空間經濟計量學

1、空間經濟計量學    空間經濟計量學目錄1、 空間經濟計量學概況 2、 空間經濟計量學與相關學科的關系 3、 空間經濟計量學研究的問題 4、 空間經濟計量學應用前景及研究     空間經濟計量學(Spatial Econometrics)空間經濟計量學概況 .1974年5月2日J.Paelinck在荷蘭統(tǒng)計協(xié)會年會（Tilburg，蒂爾堡）大會致詞時提出“空間經濟計量學”(SpatialEconometrics)的名詞，關于空間經濟計量學的想法，他在1966年區(qū)域科學協(xié)會年會的報告中就已經出現(xiàn)了。自從Paelinc

2、k提出“空間經濟計量學”這個術語，Cliff和Ord(1973,1981)對空間自回歸模型的開拓性工作，發(fā)展出廣泛的模型、參數(shù)估計和檢驗技術，使得經濟計量學建模中綜合空間因素變得更加有效。Anselin (1988)對空間經濟計量學進行了系統(tǒng)的研究，它以及Cliff和Ord(1973,1981)這三本著作至今仍被廣泛引用。Anselin對空間經濟計量學的定義是：“在區(qū)域科學模型的統(tǒng)計分析中，研究由空間引起的各種特性的一系列方法?！盇nselin所提到的區(qū)域科學模型，指明確將區(qū)域、位置及空間交互影響綜合在模型中，并且它們的估計及確定也是基于參照地理的（即：截面的或時空的）數(shù)據，數(shù)據可能來自于空間

3、上的點，也可能是來自于某個區(qū)域，前者對應于經緯坐標，后者對應于區(qū)域之間的相對位置。國外近幾年空間經濟計量學得以迅速發(fā)展，如Anselin和Florax(1995)指出的，主要得益于以下幾點：(1)、人們對于空間及空間交互影響的作用的重新熟悉。對空間的重新關注并不局限于經濟學，在其它社會科學中也得以反映。(2)、與地理對應的社會經濟大型數(shù)據庫的逐步實用性。在美國以及歐洲，官方統(tǒng)計部門提供的以區(qū)域和地區(qū)為統(tǒng)計單元的大型數(shù)據庫很輕易得到，并且價格低廉。這些數(shù)據可以進行空前數(shù)量的截面或時空觀測分析，這時，空間（或時空）自相關可能成為標準而非一種非凡情況。(3)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和空間數(shù)據分析軟件

4、，以高效和低成本的計算技術處理空間觀測的發(fā)展。GIS的使用，答應地理數(shù)據的有效存儲、快速恢復及交互可視化，為空間分析技術的藝術化提供了巨大的機會。至少目前線性模型中，缺少針對空間數(shù)據和空間經濟計量學的軟件的情況已經大為改觀。目前已有一些專門的空間統(tǒng)計分析軟件，并且SAS、S-PLUS等聞名統(tǒng)計軟件中，都已經包括用于空間統(tǒng)計分析的模塊。、空間經濟計量學與相關學科的關系 空間經濟計量學與空間統(tǒng)計學的區(qū)分不太輕易。Haining和Anselin的觀點認為空間統(tǒng)計學的研究大多由數(shù)據驅動，而空間經濟計量學由模型驅動，即從特定的理論或模型出發(fā)，重點放在問題的估計、解釋和檢驗上?？臻g統(tǒng)計學的主流是研究生態(tài)學

5、和地質學中的物質現(xiàn)象，空間經濟計量學主要研究與區(qū)域及城市經濟有關的模型。有一種觀點認為二者的區(qū)分應基于作者將其工作對應于空間經濟計量學還是空間統(tǒng)計學，這種區(qū)分辦法可能較為簡單。地質統(tǒng)計學(Geostatistics)發(fā)展于20世紀60年代，主要用于研究地質學現(xiàn)象的空間結構和進行空間估值。例如，在探礦過程中，通常是在空間上布點進行鉆探，然后對采樣得到的樣品進行分析，估計礦藏的分布和儲量。由于礦藏不開采的話，在時間上結構幾乎是不變的，因此地質統(tǒng)計學研究的問題主要是空間相關?？臻g經濟計量學所研究的問題不僅存在空間相關，往往所研究的問題在時間上也存在相關。在區(qū)域經濟學的理論中，人們建立了各種理論以及關

6、系式來描述人類在空間上的行為，如研究城鎮(zhèn)問題的“引力模型”等。但在利用模型進行定量研究問題的時候，需要將理論或關系式用數(shù)學模型來進行刻劃，利用統(tǒng)計方法對模型進行估計、檢驗，并進行評價，這些正好是屬于經濟計量學研究的范疇。應該說，空間經濟計量學主要研究區(qū)域經濟問題，依據的是區(qū)域經濟學理論，但它還需要綜合數(shù)學，以及空間統(tǒng)計學等學科，因此它不等同于區(qū)域經濟學，而是一門交叉學科?？臻g經濟計量學研究的問題 空間經濟計量學主要研究存在空間效應的問題?？臻g效應主要包括空間相關和空間差異性。在研究中涉及空間相鄰、空間相鄰矩陣等概念。（一）、空間相關空間相關指在樣本觀測中，位于位置i的觀測與其它ji的觀測有關，

7、即存在空間相關的原因有兩方面：相鄰空間單元存在測量誤差，空間交互影響的存在。測量誤差是由于調查過程中，數(shù)據的采集與空間中的單位有關，如數(shù)據是按盛市、縣等統(tǒng)計的，但設定的空間單位與研究問題不一致，存在測量誤差?？臻g相關不僅意味著空間上的觀測缺乏獨立性，并且意味著潛在于這種空間相關中的空間結構，也就是說空間相關的強度及模式由絕對位置和相對位置（布局，距離）決定。對于空間相關，空間自回歸通常是其核心內容，空間自回歸模型的一般形式為：在這個模型中，解釋變量X（n×k矩陣）的參數(shù)向量(k×1)，是空間滯后相關變量的參數(shù)，是殘差空間自回歸（空間AR）結構中的參數(shù)。W,1和W,2為n&#

8、215;n矩陣，是標準化或未標準化的空間加權矩陣，分別對應于因變量以及擾動項中的空間自回歸過程，這兩個矩陣可以不同，這意味著兩個過程由不同的空間結構生成。這個模型可以退化成為普通的線性回歸模型、（純）空間自回歸模型、混合回歸與空間自回歸模型、殘差空間自回歸模型等形式。對這個模型，普通最小二乘估計不僅是有偏的，而且是不一致的，參數(shù)的估計通常采用極大似然估計，近幾年，有學者嘗試采用貝葉斯估計對參數(shù)進行估計。（二）、空間差異性空間差異性指空間上的區(qū)域缺乏均一性，如存在中心區(qū)和郊區(qū)、先進和后進地區(qū)等。例如，我國沿海地區(qū)和中西部地區(qū)經濟存在較大差別。對于空間差異性，只要將空間單元的特性考慮進去，大多可以

9、用經典經濟計量學方法解決。但當空間差異性與空間相關共同存在時，經典經濟計量學方法不再適用，而且這時問題可能變得非常復雜，因為這時要區(qū)分空間差異性與空間相關可能非常困難。研究空間差異性的模型主要有：E.Casetti提出的空間擴展模型(1972)和回歸參數(shù)漂移分析方法（簡稱DARP）模型(1982)。這時，空間差異性表現(xiàn)為模型參數(shù)隨空間位置變化，并以空間單元的位置信息作為輔助變量（稱為擴展參數(shù)）。y=X+模型(3)為以經緯坐標(Z,x,Z,y)作為擴展參數(shù)的空間擴展模型。同樣可以以到中心區(qū)域的距離作為擴展參數(shù)設計模型。將模型(3)的第二個式子右邊加入隨機擾動項，則為DARP模型。E.Casett

10、i(1992)進一步提出了貝葉斯空間擴展模型。（三）、時空數(shù)據空間模型在模型中考慮時間維增加了描述的復雜性，但綜合時間空間的模型在實際工作中非常有用。在經典的經濟計量學模型中，這是綜合截面和時間序列數(shù)據的情形。假如數(shù)據不存在空間相關，則可以采用PanelData模型。Anselin(1988)將似不相關(SUR)模型擴展到空間的情形，提出空間SUR模型。空間經濟計量學應用前景及研究 （一）、在中國的應用前景在我國，地質統(tǒng)計學是較早應用空間統(tǒng)計學的領域，在20世紀80年代中國科學院就有人研究并應用Krige模型?？臻g統(tǒng)計學除了在地質學的研究中發(fā)揮作用，近十年來，周國法、徐汝梅等學者研究生態(tài)學中的

11、空間相互作用，并于1998年出版了生物地理統(tǒng)計學。20世紀80年代以來，我國利用衛(wèi)星遙感技術，對土地、森林、農業(yè)、礦產、能源、作物估產、災患檢測等進行應用，開始了我國空間統(tǒng)計學在經濟領域應用中統(tǒng)計調查的工作，為了將空間遙感調查技術逐步納入到我國統(tǒng)計的常規(guī)性工作中，1998年10月，國家統(tǒng)計局成立了空間統(tǒng)計研究室，并與中國科學院地理所合作，組成了“空間信息多重采樣設計的空間統(tǒng)計學應用研究”課題組，運用遙感技術和空間分析對我國農業(yè)耕地、森林、草地等資源以及城鎮(zhèn)動態(tài)變化進行調查，該項目獲得國家統(tǒng)計局2000年課題研究一等獎。在我國地質統(tǒng)計學、生物地理統(tǒng)計學及利用遙感技術進行的各種調查，都屬于空間統(tǒng)計

12、學的范疇。地質統(tǒng)計學、生物地理統(tǒng)計學主要研究空間相關及空間估值，在生物地理統(tǒng)計學的研究中還包括物種的空間擴散過程。所用的方法主要是各種Krige模型、方差圖模型，以及空間自回歸模型?？臻g動態(tài)采樣的研究，與地質礦產調查類似，主要涉及樣本在空間上的布局、有效樣本量的確定、采樣誤差的計算等問題的研究，根據其研究的問題和方法，也可以將其歸入統(tǒng)計學的抽樣調查分支之中。隨著我國按地區(qū)進行統(tǒng)計的統(tǒng)計基礎資料不斷積累，尤其是遙感技術應用到統(tǒng)計調查中來，都將使得按時間和空間排列的數(shù)據資料極為豐富，對數(shù)據進行空間甚至時空分析成為可能，人們將逐漸從時間的角度轉向普遍從時空的角度來考慮問題。從經濟分析的角度看，空間經

13、濟計量學在我國以下幾個方面將有很大的應用前景。由于區(qū)域之間存在相關性，或者存在差異性，因此一項政策對每個區(qū)域的影響是不同的，通過運用空間經濟計量學方法對各區(qū)域進行研究之后，找到政策在各區(qū)域上作用的關系，對于政府決策、正確制訂政策具有很大的參考價值。由于區(qū)域之間存在先進地區(qū)和后進地區(qū)，通過空間經濟計量學方法可以對先進地區(qū)與后進地區(qū)之間的相互關系進行研究。按區(qū)域編制投入產出表時，空間的概念將發(fā)揮作用。對房地產的價值進行評估時，在考慮外界影響因素的基礎上，充分考慮地區(qū)之間的相互關系，將對正確評估房地產的價值有很大幫助。對環(huán)境污染進行研究時，運用空間經濟計量學方法對污染的傳播方式進行研究，有助于人們對

14、環(huán)境污染進行控制。在交通領域的研究，可以利用空間經濟計量學方法對人員、貨物在空間上的流動方式進行研究，同時對通道上的不同區(qū)段進行研究。在對某種疾?。ㄈ缌鞲校┰诳臻g上的傳播過程進行研究之后，對于疾病的預防控制將有很大的幫助。建立了空間的概念之后，人們對于在空間上的抽樣將綜合考慮空間單元之間的相關性。而空間抽樣在空間上的布點方式也可以用作商業(yè)網點的布局研究。總之，只要問題涉及到空間的概念，空間經濟計量學就將發(fā)揮其作用。對空間經濟計量學的深入研究及應用，將促使人們面對問題的時候，從空間或時空的角度思考問題。（二）、需要進一步研究的問題目前的研究中，系統(tǒng)內的空間單元受到系統(tǒng)內其它位置單元的影響，但邊界處的單元還受到系統(tǒng)外與之相鄰的單元的影響，如何將這個影響考慮在模型中值得研究。在具體問題中，距離的概念需要加以認真對待，單