中国各省市经济发展的聚类与鉴别
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中国各省市经济发展水平的聚类与判别 管理科学
摘要:本文根据2009年中国各省市的各项经济指标,通过层次聚类的方法对地区进行分类,并通过对地区各方面经济指标的分析,总结了第一类城市、第二类城市、第三类城市、第四类城市的发展特点。 根据聚类分析的结果,通过判别分析,得到了分类的判别函数,使用判别函数对江苏、新疆、甘肃进行判别,结果与聚类分析的结果相符。
一、问题背景 中国经济发展较晚,各个城市之间发展的速度与水平都有很大的差别,因此通过聚类鉴别,对中国各个城市的发展水平进行归类,有利于我们充分认识各个地区的发展水平,实施相关政策。 一个城市的经济发展水平主要依靠城市二、三产业的发展,在进行分类时,我们考虑城市发展的农业生产总值、工业生产总值、建筑业生产总值、进出口总值、批发销售业、和餐饮业。
二、数据及数据来源 通过查阅2010年中国统计年鉴,得到中国2009年各个省市的经济发展指标,数据如下: 表1 2009年我国31个省、直辖市、自治区的各项经济指标数据统计 单位:亿元
地区 农业生产总值 工业生产总值 建筑业生产总值 进出口 总值 批发企业销售业
餐饮
业
北京 315.0 11039.13 34297216 5334148 22558.0 341.7 天津 281.7 13083.63 15641917 4488051 8599.5 62.6 河北 3640.9 24062.76 23328055 1343558 2730.6 26.5 山西 908.7 9249.98 16501463 163150 2705.0 44.9 内蒙古 1570.6 10699.44 9129264 108694 1487.6 41.1 辽宁 2704.6 28152.73 28557785 3076882 6428.7 93.3 吉林 1734.3 10026.55 10241235 555747 1049.4 18.2 黑龙江 2251.1 7301.60 12351015 78345 2028.3 27.4 上海 283.2 24091.26 32476545 18670215 20170.8 292.6 江苏 3816.0 73200.03 89289353 25969712 15364.8 205.2 浙江 1873.4 41035.29 88614109 6929148 13888.0 166.5 江西 1733.8 9783.96 11853294 770607 1002.8 24.7 … … … … … … … … … … … … … … 贵州 875.2 3426.69 5060158 18647 825.8 9.5 云南 1706.2 5197.45 10774227 43593 2591.0 17.0 西藏 93.4 51.60 910274 99 33.2 0.4 青海 157.3 1080.35 1848156 19432 184.2 2.6 宁夏 243.5 1461.58 2323586 22142 373.6 8.0 新疆 1297.6 4001.12 7258850 27362 2511.8 7.0
各省市2009年各个产业生产总值如下图所示,其中云南、吉林、内蒙古、西藏等省市产业总额差别较小,并且各个产业的总额在全国省市中排名靠后,而江苏、浙江、广东、上海等省市,经济总额远远超过了其他省市。
图1:各个省市各个产业总额
三、聚类分析 3.1使用层次聚类法进行分析 层次聚类法的思想是通过计算n个样本的两两距离,构造n各类,然后将距离最近的两类合并 为1个新类,直至将所有的类合并成一个大类。 首先对为了消除变量间的差别,便于比较我们在进行聚类分析时,对数据进行标准化,采用Z Scores的方法: -x=iji
ijj
xxS
经过分析,得到的树状图如图2所示。通过图二我们可以看到,当我们将省市划分为4类时: 第一类省市为:上海、北京 第二类省市为:江苏、浙江、山东 第三类省市为:广东 第四类省市为:河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、安徽、福建、江西、河南、湖北、湖南、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆
图2.聚类冰柱图与树状图 3.2分类的结果分析 1、对于第一类城市,我们可以看到二者的企业的销售业在所有的省市中排名靠前。北京上海是经济发达地区,在高科技企业方面相比其他省市有明显的优势,特别是在企业的发展上。通过柱状图我们可以看到,第一类省市、第二类省市、第三类省市的企业发展水平都要远远高于第四类省市,因此,第四类省市在以后应更加注意自己在企业水平的发展上。
表2:北京与上海经济指标 地区 农业生产总值 工业生产总值 建筑业生产总值 进出口 总值 企业销售业 餐饮业 上海 283.2 24091.26 32476545 18670215 20170.8 292.6 北京 315.0 11039.13 34297216 5334148 22558.0 341.7
图3:各地区企业销售额条形图 注释:红色表示第一类城市,紫色表示第二类城市,青色表示第三类城市,蓝色表示第四类城市 2、第二类城市是江苏、浙江、山东。通过对其建筑业、进出口值的分析我们可以看到,江苏、浙江、山东的建筑业都远远地高于其他类别的城市,对于特别是对于建筑业来说,浙江、江苏的发展水平要远远高于其他城市,山东的建筑业发展水平也比其他省市的建筑业水平高。对于进出口量,江苏、浙江和山东的进出口量也相对于其他省市高很多,其他类省市的进出口量相持平。因此可见,浙江、江苏和山东的海运发达,港口便利。
同时,浙江、江苏和山东还是工业重镇,工业水平也相当发达,这与浙江、江苏有很多的企业相关。
图4:各地区建筑业、进出口、工业生产总值比较 3、对于第三类为广东,广东在进出口额、工业生产以及企业的发展程度上都在较高的水平,可见广东的经济发展比较全面,在以后是各个省市需要借鉴的对象。而对于第四类省市,在建筑业、进出口、企业发展等方面都处于较低的水平,并且第四类城市之间的差别不大。
第一类城市的主要特点在于企业发展水平较高,第二类城市的特点在于建筑业、工业和进出口业的发展水平较高,第三类城市的特点是在这些第二第三产业上发展均衡,都处于较发达的水平,而第四类省市则在农业方面发展较好,但是在这些第二第三产业上发展相对较慢,并且城市之间的发展水平差异不大,都需要进一步地发展。因此我们可以看到,中国的地区经济发展还处在很不均衡的阶段。
四、判别分析 我们根据由聚类分析的得到的城市的分类,得到判别函数。在这里,以江苏、宁夏、新疆为待测样本,其他样本为训练样本。
4.1.逐步判别 一些变量可能对于判别没有起到作用,为了得到对判别最合适的变量可以使用逐步判别的方法,去掉一些不显著的变量。
表3:逐步回归分析表 步骤 容差 要删除的 F Wilks 的 Lambda 1 餐饮业 1.000 82.760
2 餐饮业 .525 69.546 .188 工业生产总值 .525 32.198 .098 3 餐饮业 .398 64.082 .061 工业生产总值 .306 43.119 .044 进出口总值 .582 16.232 .021 4 餐饮业 .388 61.865 .030 工业生产总值 .103 37.681 .019 进出口总值 .323 20.642 .012 农业生产总值 .194 8.679 .007 5 餐饮业 .338 66.962 .019 工业生产总值 .098 21.901 .007 进出口总值 .278 19.642 .007 农业生产总值 .184 7.447 .004 建筑业生产总值 .692 5.683 .003 6 餐饮业 .323 8.286 .002 工业生产总值 .088 21.494 .005 进出口总值 .276 16.100 .004 农业生产总值 .132 9.741 .003 建筑业生产总值 .336 7.023 .002 批发企业销售额 .298 4.825 .002
表4:Lambda检验值
经过分析后可以发现,六个变量的Lambda检验值均小于0.01,因此,每一个变量对判别都有显著的作用。
4.2 得到的Fisher判别分类函数 表5.分类判别函数 类别 1 2 3 4 1 .017 -.011 .018 .002 2 -.004 .002 -.005 .000 3 -1.192E-6 6.263E-7 -1.014E-6 -1.236E-8 4 7.063E-6 -1.591E-6 1.314E-5 3.132E-7 5 .008 -.002 .004 .001 6 .563 .050 .705 .008 (常量) -161.447 -44.728 -286.646 -3.298
步骤 变量数目 Lambda df1 df2 df3 精确 F 统计量 df1 df2 Sig. 1 1 .098 1 3 27 82.760 3 27.000 .000 2 2 .021 2 3 27 51.424 6 52.000 .000 3 3 .007 3 3 27 45.108 9 60.994 .000 4 4 .003 4 3 27 40.322 12 63.790 .000 5 5 .002 5 3 27 36.624 15 63.894 .000 6 6 .001 6 3 27 34.388 18 62.711 .000