我國高校高水平足球隊的時空分布特征分析

趙建峰,李建英,張殷波

(1.山西大學(xué) 體育學(xué)院,山西 太原 030006;2.山西財經(jīng)大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,山西 太原 030006)

高校高水平運動隊是教育部為培養(yǎng)具有較高文化素質(zhì)的高水平運動員,面向普通高中應(yīng)屆畢業(yè)生中公開招考和選拔具備一定運動天賦和文化素質(zhì)學(xué)生,在核準(zhǔn)公布的運動項目中組建高校運動隊,以提升我國競技體育的整體水平。足球運動作為世界上最熱門的體育項目之一,長期以來在我國體育發(fā)展事業(yè)上備受關(guān)注[1-3]。我國高校高水平足球隊作為競技足球的重要組成部分,既為足球運動提供了后備人才[4],也豐富了校園文化建設(shè)[5]。近年來,針對高校高水平足球隊的研究主要側(cè)重于對足球教練員的隊伍建設(shè)、運動隊建設(shè)和管理現(xiàn)狀的調(diào)查等研究[6-9],而對全國高校高水平足球隊的空間分布及時空發(fā)展動態(tài)缺乏整體了解,這將不利于其空間發(fā)展的均衡性。

GIS空間分析技術(shù)可對空間信息進(jìn)行有效的分析和處理[10-12],已經(jīng)開始在競技體育領(lǐng)域[13]得到了成功運用。有關(guān)學(xué)者基于GIS空間分析技術(shù)研究了我國足球俱樂部的空間分布特征[14-16],以及分析了我國競技體育實力的空間差異性[17-18]、中國區(qū)域競技體育發(fā)展的空間自相關(guān)特征[19]等,但是對高校高水平足球隊的相關(guān)研究仍鮮有報道。2005年是我國高校高水平運動隊進(jìn)入快速發(fā)展的時間節(jié)點[20],全國有70所高校招收高水平足球隊,而隨后的10 a內(nèi)高校高水平運動隊一直處于穩(wěn)定的發(fā)展階段。直到2016年開始,高校高水平足球隊經(jīng)歷了三年的快速發(fā)展,從2016年的74所、2017年的83所,直到2018年更是突飛猛進(jìn)的增長,共有154所高校建設(shè)了高校高水平足球隊。那么,當(dāng)前我國高校高水平足球隊的空間分布格局有什么特征?在時空分布上又有什么變化趨勢和發(fā)展動態(tài)?以及在區(qū)域發(fā)展上的空間相關(guān)性如何?這些問題的探討,將有助于分析和探討我國高校高水平足球隊空間發(fā)展的均衡性,從地理空間角度為中國高校高水平足球隊的未來發(fā)展規(guī)劃提供理論參考。因此,本文運用GIS空間分析和地統(tǒng)計法等,對我國高校高水平足球隊的地理分布特征及其時空動態(tài)變化進(jìn)行了探討,具體包括當(dāng)前我國高校高水平足球隊的空間分布格局及特征,不同的發(fā)展階段高校高水平足球隊的發(fā)展變化及其空間自相關(guān)性,以期為我國高校競技足球運動的合理布局和均衡性發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 高校高水平足球隊的分布數(shù)據(jù)和分布圖繪制

根據(jù)我國高校高水平足球隊的發(fā)展歷程,本研究選取2005年以及2016、2017和2018年四個發(fā)展階段的高校高水平足球隊為研究對象,確定其所在的高校及所屬的城市、省份、區(qū)域,建立相關(guān)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。首先利用Google Earth確定高校的地理分布位置,將地理分布位置轉(zhuǎn)換為高校分布的經(jīng)緯度數(shù)據(jù);然后在ArcGIS10.2中生成高校高水平足球隊的地理分布位置圖;進(jìn)而分別統(tǒng)計全國各區(qū)域、省、市的高校高水平足球隊分布數(shù)量,并運用自然分割法進(jìn)行分級,最后繪制我國高校高水平足球隊在不同時期的空間分布圖。

1.2 平均最近鄰指數(shù)

平均最近鄰指數(shù)(ANNI),可反映地理空間中點要素的鄰近程度。本文采用ANNI判別我國高校高水平足球隊空間分布的類型,計算公式如下[21]:

(1)

其中,ANNO為高校高水平足球隊的平均距離,ANNE為高校高水平足球隊的預(yù)期距離,n為開設(shè)高水平足球隊的院?？倲?shù),A為研究區(qū)面積,dij為任何一所高校與其最近高校間的距離。當(dāng)ANNI>1時,高校高水平足球隊為離散分布;當(dāng)ANNI<1時,高校高水平足球隊為聚集分布;當(dāng)ANNI=1時,高校高水平足球隊為隨機分布。

1.3 核密度分析

核密度函數(shù)(KDF),可用于估計點要素在地理空間上分布的概率密度,以反映要素的空間聚集狀況。計算任意點x處的核密度公式為[22]:

(2)

其中,x為預(yù)估計高校的地理位置,n為開設(shè)高水平足球隊的院?？倲?shù),r為高校搜索帶寬度,k()為核密度函數(shù),dis為以高校x為中心的寬度范圍內(nèi)高校i到x的距離。本研究采用高校數(shù)為各城市點賦予權(quán)重,r設(shè)置為2018年高校水平足球隊隨機分布下的平均距離143 km。

1.4 洛倫茲曲線與集中化指數(shù)

洛倫茲曲線可用來直觀表達(dá)研究對象的集中化程度[23]。本研究以各城市內(nèi)開設(shè)高水平足球隊高校數(shù)量從大到小排序后的累計比重為縱坐標(biāo),高校高水平足球隊所在城市為橫坐標(biāo),得到我國高校高水平足球隊不同時期空間分布的洛倫茲曲線圖。曲線上凸程度表示我國高校高水平足球隊的聚集程度,即曲線越上凸,高校越集聚。

集中化指數(shù)可以反映研究對象在空間分布上的集中程度。本文在洛侖茲曲線的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步用集中化指數(shù)分析我國高校高水平足球隊在不同尺度和不同時期的時空變化特征,計算公式為[24]:

(3)

其中,I為高校高水平足球隊地理分布集中化指數(shù),M為高校高水平足球隊完全聚集分布比重的累計值,A為當(dāng)前高校高水平足球隊分布比重的累計值,

R為平均分布時高校高水平足球隊的比重累計值。I值為[0,1],I值越大,表明高校高水平足球隊分布越集中;I值越小,則表明高校高水平足球隊趨于分散分布。

1.5 空間自相關(guān)性分析

空間自相關(guān)分析可用于檢驗空間中各要素間是否存在一定的相關(guān)性。全局自相關(guān)(Moran)指數(shù)可反映當(dāng)前要素與其相鄰空間要素之間的相關(guān)程度[25]。計算公式為:

(4)

其中,I為全局自相關(guān)指數(shù),n為開設(shè)高水平足球隊的院?？倲?shù),Xi和Xj分別為高校i與j的特征值,X為所有高校的空間特征均值,Wij表示高校分布的權(quán)重矩陣。I值為[-1,1]。當(dāng)I為負(fù)時,表示各高校間存在負(fù)的空間自相關(guān)性,當(dāng)I值為0時,表示各高校間不存在空間相關(guān)性,當(dāng)I為正時,表示各高校間存在正的空間自相關(guān)性。

2 結(jié)果與討論

2.1 當(dāng)前我國高校高水平足球隊的空間分布特征

2018年我國共有154個高校高水平足球隊分布于29個省(自治區(qū)、直轄市)(不含青海和西藏)(圖1)。從區(qū)域尺度分析,我國高校高水平足球隊分布呈東多西少格局,其中華東(49所)和華北(30所)最為集中,占50%以上;其他地區(qū)分布較為均勻,依次為華中(23所)、東北(14所)、西北(14所)、西南(14所)和華南(10所)。

圖1 2018年高校高水平足球隊的空間分布(A)及核密度分布(B)Fig.1 Spatial distribution (A) and kernel density distribution (B) of high-level football teams in 2018

進(jìn)一步對高校高水平足球隊分布的集中程度進(jìn)行核密度分析,結(jié)果顯示：我國高校高水平足球隊形成以北京天津、武漢長沙、西安和南京上海地區(qū)為核心的4個高密度區(qū),中密度區(qū)包括東北三省、包頭呼和浩特、濟(jì)南淄博、福州廈門潮州等地區(qū),其他地區(qū)為低密度區(qū)。在不同的地理尺度上(表1),高校高水平足球的分布類型不盡相同,其中區(qū)域尺度為離散分布(ANNI>1),在省級和市級尺度趨于均勻分布(ANNI接近于1),而在高校尺度為聚集分布(ANNI<1)。綜上分析,我國高校高水平足球隊主要分布在東部地區(qū),且主要集中在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好、高校資源較為豐富的城市,西部地區(qū)高校聚集密度普遍較低,且僅集中在個別省會城市,整體上我國高校高水平足球隊的空間分布呈聚集特征,與我國高校高水平運動隊整體的空間分布特征相一致[26]。

表1 高校高水平足球隊空間分布的平均最近鄰指數(shù)

2.2 不同時期我國高校高水平足球隊的時空分布動態(tài)過程

從四個發(fā)展時期我國高校高水平足球隊空間分布圖可直觀得出(圖2):2005年全國共25個省份、70所高校招收高水平足球隊,主要集中在北京(10所)、江蘇(7所)和湖北(5所),有一半以上的省份僅有1-2個高校高水平足球隊的分布,這些省份集中在我國西部地區(qū),而黑龍江、青海、西藏等6個省份沒有高水平足球隊;2016和2017年全國招收高水平足球隊的高等院校分別增加到74所和83所,增加的省份主要集中在陜西和湖南,其他省份與上一階段差異不大;直到2018年,隨著全民健身運動浪潮和國家政策支持力度的增大,我國招收高水平足球隊的高校有了較大幅度的調(diào)整,全國共154個高校高水平足球隊(西藏和青海除外)。從空間格局上看,高豐度地區(qū)由北京、上海、江蘇等逐步擴(kuò)大到陜西、山東、湖北及東部沿海一帶,江蘇(14所)成為高水平足球隊最多的省份,中高豐度地區(qū)較前三個時期的分布范圍也更廣,低豐度地區(qū)范圍進(jìn)一步縮小,但仍集中在西部和西南部分地區(qū)。

進(jìn)一步通過四個時期的洛倫茲曲線圖(圖3)分析,四個時期的洛倫茲曲線均表現(xiàn)為典型上凸,表明其在空間分布上均具有集中分布的特征,其中2018年高校高水平足球隊空間分布不均衡程度最高。

結(jié)合不同時期、不同尺度的地理集中化指數(shù)(表2),總體上我國高校高水平足球隊空間分布的聚集程度呈逐漸增長的趨勢,2005年在區(qū)域和省級尺度上的地理集中化程度最高,2018年則在市級尺度上集中化程度最高,而2016、2017年的地理集中化程度均為最低,高校分布較為均衡。在不同研究尺度下,從區(qū)域、省級到市級地理集中化程度逐漸增大,市級尺度上的地理集中化程度在2018年達(dá)到最高,表現(xiàn)出明顯不均衡分布的特征。將高校高水平足球隊與已有職業(yè)足球俱樂部時空變化的相關(guān)結(jié)論進(jìn)行比較,盡管職業(yè)足球俱樂部分布也呈現(xiàn)顯著的空間不均衡性特征,但高校高水平足球隊的發(fā)展主要依賴于國家政策和體制的建設(shè)與規(guī)劃，且受限于高校發(fā)展水平的不同;而職業(yè)足球俱樂部的局部集聚分布主要由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市決定,致使東部沿海城市占比達(dá)到70%以上,而中西部地區(qū)很多省份處于空白狀態(tài)[14-15]。

表2 不同時期、不同尺度下高校高水平足球隊空間分布的地理集中化指數(shù)比較

2.3 不同時期我國高校高水平足球隊的空間自相關(guān)性

全局Moran’sI指數(shù)可以反映我國高校高水平足球隊的空間自相關(guān)特征(圖4)。2005-2018年我國高校高水平足球隊的全局Moran’sI值均為正值,且I值從0.303逐步增大到0.646,總體上呈增長態(tài)勢,表明我國高校高水平足球隊呈聚集分布,且具有正的空間自相關(guān)性,即開設(shè)高水平足球隊院校數(shù)量較多的地區(qū)相互集聚,開設(shè)高水平足球隊院校數(shù)量較少的地區(qū)也相互集聚,且各地區(qū)間開設(shè)高水平足球隊院校的數(shù)量受周邊地區(qū)的影響逐漸增大。

通過Moran’sI散點圖來量化分析各聚集地區(qū)的聚集程度和種類,圖中第一、三象限分別為“高-高”“低-低”聚集區(qū),該區(qū)域中開設(shè)高水平足球隊的高校呈空間正相關(guān),第二、四象限分別為“低-高”“高-低”聚集區(qū),該區(qū)域中高校發(fā)展呈空間負(fù)相關(guān)。從圖4可以看出,四個時期中絕大多數(shù)地區(qū)均位于第一、三象限,表現(xiàn)出“高-高”“低-低”的聚集特點。表3 列出“高-高”聚集的地區(qū)主要集中在北京、武漢等中東部地區(qū),“低-低”集聚區(qū)主要為西部和西南部地區(qū)。此外,2018年的散點最為集中且I值最高,表明該年開設(shè)高水平足球隊院校的地區(qū)空間集聚程度最強。

圖2 在四個發(fā)展時期我國高校高水平足球隊的空間分布Fig.2 Spatial distribution of high-level football teams in four development periods

圖3 高校高水平足球隊在市級尺度的空間分布的洛倫茲曲線Fig.3 Lorentz curves of spatial distributions of high-level football sport teams in city scale

圖4 四個不同時期高校高水平足球隊空間分布的Moran散點圖Fig.4 Scatter diagram of Moran of spatial distribution of high-level football teams in four different periods

表3 不同時期高校高水平足球隊Moran散點圖地區(qū)對應(yīng)表

3 結(jié)論

本研究運用GIS空間分析、地統(tǒng)計學(xué)和計量地理學(xué)模型等,對我國高校高水平足球隊的空間分布特征和發(fā)展動態(tài)進(jìn)行分析,得到如下結(jié)論。

(1)2018年,我國招收高水平足球隊的院校共154所,分布在7個地理區(qū)域的29個省(自治區(qū)、直轄市)(不含青海和西藏)以及58個城市。在地理分布上呈顯著的不均衡和局部聚集特征,不同地區(qū)間高校分布差異較大,北部、東部開設(shè)高水平足球隊的高校數(shù)量遠(yuǎn)高于南部和西部地區(qū),其在華東、華北地區(qū)的占比高達(dá)50%以上,并形成了以北京-天津、武漢-長沙、西安和南京-上海為核心的4個高密度區(qū),西部和西南部地區(qū)高校分布密度較低,且僅集中在個別省會城市和高校資源較為豐富的城市。在不同的地理尺度上,高校高水平足球隊的分布不盡相同,就區(qū)域和省級分布而言,呈離散形態(tài);就市級和高校分布而言,呈集聚形態(tài)。

(2)2005年—2017年,我國高校高水平足球隊呈穩(wěn)定小幅增長趨勢,且豐度較高的區(qū)域集中在北京、上海、江蘇和陜西等地,低豐度地區(qū)集中在我國西部和西南地區(qū)。2018年高校高水平足球隊數(shù)量大幅增加,高豐度區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大至山東、湖北和湖南等地,中高豐度區(qū)極速擴(kuò)增,主要集中在我國中東部地區(qū),囊括了其中的12個省(自治區(qū)、直轄市),低豐度地區(qū)未有變化。在四個不同發(fā)展時期,我國高校高水平足球隊均為有聚集分布特征,且集中化程度總體呈逐漸增長的趨勢,到2018年高校高水平足球隊的空間集中化程度達(dá)到最高。隨著研究尺度的減小,高校高水平足球隊的地理集中程度表現(xiàn)為由區(qū)域、省級到市級逐漸增強。

(3)通過對2005年—2018年我國高校高水平足球隊空間發(fā)展的全局空間自相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),四個時期的Global Moran’sI指數(shù)均為正數(shù)且逐漸增大,表明我國高校高水平足球隊呈正的空間自相關(guān)性,且空間依賴程度逐漸增強。Moran’sI散點圖顯示四個時期中絕大多數(shù)高校高水平足球隊位于第一、三象限,呈現(xiàn)出“高-高”“低-低”的集聚特征,北京、上海、西安等城市是“高-高”集聚類型的典型代表,“低低”集聚類型則主要分布在西部和西南地區(qū)且集聚特征更加突出。