基于多尺度的我國高校高水平運動隊的空間分布和均衡性分析

趙建峰，張殷波，李建英

普通高校高水平運動隊的建設(shè)是我國高等教育的重要組成部分[1-2]，也是我國高校競技體育持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展的重要途徑[3]。1987年原國家教委在《關(guān)于普通高校試行招收高水平運動員工作的通知》（教學(xué)字[1987]8號）中首次確定了51所試辦高水平運動員的高校[4]。經(jīng)過近30年的發(fā)展，我國高水平運動隊已經(jīng)初具規(guī)模[5-6]，2017年招收高水平運動隊的普通高校達到了275所。實踐證明，我國高校辦高水平運動隊取得了顯著成績，為我國培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的體育后備人才，同時促進了大、中、小學(xué)群眾體育活動的發(fā)展，并促進了高校校園精神文明的建設(shè)[7]。尤其在當(dāng)前教育背景之下，普通高校高水平運動隊作為高校競技體育的重要組成部分，開展高校高水平運動隊的研究將對我國國際一流大學(xué)的創(chuàng)建和體育后備人才的培養(yǎng)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

關(guān)于我國高校高水平運動隊的相關(guān)研究成果已有很多，主要集中于高校高水平運動隊的建設(shè)和管理現(xiàn)狀調(diào)查[8-9]，以及影響因素的分析等[10-11]。與國外大學(xué)相比，國內(nèi)對高校運動隊的研究起步較晚、深度較淺[12]。而關(guān)于普通高校高水平運動隊空間分布的研究大多以統(tǒng)計和定性分析為主[13-15]，模型化、可視化分析還略顯不足，且空間分布和發(fā)展的均衡性等方面的研究并不多見。目前，我國高校高水平運動隊的分布格局有什么特征？分布的密度是什么？在區(qū)域上是否分布均衡？產(chǎn)生的原因有哪些？這些問題仍需進一步探討。

近年來，隨著地理統(tǒng)計學(xué)、空間計量地理學(xué)在理論、方法和模型應(yīng)用等方面的發(fā)展，基于GIS的空間分析技術(shù)已成為研究空間規(guī)律、解譯空間現(xiàn)象的重要手段，并且運用于多個領(lǐng)域[16-18]。GIS空間分析技術(shù)以具有各自特征和變化規(guī)律的空間要素為研究對象，綜合分析各要素間的空間關(guān)系和空間行為，以揭示隱藏在空間數(shù)據(jù)之后的重要信息或一般規(guī)律[19]。在最新嘗試的體育相關(guān)領(lǐng)域，魏德樣等[20]運用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法（ESDA）分析了我國省域競技體育實力的空間集聚演變規(guī)律，陳丹和趙海燕[21]采用GIS軟件分析了我國競技體育實力空間差異的變化趨勢，陳昆侖等[22-23]對我國頂級職業(yè)足球俱樂部的空間分布特征進行了系列研究，王莉和胡精超[24]采用最小二乘法和地理加權(quán)回歸模型對影響我國國民體質(zhì)的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟等因素進行了空間異質(zhì)性的分析，馬冬雪等[25]對我國529項國家級和省級體育非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的空間分布進行了探討。這些研究均證實了地理空間分析運用于我國競技體育和其他體育領(lǐng)域研究中的重要意義。

因此，本文選取2017年我國普通高校高水平運動隊為研究對象，試圖運用地統(tǒng)計學(xué)和GIS空間分析的相關(guān)技術(shù)，探討我國普通高校高水平運動隊和運動項目的空間分布特征：（1）繪制全國、區(qū)域、省級和市級不同尺度的地理分布現(xiàn)狀圖，利用平均最近鄰指數(shù)和標準差橢圓識別空間分布類型和發(fā)展方向；（2）采用地理集中指數(shù)、基尼系數(shù)、洛倫茲曲線和不均衡性系數(shù)分析不同尺度空間分布的聚集性和均衡性；（3）進而利用核密度函數(shù)從地理空間角度審視其空間分布的密度；（4）最后對高校高水平運動項目進行地理空間分布的分析。通過對我國普通高校高水平運動隊的空間分布和均衡性分析，期望可以促進我國高校競技體育的均衡、持續(xù)、和諧發(fā)展，從而為構(gòu)建科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與參考。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)準備

為了研究我國普通高校高水平運動隊和運動項目的地理

分布特征，本文將2017年我國招收高水平運動隊的普通高校的空間位置和招生的運動項目建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)來源于國家教育部官方網(wǎng)站、國家體育總局部門文件和各高校網(wǎng)站，研究區(qū)域范圍是我國大陸地區(qū)31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），不包括香港、澳門和臺灣地區(qū)。數(shù)據(jù)庫包括招收高水平運動隊的普通高校所在的城市、所屬的省份和地理區(qū)域的分布數(shù)據(jù)，以及每所高校招生項目的類型和數(shù)量。對于存在多個分校區(qū)的高校，依據(jù)其歷史沿革和當(dāng)前主校區(qū)校址的分布確定其地理位置。在統(tǒng)計高校高水平運動項目時，本研究將“男子足球”“女子足球”和“足球”都統(tǒng)計為“足球”類別，“女子排球”“室內(nèi)排球”和“排球”都統(tǒng)計為“排球”類別，“沙灘排球”單獨歸為一類招生項目。所需的基礎(chǔ)底圖為ArcGIS平臺的shp.格式的中國行政底圖數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 繪制地理分布圖 基于Google Earth對精確空間地理位置的查詢功能，本文首先將275所高校的地理分布位置抽象為點數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度地理坐標，然后利用ArcGIS10.2繪制招收高水平運動隊的普通高校在全國尺度的地理分布位置圖?；诒狙芯恳呀⒌臄?shù)據(jù)庫，進一步統(tǒng)計在我國七大地理區(qū)域、31個省份以及所在的80個城市范圍內(nèi)招收高水平運動隊普通高校的數(shù)量，利用ArcGIS10.2繪制在區(qū)域、省份、城市不同尺度的地理分布現(xiàn)狀圖，以及運動項目類型的數(shù)量在省級和城市尺度上的地理分布現(xiàn)狀圖。

1.2.2 平均最近鄰指數(shù)和方向分布 平均最近鄰指數(shù)（ANNI：Average Nearest Neighbor Index）是一種描述點狀事物在地理空間上集散程度的測度指標。平均最近鄰分析假設(shè)事物隨機分布時的最鄰近距離為理論最鄰近距離，通過測量實際最鄰近距離與理論最鄰近距離之比，即可得到平均最近鄰指數(shù)。本文采用平均最近鄰指數(shù)來判別我國普通高校高水平運動隊的空間分布類型，計算公式如下[26]

其中，ANNO為實際最鄰近距離，ANNE為理論最鄰近距離，dij為任一普通高校與其最近鄰高校之間的距離，n為點數(shù)，A為研究區(qū)面積。當(dāng)ANNI=1，說明我國以招收高水平運動隊的高校的地理分布為隨機型；當(dāng)ANNI>1，說明高校趨向于離散型分布；當(dāng)ANNI<1，說明高校的地理分布類型趨向于聚集型分布。

方向分布（directional distribution，DD）也叫標準差橢圓，本文以招收高水平運動隊的高校的地理分布為起點，采用GIS中的方向分布工具，計算x坐標和y坐標的標準差，以確定橢圓的軸，從而得出一個包含高水平運動隊空間分布趨勢的橢圓，為研究地理要素的空間分布的整體特征提供參照。

1.2.3 地理集中指數(shù)、基尼系數(shù)和洛倫茲曲線 地理集中指數(shù)是一個用來衡量研究對象在地理空間上分布的集中程度的重要指標。本文用其度量我國普通高校高水平運動隊在全國各地理區(qū)域、省級、市級多尺度的空間分布狀況，計算公式為[27]：

其中，G為地理集中指數(shù)，xi為第i個城市（省份、區(qū)域）的高校數(shù)量，T為高校總數(shù)，n為城市（省份、區(qū)域）總數(shù)。G的取值范圍為[0，100]，G值越大，表明高校分布越集中；G值越小，則表明分布趨于分散。

假設(shè)各高校平均分布于我國各省市區(qū)時的地理集中指數(shù)為理想地理集中指數(shù)Gi，本文定義地理集中指數(shù)G與理想地理集中指數(shù)Gi之比為地理集中程度Gr。當(dāng)Gr大于1時，表示高校分布趨于集中，且Gr值越大，表明高校分布越集中；Gr值越小，則表明分布趨于均勻。公式為：

基尼系數(shù)在地理學(xué)中是用于研究區(qū)域化要素的空間分布狀況，通過比較研究變量在不同區(qū)域分布的差異，找出其地域分布變化規(guī)律。本文用其探究我國普通高校高水平運動隊在全國各區(qū)域、省級、市級多尺度上的空間分布均勻度，計算公式如下[28]：

其中，Gini為基尼系數(shù)，C為分布均勻度，Wi為各分區(qū)內(nèi)空間要素占全部要素的百分比從小到大排序后第i位區(qū)域的累積比重，n為分區(qū)總數(shù)?；嵯禂?shù)的取值范圍為[0，1]，基尼系數(shù)越大表示空間要素的分配越不平均，均勻度越低。

以高校高水平運動隊所在城市（省份、區(qū)域）為橫坐標，以各城市（省份、區(qū)域）內(nèi)高校高水平運動隊數(shù)量從少到多所占的累計百分比為縱坐標繪圖，即為高校高水平運動隊空間分布的洛倫茲曲線。它的下凹彎曲程度反映了高校高水平運動隊在全國空間內(nèi)分布的不平衡程度，彎曲程度越大，分布越不平衡。

1.2.4 不平衡指數(shù) 不平衡指數(shù)反映了研究要素在不同地理區(qū)域內(nèi)分布的均衡程度。計算公式如下[29]：

其中，S為不平衡指數(shù)，n為區(qū)域數(shù)量，Yi為各區(qū)域內(nèi)研究要素占全部要素的百分比從大到小排序后第i位區(qū)域的累積比重。S的取值范圍為[0，1]，S越小表示要素分布越均衡，S越大表示要素分布越集中。

1.2.5 核密度函數(shù) 核密度函數(shù)（KDF：Kernel Density Function）可以用于計算點要素在其周圍鄰域中的密度，以表征要素在空間上分布的冷熱點狀況。依據(jù)點要素，核密度函數(shù)可以計算出每單位面積的量值，然后將各個點擬合為光滑錐狀表面。錐心處的核密度值最高，說明該點處的要素最密集，隨著與錐心距離的增大，核密度值逐漸減小，要素逐漸分散，在與錐心距離達到搜索半徑時，核密度值為0。本研究采用高校數(shù)為各城市點賦予權(quán)重，計算任意點x處的核密度，公式為[26]：

其中，x為待估計點的位置，r為搜索半徑，dis為以點x為圓心的搜索范圍內(nèi)點i到點x的距離，n為點數(shù)，k（）為核密度方程。

2 結(jié)果

2.1 我國普通高校高水平運動隊的分布現(xiàn)狀及類型

從全國尺度分析，我國275所普通高校高水平運動隊在除西藏以外的30個省份（自治區(qū)、直轄市）均有分布（見圖1A，C），且分布方向得到的橢圓近似于圓形（見圖1A），表明其整體上沒有方向分布的趨勢。從區(qū)域尺度分析（見圖1B），我國普通高校高水平運動隊分布東多西少，北多南少，按順序依次為：華東（82所）、華北（59所）、東北（33所）、華中（32所）西北（25所）、西南（24所）、華南（20所），分布方向顯示華東、華北、華南和西南的橢圓扁率較小，高校分布的方向性不明顯，而東北、西北和華中三個區(qū)域的橢圓長短軸距離差較大，扁率較大，具有明顯的方向分布趨勢（見圖1B）。從省級尺度分析（見圖1C），我國普通高校高水平運動隊分布最多的省份是北京（27所），其次為江蘇（20所）、上海（17所）、山東（16所）、湖北（15所）、遼寧（14所），而分布最少的青海、貴州和寧夏各有2所高校。從市級尺度分析（圖1D），我國普通高校高水平運動隊分布在全國80個城市，北京最多（27所），上海（17所）、武漢（14所）、天津（12所）和南京（12所）次之，而有40個城市僅有1所，以及12個城市僅有2所高校招收高水平運動隊，占到城市總數(shù)的65%。

圖1 我國普通高校高水平運動隊的空間分布及標準差橢圓圖（A全國尺度；B區(qū)域尺度；C省級尺度；D市級尺度）

通過比較不同尺度的平均最近鄰指數(shù)（見表1），確定了我國普通高校高水平運動隊的空間分布類型與空間尺度有關(guān)，在區(qū)域和省級尺度表現(xiàn)為離散型分布（ANNI>1），而在市級和高校尺度表現(xiàn)為聚集型分布（ANNI<1），且所有P檢驗值和Z檢驗值都表現(xiàn)為極顯著（P<0.01，|Z|>2.58）。

表1 我國普通高校高水平運動隊空間分布的平均最近鄰指數(shù)

2.2 我國普通高校高水平運動隊空間分布的均衡性分析

采用地理集中指數(shù)、基尼系數(shù)和分布均勻度、不平衡指數(shù)三類指標評價我國普通高校高水平運動隊空間分布的均衡性（見表2）。從地理集中指數(shù)來看，在區(qū)域尺度地理集中指數(shù)G接近于理想地理集中指數(shù)Gi，Gr值為1.09；在省級尺度Gr值為2.33，地理集中程度增高，而在市級尺度Gr值達到5.18，地理集中程度最高。從基尼系數(shù)來看，區(qū)域和省級尺度的基尼系數(shù)Gini處于0.2～0.4之間，而市級尺度的Gini值達到0.52，相應(yīng)的分布均勻度指數(shù)C更清晰地表明在市級尺度上分布的不均勻性。從不平衡指數(shù)來看，隨著尺度從區(qū)域、省級和市級遞減，不平衡指數(shù)S逐漸增大，在市級尺度S達到0.53，表現(xiàn)出不均衡分布的特征。綜合以上各均衡性分析結(jié)果可以得出，我國普通高校高水平運動隊空間分布的均衡性與空間尺度有關(guān)，隨著研究尺度從區(qū)域、省級到市級遞減，高校高水平運動隊空間分布的均衡程度逐漸降低，尤其在市級尺度上呈現(xiàn)出明顯的不均衡性特征。

表2 我國普通高校高水平運動隊空間分布的各均衡性指數(shù)

進一步通過洛倫茲曲線圖分析，得出我國普通高校高水平運動隊的空間分布在不同尺度上都存在不同程度的不均衡特征（見圖2），在區(qū)域和省級尺度的不均衡程度較低，而在市級尺度的不均衡程度較高，城市之間差異較大。我國普通高校高水平運動隊主要分布在北京、上海、武漢、南京、天津、西安、成都、廣州、哈爾濱、重慶、沈陽、長沙12個城市，僅占城市總數(shù)的15%，但包含的高校高水平運動隊占一半以上。

2.3 我國普通高校高水平運動隊的核密度分析

進一步采用核密度分布圖對我國普通高校高水平運動隊的空間集中程度進行可視化分析（見圖3），結(jié)果顯示我國高校高水平運動隊主要分布在東部，且集中在直轄市和高校分布集中的個別城市，而西部地區(qū)整體的分布密度都非常低。高密度分布區(qū)主要位于北京—天津、上?！K州—南京、武漢和西安4個區(qū)域；中密度分布區(qū)主要位于長春—哈爾濱、沈陽、大連、青島—煙臺、濟南、太原—晉中、鄭州—焦作、蘭州、成都、重慶、長沙—湘潭—株洲、南昌、廣州—深圳，以及高密度區(qū)的外圍圈層；而低密度分布區(qū)主要位于烏魯木齊—石河子、西寧、銀川、呼和浩特—包頭、呼倫貝爾—齊齊哈爾—大慶、徐州、昆明、貴陽、南寧、桂林、海口—三亞、福州—廈門—汕頭，以及中高密度區(qū)的外圍圈層。

圖2 我國普通高校高水平運動隊空間分布的洛倫茲曲線圖

2.4 我國普通高校高水平運動項目的分布

2017年我國275所普通高校高水平運動隊共設(shè)有26個運動項目（見表3），其中開設(shè)田徑、籃球、足球、排球、乒乓球、游泳、健美操、武術(shù)、網(wǎng)球和羽毛球等10個項目的高校大于20所；開設(shè)跆拳道、定向越野、龍舟、射擊、擊劍、冰雪和棒球等7個項目的高校為5～20所；而開設(shè)棋牌、手球、壘球、攀巖、柔道、賽艇、橄欖球、摔跤和沙灘排球等9個項目的高校不足5所，卻占26個項目總數(shù)的比例達到了35%。

圖3 我國普通高校高水平運動隊的核密度分布圖

表3 2017年我國普通高校高水平運動項目的統(tǒng)計

根據(jù)我國普通高校高水平運動項目的分布圖（見圖4）顯示，在省級尺度上，運動項目分布最多的為北京、上海、江蘇、天津；其次為湖北、遼寧、廣東、山東、四川；分布最少的為青海，只有2種運動項目。在市級尺度上，運動項目分布最多的為北京、上海、南京、天津；其次為武漢、成都、廣州、哈爾濱等；分布最少的為潮州、大慶、德州、贛州、衡陽、呼倫貝爾、吉安、南充、秦皇島、三亞、汕頭、石河子、新鄉(xiāng)、楊凌，僅有1個高水平運動項目。由此可知，我國普通高校高水平運動項目的分布主要集中在經(jīng)濟發(fā)達、高校資源豐富的城市，而絕大多數(shù)的城市和高校開展的運動項目類型較少，高校高水平運動項目在空間上的分布極不均衡，這不利于高校競技體育的健康發(fā)展。

3 分析與討論

圖4 我國普通高校高水平運動項目的空間分布圖（A省級尺度；B市級尺度）

隨著我國體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，普通高校高水平運動隊的數(shù)量不斷增長。目前275所普通高校高水平運動隊在我國7大地理區(qū)域內(nèi)均有分布，空間分布類型表現(xiàn)為離散型，區(qū)域分布較均衡，區(qū)域間差異較小。從本研究中可以得出華東地區(qū)高校高水平運動隊數(shù)量最多，達82所，遠遠超過其他地理區(qū)域。華東作為國家教育改革的試點區(qū)，在高校體育資源配置中，財力、人力、物資和信息等資源均處于優(yōu)勢地位[29]，因此分布的高校高水平運動隊最多。在省級尺度上，高校高水平運動隊分布在除西藏以外的30個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），分布較為均衡，省際差異較小，其中存在明顯差異的僅是北京市。北京市高校高水平運動隊有27所，這與北京是我國的政治、經(jīng)濟和文化中心，高校資源最為豐富有關(guān)[30]。在我國291個城市中，80個城市有高校高水平運動隊分布，占我國全部城市的27.5%。在市級尺度上，高校高水平運動隊的分布類型為聚集型，分布很不均衡，主要集中在經(jīng)濟發(fā)達且教育資源豐富的北京和上海，以及武漢、南京、天津、西安等經(jīng)濟較發(fā)達的文化古城。而僅有1所高校高水平運動隊的城市占一半以上，主要分布在經(jīng)濟發(fā)展緩慢、體育資源匱乏的西部和西南地區(qū)[31]。

當(dāng)前我國高校高水平運動項目分布存在兩點不足，一是高校高水平運動項目的分布不均衡，二是開設(shè)大部分運動項目的高校數(shù)量較少，影響力較弱。由表3可知，開設(shè)較多的高水平運動項目主要集中于我國的傳統(tǒng)重點體育項目，如田徑和籃球、足球、排球等集體項目，而開設(shè)龍舟、冰雪、棋牌、賽艇等具有地方特色的新興項目的高校較少，分布不均衡，這不利于在各區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間開展體育競賽。

我國高校高水平運動隊和運動項目的合理布局將加速我國高校體育和競技體育的發(fā)展[32]。鑒于以上分析，建議從以下幾點優(yōu)化我國高校高水平運動隊的空間布局：（1）優(yōu)化高校高水平運動隊在市級尺度上的空間布局，提高高校高水平運動隊空間分布的均衡性。通過評估分布在非省會城市的高校體育資源狀況，培育和加強資源狀況良好的高校建立高水平運動隊，以此來改變其在市級尺度上的不均衡分布。如新疆、青海、甘肅、寧夏、貴州和云南等地的高校，除新疆石河子外，這些省份所有的高校高水平運動隊都分布在省會城市。（2）均衡我國各地理區(qū)域內(nèi)高校高水平運動隊的高密度分布。盡管在區(qū)域尺度上高校高水平運動隊的分布相對均衡，但是得到的4個高密度分布區(qū)僅分布在華東和華北地區(qū)，這種格局并不利于在區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間形成良性競爭，不利于高校競技體育的發(fā)展。因此有必要在空間上通過合理布局，進一步發(fā)展我國高校高水平運動隊在其它地理區(qū)域的高密度分布區(qū)，如華南、東北和西南的中密度區(qū)可以加大高校高水平運動隊的培育力度，形成均衡、合理的發(fā)展態(tài)勢。（3）實現(xiàn)多種運動項目的協(xié)調(diào)發(fā)展和新舊項目的合理融合?；跉夂?、地域和民族傳統(tǒng)體育的特點，鼓勵高校在發(fā)展傳統(tǒng)重點運動項目的同時，兼顧新興弱勢運動項目，增加特色競技運動項目，如棒壘球、橄欖球、龍舟、摔跤和冰雪項目等，使得我國高校高水平運動項目的布局從點狀分布到網(wǎng)狀分布，再到面狀分布，真正形成全國性的高校競技體育新局面。（4）結(jié)合地方實際、發(fā)揮地方優(yōu)勢、增加高校自主權(quán)。在優(yōu)化高校高水平運動隊布局時，既要考慮高校資源配置能力，又要充分發(fā)揮地方優(yōu)勢，根據(jù)實際情況增加高校建設(shè)高水平運動隊的自主性，使高校高水平運動隊布局合理、發(fā)展均衡，從而促進我國高校競技體育的和諧發(fā)展。

4 結(jié)論

我國高校高水平運動隊的建設(shè)是我國高等教育和高校競技體育的重要組成部分，研究我國高校高水平運動隊的空間分布特征對于促進高校競技體育的均衡、持續(xù)、和諧發(fā)展具有重要意義。2017年我國共有275所高校招收高水平運動隊，分布在7個地理區(qū)域、30個省（自治區(qū)、直轄市）（西藏除外）以及80個城市。綜合以上研究內(nèi)容，我們得出以下結(jié)論：（1）我國高校高水平運動隊在不同空間尺度上表現(xiàn)出不同的分布特征，在區(qū)域和省級尺度為離散型分布且較為均衡，而在市級和高校尺度為聚集型分布且較為集中；（2）我國高校高水平運動隊空間分布在市級尺度上呈現(xiàn)出明顯的不均衡特征，其空間分布的均衡性與空間尺度有關(guān)，空間分布的均衡度隨尺度從市級、省級到區(qū)域逐漸增加；（3）我國高水平運動隊分布的高密度區(qū)為北京—天津、上?！K州—南京、武漢和西安4個區(qū)域，分布的低密度區(qū)為我國西部、西南地區(qū)和中高密度區(qū)的外圍圈層；（4）我國普通高校高水平運動項目的分布極不均衡，35%的運動項目的招生高校不足5所。本研究可以為我國高校高水平運動隊在空間上進一步的優(yōu)化和合理布局提供重要的支持和依據(jù)。