龍永樹

(江西理工大學(xué) 土木與測繪工程學(xué)院, 江西 贛州 341000)

城鄉(xiāng)的空間構(gòu)成是指在特定的社會經(jīng)濟背景以及基本發(fā)展動力下，結(jié)合社會經(jīng)濟職能種類變化、人口的動態(tài)變化，乃至地方土地利用類型等一系列要素而共同形成的復(fù)合性城市地域形式[1]。而與之密切相關(guān)的人口分布成為眾多國內(nèi)外學(xué)者共同的研究方向。首先，國外學(xué)者對城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究強調(diào)組織規(guī)則和子系統(tǒng)的相互作用[2]、運行方式與土地利用的關(guān)系，融合了新技術(shù)以及與當(dāng)今人文地理學(xué)相關(guān)的新視覺和主題特征以及和政治、公共政策的關(guān)系[3]。而國內(nèi)學(xué)者利用 ArcGIS和SPSS等軟件進行綜合分析，一定程度上反映了現(xiàn)階段城市內(nèi)部人口時空分布特征及人口重心的變化，說明靠近市中心區(qū)域人口密度大而且集中，對預(yù)測城市未來發(fā)展規(guī)模的變化趨勢和方向有一定的參考價值[4]。桑燕妮等通過Moran’sI指數(shù)、G統(tǒng)計量、信息熵等空間分異研究指標(biāo)對人口空間分異格局進行初步探究，并結(jié)合 GIS 建立人口不同人口要素的趨勢面圖[5]，杜臣昌基于土地利用數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)和 DEM 進行人口分布特征分區(qū)，之后利用 DMSP/OLS 夜間燈光輻射數(shù)據(jù)和線性回歸模型進行各分區(qū)的人口數(shù)據(jù)空間化處理，進而探討了人口分布特征分區(qū)的效果和基于研究結(jié)果的山東省 DID 分布特征[6]。不少學(xué)者還通過大數(shù)據(jù)對城市內(nèi)部人口分布和流動的時空動態(tài)特征進行交叉驗證，進而從靜態(tài)專業(yè)工作走向動態(tài)大眾生活、從對地觀測走向?qū)θ擞^測[7]。并借助ArcGIS和GeoDa地統(tǒng)計學(xué)分析方法及其強大的空間制圖分析功能，可以初步實現(xiàn)人口密度空間化研究，使人口密度空間化表達更具直觀性和深刻性，為人口模擬研究方法的探索和改良奠定了基礎(chǔ)[8]。

通常來說人口問題是一種關(guān)系到經(jīng)濟社會快速發(fā)展的重要因素。而社會經(jīng)濟的發(fā)展首先取決和依賴于人的自身發(fā)展，最終又是為了實現(xiàn)人們的全面發(fā)展。隨著經(jīng)濟的快速增長，人口數(shù)量、質(zhì)量及結(jié)構(gòu)等方面均發(fā)生了根本性的變化，人口再生產(chǎn)類型實現(xiàn)了歷史性的轉(zhuǎn)變[9-11]。本文基于GIS的統(tǒng)計學(xué)方法，以縣級鄉(xiāng)、鎮(zhèn)作為研究單元，對江西省縣級單元的人口、面積和人口密度等數(shù)據(jù)進行分析，以探討其人口空間分布格局及其動態(tài)變化特征，并利用ArcGIS軟件進行可視化分析，使得當(dāng)?shù)氐娜丝诜植继卣髂軌蛟诳臻g上得到體現(xiàn)。為相關(guān)部門更為直觀地掌握江西省人口空間變化的動態(tài)特征和江西省人口合理化布局提供重要參考，對萬年縣人口、資源分配和指導(dǎo)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

萬年縣是江西省上饒市下轄的一個縣，地處江西省東北部、鄱陽湖東南岸，東與弋陽交壤，西與余干毗鄰，南與鷹潭市接壤，北與鄱陽、樂平相鄰。土地面積1 140.76 km2，地貌特征“六山一水二分田”[12]。本文以萬年縣12個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)為研究單位，研究數(shù)據(jù)來自萬年縣經(jīng)濟社會統(tǒng)計年鑒、萬年自然村基本情況調(diào)查數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云。

2 研究方法

2.1 地形起伏度的提取

地形起伏度是指在一個特定的區(qū)域內(nèi)，最高點海拔高度與最低點海拔高度的差值。它是描述一個區(qū)域地形特征的一個宏觀性的指標(biāo)[13]，計算公式為

R=ALT/1 000+{[H-h][1-P(A)/A]}/50

(1)

式中：R表示地形起伏度；ALT表示某一區(qū)域內(nèi)的平均海拔，m；H和h分別表示該區(qū)域內(nèi)的最高和最低海拔，m；P(A)表示研究區(qū)域的平地面積，km2；A表示研究區(qū)總面積，km2。

2.2 人口密度計算

人口密度是單位面積土地上居住的人口數(shù)。它是表示某一地區(qū)人口的密集程度的指標(biāo)。通常以每平方千米或每公頃內(nèi)的常住人口為計算單位[14]，計算公式為

D=R/S

(2)

式中：D表示人口密度；R表示區(qū)域人口總數(shù)，人；S表示區(qū)域土地總面積，km2。

2.3 空間自相關(guān)

空間自相關(guān)是指分布于不同空間位置的地理事物，他們的某一屬性值存在統(tǒng)計相關(guān)性，通常距離越近的兩值之間相關(guān)性越大[15]，計算公式為

(3)

式中：I為空間自相關(guān)系數(shù)；xi、xj表示第i個空間位置上的觀測值；Wij為空間權(quán)重矩陣W(n×n)的元素，表示了空間單元之間的拓撲關(guān)系；S0為空間權(quán)重矩陣W的所有元素之和。

3 萬年縣人口空間分布狀況及其可視化

3.1 萬年縣各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)地形特征及人口動態(tài)變化狀況

通過對江西省上饒市萬年縣的各個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的高程和地形起伏度進行匯總(表1)，可以清晰地看到萬年縣各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)區(qū)域平均高程與區(qū)域平均地形起伏度成正比關(guān)系。即區(qū)域平均高程越大，區(qū)域平均地形起伏度就越大。反之區(qū)域平均高程越小，區(qū)域平均地形起伏度就越小。萬年縣中以大源鎮(zhèn)、裴梅鎮(zhèn)兩地的相對高程最高，而其地形起伏度也比其余鄉(xiāng)、鎮(zhèn)更大。而萬年縣大部分鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的地形起伏度都處于50以下，平均高程也鮮有超過100 m的，而觀察2013—2017年各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的人口分布情況可以得知，萬年縣的人口數(shù)量呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢，特別是2015—2016年人口增長最快，而2017年人口增長趨于平緩，甚至個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口出現(xiàn)負增長形勢。陳營鎮(zhèn)在2015—2016年人口增長近2 500人，除珠田鄉(xiāng)外其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)也近乎增長近1 000人，而2016—2017年陳營鎮(zhèn)人口數(shù)量仍是增長最多的，而像青云鎮(zhèn)、大源鎮(zhèn)、裴梅鎮(zhèn)、湖云鄉(xiāng)和珠田鄉(xiāng)則出現(xiàn)人口負增長情況。通過對比分析，出現(xiàn)人口負增長的鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本上都是地形起伏度相對較大，而隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程加快，人們通常都選擇遷入乃至靠近地勢平坦的市區(qū)，這也就解釋了為什么有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)量增長，而有些鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)量則下降。

表1 萬年縣各鄉(xiāng)、鎮(zhèn)地形特征及2013—2017年人口分布狀況

3.2 地形起伏度提取

為了更好地讓人口分布在空間上實現(xiàn)可視化并了解其分布特征，首先對萬年縣進行地形特征提取，而地形起伏度在空間上往往可以用高程差也就是坡度來表現(xiàn)。這里用ArcGIS對獲取的萬年縣DEM進行坡度分析。從圖1可以看到，在該區(qū)域中間有一道狹長的地勢較高的丘陵，西北大部分是地勢平坦的平地，而東南的丘陵與中間的高地之間又夾著一片平地。對比圖2來看，汪家鄉(xiāng)、上坊鄉(xiāng)、裴梅鎮(zhèn)和大源鎮(zhèn)等地勢較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)呈環(huán)狀，把地勢平坦的陳營鎮(zhèn)環(huán)繞，而西北則是梓埠鎮(zhèn)、湖云鄉(xiāng)及石鎮(zhèn)鎮(zhèn)等地形起伏度低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚集，但總體來說萬年縣的地勢較為平坦。

圖1 萬年縣地形起伏度

圖2 萬年縣行政區(qū)劃

3.3 人口密度分區(qū)及空間分布

利用自然間斷點法將萬年縣人口密度分為4個等級，分別是人口密集區(qū)、人口中等區(qū)、人口較稀區(qū)和人口稀少區(qū)。再根據(jù)萬年縣人口數(shù)據(jù)分析結(jié)果得到圖3和表2。其中以陳營鎮(zhèn)人口最為密集達到了1 263人/km2作為人口密集區(qū)，而梓埠鎮(zhèn)以人口密度746人/km2列為人口中等區(qū)，珠田鄉(xiāng)和裴梅鎮(zhèn)的人口密度均低于300人/km2則列為人口稀少區(qū)，其人口密度分別為252人/km2和298人/km2，其于8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度介于300～600人/km2，所以列為人口較稀區(qū)。

通過表2可以發(fā)現(xiàn)，萬年縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)大部分都屬于人口較稀區(qū)，人口占比為57%。而陳營鎮(zhèn)成為萬年縣唯一一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)是處于人口密集區(qū)內(nèi)，其人口占比將近萬年縣總?cè)丝诘?/5。而觀察萬年縣人口密度分布狀況圖2可以看出人口密度大的地方主要集中在西北、西南以及中間區(qū)域，而東南方向的人口密度顯然要小得多。通過對比圖1和圖2可以很清楚地發(fā)現(xiàn)地形起伏度低的區(qū)域與人口密度大的區(qū)域明顯有重合的跡象，因此可以初步斷定萬年縣的地形起伏度是影響該區(qū)域人口分布的重要因素之一。

為了深層次挖掘萬年縣人口空間分布特征，利用GIS對萬年縣地類要素進行提取以實現(xiàn)萬年縣人口的空間可視化(圖3、圖4)。如圖4所示分別對萬年縣的耕地、城鄉(xiāng)居民點、交通用地、綠地、水域及其他用地進行分類提取。在圖4的基礎(chǔ)之上單獨對萬年縣的城鄉(xiāng)居民點進行提取得到圖5。因為要在空間上表達人口分布需要參照物，采用城鄉(xiāng)居民點作為參照物來表達空間人口。居民點的分布在空間上一定程度可以代替人口分布。如圖5所示，城鄉(xiāng)居民點在空間上呈散狀分布，但通過對比圖3、圖2可以看到陳營鎮(zhèn)的居民點最為密集，其次為位于西北的梓埠鎮(zhèn)。其他地區(qū)的居民點則基本上呈均勻分布。如圖6所示，利用ArcGIS對城鄉(xiāng)居民點創(chuàng)建柵格漁網(wǎng)。圖6相比圖5將人口分布細化到

表2 2013—2017年萬年縣人口密度分區(qū)統(tǒng)計

圖3 萬年縣人口密度分區(qū)

圖4 萬年縣地類空間分布

了更小的一個個網(wǎng)格中，通過觀察圖6可以看到有的格網(wǎng)內(nèi)是空的，而有的格網(wǎng)內(nèi)則密集分布著城鄉(xiāng)聚集點，這與萬年縣的人口分布特點相吻合，萬年縣人口的分布呈散落狀不規(guī)則分布，人口聚集的如陳營鎮(zhèn)、梓埠鎮(zhèn)等，而各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的非居住地則無人口分布。

圖5 萬年縣城鄉(xiāng)居民點分布

圖6 萬年縣城鄉(xiāng)居民點柵格網(wǎng)分布

3.4 空間自相關(guān)性檢驗

為了探究萬年縣5年間人口分布的空間變化規(guī)律，利用Moran’sI指數(shù)對5年的平均人口密度進行空間自相關(guān)檢驗，如圖7所示，2013—2017年平均人口密度的Moran’sI指數(shù)明顯不為0，說明萬年縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人口密度分布在空間上具有一定相關(guān)性，而Moran’sI指數(shù)數(shù)值為0.032 720，則說明萬年縣的人口分布總體上呈現(xiàn)一種正相關(guān)，而預(yù)期Moran’sI指數(shù)數(shù)值比真實值少0.000 012，使得得分為59.7，Z得分顯著說明了觀測值之間呈現(xiàn)高值集聚的特點，即萬年縣人口密度大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)相鄰近，反之當(dāng)?shù)厝丝诿芏刃〉泥l(xiāng)鎮(zhèn)相鄰近。

圖7 空間自相關(guān)檢驗結(jié)果

4 結(jié)語與建議

在某些特定的地理區(qū)域環(huán)境中，城鄉(xiāng)人口的分布狀況有可能不是隨機分布的，反而呈現(xiàn)出特殊的空間形態(tài)分布。對萬年縣的研究結(jié)果表明，2013年后萬年縣的人口分布主要集中于經(jīng)濟發(fā)展中心的陳營鎮(zhèn)，與當(dāng)代城鎮(zhèn)化發(fā)展進程的趨勢向經(jīng)濟比較發(fā)達的地方流動的規(guī)律相符合，側(cè)面表現(xiàn)了人口的流動與地區(qū)的經(jīng)濟狀況存在一定關(guān)聯(lián)。研究運用ArcGIS對萬年縣的空間數(shù)據(jù)進行可視化分析，通過圖形圖像的形式表現(xiàn)萬年縣2013—2017年平均人口密度分布，而從空間分析結(jié)果的圖中可以清晰地觀察到，城鎮(zhèn)人口在空間上的變化趨勢為城鎮(zhèn)邊緣的人口漸漸轉(zhuǎn)移到城鎮(zhèn)中心。主要原因無非是當(dāng)前城鎮(zhèn)化的發(fā)展加快，使萬年縣城鎮(zhèn)的經(jīng)濟發(fā)展、就業(yè)機會、工資待遇、教育醫(yī)療等都與周邊鄉(xiāng)村的形成較大的差距，這就造成鄉(xiāng)村人口數(shù)量普遍要比城鎮(zhèn)人口數(shù)量少。通過對江西省萬年縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口空間分布規(guī)律進行研究得出如下結(jié)論: ①2013—2017年萬年縣人口數(shù)量總體趨勢是上升的，但城鎮(zhèn)人口與鄉(xiāng)村人口變化有一定的差異。自2016年以來城鎮(zhèn)人口依然穩(wěn)步增加，而鄉(xiāng)村人口則出現(xiàn)負增長現(xiàn)象。②由地形起伏度與人口密度分布在空間上進行對比分析大致可以發(fā)現(xiàn)萬年縣行政區(qū)劃內(nèi)大部分地區(qū)都屬于中低值地形起伏度，而兩者之間具有較強的相關(guān)性，并且在空間上地形起伏度低的地方與人口密度大的區(qū)域重合，所以地形起伏度在一定程度上對萬年縣人口分布產(chǎn)生了影響。③萬年縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度分布在空間上存在較大差異，形成以陳營鎮(zhèn)為中心，包含梓埠鎮(zhèn)、石鎮(zhèn)鎮(zhèn)等城鎮(zhèn)人口密集區(qū)，人口密度在空間上大體呈從西北向東南遞減的趨勢，但受地形影響，部分地區(qū)人口呈散狀分布，并且各鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度分布在空間上具有一定的正相關(guān)性。

研究結(jié)果表明在城鎮(zhèn)化大背景下農(nóng)村人口向城市聚集是必然趨勢，而人口城鎮(zhèn)化也是一個區(qū)域?qū)で蟀l(fā)展的必由之路。對此為萬年縣區(qū)域發(fā)展提出以下建議；①整合區(qū)域資源、大力扶持當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)，打造地方支柱型產(chǎn)業(yè)鏈，這樣既兼顧了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展又能避免人口流失。②政府積極引導(dǎo)大學(xué)生等受教育人才回鄉(xiāng)創(chuàng)業(yè)，給予其優(yōu)惠政策讓知識型人才帶動當(dāng)?shù)剞r(nóng)村生產(chǎn)模式的現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化。③要樹立城鄉(xiāng)均衡發(fā)展的意識，在緩步推進城鎮(zhèn)化過程中協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)關(guān)系，謀求城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村共同發(fā)展。