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)是有比較大的的空間差異程度的。與局部Moran指數(shù)相比，其重要的優(yōu)勢(shì)在于能夠進(jìn)一步具體區(qū)分區(qū)域單元和其鄰居之間屬于高值和高

16、值、低值和低值、高值和低值、低值和高值之中的哪種空間聯(lián)系形式。并且，對(duì)應(yīng)于Moran散點(diǎn)圖的不同象限，可識(shí)別出空間分布中存在著哪幾種不同的實(shí)體。將Moran散點(diǎn)圖與LISA顯著性水平相結(jié)合，也可以得到所謂的“Moran顯著性水平圖”，圖中顯示出顯著的LISA區(qū)域，并分別標(biāo)識(shí)出對(duì)應(yīng)于Moran散點(diǎn)圖中不同象限的相應(yīng)區(qū)域。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。19空間權(quán)值矩陣的確定空間權(quán)值矩陣的確定 在討論空間依賴性和空間異質(zhì)性問題之前，首先需要做的工作是量在討論空間依賴性和空間異質(zhì)性問題之前，首先需要做的工

17、作是量化樣本數(shù)據(jù)的區(qū)位因素（化樣本數(shù)據(jù)的區(qū)位因素（quantitative representation of spatial relationships）。）。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)管理研究中，將空間效應(yīng)因素引入經(jīng)濟(jì)管理過程的研究，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)管理研究中，將空間效應(yīng)因素引入經(jīng)濟(jì)管理過程的研究，建立空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，一般要用空間權(quán)值矩建立空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，一般要用空間權(quán)值矩陣（陣（Weights Matrix）來表達(dá)空間相互作用。）來表達(dá)空間相互作用。對(duì)位置的量化一般依據(jù)對(duì)位置的量化一般依據(jù)“距離距離”而定：空間距離和經(jīng)濟(jì)距離而定：空間距離和經(jīng)濟(jì)距離2022年7月24日1

18、8時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。20空間距離的形式空間距離的形式1、相鄰距離（、相鄰距離（Contiguity）-A“neighbor”is defined based on common borders or common corners.根據(jù)地圖上所研究區(qū)域的相對(duì)位置，決定哪根據(jù)地圖上所研究區(qū)域的相對(duì)位置，決定哪些是相鄰的，并用些是相鄰的，并用“0-1”表示，即表示，即“1”表表示空間單元相鄰，示空間單元相鄰，“0”表示空間單元不相表示空間單元不相鄰。對(duì)于一個(gè)具有鄰。對(duì)于一個(gè)具有n個(gè)空間單元的系統(tǒng)，相個(gè)空間單元的系統(tǒng)

19、，相鄰矩陣鄰矩陣W是一個(gè)是一個(gè)nn稀疏的稀疏的0-1矩陣，對(duì)角矩陣，對(duì)角線為線為0（習(xí)慣上，空間單元不與自身相鄰），（習(xí)慣上，空間單元不與自身相鄰），相鄰元素為相鄰元素為1。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。21空間距離的形式空間距離的形式幾種相鄰關(guān)系：幾種相鄰關(guān)系：（1）線性相鄰（）線性相鄰（Linear contiguity）（2）“車車”相鄰相鄰Rook contiguity common borders.（3）“象象”相鄰相鄰Bishop contiguity common corners.（

20、4）“后后”相鄰相鄰Queen contiguity common borders and common corners.Linear Contiguity（1）（2）（3）（4）（5）Modelling space Binary contiguity matrices(rook,queen)wi,j=1 if i and j are neighbors,0 otherwise Neighborhood classes(first,second,etc)W=0100101101010110Modelling space 在ArcGIS中，定義空間權(quán)重的方法有：（1）以距離的倒數(shù)為權(quán)重（1/d）

21、；（2）以距離平方的倒數(shù)為權(quán)重（1/d2）等。Inverse distance weights matrices0)(1)(1)(1)(10)(1)(1)(1)(10)(1)(1)(1)(1023,422,421,424,322,321,324,223,221,224,123,122,1ddddddddddddW=2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。27經(jīng)濟(jì)距離的形式經(jīng)濟(jì)距離的形式如在研究收入差距時(shí)，兩個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)距離如在研究收入差距時(shí)，兩個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)距離是是 其中，其中，Zi、Zj是兩個(gè)區(qū)域的居民收入

22、。是兩個(gè)區(qū)域的居民收入。其他距離：其他距離：K個(gè)最鄰近個(gè)最鄰近 k-Nearest Neighbors Uses distance but counts only the“k”nearest neighbors.ijijdZZ2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。28空間權(quán)值矩陣空間權(quán)值矩陣 空間權(quán)值矩陣（空間權(quán)值矩陣（Spatial Weights Matrix）是一種與被解釋變量的空）是一種與被解釋變量的空間自回歸過程相聯(lián)系的矩陣。間自回歸過程相聯(lián)系的矩陣。在實(shí)際的區(qū)域分析中，該矩陣的選擇設(shè)定是外生的

23、，原因是在實(shí)際的區(qū)域分析中，該矩陣的選擇設(shè)定是外生的，原因是nn維維的的W包含了關(guān)于區(qū)域包含了關(guān)于區(qū)域i和區(qū)域和區(qū)域j之間相關(guān)的空間連接的外生信息，不之間相關(guān)的空間連接的外生信息，不需要通過模型來估計(jì)得到它，只需通過權(quán)值計(jì)算出來就行了。需要通過模型來估計(jì)得到它，只需通過權(quán)值計(jì)算出來就行了。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。29空間權(quán)值矩陣的基本原理空間權(quán)值矩陣的基本原理 W中對(duì)角線上的元素中對(duì)角線上的元素 被設(shè)為被設(shè)為0，而，而 表示區(qū)域表示區(qū)域i和區(qū)域和區(qū)域j在空間上相在空間上相連接的原因。為了減少

24、或消除區(qū)域間的外在影響，權(quán)值矩陣被標(biāo)準(zhǔn)連接的原因。為了減少或消除區(qū)域間的外在影響，權(quán)值矩陣被標(biāo)準(zhǔn)化（化（Row-standardization）行行 元素之和為元素之和為1。對(duì)于變量。對(duì)于變量x，這種轉(zhuǎn)換意味著定義成空間滯后變，這種轉(zhuǎn)換意味著定義成空間滯后變量的僅僅表示鄰近觀測值的加權(quán)平均數(shù)。量的僅僅表示鄰近觀測值的加權(quán)平均數(shù)。ijWijWnjijijijwww1xW2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。30空間權(quán)值矩陣的基本原理空間權(quán)值矩陣的基本原理 可用矩陣表示如下：可用矩陣表示如下：mnmmnnww

25、wwwwwwwW212222111211ijW2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。312022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。322022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。33基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣 一階鄰近矩陣（一階鄰近矩陣（the First Order Contiguity Matrix）是假定兩

26、個(gè)地區(qū)有）是假定兩個(gè)地區(qū)有共同邊界時(shí)空間關(guān)聯(lián)才會(huì)發(fā)生，即當(dāng)相鄰地區(qū)共同邊界時(shí)空間關(guān)聯(lián)才會(huì)發(fā)生，即當(dāng)相鄰地區(qū)i和和j有共同的邊界用有共同的邊界用1表示，表示，否則以否則以0表示。一般有表示。一般有Rook鄰近和鄰近和Queen鄰近兩種計(jì)算方法（鄰近兩種計(jì)算方法（Anselin，2003）。）。Rook鄰近定義為僅有共同邊界來定義鄰居，而鄰近定義為僅有共同邊界來定義鄰居，而Queen鄰近則除了共有邊鄰近則除了共有邊界鄰區(qū)外還包括共同頂點(diǎn)的鄰居。由此可見，基于界鄰區(qū)外還包括共同頂點(diǎn)的鄰居。由此可見，基于Queen鄰近的空間矩鄰近的空間矩陣常常與周圍地區(qū)具有更加緊密的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（擁有更多的鄰區(qū)）。陣常常

27、與周圍地區(qū)具有更加緊密的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)（擁有更多的鄰區(qū)）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。34基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣 當(dāng)然，如果假定區(qū)域間公共邊界的長度不同（如當(dāng)然，如果假定區(qū)域間公共邊界的長度不同（如10km和和100km）其）其空間作用的強(qiáng)度也不一樣，則還可以通過將共有邊界的長度納入權(quán)空間作用的強(qiáng)度也不一樣，則還可以通過將共有邊界的長度納入權(quán)值計(jì)算過程中，使這種鄰近指標(biāo)更加準(zhǔn)確一些。值計(jì)算過程中，使這種鄰近指標(biāo)更加準(zhǔn)確一些。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自

28、強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。35基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣基于鄰近概念的空間權(quán)值矩陣 當(dāng)使用時(shí)空數(shù)據(jù)并假設(shè)隨著時(shí)間推移產(chǎn)生空間溢出效應(yīng)時(shí)，這種類當(dāng)使用時(shí)空數(shù)據(jù)并假設(shè)隨著時(shí)間推移產(chǎn)生空間溢出效應(yīng)時(shí)，這種類型的空間權(quán)值矩陣將非常有用。型的空間權(quán)值矩陣將非常有用。在這種情況下，特定地區(qū)的初始效應(yīng)或隨機(jī)沖擊將不僅會(huì)影響其鄰在這種情況下，特定地區(qū)的初始效應(yīng)或隨機(jī)沖擊將不僅會(huì)影響其鄰近地區(qū)，而且隨著時(shí)間的推移還會(huì)影響其鄰近地區(qū)的相鄰地區(qū)。當(dāng)近地區(qū)，而且隨著時(shí)間的推移還會(huì)影響其鄰近地區(qū)的相鄰地區(qū)。當(dāng)然，這種影響是幾何遞減的。然，這種影響是幾何遞減的?？梢钥?/p>

29、出，鄰近空間權(quán)值矩陣因其對(duì)稱與計(jì)算簡單而最為常用，適可以看出，鄰近空間權(quán)值矩陣因其對(duì)稱與計(jì)算簡單而最為常用，適合于測算地理空間效應(yīng)的影響。合于測算地理空間效應(yīng)的影響。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。36K值最鄰近空間矩陣值最鄰近空間矩陣 Anselin（2003）介紹了一種）介紹了一種K值最鄰近空間矩陣。值最鄰近空間矩陣。之所以提出這種距離矩陣，主要是因?yàn)橐话闶褂玫幕陂T檻距離之所以提出這種距離矩陣，主要是因?yàn)橐话闶褂玫幕陂T檻距離（Threshold Distance）的簡單空間矩陣常常會(huì)導(dǎo)致一種

30、非常不平衡）的簡單空間矩陣常常會(huì)導(dǎo)致一種非常不平衡的鄰近矩陣結(jié)構(gòu)。的鄰近矩陣結(jié)構(gòu)。譬如，在空間單元的面積相差甚大的情況下，就會(huì)出現(xiàn)小一些的地譬如，在空間單元的面積相差甚大的情況下，就會(huì)出現(xiàn)小一些的地理單元具有很多鄰近單元，而較大的地理單元?jiǎng)t可能很少有鄰近單理單元具有很多鄰近單元，而較大的地理單元?jiǎng)t可能很少有鄰近單元，甚至沒有鄰近單元而成為元，甚至沒有鄰近單元而成為“飛地飛地”。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。37K值最鄰近空間矩陣值最鄰近空間矩陣 在這種情況下，考慮在這種情況下，考慮K最近鄰居是一種

31、可供選擇的常用方法，這最近鄰居是一種可供選擇的常用方法，這也是創(chuàng)建空間距離權(quán)值矩陣的第二種選擇。也是創(chuàng)建空間距離權(quán)值矩陣的第二種選擇。一般在給定空間單元周圍選擇最鄰近的一般在給定空間單元周圍選擇最鄰近的4個(gè)單元（亦可選個(gè)單元（亦可選4個(gè)以上，個(gè)以上，根據(jù)實(shí)際的空間關(guān)聯(lián)情況由研究者確定），來計(jì)算根據(jù)實(shí)際的空間關(guān)聯(lián)情況由研究者確定），來計(jì)算K值最近鄰居權(quán)值最近鄰居權(quán)值的大小。值的大小。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。38基于距離的空間權(quán)值矩陣基于距離的空間權(quán)值矩陣 根據(jù)距離標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)距離標(biāo)準(zhǔn)，為：為：基

32、于距離的空間權(quán)值矩陣（基于距離的空間權(quán)值矩陣（Distance Based Spatial Weights）方法是）方法是假定空間相互作用的強(qiáng)度是決定于地區(qū)間的質(zhì)心距離或者區(qū)域行政假定空間相互作用的強(qiáng)度是決定于地區(qū)間的質(zhì)心距離或者區(qū)域行政中心所在地之間的距離，是一種在實(shí)踐應(yīng)用中常用的空間權(quán)值矩陣。中心所在地之間的距離，是一種在實(shí)踐應(yīng)用中常用的空間權(quán)值矩陣。ijW不相鄰）；和區(qū)域之外（即區(qū)域在距離和區(qū)域當(dāng)區(qū)域；相鄰）和區(qū)域之內(nèi)（即區(qū)域在距離和區(qū)域當(dāng)區(qū)域jidjijidjidWij01)(2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤

33、，君子以厚德載物。39基于距離的空間權(quán)值矩陣基于距離的空間權(quán)值矩陣 如果輸入的時(shí)空數(shù)據(jù)庫中有如果輸入的時(shí)空數(shù)據(jù)庫中有x、y經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以通過經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以通過x、y坐坐標(biāo)計(jì)算兩點(diǎn)（兩個(gè)地區(qū)的質(zhì)心）之間的距離而獲得空間權(quán)值矩陣。標(biāo)計(jì)算兩點(diǎn)（兩個(gè)地區(qū)的質(zhì)心）之間的距離而獲得空間權(quán)值矩陣。坐標(biāo)的度量有歐氏距離（坐標(biāo)的度量有歐氏距離（Euclidean Distance）和弧度距離（）和弧度距離（Arc Distance）兩種，度量坐標(biāo)系上任意兩點(diǎn)間的距離可以通過具有地）兩種，度量坐標(biāo)系上任意兩點(diǎn)間的距離可以通過具有地理坐標(biāo)（理坐標(biāo)（x坐標(biāo)、坐標(biāo)、y坐標(biāo)）的變量的點(diǎn)來計(jì)算。坐標(biāo)）的變量的點(diǎn)

34、來計(jì)算。值得注意的是，對(duì)于經(jīng)過投影的地理坐標(biāo)只能計(jì)算歐氏距離，而未值得注意的是，對(duì)于經(jīng)過投影的地理坐標(biāo)只能計(jì)算歐氏距離，而未經(jīng)投影的經(jīng)緯坐標(biāo)適合于計(jì)算弧度距離。經(jīng)投影的經(jīng)緯坐標(biāo)適合于計(jì)算弧度距離。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。40經(jīng)濟(jì)社會(huì)空間權(quán)值矩陣經(jīng)濟(jì)社會(huì)空間權(quán)值矩陣 除了使用真實(shí)的地理坐標(biāo)計(jì)算地理距離外，還有包括經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因除了使用真實(shí)的地理坐標(biāo)計(jì)算地理距離外，還有包括經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素的更加復(fù)雜的權(quán)值矩陣設(shè)定方法。素的更加復(fù)雜的權(quán)值矩陣設(shè)定方法。比如，根據(jù)區(qū)域間交通運(yùn)輸流、通訊量、比如，根據(jù)區(qū)域

35、間交通運(yùn)輸流、通訊量、GDP總額、貿(mào)易流動(dòng)、資總額、貿(mào)易流動(dòng)、資本流動(dòng)、人口遷移、勞動(dòng)力流等確定空間權(quán)值，計(jì)算各個(gè)地區(qū)任何本流動(dòng)、人口遷移、勞動(dòng)力流等確定空間權(quán)值，計(jì)算各個(gè)地區(qū)任何兩個(gè)變量之間的距離。兩個(gè)變量之間的距離。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。41空間權(quán)值矩陣的選擇空間權(quán)值矩陣的選擇 從理論上來看，較之鄰近矩陣，距離矩陣在空間效應(yīng)測算中應(yīng)該是從理論上來看，較之鄰近矩陣，距離矩陣在空間效應(yīng)測算中應(yīng)該是比較科學(xué)和理想的一個(gè)指標(biāo)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法實(shí)行比較科學(xué)和理想的一個(gè)指標(biāo)。但是，在實(shí)

36、際應(yīng)用中，這種方法實(shí)行起來比較困難，原因有二：起來比較困難，原因有二：一是社會(huì)經(jīng)濟(jì)距離的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)難以獲得；一是社會(huì)經(jīng)濟(jì)距離的實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)難以獲得；二是模型中權(quán)值的計(jì)算是外生的。二是模型中權(quán)值的計(jì)算是外生的。當(dāng)然，基于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素的權(quán)值計(jì)算方法更加接近區(qū)域經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)當(dāng)然，基于經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素的權(quán)值計(jì)算方法更加接近區(qū)域經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)，因而在數(shù)據(jù)可得和模型結(jié)構(gòu)清晰的情況下，可以考慮選擇這種實(shí)，因而在數(shù)據(jù)可得和模型結(jié)構(gòu)清晰的情況下，可以考慮選擇這種類型的權(quán)值。類型的權(quán)值。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。42空

37、間權(quán)值矩陣的選擇空間權(quán)值矩陣的選擇 盡管二進(jìn)制的空間鄰近權(quán)值矩陣并非適用于所有的空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模盡管二進(jìn)制的空間鄰近權(quán)值矩陣并非適用于所有的空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型，但是，處于某些情況下的實(shí)用性，空間統(tǒng)計(jì)學(xué)家在構(gòu)建空間計(jì)型，但是，處于某些情況下的實(shí)用性，空間統(tǒng)計(jì)學(xué)家在構(gòu)建空間計(jì)量模型時(shí)的首選就是從二進(jìn)制的鄰近矩陣開始的。量模型時(shí)的首選就是從二進(jìn)制的鄰近矩陣開始的。一般是先從空間鄰近的最基本二進(jìn)制矩陣開始，逐步選擇確定空間一般是先從空間鄰近的最基本二進(jìn)制矩陣開始，逐步選擇確定空間權(quán)值矩陣。權(quán)值矩陣。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)

38、坤，君子以厚德載物。43空間權(quán)值矩陣的選擇空間權(quán)值矩陣的選擇 關(guān)于各種權(quán)值矩陣的選擇，沒有現(xiàn)成的理論根據(jù)，一般可考慮空間關(guān)于各種權(quán)值矩陣的選擇，沒有現(xiàn)成的理論根據(jù)，一般可考慮空間計(jì)量模型對(duì)各種空間權(quán)值矩陣的適用程度，檢驗(yàn)估計(jì)結(jié)果對(duì)權(quán)值矩計(jì)量模型對(duì)各種空間權(quán)值矩陣的適用程度，檢驗(yàn)估計(jì)結(jié)果對(duì)權(quán)值矩陣的敏感性，最終的依據(jù)實(shí)際上就是結(jié)果的客觀性和科學(xué)性。陣的敏感性，最終的依據(jù)實(shí)際上就是結(jié)果的客觀性和科學(xué)性。本研究所有具體應(yīng)用中涉及的空間鄰近矩陣的計(jì)算，主要采用本研究所有具體應(yīng)用中涉及的空間鄰近矩陣的計(jì)算，主要采用Anselin（1999，2003）研制開發(fā)的空間統(tǒng)計(jì)分析軟件）研制開發(fā)的空間統(tǒng)計(jì)分析軟件

39、GeoDa095i，直接生成鄰近矩陣來測算并確定地區(qū)之間的空間效應(yīng)。直接生成鄰近矩陣來測算并確定地區(qū)之間的空間效應(yīng)。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。44空間滯后算子空間滯后算子Wy 一個(gè)與空間相鄰性相關(guān)的基本概念是空間一個(gè)與空間相鄰性相關(guān)的基本概念是空間滯后算子（滯后算子（spatial lag operator）-is a spatially lagged value of the variable y-In case of a row-standardized W,Wy is the avera

40、ge value of the variable 用標(biāo)準(zhǔn)化用標(biāo)準(zhǔn)化W乘以由空間相關(guān)變量所組成的向量乘以由空間相關(guān)變量所組成的向量y，可得出向量，可得出向量Y*=W y2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。45空間依賴、空間異質(zhì)性空間依賴、空間異質(zhì)性 傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)理論是一種建立在獨(dú)立觀測值假定基礎(chǔ)上傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)理論是一種建立在獨(dú)立觀測值假定基礎(chǔ)上的理論。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，特別是遇到空間數(shù)據(jù)的理論。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，特別是遇到空間數(shù)據(jù)問題時(shí)，獨(dú)立觀測值在現(xiàn)實(shí)生活中并不是普遍存在的問題時(shí)，獨(dú)立觀測值在現(xiàn)實(shí)生活中

41、并不是普遍存在的（Getis,1997）。）。對(duì)于具有地理空間屬性的數(shù)據(jù)，一般認(rèn)為離的近的變對(duì)于具有地理空間屬性的數(shù)據(jù)，一般認(rèn)為離的近的變量之間比在空間上離的遠(yuǎn)的變量之間具有更加密切的量之間比在空間上離的遠(yuǎn)的變量之間具有更加密切的關(guān)系（關(guān)系（Anselin&Getis，1992）。正如著名的）。正如著名的Tobler地地理學(xué)第一定律所說：理學(xué)第一定律所說：“任何事物之間均相關(guān)，而離的任何事物之間均相關(guān)，而離的較近事物總比離的較遠(yuǎn)的事物相關(guān)性要高。較近事物總比離的較遠(yuǎn)的事物相關(guān)性要高?！保═obler，1979）First law of geography:Everything is relat

42、ed to everything else,but near things are more related than distant things（Tobler，1979）.2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。46空間依賴、空間異質(zhì)性空間依賴、空間異質(zhì)性 地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)地理行為之間一般都存在一定程度的地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)地理行為之間一般都存在一定程度的Spatial Interaction，Spatial Effects：（：（Spatial Dependence and Spatial Autocorre

43、lation）。）。一般而言，分析中涉及的空間單元越小，離的近的單元越有可能在一般而言，分析中涉及的空間單元越小，離的近的單元越有可能在空間上密切關(guān)聯(lián)（空間上密切關(guān)聯(lián)（Anselin&Getis,1992）。）。然而，在現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)地理研究中，許多涉及地理空間的數(shù)據(jù)，由于然而，在現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)地理研究中，許多涉及地理空間的數(shù)據(jù)，由于普遍忽視空間依賴性，其統(tǒng)計(jì)與計(jì)量分析的結(jié)果值得進(jìn)一步深入探普遍忽視空間依賴性，其統(tǒng)計(jì)與計(jì)量分析的結(jié)果值得進(jìn)一步深入探究（究（Anselin&Griffin,1988）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不

44、息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。47空間依賴、空間異質(zhì)性空間依賴、空間異質(zhì)性 可喜的是，對(duì)于這種地理與經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象中常常表現(xiàn)出的空間效應(yīng)（特可喜的是，對(duì)于這種地理與經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象中常常表現(xiàn)出的空間效應(yīng)（特征）問題的識(shí)別估計(jì)，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)提供了一系列有效的理論和征）問題的識(shí)別估計(jì)，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)提供了一系列有效的理論和實(shí)證分析方法。實(shí)證分析方法。一般而言，在經(jīng)濟(jì)研究中出現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)哪Ｐ妥R(shí)別和設(shè)定所忽略的空一般而言，在經(jīng)濟(jì)研究中出現(xiàn)不恰當(dāng)?shù)哪Ｐ妥R(shí)別和設(shè)定所忽略的空間效應(yīng)主要有兩個(gè)來源（間效應(yīng)主要有兩個(gè)來源（Anselin，1988）：空間依賴性（）：空間依賴性（Spatial Dependence）和空間異質(zhì)性

45、（）和空間異質(zhì)性（Spatial Heterogeneity）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。48空間依賴性 空間依賴性（空間依賴性（spatial dependence）可以定義為觀測值及區(qū)位之間的）可以定義為觀測值及區(qū)位之間的一致性（一致性（Anselin，2000）。）。空間依賴性（也叫空間自相關(guān)性）是空間效應(yīng)識(shí)別的第一個(gè)來源，空間依賴性（也叫空間自相關(guān)性）是空間效應(yīng)識(shí)別的第一個(gè)來源，它產(chǎn)生于空間組織觀測單元之間缺乏依賴性的考察（它產(chǎn)生于空間組織觀測單元之間缺乏依賴性的考察（Cliff&

46、Ord,1973）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。49空間依賴性 空間依賴不僅意味著空間上的觀測值缺乏獨(dú)立性，而且意味著潛在空間依賴不僅意味著空間上的觀測值缺乏獨(dú)立性，而且意味著潛在于這種空間相關(guān)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也就是說空間相關(guān)的強(qiáng)度及模式由于這種空間相關(guān)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也就是說空間相關(guān)的強(qiáng)度及模式由絕對(duì)位置（格局）和相對(duì)位置（距離）共同決定。絕對(duì)位置（格局）和相對(duì)位置（距離）共同決定。空間相關(guān)性表現(xiàn)出的空間效應(yīng)可以用以下兩種模型來表征和刻畫：空間相關(guān)性表現(xiàn)出的空間效應(yīng)可以用以下兩種模型來表征和刻

47、畫：當(dāng)模型的誤差項(xiàng)在空間上相關(guān)時(shí)，即為當(dāng)模型的誤差項(xiàng)在空間上相關(guān)時(shí)，即為空間誤差模型空間誤差模型SEM；當(dāng)變量；當(dāng)變量間的空間依賴性對(duì)模型顯得非常關(guān)鍵而導(dǎo)致了空間相關(guān)時(shí)，即為間的空間依賴性對(duì)模型顯得非常關(guān)鍵而導(dǎo)致了空間相關(guān)時(shí)，即為空空間滯后模型間滯后模型SLM（Anselin，1988）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。50空間異質(zhì)性 空間異質(zhì)性（空間異質(zhì)性（spatial heterogeneity）或空間差異性，指地理空間上）或空間差異性，指地理空間上的區(qū)域缺乏均質(zhì)性，存在發(fā)達(dá)地區(qū)和落后地區(qū)

48、、中心（核心）和外的區(qū)域缺乏均質(zhì)性，存在發(fā)達(dá)地區(qū)和落后地區(qū)、中心（核心）和外圍（邊緣）地區(qū)等經(jīng)濟(jì)地理結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和創(chuàng)新行圍（邊緣）地區(qū)等經(jīng)濟(jì)地理結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和創(chuàng)新行為存在較大的空間上的差異性。為存在較大的空間上的差異性?？臻g異質(zhì)性（空間差異性），是空間計(jì)量學(xué)模型識(shí)別的第二個(gè)來源。空間異質(zhì)性（空間差異性），是空間計(jì)量學(xué)模型識(shí)別的第二個(gè)來源。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。51空間異質(zhì)性空間異質(zhì)性 空間異質(zhì)性反映了經(jīng)濟(jì)實(shí)踐中的空間觀測單元之間經(jīng)濟(jì)行為（如增空間異質(zhì)性反映了經(jīng)濟(jì)

49、實(shí)踐中的空間觀測單元之間經(jīng)濟(jì)行為（如增長或創(chuàng)新）關(guān)系的一種普遍存在的不穩(wěn)定性。長或創(chuàng)新）關(guān)系的一種普遍存在的不穩(wěn)定性。區(qū)域創(chuàng)新的企業(yè)、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)等主體在研發(fā)行為上存在不可忽區(qū)域創(chuàng)新的企業(yè)、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)等主體在研發(fā)行為上存在不可忽視的個(gè)體差異，譬如研發(fā)投入的差異導(dǎo)致產(chǎn)出的技術(shù)知識(shí)的差異，視的個(gè)體差異，譬如研發(fā)投入的差異導(dǎo)致產(chǎn)出的技術(shù)知識(shí)的差異，這種創(chuàng)新主體的異質(zhì)性與技術(shù)知識(shí)異質(zhì)性的耦合將導(dǎo)致創(chuàng)新行為在這種創(chuàng)新主體的異質(zhì)性與技術(shù)知識(shí)異質(zhì)性的耦合將導(dǎo)致創(chuàng)新行為在地理空間上具有顯著的異質(zhì)性差異，進(jìn)而可能存在創(chuàng)新在地理空間地理空間上具有顯著的異質(zhì)性差異，進(jìn)而可能存在創(chuàng)新在地理空間上的相互依賴現(xiàn)象或

50、者創(chuàng)新的局域俱樂部集團(tuán)。上的相互依賴現(xiàn)象或者創(chuàng)新的局域俱樂部集團(tuán)。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。52空間異質(zhì)性空間異質(zhì)性 對(duì)于空間異質(zhì)性，只要將空間單元的特性考慮進(jìn)去，大多可以用經(jīng)對(duì)于空間異質(zhì)性，只要將空間單元的特性考慮進(jìn)去，大多可以用經(jīng)典的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法進(jìn)行估計(jì)。典的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法進(jìn)行估計(jì)。但是當(dāng)空間異質(zhì)性與空間相關(guān)性同時(shí)存在時(shí)，經(jīng)典的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)估但是當(dāng)空間異質(zhì)性與空間相關(guān)性同時(shí)存在時(shí)，經(jīng)典的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)估計(jì)方法不再有效，而且在這種情況下，問題變得異常復(fù)雜，區(qū)分空計(jì)方法不再有效，而且在這種情況下，

51、問題變得異常復(fù)雜，區(qū)分空間異質(zhì)性與空間相關(guān)性比較困難。間異質(zhì)性與空間相關(guān)性比較困難?？臻g變系數(shù)的空間變系數(shù)的地理加權(quán)回歸模型地理加權(quán)回歸模型（Geographical Weighted Regression，GWR）是處理空間異質(zhì)性的一種良好的估計(jì)方法。）是處理空間異質(zhì)性的一種良好的估計(jì)方法。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。53空間依賴性及集群的識(shí)別與檢驗(yàn)空間依賴性及集群的識(shí)別與檢驗(yàn) 將空間依賴性考慮進(jìn)來以后，在建立模型進(jìn)行創(chuàng)新分析研究之前，將空間依賴性考慮進(jìn)來以后，在建立模型進(jìn)行創(chuàng)新分析研究之前，

52、一般必須先進(jìn)行空間相關(guān)性的預(yù)檢驗(yàn)一般必須先進(jìn)行空間相關(guān)性的預(yù)檢驗(yàn) 如果空間效應(yīng)在發(fā)揮作用，則需要將空間效應(yīng)納入模型分析框架之如果空間效應(yīng)在發(fā)揮作用，則需要將空間效應(yīng)納入模型分析框架之中，并采用適合于空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型估計(jì)的方法進(jìn)行估計(jì)中，并采用適合于空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型估計(jì)的方法進(jìn)行估計(jì) 如果沒有表現(xiàn)出空間效應(yīng)，則可直接采用一般估計(jì)方法（如如果沒有表現(xiàn)出空間效應(yīng)，則可直接采用一般估計(jì)方法（如OLS）估計(jì)模型參數(shù)。估計(jì)模型參數(shù)。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。54空間依賴性及集群的識(shí)別與檢驗(yàn)空間依賴性及集群

53、的識(shí)別與檢驗(yàn) 在引入空間變量或者經(jīng)過空間過濾的空間計(jì)量模型建立之后，其效在引入空間變量或者經(jīng)過空間過濾的空間計(jì)量模型建立之后，其效果的好壞還需要通過空間相關(guān)檢驗(yàn)進(jìn)行判斷，一般可通過對(duì)真實(shí)值果的好壞還需要通過空間相關(guān)檢驗(yàn)進(jìn)行判斷，一般可通過對(duì)真實(shí)值和模型估計(jì)值之間的殘差進(jìn)行空間相關(guān)性檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。和模型估計(jì)值之間的殘差進(jìn)行空間相關(guān)性檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。如果參數(shù)經(jīng)過檢驗(yàn)在空間上沒有表現(xiàn)出相關(guān)性，則表明在引入空間如果參數(shù)經(jīng)過檢驗(yàn)在空間上沒有表現(xiàn)出相關(guān)性，則表明在引入空間變量或者經(jīng)過考慮了空間效應(yīng)后的模型已經(jīng)成功地處理了空間相關(guān)變量或者經(jīng)過考慮了空間效應(yīng)后的模型已經(jīng)成功地處理了空間相關(guān)性。性。2022年7月24日1

54、8時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。55空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型及估計(jì)技術(shù)空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型及估計(jì)技術(shù) 空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)是計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)分支，研究的是空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)是計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)分支，研究的是在在橫截面數(shù)據(jù)（橫截面數(shù)據(jù)（Cross-sectional Data）和面板數(shù)據(jù)）和面板數(shù)據(jù)（Panel Data）的回歸模型中如何處理空間交互作用的回歸模型中如何處理空間交互作用（空間自相關(guān)）和空間結(jié)構(gòu)（空間非均勻性）（空間自相關(guān)）和空間結(jié)構(gòu)（空間非均勻性）（Anselin，1988）。）。最近發(fā)展起來的空間統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)不僅解最近

55、發(fā)展起來的空間統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)不僅解決了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)方法在處理空間數(shù)據(jù)時(shí)的失誤問題，更決了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)方法在處理空間數(shù)據(jù)時(shí)的失誤問題，更重要的是為測量這種空間聯(lián)系及其性質(zhì)、并在建模時(shí)重要的是為測量這種空間聯(lián)系及其性質(zhì)、并在建模時(shí)明確地引入空間聯(lián)系變量以估算與檢驗(yàn)其貢獻(xiàn)提供了明確地引入空間聯(lián)系變量以估算與檢驗(yàn)其貢獻(xiàn)提供了全新的手段（應(yīng)龍根，寧越敏，全新的手段（應(yīng)龍根，寧越敏，2005）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。56空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型及估計(jì)技術(shù)空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型及估計(jì)技術(shù) 實(shí)際上，早在實(shí)際上，早在

56、1970年代歐洲就展開了空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)年代歐洲就展開了空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)研究，并將它作為一個(gè)確定的領(lǐng)域。研究，并將它作為一個(gè)確定的領(lǐng)域。Paelinck&Klaassen（1979）定義了這個(gè)領(lǐng)域，包括：空間相互）定義了這個(gè)領(lǐng)域，包括：空間相互依賴在空間模型中的任務(wù)；空間關(guān)系不對(duì)稱性；位于依賴在空間模型中的任務(wù)；空間關(guān)系不對(duì)稱性；位于其他空間的解釋因素的重要性；過去的和將來的相互其他空間的解釋因素的重要性；過去的和將來的相互作用之間的區(qū)別；明確的空間模擬。作用之間的區(qū)別；明確的空間模擬。Anselin（1988）將空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)定義為：處理由區(qū)）將空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)定義為：處理由區(qū)域科學(xué)模型統(tǒng)計(jì)分析中

57、的空間所引起的特殊性的技術(shù)域科學(xué)模型統(tǒng)計(jì)分析中的空間所引起的特殊性的技術(shù)總稱。換句話說，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的是明確考慮總稱。換句話說，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的是明確考慮空間影響（空間自相關(guān)和空間不均勻性）的方法?？臻g影響（空間自相關(guān)和空間不均勻性）的方法。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。57空間常系數(shù)回歸模型及估計(jì)技術(shù)空間常系數(shù)回歸模型及估計(jì)技術(shù) 空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型有多種類型（空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型有多種類型（Anselin，et al.2004）。）。我們介紹納入了空間效應(yīng)（空間相關(guān)和空間差異）、我們介紹

58、納入了空間效應(yīng)（空間相關(guān)和空間差異）、適用于截面數(shù)據(jù)的空間常系數(shù)回歸模型，包括適用于截面數(shù)據(jù)的空間常系數(shù)回歸模型，包括空間空間滯后模型（滯后模型（Spatial Lag Model，SLM）與與空間誤差空間誤差模型（模型（Spatial Error Model，SEM）兩種，以及空兩種，以及空間變系數(shù)回歸模型間變系數(shù)回歸模型地理加權(quán)回歸模型地理加權(quán)回歸模型（Geographical Weighted Regression，GWR）。適用于時(shí)間序列和截面數(shù)據(jù)合成的空間面板數(shù)據(jù)計(jì)適用于時(shí)間序列和截面數(shù)據(jù)合成的空間面板數(shù)據(jù)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型將在以后予以介紹。量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型將在以后予以介紹。2022年7月2

59、4日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。58空間滯后算子空間滯后算子Wy 一個(gè)與空間相鄰性相關(guān)的基本概念是空間一個(gè)與空間相鄰性相關(guān)的基本概念是空間滯后算子（滯后算子（spatial lag operator）-is a spatially lagged value of the variable y-In case of a row-standardized W,Wy is the average value of the variable 用標(biāo)準(zhǔn)化用標(biāo)準(zhǔn)化W乘以由空間相關(guān)變量所組成的向量乘以由空間相關(guān)變量所組成的向量y，

60、可得出向量，可得出向量Y*=W y2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。59應(yīng)用應(yīng)用GeoDa計(jì)算空間滯后算子計(jì)算空間滯后算子Wy 2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。60空間滯后模型空間滯后模型SLM 區(qū)域行為受到文化環(huán)境及與空間距離有關(guān)的遷移成本的影響，具有區(qū)域行為受到文化環(huán)境及與空間距離有關(guān)的遷移成本的影響，具有很強(qiáng)的地域性（很強(qiáng)的地域性（Anselin et al.，1996）。）。由于由于SLM模型與時(shí)間

61、序列中自回歸模型相類似，因此模型與時(shí)間序列中自回歸模型相類似，因此SLM也被稱作也被稱作空間自回歸模型（空間自回歸模型（Spatial Autoregressive Model，SAR）。）。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。61空間變系數(shù)回歸模型及估計(jì)空間變系數(shù)回歸模型及估計(jì)就目前國內(nèi)外的研究來看，大多直接假定橫截面單就目前國內(nèi)外的研究來看，大多直接假定橫截面單元是同質(zhì)的，即地區(qū)或企業(yè)之間沒有差異。假定區(qū)元是同質(zhì)的，即地區(qū)或企業(yè)之間沒有差異。假定區(qū)域之間的經(jīng)濟(jì)行為在空間上具有異質(zhì)性的差異可能域之間的

62、經(jīng)濟(jì)行為在空間上具有異質(zhì)性的差異可能更加符合現(xiàn)實(shí)。更加符合現(xiàn)實(shí)。傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的OLS只是對(duì)參數(shù)進(jìn)行只是對(duì)參數(shù)進(jìn)行“平均平均”或或“全域全域”估估計(jì)，不能反映參數(shù)在不同空間的空間非穩(wěn)定性?？沼?jì)，不能反映參數(shù)在不同空間的空間非穩(wěn)定性?？臻g變系數(shù)回歸模型（間變系數(shù)回歸模型（Spatial Varying-Coefficient Regression Model）中的地理加權(quán)回歸模型）中的地理加權(quán)回歸模型（Geographically Weighted Regression，GWR）是一種解決這種問題的有效方法。是一種解決這種問題的有效方法。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤

63、，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。62空間變系數(shù)回歸模型及估計(jì)空間變系數(shù)回歸模型及估計(jì)2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。63地理加權(quán)回歸模型地理加權(quán)回歸模型 在空間權(quán)值矩陣中，在空間權(quán)值矩陣中，d和和非常關(guān)鍵。如果非常關(guān)鍵。如果d較大，則局域模型的解較大，則局域模型的解越趨向于全域模型的解；如果越趨向于全域模型的解；如果d等于所研究空間任意兩點(diǎn)間的最大等于所研究空間任意兩點(diǎn)間的最大距離，則全域和局域兩個(gè)模型將相等，反之則相反。距離，則全域和局域兩個(gè)模型將相等，反之則相反

64、。若若趨于無窮大，任意兩點(diǎn)的權(quán)重將趨于趨于無窮大，任意兩點(diǎn)的權(quán)重將趨于1，則被估計(jì)的參數(shù)變成一，則被估計(jì)的參數(shù)變成一致時(shí)，致時(shí)，GWR就等于以就等于以O(shè)LS估計(jì)的經(jīng)典線性回歸；反之，當(dāng)帶寬變估計(jì)的經(jīng)典線性回歸；反之，當(dāng)帶寬變得很小時(shí)，參數(shù)估計(jì)將更加依賴于鄰近的觀測值。計(jì)算適當(dāng)?shù)拇皩挼煤苄r(shí)，參數(shù)估計(jì)將更加依賴于鄰近的觀測值。計(jì)算適當(dāng)?shù)拇皩捇蛩p函數(shù)的原理方法很多，最小二乘法仍然是一般常用的方法，或衰減函數(shù)的原理方法很多，最小二乘法仍然是一般常用的方法，其原理是：其原理是：2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載

65、物。64空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究步驟空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究步驟Steps in estimationnEstimate OLSnStudy the LM Error and LM Lag statistics with ideally more than one spatial weights matricesnThe most significant statistic guides you to the right modelnRun the right model(S-Err or S-Lag)2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不

66、息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。65空間模型空間模型SLM、SEM的選擇的選擇判斷地區(qū)間創(chuàng)新產(chǎn)出行為的空間相關(guān)性是否存在，以判斷地區(qū)間創(chuàng)新產(chǎn)出行為的空間相關(guān)性是否存在，以及及SLM和和SEM那個(gè)模型更恰當(dāng)，一般可通過包括那個(gè)模型更恰當(dāng)，一般可通過包括Morans I檢驗(yàn)、兩個(gè)拉格朗日乘數(shù)（檢驗(yàn)、兩個(gè)拉格朗日乘數(shù)（Lagrange Multiplier）形式）形式LMERR、LMLAG及其穩(wěn)健及其穩(wěn)?。≧obust）的）的R-LMERR、R-LMLAG）等形式來實(shí)）等形式來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)。由于事先無法根據(jù)先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)推斷在由于事先無法根據(jù)先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)推斷在SLM和和SEM模型模型中是否存在空間依賴性，有必要構(gòu)建一種判別準(zhǔn)則，中是否存在空間依賴性，有必要構(gòu)建一種判別準(zhǔn)則，以決定哪種空間模型更加符合客觀實(shí)際。以決定哪種空間模型更加符合客觀實(shí)際。2022年7月24日18時(shí)39分天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。天行健，君子以自強(qiáng)不息；地勢(shì)坤，君子以厚德載物。66空間模型空間模型SLM、SEM的選擇的選擇 Anselin和和Florax（1995）提出了如下判別準(zhǔn)則：）提出了如下判別準(zhǔn)則：如果在空間