区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建_王铮.pdf

地 理 学 报ACTA GEOGRAPHICA SINICA第78卷 第3期2023年3月Vol.78,No.3March,2023区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建王 铮1,2,3,4，耿文均5，夏海斌1，吴 静2,3，刘清春6，顾高翔5，田 园2,3，戴霄晔1，吴乐英4，余方琳4（1.华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室，上海 200241；2.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190；3.中国科学院大学公共政策与管理学院，北京 100049；4.河南大学黄河文明与可持续发展研究中心，开封 475001；5.华东师范大学人口研究所，上海 200241；6.山东财经大学经济学院，济南 250014）摘要：本文总结了20042022年间对中国艰苦边远地区范围和类别划分的管理理论认识。作为一种地理学理论探索，首先聚焦中国艰苦边远地区存在的地理学基础及其发展可能性。在方法学上，研究了区域产出与区域特征要素的关系，从自然地理环境、交通区位、社会发展等方面界定了地理学三大本性内涵，科学地构建了区域发展的评价指标体系，并开发了相关地理信息科学数据挖掘方法。研究得到的重要发现是，在现代区域发展中，区域第一地理学本性依赖的第一类地理要素，其重要性接近70%，区域第二地理学本性依赖的第二类地理要素的贡献率接近17%，正在发展的第三次产业革命依赖的第三类地理要素贡献约达到了13%，验证了第一本性的地理要素在区域发展中发挥了重要作用，意味着区域发展面临第一本性地理要素的锁定效应和地理工程改造的必要性，要实现区域创新发展需要依赖三个地理本性的进化作用。当前中国区域发展到了需要重点提高人均受教育水平、发展区域信息化能力的社会创新发展阶段，其政策关键是推进区域新型城镇化和提升乡村振兴。关键词：区域评估；指标体系；区域本性；艰苦边远性；数据挖掘；Banach空间DOI:10.11821/dlxb2023030041 引言区域管理研究需要对区域的性质深入分析，对政策作用对象的当前状态展开动力学评估1。在很多情况下，要对区域管理对象进行状态评估，需要从区域发展机制的多角度展开，在认识区域地理本性的基础上构筑一个指标体系。指标体系的构建本身不是动力学的政策模拟，通常是基于机理的区域管理的稳态分析，因为只有对政策作用对象状态乃至于结构有充分认识才能保障政策操作的恰当，进而完成区域管理活动2。区域管理需要认识到区域差异，而区域之间的差异性是自然环境和人文社会环境综合作用下的结果，因此区域评估通常采用多指标进行综合衡量。国际上比较知名的是1990 年联合国开发计划署创立的人类发展指数（Human Development Index,HDI）3。Togtokh 提出在 HDI 基础上引入人均碳排放量构建人类可持续发展指数（HumanSustainable Development Index,HSDI）4。Bravo认同增加环境维度来修正HDI的观点，收稿日期：2022-05-09;修订日期：2023-02-10基金项目：国家社会科学基金重大项目(18ZDA132)Foundation:Major Project of National Social Science Foundationof China,No.18ZDA132作者简介：王铮(1954-),男,云南陆良人,研究员,博士生导师,研究方向为理论地理学、计算地理学和政策模拟。E-mail:558-571页3期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建但同时认为HSDI在环境可持续性方面的代表性仍然不足5。2020年联合国发布人类发展报告30周年纪念版，进一步提出“地球压力调整后的人类发展指数”（Planetarypressures-adjusted Human Development Index,PHDI），该指数纳入了二氧化碳排放量和“物质足迹”的概念6。国内许多学者针对区域持续发展7、区域发展规划8、人居环境质量9、贫困度10等方面进行了研究，构建了综合评价指标体系，为区域评估的指标体系构建提供了理论参考。国内外诸多指标体系从人口、资源、环境和发展（PRED）方面综合衡量和评估了区域的差异性，并对世界和中国的区域发展问题研究发挥了积极作用。但其中也存在着一些问题，比如各类指标往往侧重于反映特定主题的区域发展问题，有些指标缺乏整体观念和动态化机制，还有不少综合性指标存在着理论构建与实际运用相矛盾的问题。理论构建希望完整全面，而实际运用又需要考虑用户的接受度和数据获取性等方面的制约。中国艰苦边远地区类别划分研究探讨区域发展基础评估问题，其指标体系的构建同样存在着考虑PRED协调发展的科学性问题、指标体系能够长期使用的动态化机制问题以及保证数据可获取、便于用户使用等问题。关于艰苦边远地区津贴的实施范围和类别划分，国际上存在类似的政策。俄罗斯国防部颁布的俄罗斯联邦军人薪金与补贴法中规定了地区津贴，包括北极地区津贴、偏远地区津贴、高山地区津贴、荒漠干旱地区津贴等，以此激励工作在艰苦或特殊环境地区的军人。日本国家公务员法第62条规定了地域性津贴，给予服务于离岛或生活显著不便地区公务员“特地勤务津贴”以及北海道等寒冷地区“寒冷地津贴”。美国联邦公务员地区可比性工资法案的地区薪酬（Locality Pay）中规定，关于在边远地区如夏威夷、阿拉斯加、波多黎各及太平洋海外领地等地工作的联邦公务员，对其因生活费用和环境因素造成的额外付出给予特殊津贴。澳大利亚为了使卫生人才资源配置趋于合理，1994年公共事业和卫生部制定了澳大利亚边远地区分级标准“农村、边远地区和大城市分级标准（RRMA）”。2010年澳大利亚卫生与老龄部基于阿德雷德大学的“澳大利亚可及性及偏远指数”研究成果启用新的“澳大利亚边远地区分级标准（ASGCRA）”11。从各国制定的相关政策可以看出，各国均意识到给予艰苦边远地区工作人员津贴补助对稳定人才队伍、补偿超额劳动付出起到至关重要的作用。但是由于一些国家人口较少（如澳大利亚）或国土面积较小（如日本），对构成艰苦边远因素的考虑较单一，并没有形成系统的指标体系。中国幅员辽阔、人口众多，地理环境特征复杂，对艰苦边远特征的考察必须从自然、生态、经济、社会等多因素加以考虑。中国历史时期就对边远地区做出了相关管理考虑，比如清代对边疆地区实施的协饷与专饷制度12，对边疆的治理发挥了重要作用，有力地维持了边疆稳定。1978年改革开放之后，1983年国务院相关部门制定政策（劳人科局（1983）064号文），将全国边远地区分为3类：其一为边远省界县、穷困山区县；其二为边疆国境县、边疆县（指执行边疆政策的县）、少数民族自治县和海拔2000 m以上的高寒山区县；其三为海拔3000 m以上的特别高寒县等。1993年在原3类边远地区类别划分基础上，将海拔4000 m以上地区列为第四类地区，形成4类艰苦边远类别划分（国发199379号）。1983年和1993年全国艰苦边远类别划分主要是从管理学上做的划分，划分标准主要依赖于实际感受和历史经验，缺乏一个更为科学、合理、通用并能落地实施的区域发展基础评价指标体系。基于此，本文将讨论制定社会经济问题政策时经常涉及的区域评估体系问题，其中包括对区域的状态认识以及对区域的结构辨析。在实际的工作中，需要结合国家任务即中国艰苦边远地区辨识。该任务是中国政府长期坚持的一项管理工作，本文以中国艰苦 辨识中国艰苦边远地区是历代中国政府一直重视的一项区域管理工作。从20世纪50年代开始，国家就针对区域管理问题划分了艰苦边远地区类别，以此作为区域管理的基础。559地 理 学 报78卷边远地区类别划分标准及其应用为例，来探讨区域发展基础评估问题，它的管理科学直接目标是为国家制定区域公务员工资和补贴政策，以维护区域平衡发展。2 区域发展的地理机制构建中国艰苦边远地区辨识的指标体系，需要从大量的数据中挖掘出区域信息，是典型的区域科学问题，技术上也是地理信息科学上的数据挖掘问题。关于数据挖掘，相关学者首先要明确数据挖掘和分析将服务于的管理目标和场景，这样才能从大量的区域考察中获得数据。这时数据仍然是散乱的，数据挖掘的第一步工作就是从散乱的数据中理出分析问题的主线。地理数据挖掘是常见的工作，王劲峰等13、苏奋振等14结合具体地理过程探讨了地理数据挖掘方法。本文的目的是探讨区域管理的数据挖掘特征问题，区域管理的政策行动关键是制定区域的工资（或津贴）政策，因此区域管理的实践者应该根据马克思主义的劳动价值观点研究问题。区域治理工作者主要是辨识出区域劳动者在某种地理环境中产生某种劳动成果需要的劳动付出量（或付出水平），从而相应地对劳动者实行劳动补偿。纯经济学的工资理论，忽视了地理环境对劳动付出的差异性，隐含了对劳动者的不公平，不利于劳动者按劳取酬。各国艰苦边远津贴的实施即地理学意义上承认地理环境对区域自然产出能力形成差异、对人的健康造成损失，以及承认工作者远离家乡的痛苦和生活上存在的障碍，这就是区域艰苦性与边远性特点。各国给予艰苦边远地区劳动者以津补贴的政策，也意味着承认在艰苦边远环境里劳动者需要更多的劳动付出。在经济学中，劳动者收入是由产出决定的，产出是各种生产力因素投入的结果，从纯经济学看，即有Y=AKL（1）式中：Y为产出；K为资本；L为劳动力；、为弹性系数；A为一个由技术水平决定的参数（算子）。在实际经济现象观察中可以发现，存在这样的情况，同样的劳动力、资本和人力资本在同样技术水平投入下，各地区产出不同。按经济学原理，由于工资是劳动投入的结果，所以付出同样的劳动，在不同地理环境中，产出必然不尽相同。换言之，在艰苦边远地区较自然条件良好区要产生同样劳动产出，需要多付出一个依赖于地理环境的“努力”量E（0），于是经济学的技术参数（算子）A被修改为：Yi=AEiKL（2）即由A变形为AEi，说明一个区域（地方i）的地方产出函数Yi除了由资本K和劳动力L决定之外，还要受到技术能力A与地理环境Ei结合的地方特征的影响。由此（2）式定义了一个区域（地方）劳动者依赖其地理环境付出“努力”的量Ei。显然，Ei是地理环境差异的函数。由于区域（地方）Ei的存在，艰苦边远地区人员需要比其他地区人员付出更多的劳动、克服更大的困难才能完成相同效果的工作内容，这个问题由此在理论上被追溯为地理问题。经济学家Krugman提出了地理环境存在“两个地理本性”学说15，两个地理本性决定区域的经济学特性，第一（次）本性是“先天的自然禀赋”，决定了区域的比较优势，第二（次）本性是“后天的区域内生的适应性变性”，从经济地理学上内生化了某种“优势”。第一（次）地理学本性的先天自然禀赋是一种表现为地理环境艰苦性的特征，例如高海拔、碘缺乏病等诸多因素大大地降低了所在地区人员的生命质量和健康水平。而作为第二（次）地理学本性的区位、交通条件均是人类有目的改造和利用的结果，它们表现为工作和生活成本的变化（如医疗、出行、生活资料的获取），可以理解为一个地方i地理环境的某种测度的函数。5603期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建总之，因为区域或地方具有地理特征，地理环境具有人类可感受的艰苦边远性，为此引用Krugman的地理本性学说来刻画它们：在传统上，地理学关于描述一个区域的地理本性共有两类，即Krugman的第一（次）地理本性和第二（次）地理本性15，两个本性在物理意义和地理意义上明确。刘清春等进一步认识到区域有三次地理本性16。三次本性论中，第一（次）本性是考虑地球赋予人类的先天环境条件，是自然禀赋，这些是人类难于通过自身的力量加以改变的；而第二（次）地理本性是人类自身在历史发展过程中利用并构造的地理本性；第三（次）地理本性是人类在社会发展中创造出来的。通俗地说，艰苦边远性存在于自然环境和社会环境两方面，第一（次）本性是自然本底的，第二（次）本性是人文社会内生的，第三（次）本性是人类社会创造的，传统上它们相互联系并构成人地关系，这些区域的地理基础通常是区域人文生态系统特征，人文生态系统观是地理学新人地关系论的要点。如上文所述，在区域管理实践方面，许多国家对其艰苦边远地区实行津补贴政策，以补偿额外劳动付出。比较完整的是美国法典第五章第5941节明确提出对美国边远地区实行地区津贴，并提出了认定艰苦边远地区的3项原则：自然生存条件恶劣、物质供应艰苦和地理环境条件有害于人类身体健康，这就是一个艰苦性的概念框架。对中国艰苦边远地区的考察发现，艰苦边远性的后果一般表现出以下特征：疾病增多、寿命缩短、生活水平下降、受教育困难、社会活动缺少丰富性等。基于借鉴美国法典艰苦边远地区认定的3项原则和新经济地理学的“两次本性理论”17，从管理学角度认为，艰苦边远性主要来自于地区间物质生产能力、贸易和生活便利程度以及长期健康环境三方面的因子差异，而且这些因子可能存在交互作用，如水资源缺乏可能导致疾病增多，也导致物资生产不足，还导致生活困难。另外有的因子表现了除健康损害、物资欠缺外，还可能存在民族文化障碍，从而产生诸多生活不便和文化摩擦。另一个不良因素是地方病，地方病使得许多地区劳动者遭受特殊的健康损害，它不是一种劳动付出，但却使人丧失某些技能，是一类与劳动付出相关的需要补偿性因素。付出函数的理论意义是：取得同样的劳动成绩，不同地区劳动者的付出是不同的。因此，可以依劳动付出函数对一个地方的艰苦边远性作出价值评价。有了劳动付出的理论认识，就可以在经济学理论上对艰苦边远地区辨识指标体系展开数据挖掘。为此把每一个艰苦边远性特征称为艰苦边远性强度的地理因子xi，并且可以采用Cobb-Douglas形式的函数来度量一个区域地理环境的经济产出（劳动付出）：Ei=x11x22xjjxnn（3）这个模型可以称为地理环境价值付出函数模型，本质上地理环境产出是艰苦性强度xj的函数，表示生产同一单位量的产品，劳动者因为各种艰苦边远强度特征xj(j=1,2,n)代表的艰苦边远性强度不同，区域产出付出劳动将不一样。在技术上可以给xj(j=1,2,n)代表的每一个地理因子即艰苦边远性因子（简称艰边因子）的数值评分，称为强度，对每一个区域计量单位（县、市、旗等）可计算得出其所对应的分数。j(j=1,2,n)代表每个因子关于艰苦边远性的弹性。这里的模型是Cobb-Douglas型而美国法典 是指美国对生效的公法、一般法以及永久性法律的正式汇编。作为美国的治理基础，它由美众议院的一个委员会负责监督、指导，由政府出版发行。关于美国艰苦边远地区3项原则认定见 美国法典 第五章第5941节：基于生活费用和环境条件的津贴以及驻扎在美国大陆以外或阿拉斯加等地的雇员。本文研究对象基本是中国县级行政区划（港澳台数据空缺），但是对地级市及以上城市则按照1993年国家艰苦边远类别划分惯例及数据可获取性，以市区范围作为一个整体样本加以考虑。1993年之后县改区的县级行政区划单位仍然作为独立的研究样本。561地 理 学 报78卷不是CES型的，是因为考虑艰苦性的特点，当一个因子达到了极点，其它因子再好也几乎没有可补偿性，即因子具有不可替代性。例如一个环境里完全没有水，人感受的艰苦就已经达到了极点，尽管这个环境的氧供应充分、地势平坦。反过来，一个环境气候极端，氧气稀薄，即使水资源供应比较充分，这个环境也是极端艰苦的。采用 Cobb-Douglas函数形式的另一个原因是艰边因子为强度量，具有规模不变特征，确认所有艰边因子的强度数值加倍，艰苦边远性才加倍。艰苦边远性本质上是一种（负）福利指标，人们能够感受区域地理环境艰苦性有序，但物理测量意义不明确。进一步的，将（3）式左右两边同时取对数，得到：Di=lgEi=j=1njlgxj（4）式中：Di（它是lgxj的线性合成）为i地方艰苦边远综合指数。在规模报酬不变的条件下，在地理学意义上各项艰边因子的弹性不一样，可以将艰苦边远因子xj的弹性j(j=1,2,n)看作每个因子的权重，因此定义：j=1nj=1（5）研究中国区域地理环境特征，根据地理学经验n=10是足够的18-19。有了这个充分性认识，数据挖掘还需要克服数据在物理意义上的共线性，以免某些因子被过分强调。为了可计算，选择的因子必须是可测量、可运算的地理学特征量、经济学特征量及意义明确的社会学特征量（如区域全民的受教育程度、医院床位数）。显然，在确定每个地区各个艰边因子（地理因子）得分基础上，就可以得到其艰苦边远综合指数，作为最终划定其艰苦边远类别的依据。如上所述，本文从艰苦边远性的理论认识构造出一个艰苦边远性的有序可计算模型。3 区域评估指标确定原则与地理因子选择的科学性为计算区域艰苦边远评价指标，必须明确选择的地理因子具有物理意义（或者地理意义）的表达模式，以保证区域特征具有测量可行性。另一方面，如在前节已经论述的那样，各个艰苦边远性特征是在地理环境意义上彼此联系的，因此要保证各因子完全相互独立几乎是不可能的，但是从因子选择的过程来看，单一物理的、地理的、经济的指标对艰苦边远性的作用是非单调的。为了制定可行的区域管理政策，设计获得的指标必须具有关于地理特征强度的单调性特征。恰当地选择指标，科学地进行合成，确定每个艰边因子对应的值应具唯一性，为此在确定艰边指标的过程中一般应该遵循下列原则。3.1 指标选择的科学性每一个指标的确定都要建立在地理学以及经济学等相关学科的研究基础上，要确实能够反映艰苦边远性的某方面本质特征，如海拔反映人类的好氧本性，同时也刻画着热力环境。大气含氧量随海拔指数下降，是一种物理规律，山地环境气温也有“高处不胜寒”的经验规律。在热力不足的条件下，根据气温与海拔的物理气候规律换算，将一个地方的海拔艰苦性唯一地计算出来，得到综合反映区域地理环境气温和热力状况的合成海拔值。此外对于某个区域内普遍存在的特殊困难，要结合实地考察与理论论证，将其科学地反映在艰苦边远指标中。3.2 指标物理意义、地理意义、区域发展意义的明确性列入艰苦边远指标的内容都与某个艰边因子有动力的、明确的、单调的联系，其在5623期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建物理、地理、区域发展等方面的独立性是重要的。比如海拔的作用是独立的，不因与其他要素合成而导致它的物理学、地理学成因的多样性。比如农业生产潜力是一个土壤、水分变量合成的单调系列，降水量这个自然因子不被视为一个单独的艰边因子，是因为降水强度有洪涝和干旱的两面性，其对地理环境影响也不具有单调性。再如“区域人均受教育水平”，其本质上是一种区域的客观存在，是区域发展地理意义的表现。3.3 数据的连续性每一个区域评估指标原则上都是连续数值型变量，这样可以应用一般统计分析技术、计算技术进行操作。3.4 数据的可获得性考虑到要对每个区域的艰苦边远程度进行确定，这就需要确保所选指标的可获得性，数据可获得性反映了区域状态具有一定的稳定性，稳定的结果可以保证指标评价体系的公平性。3.5 尊重长期工作经验地方工作人员或长期从事艰苦边远地区津贴发放工作，或本身在艰苦边远地区工作，他们对不同地区艰苦边远性的差异有着切身的体会，对当地主要的艰苦边远性特征有着深刻的认识，这对于认识地方艰苦边远性的偏序关系十分重要，可以用这些经验检验数据挖掘的可靠性。当然，由于地方利益的存在，“艰苦边远指标”的认定要审慎、客观地对待地方干部的经验，既要予以充分重视，又不能完全依赖，更不能熟视无睹。4 最优化的数据挖掘4.1 区域状态的计算由公式（2）可见，计算分析艰苦边远性指数需要两个基础，第一个基础是获得艰苦边远地区的状态变量。根据地理本性学说和普通地理学知识，王铮等18-19选择了以下10个因素：合成海拔20、地表崎岖度21、人生气候指数22、水资源适宜度23、农业生产潜力24、自然灾害性因子2、区位指数25、交通指数26、人文发展指数3、信息化水平27，其中第1到第6个因素属于第一（次）地理本性，第7和第8因素是第二（次）地理本性的，第9和第10个因素是属于第三（次）地理本性的，关于这些特征能够反映地理本性的认识是基于地理学理论研究的28-30。表1给出了根据理论分析选择的艰边因子，这些因子状态（地理要素）又根据地理科学原理由某些可观察的基本变量的函数进行表达。为了保证计算的科学性和数据挖掘的稳定性，技术上对计算获得的地理要素值作了预处理。预处理的目的是将因子可能取值的表达形式尽可能划为正态分布，这里可能需要某种变换，这种处理是为了统计计算的合理性和最后分类时可以利用统计判断的贝叶斯准则。预处理采用标准差标准化，这样可以消除不同指标间量纲、量级的差异。预设艰苦边远特征数据是服从正态分布原理的，这是因为实践证明，艰苦边远性因子的取值是受到多种因素共同影响，没有哪几个因素是决定性的。例如决定农业生产潜力的因素有太阳辐射量、土地环境温度、土壤含水量、土壤养分、光合作用强度等，而这些因素背后又有日照模式、土壤类型、母岩成分等特性。标准化处理使地方艰苦边远性的确定放到全国总体样本中去考虑得以实现，所以各因子数据可被认为是服从正态分布的，这是中心极限定律成立的条件，也是最终可以确定地方艰苦边远性在全国相对位置的基础。本文采用标准差标准化方法，使得各因子的全国平均水平为零。标准化后数值表示各县（市、旗）在全国的相对位置。标准差标准化公式如下：563地 理 学 报78卷xij=xij-xjsj()i=1,2,m;j=1,2,n（6）式中：xij是i地方的第j个艰苦边远特征；sj是总体j特征的标准差；-xj是总体艰苦性j特征的均值。-xj=1mi=1mxij,sj=1mi=1m(xij-xj)2（7）标准差标准化的目的是计算中引用主成分分析的系数时不受量纲的影响。表1艰苦边远性要素合成原理Tab.1 The synthesis principle of roughness and remoteness elements艰苦边远性多层次综合指标地理学本性地理学第一(次)区域本性地理学第二(次)区域本性地理学第三(次)区域本性地理要素合成海拔地表崎岖度人生气候指数水资源适宜度农业生产潜力自然灾害性因子区位指数交通指数人文发展指数信息化水平具体指标的内容平均海拔县城海拔纬度按热量带折合海拔地质基础特殊岩性分布比重平均坡度单位距离上高程均方差温度湿度纬度风速太阳高度角湿润度流域降水量分级河流长度喀斯特分布水分有效系数大于10 C积温年总辐射量土壤性质地方病(如克山病)50年台风过境次数地震空间作用势采用指数衰减势31公路可达性铁路可达性航空可达性人均受教育年限人均财政收入人均预期寿命信息设施信息产业信息载体发展水平互联网5643期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建4.2 区域地理环境要素重写（4）式为：DilgEi=j=1nijlgxij（8）式中：ij是i地方j因素的权重。这就由因子状态xij定义了一种区域i的地理关联性关系。这里有两个关键：第一是地理因子权重ij，它相当于因子重要性的弹性，另外一个是因子本身状态值xij。因子状态是由许多基本变量按某种物理或地理原理复合计算出来的，如人生气候指数ICLi=33-ti0.155Hi-Hi+aRicosi(0.62+19.0 Vi)Hi作为环境状态的一个表达式22，它是由基本变量地方平均气温（ti）、地方平均风速（Vi）、地方平均人体代谢率的75%（Hi）、人体对太阳辐射的吸收状况（a）、垂直于阳光的单位面积土地所接受的太阳辐射（Ri）、太阳高度角（i）等构成的一个函数。因此，各个因子状态对地方艰苦边远性函数的表达，以及这个函数影响的权重估计就成为分析的难点，更进一步，艰苦边远综合指数Di还需要分解为一般艰苦边远性和人均预期寿命。表1是中国艰苦边远性指标合成的结构原理，从中可以理解，对于一般艰苦边远性的研究，首先需要对区域的艰苦边远性做实地考察。选定某些典型区作为样本区域，邀请样本区相关研究人员和公众，就他们对本地区的艰苦边远性在不考虑寿命影响的条件下做一个偏序（即重要性排序）估计。对于人均预期寿命，由于具有可测性，因此建立人均预期寿命与艰边因子的关系统计。接下来，选择有理论表述的状态作为合成艰苦边远性指数计算的函数基，这些函数实际上有明确的地理、物理或者经济意义，在数学意义上构成BANACH空间的函数基，只不过它们未必直接表征了艰苦边远性。本文选定了除特殊因子（自然灾害性因子）以外的9个表达作为泛函空间的函数基（表1），这9个函数的表达是根据地理学理论与经验认识提出的可测量因子复合计算出来的，这样就在某一个样本点（区域）获得一组数据，相当于样本空间是一个矢量。用主成分分析方法计算这些因子为BANACH空间的基，获得矢量组的空间主成分，采用主成分分析是为了避免因子的交叉作用。主成分特征量的存在，说明这些因子在某个方面存在统一性表现，而且压缩了变量；结构中有几个空间主成分，即说明艰苦边远性在几个方面有表现，而不是原来理论和经验上认为有关系的9个方面。主成分分析获得的特征变量对应的因子系数与各个主成分的贡献相乘，得到这些因子对艰苦边远性可能的贡献或重要性的度量。其原理就是，如果主成分空间有3个，即从张成区域空间的地理本性看，区域本性本质特征是3个，对应主成分每个特征的重要性，就是每个特征向量的贡献率（对应每个特征的贡献作用，也就是对应某个主成分系数和地理函数的贡献率修正）。通过对区域的地理特性的主成分分析，分别获得区域内生的地理本性以及相应区域外生的地理本性。从主成分系数，反演出各地理因子对应的权重基数K为生产要素的弹性系数，并计算获得K个主成分，说明区域系统有9个因子可合成K类艰边因子。统计分析发现，区域总体综合性因素个数K约为3，这与地理学认识到的存在3个区域地理学本性特征一致。分别是先天的第一（次）区域地理学本性，如合成海拔、农业生产潜力，第二（次）区域地理学本性，如区位、交通，以及人类创造的第三（次）区域地理学本性，如信息化水平等。从地理学本质上看，这是区域生产力的本性特征。公式（2）刻画的机制是全面认识区域生产力的基础，即一个区域的生产要素除了资本、人力资本和技术水平以外，还存在区域地理环境资本（Ei）。通过实验和观察Ei的范畴，在565地 理 学 报78卷区域管理意义上存在前述公式（3）的关系：Ei=x11x22xjjxnn，通过本文的研究，Ei的影响因子可以归纳为3类。对每个因子权重基数进行归一化处理，得到各个地理因子的初始权重。该“初始权重”是由标准化因子计算艰苦边远综合指数Di的权重，这是一种原理性的理解。之后以试错法进行试验性的排序探索，即按公式（8）计算出艰苦边远性指数Di，将该Di的取值排序与实际调查典型区获得的经验认可的地区艰苦边远性排序比较，如果二者排序一致，即认为获得的权重合理，接受实验的权重；如果不一致，则需要修改各地理因子的权重或者函数表达，甚至返回函数构成，从原理上调整因子，从而调整排序。最终根据函数计算获取的区域艰苦边远性实验排序逼近艰苦边远地区专家经验排序（实地工作者排序），在误差最小的情况下确定指标体系应该采取的权重。需要提醒的是两者比较的是排序结果而不是艰苦边远性的精确值，这是因为对于区域艰苦边远性，人类能够感受的是排序而不是数值。如人们的经验感觉是西藏阿里比拉萨艰苦，但是却不能感觉出二者艰苦差别的具体程度。另外，修改因子而不是增添因子，修改地理因子与构成变量的函数关系，从而重新计算因子取值，进而得到艰苦边远性权重，类似地重复计算区域艰苦边远性对应的数值结果，直至获得的计算排序结果与调查的典型区各地经验排序一致，则认为最终的计算结果合理，以上为确定权重的完整过程。图1是简化的计算流程，这个过程实际上是以经验排序和人机交互排序差别最小为目标。国家人社部排序评估，第一步主要是邀请了新疆、宁夏、青海、黑龙江、吉林、云南、四川、广西、海南等地人事厅的同志以他们日积月累的经验为基础作了第一次评估，然后又分别听取各地有关部门公务员（含教师）对本地排序的评估意见，其中第二次评估还要求评估者提出指标函数的修改处及修改理由。图1艰苦边远性的计算流程Fig.1 The calculation process of roughness and remoteness5663期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建4.3 权重计算算法及其验证挖掘地理环境特征的方法是计算地理环境要素的关键。算法的第一步是对考察获得的各区域数据按地理环境特征汇总。每个地方获得的数据作为一个地理环境的矢量数据，这就构成了全国的艰边矢量数据集合，对这个矢量数据集合开展主成分分析。主成分分析中选择特征值大于1，因子旋转方法为最大方差法，发现主成分数为3，即区域地理环境因子个数，区域特征贡献率之和超过70%（表2）。对中国各区域总体的主成分分析发现，这个因子数为3（表3），也就是地理学长期研究的区域本性数，分别是区域的自然本性、区域的社会经济本性和区域的现代发展特征。由主成分分析获得的一般艰苦边远性对艰苦边远综合指数的特征贡献率为71.1%，其剩余的贡献率需要考虑人均预期寿命所反映的艰苦边远性特征，因为人均预期寿命权重涉及人们的人生价值观，十分复杂。本文以合成海拔、地表崎岖度、人生气候指数、水资源适宜度、农业生产潜力、区位指数、交通指数、人文发展指数和信息化水平9个因子作为基本地理因子，对分省人均预期寿命进行回归（表4），由此估计出艰苦边远因子与人均预期寿命的关系。回归分析结果的调整R2为0.886，其中合成海拔和农业生产潜力二项艰边因子通过假设检验，本文将通过假设检验的合成海拔和农业生产潜力两项艰边因子与人均预期寿命的回归系数（标准化系数分别为0.719和0.457，调整R2为0.756）作为艰苦边远性权重计算的调整基础，从而获得9个艰苦边远的权重。为了验证因子分析和回归分析的有效性，选取了青海等省各县市为典型考察区域，且课题组做了多次实地考察。基于此，3个主成分矢量可以分别用描写地理环境特征的函数基线性标出。主成分的每个函数基前面的旋转载荷方差百分比对应于艰苦边远性综合指数Di的贡献率，由此获得一般艰苦边远性的权重值，再将通过假设检验的回归分析标准化系数对其进行校表2艰苦边远性要素主成分分析Tab.2 Principal component analysis of roughness and remoteness elements成分123456789初始特征值总计3.6551.7651.0020.9010.6240.4660.3480.1420.120方差百分比(%)40.61419.60910.87910.0156.9325.1783.8661.5751.332累积(%)40.61460.22371.10281.11788.04993.22797.09398.668100.000提取载荷平方和总计3.6551.7651.002方差百分比(%)40.61419.60910.879累积(%)40.61460.22371.102旋转载荷平方和总计2.5742.2851.540方差百分比(%)28.60025.38917.113累积(%)28.60053.98971.102表3艰苦边远性要素主成分分析成分矩阵Tab.3 Component matrix of principal componentanalysis of roughness and remoteness elements合成海拔地表崎岖度人生气候指数水资源适宜度农业生产潜力区位指数交通指数人文发展指数信息化水平成分10.8890.3250.2170.7450.1940.7600.5830.2790.20920.2390.1690.0740.1730.3860.4330.5270.8780.88330.1830.8130.8190.2910.2490.0690.0030.0840.126567地 理 学 报78卷正。主成分分析结果解释了艰苦边远性71.1%的特征贡献量，剩余特征贡献量由人均预期寿命与艰边因子的关系统计。将9个函数基的权重基础归一化，就得到9个函数基（艰苦边远性）理论权重。通过理论研究和实地考察调研的结果，按照图1所示的艰苦边远性的计算流程进行迭代调整，以经验排序和人机交互计算排序差别最小为目标，最终获得如表5所示的艰苦边远权重表。各区域考察获得的特征量与相应的权重相乘，即可得到区域的艰苦边远性评价。通过研究得到了中国艰苦边远地区数据挖掘的权重，按照该权重对中国各县（市、旗）的艰苦性排序（表5）。最终全国县级行政单位被划分为7种艰苦边远性类型，其中零类为区域发展基础较好的类型，不享受艰苦边远地区津贴。研究发现，在第一本性因子中，合成海拔权重最大，其次是农业生产潜力，第三位是水资源适宜度，再其次是地表崎岖度，最后是人生气候指数；第二本性因子中区位指数权重高于交通指数；第三本性因子中人文发展指数权重略高于信息化水平。总的来表4艰苦边远因子与人均预期寿命回归分析Tab.4 Regression analysis of roughness and remoteness elements and average life expectancy(常量)合成海拔地表崎岖度人生气候指数水资源适宜度农业生产潜力区位指数交通指数人文发展指数信息化水平未标准化系数74.9101.4460.2690.4910.0570.5461.0170.9420.3421.101标准化系数0.0000.5350.1000.1820.0210.2020.3760.3490.1260.407t值447.4802.6200.9601.9600.2002.0801.3201.9300.4701.560显著性0.000*0.016*0.3500.1640.8440.050*0.2010.1670.6430.133注：*p 0.1，*p 0.05，*p 0.01。表5地理要素权重表Tab.5 The weights of geographic elements地理要素第一地理本性合成海拔地表崎岖度人生气候指数水资源适宜度农业生产潜力自然灾害性因子(地质条件与灾害)第二地理本性区位指数交通指数第三地理本性人文发展指数信息化水平权重0.6940.2650.0930.0690.1180.149定性评估：在做区域评估时，对危害性经验赋分0.1670.0880.0790.1390.0710.068备注合成了区域的高程海拔与纬度地带性计算包括地面坡度与地形起伏关于人类在野外环境生活的舒适度按水资源的丰硕度及洪涝风险计算采用黄秉维农业生产潜力模型计算24,32包括地震、台风、地方病等距中心城市的威尔逊距离及距国界邻边境位置等包括公路、铁路及航空可达性包括人均受教育年限、人均财政收入等包括信息设施、信息产业等注：自然灾害性因子对区域发展的贡献以负分另外计算。5683期王 铮 等：区域发展的地理学基础评估及其指标体系构建说，反映含氧量变化对人类健康产生影响的海拔因素是构成艰苦边远性指标最重要因子，而农业生产潜力和水资源适宜度客观反映了各区域的基础物资生产和供应能力，由此成为重要的艰苦边远性影响因子。第二本性和第三本性因子的改善虽然能够在一定程度上缓解各区域的艰苦边远性程度，但是其影响是相对有限的，就缓解各区域艰苦边远性而言，第二本性因子的重要性要高于第三本性因子。5 结论与讨论1978年改革开放以来，中国区域发展迅速、成就瞩目，但各区域发展基础不同，区域发展不平衡现象依然存在。为了体现国家对艰苦边远地区的政策倾斜，补偿艰苦边远地区工作人员的额外劳动付出，引导人才合理流动，国家设立了艰苦边远地区津贴制度。结合国家任务即中国艰苦边远地区辨识，本文以中国艰苦边远地区类别划分标准及其应用为例，探讨了区域发展基础评估问题。（1）基于区域产出与区域要素特征之间的关系，从自然地理环境、交通区位、社会发展等方面界定了地理学三大本性内涵，科学地构建了区域发展基础的评价指标体系，为区域管理政策制定提供了理论参考和现实依据。相较于仅依赖主观赋权或平等赋权的方法，本文采用最优化数据挖掘方法，将实地考察的经验判断与主成分分析相结合，精确地评估了各指标的权重，更具有科学性和合理性。（2）在现代区域发展中，第一本性依赖的第一类地理要素贡献率接近70%，第二本性依赖的第二类