基于ESDA的成都市人口空間分布調(diào)查

黃洋

本文以成都市19個(gè)區(qū)縣的矢量數(shù)據(jù)和2006-2015年的人口與各區(qū)縣面積數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用空間自相關(guān)的方法，借助于GIS技術(shù)和GeoDa軟件對(duì)成都市各區(qū)縣人口分布的整體和局部空間差異展開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)全局空間自相關(guān)的數(shù)據(jù)研究，得到成都市的人口分布不是隨機(jī)的，而是在空間上呈現(xiàn)出正向的空間相互關(guān)系;通過(guò)對(duì)局部空間自相關(guān)的數(shù)據(jù)研究，得到成都市人口主要有兩種空間聚集模式：一是以成都市中心的區(qū)縣組成的高高聚集區(qū)，二是以成都市郊區(qū)的區(qū)縣組成的低低聚集區(qū)。

由于城市人口空間的分布情況在一定程度上反應(yīng)了一個(gè)城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，城市人口空間的分布的一直都是研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者是最先對(duì)城市人口空間的分布進(jìn)行研究的，Clark利用城市人口密度數(shù)據(jù)和城市間距離，研究了城市人口密度和距離的關(guān)系，并且提出了人口密度與距離之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系;Anselin采用空間統(tǒng)計(jì)和地理統(tǒng)計(jì)方法研究了人口空間分布格局的變化規(guī)律;LiujJ通過(guò)收集巢湖流域人口數(shù)據(jù)，利用GIS技術(shù)，對(duì)巢湖流域人口分布發(fā)展做了研究。國(guó)內(nèi)研究者研究雖然起步較晚，但也取得了一定成果。韓惠通過(guò)GIS技術(shù)，利用全國(guó)第四次人口普查數(shù)據(jù)，繪制出了中國(guó)人口密度圖.揭示了中國(guó)人口分布的空間格局;謝守紅利用全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)，研究了廣州市人口空間分布的演變規(guī)律，并且說(shuō)明了人口分布的原因;孟延春利用北京市人口普查數(shù)據(jù)，通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)北京市人口分布特征進(jìn)行了研究;大體概括來(lái)說(shuō)，不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的研究者們最主要的兩個(gè)研究方向還是人口分布的變化規(guī)律和影響因素，對(duì)于空間分布格局的研究還比較欠缺。成都坐落于中國(guó)四川省中部，是四川省省會(huì)，是四川省政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，對(duì)四川省的發(fā)展起著至關(guān)重要的決定。因此，為了進(jìn)一步完善成都的社會(huì)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)整個(gè)四川省的發(fā)展，研究成都市人口的分布格局就顯得十分必要。本文以成都市19個(gè)區(qū)縣的矢量數(shù)據(jù)和2006-2015年的人口與各區(qū)縣面積數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在ArcGIS和GeoDa軟件上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法研究成都市人口的空間分布狀況。

研究區(qū)概況

成都坐落于四川盆地西部，介于東經(jīng)102度54分至104度53分之間，北緯30度05分至31度26分之間，是四川的省省會(huì)、副省級(jí)市。成都市的總面積為14335Km2，包含了成華區(qū)、彭州市等20個(gè)區(qū)縣。截止2018年年底，成都市常住人口約為1633萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)常住人口約為1194. 05萬(wàn)人;2018年成都市戶籍人口約為1476. 05萬(wàn)人。

調(diào)查方法

探索性空間數(shù)據(jù)分析方法（ESDA）是分析空間數(shù)據(jù)和處理空間數(shù)據(jù)的一種方法，它能解釋和揭示分析對(duì)象在空間上的分布狀況，能說(shuō)明空間數(shù)據(jù)在空間上的聯(lián)系關(guān)系。ESDA大體包括三個(gè)部分：空間權(quán)重矩陣的創(chuàng)建、全局空間自相關(guān)和局部空間自相關(guān)。

空間自相關(guān)分析

全局空間自相關(guān)分析。通過(guò)對(duì)成都市地圖的處理，創(chuàng)建空間權(quán)重矩陣，在創(chuàng)建空間權(quán)重矩陣過(guò)程中，一定要保證各人口數(shù)量與之對(duì)應(yīng)的區(qū)縣次序與空間權(quán)重矩陣中的各區(qū)縣的次序一樣。之后運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)成都市2006 2016年人口進(jìn)行空間分析，算出每個(gè)區(qū)縣人口數(shù)量的全局空莫蘭數(shù)值，結(jié)果如下表1所示。Moran指數(shù)I的取值一般在1到1之間，大體可以分為三種情況，當(dāng)1大于0時(shí)，代表的是變量值在空間上表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，1約接近1，說(shuō)明相關(guān)性越大;當(dāng)1等于0時(shí)，代表的是變量值在空間上沒(méi)有相關(guān)性;當(dāng)1小于0時(shí)，代表的是變量值在空間上表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

通過(guò)表1可以看出，成都市各區(qū)縣在2006 2015年的全局Moran指數(shù)都接近0.8，且都通過(guò)了5%水平的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明成都市各區(qū)縣的人口分布不是隨機(jī)分布的，而是在空間上表現(xiàn)出明顯的空間聚集態(tài)勢(shì)，即在2006-2015年之間成都市人口密度表現(xiàn)出人口密度水平相似地區(qū)之間的聚集，也即成都市人口密度高的區(qū)縣，其周邊地區(qū)的人口密度也高，人口密度低的區(qū)縣，其周圍地區(qū)的人口密度也低。從時(shí)間順序上來(lái)看，2006-2015年的全局Moran指數(shù)是下降的降低，這暗示著從2006年到2015年成都市人口的全局空間自相關(guān)性是逐步減低的，在以后，這種相關(guān)性可能還會(huì)持續(xù)減小。

局部空間自相關(guān)分析。全局Moran指數(shù)能說(shuō)明成都市在整體空間上的集聚特點(diǎn)，但是不能說(shuō)明成都市在局部空間上的差異，因此，為了進(jìn)一步揭示成都市2006-2015年各區(qū)縣局部人口密度的空間聚集形式，借助GeoDa軟件，利用成都市2006年、2010年和2015年人口密度數(shù)據(jù)，分別獲取到2006、2010以及2015年人口密度Moran散點(diǎn)圖。圖中橫軸表示的是成都市20個(gè)區(qū)縣人口數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化值，縱軸代表的是每個(gè)區(qū)縣相鄰區(qū)域人口數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。一般而言，Moran散點(diǎn)圖分成了四個(gè)象限，分別表示了四種不同的局部空間聯(lián)系形式，兩種相關(guān)關(guān)系：第一象限（Hing-High）和第三象限（ Low-Low）表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系;第二象限（Low-High）和第四象限（High-Low）表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。

由以下的三幅散點(diǎn)圖可知： （1）通過(guò)三幅圖的對(duì)比可知，在2006-2015年之間，成都市各個(gè)區(qū)縣人口密度的聚集類型比較穩(wěn)定，空間的關(guān)聯(lián)模式主要以高高聚集（HH）和低低聚集（LL）為主。第一象限高高聚集的區(qū)縣是是武侯區(qū)、青羊區(qū)、錦江區(qū)、金牛區(qū)和成華區(qū)這五個(gè)區(qū)，表明這5個(gè)區(qū)的人口密度高，它們相鄰的區(qū)縣的人口密度也高;第三象限低低聚集主要是彭州市、都江堰市、溫江區(qū)、徐州市、大邑縣、邛崍市、邛崍市、青白仁區(qū)、金堂縣和新津縣這10個(gè)區(qū)縣，表明這10個(gè)區(qū)縣的人口密度一直不高，同時(shí)它們相鄰區(qū)縣的人口密度也不高;第二象限低高聚集區(qū)主要是郫縣、龍泉驛區(qū)、雙流區(qū)和新都區(qū)4個(gè)區(qū)縣，表明這4個(gè)區(qū)縣的人口密度不高，但是它們相鄰的區(qū)縣人口密度很高。（2）2006年高高聚集區(qū)的區(qū)縣分布在成都市中心，隨著時(shí)間的推移，截止到2015年該種類型的區(qū)縣仍然分布在成都市中心;2006年低高聚集的區(qū)縣主要分布在高高聚集區(qū)的區(qū)縣外圍，10年間聚集類型很穩(wěn)定，截止2015年，聚集類型分布仍然高高聚集區(qū)外圍;低低聚集區(qū)的區(qū)縣較多，其分布處在高高聚集和低高聚集的分布外圍，即分布在成都市的外圍，表明成都市人口密度的分布趨勢(shì)由成都市中心向郊區(qū)逐漸遞減，東部的人口密度在整體上略大于西部人口密度。（3）觀察三幅圖可以看到，錦江區(qū)正在逐步從第一象限過(guò)渡到第四象限，即錦江區(qū)的人口密度將越來(lái)越大，而其周圍區(qū)縣的人口密度有一個(gè)下降的趨勢(shì);金牛區(qū)正在逐步從第一象限向第三象限過(guò)渡。

結(jié)論

成都市人口分布格局呈現(xiàn)空間聚集趨勢(shì)。從全局空間自相關(guān)角度來(lái)看，在2006 2015年之間，成都市各個(gè)區(qū)縣人口Moran's I值都為正值，這表明成都市各個(gè)區(qū)縣的人口分布是具有一定特點(diǎn)的，不是隨便分布的，而是在整體空間上表現(xiàn)出一種在空間集聚的態(tài)勢(shì)，也就是說(shuō)人口數(shù)量比較少的區(qū)縣，其周圍區(qū)縣的人口數(shù)量也比較少，或者是人口數(shù)量較多的區(qū)縣，其周圍區(qū)縣的人口數(shù)量也較大。除此之外，從全局Moran's I值的變化趨勢(shì)來(lái)看，雖然成都市的全局空間自相關(guān)呈現(xiàn)減弱的趨勢(shì)，但是其減小的趨勢(shì)幾乎可以忽略不記，在10年間大約只減小了0. 02，因此，從整體上看，成都市各個(gè)區(qū)縣的人口數(shù)在空間分布上仍為正的空間自相關(guān)。

成都市人口分布格局呈現(xiàn)高高聚集與低低聚集模式。從局部空間自相關(guān)角度來(lái)看，通過(guò)成都市各個(gè)區(qū)縣在2006、2010與2015年人口密度的Moran散點(diǎn)圖分布結(jié)果可以說(shuō)明，成都市各個(gè)區(qū)縣主要分布在第一象限和第三象限，即是成都市各個(gè)區(qū)縣的人口密度在空間分布上呈現(xiàn)出正的空間聚集趨勢(shì)。第一象限的區(qū)縣主要是位于成都市中心的錦江區(qū)和金牛區(qū)等5個(gè)區(qū);第三象限的區(qū)縣主要是位于成都市郊區(qū)的彭州市和徐州市等10個(gè)區(qū)。在2006 2015年之間，成都市各個(gè)區(qū)縣人口的聚集形式非常穩(wěn)定，空間間的相互關(guān)系以高高集聚（ HH）和低低集聚（LL）為主，同時(shí)，還可以看出，對(duì)于這兩種聚集方式的區(qū)縣在地理位置上的分布也非常穩(wěn)定，大體上可以概括為在成都市中心的區(qū)縣的人口密度空間自相關(guān)的正向相關(guān)關(guān)系最為明顯。

成都市人口分布格局呈現(xiàn)穩(wěn)定性與過(guò)渡性。對(duì)比三幅Moran散點(diǎn)圖可以看出：在2006-2015年間，成都市各區(qū)縣人口的聚集類型比較穩(wěn)定，空間的關(guān)聯(lián)模式以高高集聚（ HH）和低低集聚（LL）為主。同時(shí)，對(duì)于這兩種模式分布的地區(qū)大體上保持平穩(wěn)狀態(tài)。除此之外，還可以看出有個(gè)別區(qū)縣人口分布狀況在發(fā)生位移：處于第一象限的錦江區(qū)正在向第四象限過(guò)渡;處于第一象限的金牛區(qū)正在向第二象限過(guò)渡。

作者單位：成都理工大學(xué)旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院