Zastosowanie metody przestrzenno-czasowych składowych głównych (STPCA) do identyfikacji przestrzennego zróżnicowania społeczno-gospodarczego powiatów
Journal cover , no. 80, year 2026, title Regional Development and Regional Policy
PDF (Język Polski)

Keywords

spatio-temporal principal components
spatial autocorrelation
spatial heterogeneity
county typology
agglomeration processes

How to Cite

Kossowski, T. (2026). Zastosowanie metody przestrzenno-czasowych składowych głównych (STPCA) do identyfikacji przestrzennego zróżnicowania społeczno-gospodarczego powiatów. Rozwój Regionalny I Polityka Regionalna, (80), 173–181. https://doi.org/10.14746/rrpr.2026.80.11

Abstract

The aim of the article is to identify the spatial socio-economic differentiation of counties in the years 2005–2024. A set of 30 variables was used, including demographic and economic variables, the state of infrastructure, and socio-environmental variables. A spatio-temporal principal component method for functional data was applied to reduce the dimensionality of the observations. First, the variables were transformed into a functional form, and a matrix representing the spatial interaction structure was determined. Then, 4 positive and 4 negative principal components were extracted. Their interpretation allowed them to state that, in the case of positive components, infrastructural variables make the most important contribution. County differentiation is determined by variables describing access to hospital care and county finances.

The classification of county types was carried out using the cluster analysis method, conducted separately for the positive and negative principal components. As a result, two divisions into 3 county types each and one into 9 types were obtained. The resulting typology confirms the persistent differentiation of counties based on their location within the territories of former partitioning states, the dichotomy between urban and rural counties, and their location relative to metropolitan areas. The obtained results confirm the usefulness of the applied method for constructing a typology of counties. The types distinguished based on the cluster analysis of the components take into account both agglomeration effects, which are more significant than processes that differentiate counties. Moreover, the county typology lends itself to straightforward interpretation, and its spatial distribution can be explained.

https://doi.org/10.14746/rrpr.2026.80.11
PDF (Język Polski)

References

Anselin L. 1995. Local Indicators of Spatial Association – LISA. Geographical Analysis, 27: 93-115. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1538-4632.1995.tb00338.x

Bartkowiak-Bakun N. 2015. Zróżnicowanie poziomu rozwoju społeczno-gospodarczego obszarów wiejskich województwa wielkopolskiego. Roczniki Naukowe Ekonomii Rolnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich, 102(2): 7-13. DOI: https://doi.org/10.22630/RNR.2015.102.2.13

Charrad M., Ghazzali N., Boiteau V., Niknafs A. 2014. NbClust: An R Package for Determining the Relevant Number of Clusters in a Data Set. J. Stat. Softw., 61(6): 1-36. (http://www.jstatsoft.org/v61/i06/). DOI: https://doi.org/10.18637/jss.v061.i06

Churski P. 2008. Czynniki rozwoju regionalnego i polityka regionalna w Polsce w okresie integracji z Unią Europejską. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.

Cliff A.D., Ord J.K. 1973. Spatial autocorrelation. Pion.

Dziekański P. 2018. Sytuacja finansowa a rozwój zrównoważony powiatów Polski Wschodniej. Optimum. Economic Studies, 2: 25-37. DOI: https://doi.org/10.15290/oes.2018.02.92.03

Geary R.C. 1954. The contiguity ratio and statistical mapping. The Incorporated Statistician, 5: 115-145. DOI: https://doi.org/10.2307/2986645

Górecki T., Krzyśko M. 2012. Functional principal components analysis. [W:] J. Pociecha, R. Decker (red.), Data analysis methods and its applications. C.H. Beck, s. 71-87.

Górecki T., Krzyśko M., Waszak Ł., Wołyński W. 2014. Methods of reducing dimension for functional data. Statistics in Transition – New Series, 15(2): 231-242. DOI: https://doi.org/10.59170/stattrans-2014-016

Górecki T., Krzyśko M., Waszak Ł., Wołyński W. 2018. Selected statistical methods of data analysis for multivariate functional data. Statistical Papers, 59(1): 153-182. DOI: https://doi.org/10.1007/s00362-016-0757-8

Hauke J., Kossowski T. 2012. An analysis of labour market in metropolitan areas. Quaestiones Geographicae, 31(2): 39-48. DOI: https://doi.org/10.2478/v10117-012-0017-5

Hellwig Z. 1968. Zastosowanie metody taksonomicznej do typologicznego podziału krajów ze względu na poziom ich rozwoju oraz zasoby i strukturę wykwalifikowanych kadr. Przegląd Statystyczny, 15, 4: 307-327.

Hotelling H. 1933. Analysis of a complex of statistical variables into principal components. Journal of Educational Psychology, 24(6): 417-441. DOI: https://doi.org/10.1037/h0071325

Jombart T., Devillard S., Dufour A.B., Pontier D. 2008. Revealing cryptic spatial patterns in genetic variability by a new multivariate method. Heredity, 101(1): 92-103. DOI: https://doi.org/10.1038/hdy.2008.34

Józefowicz K., Smolińska K. 2019. Poziom rozwoju społeczno-gospodarczego w powiatach województwa wielkopolskiego. Turystyka i Rozwój Regionalny, 11: 37-49. DOI: https://doi.org/10.22630/TIRR.2019.11.4

Kassambara A., Mundt F. 2020. factoextra: Extract and Visualize the Results of Multivariate Data Analyses. R package version 1.0.7 (https://CRAN.R-project.org/package=factoextra).

Kaufman L., Rousseeuw P.J. 1990. Finding Groups in Data: an Introduction to Cluster Analysis. Wiley Series in Probability and Statistics. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470316801

Krzyśko M., Nijkamp P., Ratajczak W., Wołyński W. 2022. Multidimensional economic indicators and multivariate functional principal component analysis (MFPCA) in a comparative study of countries’ competitiveness. Journal of Geographical Systems, 24(1): 49-65. DOI: https://doi.org/10.1007/s10109-021-00352-8

Krzyśko M., Nijkamp P., Ratajczak W., Wołyński W., Wenerska B. 2024. Spatio-temporal principal component analysis. Spatial Economic Analysis, 19(1): 8-29. DOI: https://doi.org/10.1080/17421772.2023.2237532

Krzyśko M., Nijkamp P., Ratajczak W., Wołyński W., Wojtyła A., Wenerska B. 2023. A novel Spatio-temporal principal component analysis based on Geary’s contiguity ratio. Computers, Environment and Urban Systems, 103, 101980. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2023.101980

Maćkiewicz A., Ratajczak W. 1993. Principal components analysis (PCA). Computers & Geosciences, 19(3): 303-342. DOI: https://doi.org/10.1016/0098-3004(93)90090-R

Parysek J., Ratajczak W. 1978. Analiza głównych składowych cech charakteryzujących własności społeczno-ekonomiczne i środowisko geograficzne Polski. [W:] Z. Chojnicki, T. Czyż, J. Parysek, W. Ratajczak (red.), Badania przestrzennej struktury społeczno-ekonomicznej Polski metodami czynnikowymi. PAN, Oddział w Poznaniu, Seria Geografia, t. II. PWN, Warszawa, s. 83-106.

Pietrzak M.B. 2014. Taksonomiczny miernik rozwoju (TMR) z uwzględnieniem zależności przestrzennych. Institute of Economic Research Working Papers, 10. Institute of Economic Research (IER), Toruń. DOI: https://doi.org/10.59139/ps.2014.02.6

Piszczek S. 2013. Zróżnicowanie przestrzenne poziomu rozwoju społeczno-gospodarczego obszarów wiejskich województwa kujawsko-pomorskiego. Nierówności Społeczne a Wzrost Gospodarczy, 31: 334-346.

R Core Team 2025. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria (https://www.R-project.org).

Rousseeuw P.J. 1987. Silhouettes: A graphical aid to the interpretation and validation of cluster analysis. Journal of Computational and Applied Mathematics, 20: 53-65. DOI: https://doi.org/10.1016/0377-0427(87)90125-7

Ward Jr. J.H. 1963. Hierarchical Grouping to Optimize an Objective Function. Journal of the American Statistical Association, 58: 236-244. DOI: https://doi.org/10.1080/01621459.1963.10500845

Wojtyra B. 2017. Poziom wielofunkcyjnego rozwoju obszarów wiejskich województwa wielkopolskiego. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 40: 149-161. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2017.40.10

Wołyński W. 2024 (http://wolynski.home.amu.edu.pl/Software.html).