空间经济计量学模型探究-计量经济论文计量经济论文.doc

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空间经济计量学模型探究-计量经济论文_计量经济论文1974年5月2日J.Paelinck在荷兰统计协会年会（Tilburg，蒂尔堡）大会致词时提出“空间经济计量学”(SpatialEconometrics)的名词，有关空间经济计量学的想法，他在1966年区域科学协会年会的报告中就已经出现了。自从Paelinck提出“空间经济计量学”这个术语，Cliff和Ord(1973,1981)对空间自回回模型的开拓性工作，发展出广泛的模型、参数估计和检验技术，使得经济计量学建模中综合空间因素变得更加有效。Anselin(1988)对空间经济计量学进行了系统的探究，它以及Cliff和Ord(1973,1981)这三本著作至今仍被广泛引用。Anselin对空间经济计量学的定义是：“在区域科学模型的统计分析中，探究由空间引起的各种特性的一系列方法。”Anselin所提到的区域科学模型，指明确将区域、位置及空间交互影响综合在模型中，并且它们的估计及确定也是基于参照地理的（即：截面的或时－空的）数据，数据可能来自于空间上的点，也可能是来自于某个区域，前者对应于经纬坐标，后者对应于区域之间的相对位置。国外近几年空间经济计量学得以迅速发展，如Anselin和Florax(1995)指出的，主要得益于以下几点：(1)人们对于空间及空间交互影响的功能的重新熟悉。对空间的重新关注并不局限于经济学，在其它社会科学中也得以反映。(2)和地理对应的社会经济大型数据库的逐步实用性。在美国以及欧洲，官方统计部分提供的以区域和地区为统计单元的大型数据库很轻易得到，并且价格低廉。这些数据可以进行空前数目的截面或时空观测分析，这时，空间（或时空）自相关可能成为标准而非一种非凡情况。(3)地理信息系统(GIS)和空间数据分析软件，以高效和低本钱的计算技术处理空间观测的发展。GIS的使用，答应地理数据的有效存储、快速恢复及交互可视化，为空间分析技术的艺术化提供了巨大的机会。至少目前线性模型中，缺少针对空间数据和空间经济计量学的软件的情况已经大为改观。目前已有一些专门的空间统计分析软件，并且SAS、S-PLUS等著名统计软件中，都已经包括用于空间统计分析的模块。（二）空间经济计量学和相关学科的关系空间统计学是探究空间新题目的另一门学科，它是应用数学的一个快速发展的分支。它起源于20世纪50年代早期，用以帮助采矿业进行矿躲量的计算。最早的工作是采矿工程师D.G.Krige和统计学家H.S.Sichel在南非进行的。70年代随着计算机的普及以及运算速度的大幅进步，空间统计分析技术逐渐扩展到地球科学的其它领域。目前已经普遍存在于需要处理时间上或空间上相关的数据的科技领域中。空间经济计量学和空间统计学的区分不太轻易。Haining和Anselin的观点以为空间统计学的探究大多由数据驱动，而空间经济计量学由模型驱动，即从特定的理论或模型出发，重点放在新题目的估计、解释和检验上。空间统计学的主流是探究生态学和地质学中的物质现象，空间经济计量学主要探究和区域及城市经济有关的模型。有一种观点以为二者的区分应基于作者将其工作对应于空间经济计量学还是空间统计学，这种区分办法可能较为简单。地质统计学(Geostatistics)发展于20世纪60年代，主要用于探究地质学现象的空间结构和进行空间估值。例如，在探矿过程中，通常是在空间上布点进行钻探，然后对采样得到的样品进行分析，估计矿躲的分布和储量。由于矿躲不开采的话，在时间上结构几乎是不变的，因此地质统计学探究的新题目主要是空间相关。空间经济计量学所探究的新题目不仅存在空间相关，往往所探究的新题目在时间上也存在相关。在区域经济学的理论中，人们建立了各种理论以及关系式来描述人类在空间上的行为，如探究城镇新题目的“引力模型”等。但在利用模型进行定量探究新题目的时候，需要将理论或关系式用数学模型来进行刻划，利用统计方法对模型进行估计、检验，并进行评价，这些正好是属于经济计量学探究的范畴。应该说，空间经济计量学主要探究区域经济新题目，依据的是区域经济学理论，但它还需要综合数学，以及空间统计学等学科，因此它不等同于区域经济学，而是一门交叉学科。二、探究的新题目空间经济计量学主要探究存在空间效应的新题目。空间效应主要包括空间相关和空间差异性。在探究中涉及空间相邻、空间相邻矩阵等概念。（一）空间相关空间相关指在样本观测中，位于位置i的观测和其它j≠i的观测有关，即附图存在空间相关的原因有两方面：相邻空间单元存在丈量误差，空间交互影响的存在。丈量误差是由于调查过程中，数据的采集和空间中的单位有关，如数据是按省、市、县等统计的，但设定的空间单位和探究新题目不一致，存在丈量误差。空间相关不仅意味着空间上的观测缺乏独立性，并且意味着潜伏于这种空间相关中的空间结构，也就是说空间相关的强度及模式由尽对位置和相对位置（布局，间隔）决定。对于空间相关，空间自回回通常是其核心内容，空间自回回模型的一般形式为：附图在这个模型中，β解释变量X（n×k矩阵）的参数向量(k×1)，ρ是空间滞后相关变量的参数，λ是残差空间自回回（空间AR）结构中的参数。W[,1]和W[,2]为n×n矩阵，是标准化或未标准化的空间加权矩阵，分别对应于因变量以及扰动项中的空间自回回过程，这两个矩阵可以不同，这意味着两个过程由不同的空间结构天生。这个模型可以退化成为普通的线性回回模型、（纯）空间自回回模型、混合回回和空间自回回模型、残差空间自回回模型等形式。对这个模型，普通最小二乘估计不仅是有偏的，而且是不一致的，参数的估计通常采用极大似然估计，近几年，有学者尝试采用贝叶斯估计对参数进行估计。（二）空间差异性空间差异性指空间上的区域缺乏均一性，如存在中心区和郊区、先进和后进地区等。例如，我国沿海地区和中西部地区经济存在较大差别。对于空间差异性，只要将空间单元的特性考虑进往，大多可以用经典经济计量学方法解决。但当空间差异性和空间相关共同存在时，经典经济计量学方法不再适用，而且这时新题目可能变得非常复杂，由于这时要区分空间差异性和空间相关可能非常困难。探究空间差异性的模型主要有：E.Casetti提出的空间扩展模型(1972)和回回参数漂移分析方法（简称DARP）模型(1982)。这时，空间差异性表现为模型参数随空间位置变化，并以空间单元的位置信息作为辅助变量（称为扩展参数）。y=Xβε附图模型(3)为以经纬坐标(Z[,x],Z[,y])作为扩展参数的空间扩展模型。同样可以以到中心区域的间隔作为扩展参数设计模型。将模型(3)的第二个式子右边加进随机扰动项，则为DARP模型。E.Casetti(1992)进一步提出了贝叶斯空间扩展模型。D.P.McMillen和J.F.McDonald(1997)，C.Brunsdon,A.S.Fotheringham;MartinCharlton(1996)，提出地理加权回回模型（简称GWR模型）。附图（三）时空数据空间模型在模型中考虑时间维增加了描述的复杂性，但综合时间空间的模型在实际工作中非常有用。在经典的经济计量学模型中，这是综合截面和时间序列数据的情形。假如数据不存在空间相关，则可以采用PanelData模型。Anselin(1988)将似不相关(SUR)模型扩展到空间的情形，提出空间SUR模型。三、应用远景及需要进一步探究的新题目（一）在中国的应用远景在我国，地质统计学是较早应用空间统计学的领域，在20世纪80年代中国科学院就有人探究并应用Krige模型。空间统计学除了在地质学的探究中发挥功能，近十年来，周国法、徐汝梅等学者探究生态学中的空间相互功能，并于1998年出版了《生物地理统计学》。20世纪80年代以来，我国利用卫星远感技术，对土地、森林、农业、矿产、能源、作物估产、灾患检测等进行应用，开始了我国空间统计学在经济领域应用中统计调查的工作，为了将空间远感调查技术逐步纳进到我国统计的常规性工作中，1998年10月，国家统计局成立了空间统计探究室，并和中国科学院地理所合作，组成了“空间信息多重采样设计的空间统计学应用探究”课题组，运用远感技术和空间分析对我国农业耕地、森林、草地等资源以及城镇动态变化进行调查，该项目获得国家统计局2000年课题探究一等奖。在我国地质统计学、生物地理统计学及利用远感技术进行的各种调查，都属于空间统计学的范畴。地质统计学、生物地理统计学主要探究空间相关及空间估值，在生物地理统计学的探究中还包括物种的空间扩散过程。所用的方法主要是各种Krige模型、方差图模型，以及空间自回回模型。空间动态采样的探究，和地质矿产调查类似，主要涉及样本在空间上的布局、有效样本量的确定、采样误差的计算等新题目的探究，根据其探究的新题目和方法，也可以将其回进统计学的抽样调查分支之中。随着我国按地区进行统计的统计基础资料不断积累，尤其是远感技术应用到统计调查中来，都将使得按时间和空间排列的数据资料极为丰富，对数据进行空间甚至时空分析成为可能，人们将逐渐从时间的角度转向普遍从时空的角度来考虑新题目。从经济分析的角度看，空间经济计量学在我国以下几个方面将有很大的应用远景。由于区域之间存在相关性，或者存在差异性，因此一项政策对每个区域的影响是不同的，通过运用空间经济计量学方法对各区域进行探究之后，找到政策在各区域上功能的关系，对于政府决策、正确制订政策具有很大的参考价值。由于区域之间存在先进地区和后进地区，通过空间经济计量学方法可以对先进地区和后进地区之间的相互关系进行探究。按区域编制投进产出表时，空间的概念将发挥功能。对房地产的价值进行评估时，在考虑外界影响因素的基础上，充分考虑地区之间的相互关系，将对正确评估房地产的价值有很大帮助。对环境污染进行探究时，运用空间经济计量学方法对污染的传播方式进行探究，有助于人们对环境污染进行控制。在交通领域的探究，可以利用空间经济计量学方法对职员、货物在空间上的活动方式进行探究，同时对通道上的不同区段进行探究。在对某种疾病（如流感）在空间上的传播过程进行探究之后，对于疾病的预防控制将有很大的帮助。建立了空间的概念之后，人们对于在空间上的抽样将综合考虑空间单元之间的相关性。而空间抽样在空间上的布点方式也可以用作贸易网点的布局探究。总之，只要新题目涉及到空间的概念，空间经济计量学就将发挥其功能。对空间经济计量学的深进探究及应用，将促使人们面对新题目的时候，从空间或时空的角度思考新题目。（二）需要进一步探究的新题目目前的探究中，系统内的空间单元受到系统内其它位置单元的影响，但边界处的单元还受到系统外和之相邻的单元的影响，如何将这个影响考虑在模型中值得探究。在具体新题目中，间隔的概念需要加以认真对待，单用地理上的间隔有时并分歧适，例如国和国之间的经济联系在今天并不是间隔远近决定的，电子化交易使得资金的活动非常迅速方便，因此，在探究这类新题目时，如何将贸易、职员、资金的活动充分考虑到空间加权矩阵中往，尚值得探究。贝叶斯方法在统计学各个分支的应用越来越广，空间贝叶斯模型也是目前空间经济计量学探究的热门之一。可变单元的新题目。当数据汇总的级别变化，可能整个模型的描述都发生变化，对于不同的新题目，可能影响模型变化的汇总的级别也不同，能否有一个同一的模式对系统进行描述尚待进一步探究。时空数据的综合分析，参数估计的渐近性质，模型的各种检验方法等，还有待进一步的探究。经济新题目中，很多需要探究的对象是***的，即探究对象是一个向量，如何在空间新题目中建立一系列空间VAR模型，尚需探究。不易获得较为具体且价格低廉的区域统计数据，将大大限制空间经济计量学模型的应用。建立我国区域统计数据库，要求价格低廉且方便实用，是摆在统计工作者眼前的一个重要课题。【责任编辑】彭非【参考文献】1Anselin,L.1988.SpatialEconometrics.MethodsandModels,DordrechtKluwerAcademic Publishers.2Anselin,L.andR.J.G.M.Floraxed.1995.NewDirectionsinSpatialEconometrics,Springer-Verlag.3Brundson,C.,A.S.Fotheringham,andM.E.Chalton.1996.”GeographicallyWeightedRegression:AMethodforExploringSpatialNonstationarity,”GeographicalAnalysis,Vol.28,p281-298.4Brunsdon,C.,A.S.Fotheringham,andM.E.Chalton.1999.”SomeNotesonParametricSignificanceTestsforGeographicallyWeightedRegression,”JournalofRegionalScience,Vol.39,No.3,p497-524.5Casetti,E.1972.”GeneratingModelsbyExpansionMethod:ApplicationstoGeographicResearch,”GeographicalAnalysis,Vol.4,p81-91.6Casetti,E.1982.”DriftAnalysisofRegressionParameters:AnApplicationtotheInvestigationofFertilityofFertilityDevelopmentRelations,”ModelingandSimulation13,p961-966.7Casetti,E.1992.”BayesianRegressionandtheExpansionMetod,”GeographicalAnalysis,Vol.24,p58-74.8Cliff,A.D.andJ.K.Ord.1981.SpatialProcesses:ModelsandApplications,Pion.9Haining,R.P.SpatialDataAnalysisintheSocialandEnvironmentalScience,CambridgeUniversityPress.1990.10Paelinck,JeanH.P.andLeoH.Klaassen.1979.SpatialEconometrics,SaxonHouse,TeakfieldLtd.11庄大方，张稳，罗建国.土地资源远感调查中的空间信息多重采样框架设计和GIS实现，统计探究，1999年第1期.12庄大方，刘明亮，罗建国.远感和空间分析支持下的耕地、城镇动态变化空间采样方法探究，统计探究，1999年第10期.13周国法，徐汝梅.1998生物地理统计学－生物种群时空分析的方法及其应用，科学出版社.