宋麗潔 戴昭鑫 劉 新

(1. 山東科技大學(xué) 測繪與空間信息學(xué)院, 山東 青島 266590; 2. 中國測繪科學(xué)研究院, 北京 100089)

0 引言

人口分布在一定區(qū)域內(nèi)受社會生產(chǎn)方式、經(jīng)濟發(fā)展水平、交通可達性及歷史等多種因素的影響與制約,研究人口分布特征和規(guī)律對協(xié)調(diào)人地關(guān)系、科學(xué)管理人口、資源和環(huán)境等具有現(xiàn)實意義[1]。人口的分布情況可以反映出各個地區(qū)經(jīng)濟水平的差異,合理的人口分布會加快地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,反之則會阻礙經(jīng)濟的發(fā)展[2]。人口時空分布的演變規(guī)律關(guān)系到整個社會穩(wěn)定、和諧、可持續(xù)發(fā)展等各個方面,對促進社會經(jīng)濟、改善環(huán)境、合理分配資源等有關(guān)鍵的作用[2],因此準(zhǔn)確掌握人口分布和演變規(guī)律以及人口分布的影響因素的信息對制定人口政策、城鄉(xiāng)規(guī)劃等都有重要的意義。

近年來,許多學(xué)者對人口分布及影響因素進行了研究,現(xiàn)有研究大多數(shù)是對較大區(qū)域或是一、二線大城市開展的,在人口分布及演變方面:白雪等人[3]分析粵港澳大灣區(qū)人口與經(jīng)濟增長的協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系、人口與經(jīng)濟空間格局演變,閆東升等人[4]對長江三角洲2000—2018年人口分布格局演變、驅(qū)動因素進行研究,楊強等人[5]采用人口分布結(jié)構(gòu)指數(shù)、基尼系數(shù)、重心遷移、空間自相關(guān)等方法,對中國的人口分布進行了時空分析,馬淇蔚等人[6]采用圈層分析、空間統(tǒng)計方法揭示人口要素同土地城鎮(zhèn)化在不同空間層面的關(guān)系;在影響因素方面:呂晨等人[7]利用地理探測器分析自然因素對北京市人口空間格局變化進行了研究;羅君等人[8]利用地理探測器并基于自然地理因素和社會經(jīng)濟因素對蘭西城市群的人口分布進行了研究。

整體來看,研究對象多聚焦北京廣州等一、二線大城市,空間尺度上多基于行政單元區(qū)劃為單位的人口普查數(shù)據(jù),時間尺度上多以10 a為間隔的普查數(shù)據(jù)展開研究,時間和空間尺度都較大,針對三、四線城市進行研究，研究單元尺度較小的城市研究較少,在影響人口分布的因素方面的研究偏少?；诖?本研究基于21 a連續(xù)的格網(wǎng)人口數(shù)據(jù),以東營市鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度為研究單元進行了綜合分析,在時間和空間尺度上,能在更小的研究尺度上更為清楚地把握東營市人口時空分布格局及演變情況,一定程度上解決了研究尺度過大的問題;運用地理探測器來判斷自然因素、社會經(jīng)濟因素兩方面對人口分布的影響,彌補了現(xiàn)有研究的不足,從而探究人口的分布特征及演變規(guī)律。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

東營市(36°55′N～38°10′N,118°07′～119°10′E)位于山東省北部黃河三角洲地區(qū),黃河在東營市境流入渤海。北臨渤海,西與濱州毗鄰,南與淄博市、濰坊市接壤,總面積7 923 km2。東營市是中國第二大石油工業(yè)基地勝利油田的崛起地,也是山東省唯一全部納入“黃藍”兩大國家戰(zhàn)略的城市。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究人口數(shù)據(jù)來源于世界人口(World Population,WorldPop)項目提供的2000—2020 年連續(xù)21 a的高分辨率100 m×100 m的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù),為了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性及處理方便,統(tǒng)一采用了2018年東營市行政區(qū)劃為統(tǒng)計基礎(chǔ)處理數(shù)據(jù),共計42個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道。

2 研究方法

2.1 人口時空特征分析

人口密度指某地區(qū)單位面積土地上的所居住的常住人口的數(shù)量,是衡量人口分布在空間上的差異性的重要指標(biāo)[2]。用公式表示為

(1)

式中,D為研究區(qū)的人口密度，單位為人/km2;P為研究區(qū)的人口總數(shù);S為研究區(qū)的土地面積。結(jié)合東營人口實際情況,將東營市人口密度劃分為8個等級：集聚核心區(qū)(>2 000人/km2)、高度密集區(qū)(1 100～2 000人/km2)、中度密集區(qū)(500～1 100人/km2)、低度密集區(qū)(400～500人/km2)、一般過渡區(qū)(250～400人/km2)、一般稀疏區(qū)(150～250人/km2)、相對稀疏區(qū)(80～150人/km2)、絕對稀疏區(qū)(<80人/km2)。

2.2 人口時空演變規(guī)律分析

2.2.1 人口分布重心

人口分布重心是衡量人口空間分布的重要指標(biāo),它的變動軌跡能反映一定時期內(nèi)人口分布的時空演變及其相關(guān)的經(jīng)濟重心、工業(yè)重心等的偏離變動情況[4]。計算公式為

式中，n為研究區(qū)各區(qū)縣個數(shù)；M、N為研究區(qū)人口重心的經(jīng)緯度；Mi、Ni、Pi為第i個區(qū)縣的經(jīng)度、緯度、人口總數(shù)。

2.2.2 人口密度分布模型

人口密度分布模型有單中心和多中心模型模擬,常見的單中心模型有線性模型、對數(shù)模型、克拉克(Clark)模型、斯米德(Smeed)模型、紐林(Newling)模型等,因為本文未涉及多中心模型,故對東營市進行單中心模型模擬，如表1所示。通過對比分析參數(shù),確定東營市的最優(yōu)擬合模型。

表1 人口密度分布模型

2.3 地理探測器

地理探測器是探測空間分異性,以及揭示其背后驅(qū)動因子的一種新的統(tǒng)計學(xué)方法[9],因此,本文運用地理探測器中的因子探測和交互探測來揭示人口分異的驅(qū)動因素。

(1)因子探測。探測影響因子X對人口屬性Y的解釋力,用q值度量,其表達式為

(4)

q∈[0,1],其值越大,表明人口空間分異越明顯,各因子X對人口Y的解釋力越強;h=1,2,…,L為變量Y或因子X的分類(分區(qū))數(shù)據(jù);Nh和N分別為各分區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)和整個研究區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù);σh2和σ2分別為各分區(qū)和研究區(qū)人口密度的方差。

(2)交互探測。采用交互探測識別影響因子兩兩共同作用時是否會增加或減弱對人口分布的解釋力,或影響因子對人口分布的影響是否相互獨立。其表達式為:

q(X1∩X2)

Min(q(X1),q(X2))

q(X1∩X2)>Max(q(X1),q(X2)),雙因子增強;

q(X1∩X2)=q(X1)+q(X2),獨立;

q(X1∩X2)>q(X1)+q(X2),非線性增強。

3 結(jié)果分析

3.1 人口分布時序特征分析

對Worldpop中的人口數(shù)據(jù)按照行政區(qū)劃范圍進行統(tǒng)計,東營市人口總體上處于增長狀態(tài),2000—2020年人口密度圖如圖1所示,東營市人口整體上呈現(xiàn)南密北稀的分布格局,空間分布不均衡。2000—2020年文匯街道、辛店街道、黃河路街道始終是人口集聚核心區(qū)。2010年后,增長比較明顯的是東營市的中東部地區(qū),這是由于近幾年東營市政府的城市規(guī)劃發(fā)展投資大部分放在東城區(qū),而且東營經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的逐步發(fā)展也帶動了人口的增加。中西部地區(qū)也有所增長,主要是因為這里是商業(yè)中心,并且有東營新區(qū)的建立,大大加速了東西城的對接。南部的廣饒縣礦產(chǎn)資源豐富,橡膠輪胎產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快,帶動了經(jīng)濟的增長,吸引了大量的人口流入,因此人口增長也較快。

圖1 東營市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度分布圖

3.2 人口分布的時空演變規(guī)律分析

3.2.1 人口分布重心

2000—2020年人口重心不斷發(fā)生遷移,首先是向南遷移,整體上逐步向東南方向移動,可以看出東營區(qū)對人口的吸引力還是增強的,主要是由于中東部的東營區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)以及南部的廣饒縣經(jīng)濟發(fā)展較快,帶動了人口流動的增加,在未來發(fā)展過程中中心城區(qū)將最終成為東營市人口中心所在地，如表2所示。

表2 人口重心演變表

3.2.2 人口密度分布模型

以勝利電視臺為中心,從中心以r=5i(i=1,2,…,16)為半徑建立同心圓,最大的圓半徑為80 km,并與人口數(shù)據(jù)進行疊加,得到各環(huán)帶的人口密度。根據(jù)各環(huán)帶至中心的距離和人口密度,運用函數(shù)模型進行模擬,得到各環(huán)帶人口密度的變化情況。

如圖2所示,人口密度隨著至中心距離的增加而減小,但是一些環(huán)帶也會出現(xiàn)異常,如在第10和第11環(huán)帶上,人口密度值出現(xiàn)異常,人口密度值高于周圍兩個環(huán)帶的值,可見人口密度的圈層分布不僅與距中心距離有關(guān),還可能與環(huán)帶內(nèi)各地區(qū)經(jīng)濟、交通有關(guān)。這些異常點,對城市建設(shè)發(fā)展是有益的,使人口趨于分散,可以緩解城市中心的人口壓力。

圖2 人口密度隨環(huán)帶變化圖

經(jīng)過測定系數(shù)R2對比計算,發(fā)現(xiàn)東營市人口密度分布最優(yōu)的擬合模型為Smeed模型(表3)。在Smeed模型中,參數(shù)a和參數(shù)b是處于增長狀態(tài),盡管在參數(shù)b在2010—2020年間有所下降,但2020年的斜率系數(shù)絕對值仍高于2 000,說明中心城區(qū)的人口密度仍在增加,街道間的人口密度梯度也是在逐步增加的。究其原因是目前東營市城鎮(zhèn)化依然在較快發(fā)展,其人口聚集的熱點區(qū)域仍位于東營市主城區(qū),因此中心城區(qū)的人口密度遠高于其他區(qū)縣。

表3 人口密度分布模型(Smeed模型)回歸

3.3 人口分布影響因素分析

3.3.1 單因子探測

表4中,x1、x2屬于自然因素,x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11屬于經(jīng)濟社會因素。

表4 人口分布影響因素的解釋力

由表4可見,影響因素的解釋力排序為：經(jīng)濟社會因素>自然因素。自然因素的地理探測值q整體上均較小,這是因為隨著科技的進步,人們對環(huán)境的改造能力以及適應(yīng)能力也有很大的提高。社會經(jīng)濟的影響因素相對來說比較顯著,購物服務(wù)的影響最大,其次是醫(yī)療服務(wù)設(shè)施、餐飲服務(wù)、小學(xué)中學(xué)以及廣場公園等,這是因為這些因素與人們的生活息息相關(guān)。路網(wǎng)密度對人口分布的影響也較為顯著,經(jīng)濟發(fā)展水平高的地區(qū)普遍具有較好的交通服務(wù)設(shè)施,能夠方便人們的出行,因此更能吸引人口的流入及人口的定居等。

3.3.2 交互因子探測

任意兩因子交互探測q值比單因子探測q值均不同程度增大,表明各驅(qū)動因子之間不是相互獨立的,具有協(xié)同增強的作用。如表5所示，河網(wǎng)密度與醫(yī)療服務(wù)設(shè)施、城鎮(zhèn)住宅與農(nóng)村宅基地、農(nóng)村宅基地與購物服務(wù)設(shè)施、農(nóng)村宅基地與醫(yī)療服務(wù)設(shè)施、農(nóng)村宅基地與餐飲服務(wù)設(shè)施等交互探測結(jié)果均達到0.97以上,其中河網(wǎng)密度與醫(yī)療服務(wù)設(shè)施的結(jié)果達到了0.979,說明這些因子之間的交互作用表現(xiàn)出較強的解釋力,是主導(dǎo)東營市人口分布的關(guān)鍵因素。例如,較為顯著的是自然因素中的河網(wǎng)密度以及經(jīng)濟社會因素的購物以及小學(xué)中學(xué),假設(shè)這三個因素對人口密度分布未簡單的疊加影響,可得出：q(X7)+q(X8)=1.568,q(X2)+q(X8)=1.221,q(X2)+q(X7)=1.181,但交互探測結(jié)果顯示：q(X2∩X8)=0.954,q(X2∩X7)=0.953,q(X7∩X8)=0.842,因此人口分布不是各因子簡單的疊加影響,而是多種因素復(fù)雜耦合的結(jié)果。

表5 各影響因素交互作用對人口密度的影響

4 結(jié)束語

人口時空特征分析方面：2000年以來,東營市人口一直呈增長狀態(tài),受區(qū)域自然環(huán)境和區(qū)位因素等方面的影響,總體呈現(xiàn)南高北低的空間格局,以各區(qū)縣行政所在地為高值中心,向外遞減。人口分布時空演變規(guī)律分析方面：人口分布重心上,向東南方向遷移;人口密度分布模型上,擬合效果最好的是Smeed模型,整體上人口密度隨著至中心距離的增加而較少,中心城區(qū)的人口增加數(shù)量遠高于其他環(huán)帶的人口增加量。利用地理探測器進行實驗,探討各因素對人口分布產(chǎn)生的影響。因子探測結(jié)果表明,社會經(jīng)濟因素的影響相對明顯,因人們對環(huán)境的適應(yīng)能力及對環(huán)境的改造能力較大,所以自然因素對人口分布的影響整體上不顯著。交互探測結(jié)果顯示,任意兩因子交互探測q值比單因子探測q值均不同程度增大,對人口密度的解釋力增強,表明各驅(qū)動因子之間不是相互獨立的,而是協(xié)同增強的作用,并且人口分布并不是簡單的因子疊加產(chǎn)生的影響,而是多種因素復(fù)雜耦合作用的結(jié)果。

本文在人口分布方面僅對人口密度、人口分布重心等方面進行分析,未涉及年齡結(jié)構(gòu)、性別結(jié)構(gòu)等方面的分析,為更深層次的探索人口空間分布演變機制,未來研究將結(jié)合具體的人口情況、研究區(qū)自然環(huán)境特征、經(jīng)濟發(fā)展水平以及城鎮(zhèn)化水平等進行定量化分析。

政策建議上或者機制上：完善覆蓋城鄉(xiāng)的規(guī)劃體系,優(yōu)化公共服務(wù)設(shè)施資源,促進城鄉(xiāng)空間合理分布,使人口分布逐漸趨于均衡;大力發(fā)展東營經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)和東營港經(jīng)濟開發(fā)區(qū),實施積極的人才引進政策,吸引更多的高素質(zhì)人才來此發(fā)展。