基于GIS的山地城市網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋格局及影響因素研究
——以陜西省漢中市為例

許 鵬，方麗媛

（1.中國移動通信集團(tuán)陜西有限公司漢中分公司，陜西 漢中 723099；2.陜西科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 西安 710021）

近年來，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施已成為城市空間重要的基礎(chǔ)設(shè)施，以通信網(wǎng)絡(luò)為支撐的智慧城市已成為各個城市規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平在一定程度上可以較好地反映該城市經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展強(qiáng)度，是推進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)城市信息化的重要保障。截至2022 年年底，我國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)10.67 億人，隨著移動信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)方式在世界范圍內(nèi)改變著人們的日常生活。眾多學(xué)者多角度定性分析了網(wǎng)絡(luò)覆蓋對城市發(fā)展的影響，但目前國內(nèi)外利用地理信息技術(shù)開展網(wǎng)絡(luò)覆蓋度方面研究乏善可陳，且很少涉及綜合研究區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)施空間分布情況。

黨俊肖等人利用GIS 空間分析技術(shù)對隴南丘陵山區(qū)通信覆蓋及傳輸損耗進(jìn)行計(jì)算，得到研究區(qū)基站信號強(qiáng)度的可視化空間分布［1］。李曉雨等人研究中國3G基站設(shè)施建設(shè)分布情況，表明其在全國范圍和區(qū)域?qū)用婵臻g分布上極不均衡，具有同一地理空間上的依賴性和疊加趨勢［2］。黃建偉等人通過對華東地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋與閑置宅基地流轉(zhuǎn)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋對宅基地流轉(zhuǎn)行為的影響較大［3］。Moss等人通過對研究區(qū)骨干光纖網(wǎng)絡(luò)分布進(jìn)行研究，表明骨干網(wǎng)絡(luò)在不同尺度層面都存在分布不均衡現(xiàn)象［4］。Vinciguerra 等人通過研究歐洲的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施鏈接主要集中于臨近地區(qū)或網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒狳c(diǎn)區(qū)域［5-6］。由于不同城市的發(fā)展階段和環(huán)境不同，對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究側(cè)重點(diǎn)也有所不同，但更多學(xué)者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的分布在一定程度上影響區(qū)域間的信息傳遞服務(wù)，繼而加劇了地區(qū)發(fā)展差異［7-8］。因此網(wǎng)絡(luò)覆蓋度可以很好地反映城市社會發(fā)展程度，是推進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長，優(yōu)化城市發(fā)展的重要保障。

信息社會中網(wǎng)絡(luò)的連接使得人們更加不受時間和空間的約束，但新的通信技術(shù)仍然會受制于技術(shù)及周邊環(huán)境的影響。例如5G網(wǎng)絡(luò)傳輸更快，但往往比2G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍更窄，網(wǎng)絡(luò)傳輸會受制于信號衰減而影響傳播距離。當(dāng)前中國的基礎(chǔ)通信已經(jīng)達(dá)到全覆蓋，但高速通信設(shè)施分布不均衡，這種不均衡情況進(jìn)一步影響了地區(qū)之間的信息化發(fā)展。截至2022 年三大通信運(yùn)營商累計(jì)固網(wǎng)寬帶用戶5.6 億戶，其中中國移動占比48.9%；累計(jì)用戶16.9 億，其中中國移動占比57.7%. 這表明中國移動網(wǎng)絡(luò)具有較廣的覆蓋率。文章利用2021年陜西移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋數(shù)據(jù)，在GIS 技術(shù)支持下，研究現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上作為山地城市的漢中市網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋格局，并與其影響因子進(jìn)行對比分析，意圖揭示其中關(guān)聯(lián)性，為漢中市社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。研究成果亦能為其他山地城市網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化提供可視化技術(shù)解決方案，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

漢中市地處中國版圖的幾何中心，是南北過渡的重要生態(tài)地帶，城市人口數(shù)量和GDP總量高度集中，具有典型秦巴山地城市特征。該市地處東經(jīng)105°30'50”～108°16'45”，北緯32°08'54”～33°53'16”，位于陜西省東南部，為陜南地區(qū)重要的區(qū)域中心城市，輻射周邊陜、甘、川、渝等地區(qū)。北依秦嶺，南屏巴山，中部為漢中盆地平原［9］，總面積為2.72萬平方千米。轄漢臺區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、洋縣、西鄉(xiāng)縣、勉縣、寧強(qiáng)縣、略陽縣、鎮(zhèn)巴縣、留壩縣和佛坪縣2區(qū)9縣。根據(jù)第七次人口普查數(shù)據(jù)，截至2020年，漢中市常住人口為321.15萬人［10］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究收集了漢中市網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、社會人口經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、行政邊界、地表數(shù)字高程、交通路網(wǎng)和土地利用類型等數(shù)據(jù)，分別形成專題圖層。其中人口數(shù)據(jù)來源于《漢中市第七次全國人口普查主要數(shù)據(jù)公報(bào)》，寬帶覆蓋數(shù)據(jù)及通信基站信息來源于中國移動通信集團(tuán)陜西有限公司內(nèi)部規(guī)劃平臺。

寬帶數(shù)據(jù)獲取范圍為2021年陜西移動有效覆蓋小區(qū)，數(shù)據(jù)信息包括寬帶小區(qū)名稱、經(jīng)緯度坐標(biāo)、已覆蓋住戶數(shù)等，共選取10962個數(shù)據(jù)點(diǎn)為具體研究對象。通信基站數(shù)據(jù)由2021年陜西移動有效通信基站站址信息獲得，數(shù)據(jù)信息包括基站名稱、經(jīng)緯度坐標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)制式等，共選取2G 基站站點(diǎn)數(shù)據(jù)2243個，4G 基站站點(diǎn)數(shù)據(jù)5331個，5G基站站點(diǎn)數(shù)據(jù)1419個。以此為基礎(chǔ)建立漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間數(shù)據(jù)庫，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化（圖1），進(jìn)一步綜合研究網(wǎng)絡(luò)覆蓋整體情況。

圖1 漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋位置分布圖

2 研究方法

網(wǎng)絡(luò)覆蓋度是考察城市經(jīng)濟(jì)活力較為直接的指標(biāo)，可以準(zhǔn)確反映地區(qū)經(jīng)濟(jì)空間特征，能夠體現(xiàn)城市內(nèi)部經(jīng)濟(jì)社會活動的強(qiáng)度。文章首先將寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋小區(qū)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)與寬帶覆蓋人口規(guī)模結(jié)合，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行有效識別，通過空間自相關(guān)分析、核密度分析法反映漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)空間集聚熱點(diǎn)區(qū)域。然后利用通信基站信號傳輸模型，利用最近鄰指數(shù)、緩沖區(qū)分析對漢中市無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋度進(jìn)行研究。最后綜合分析漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋格局及影響因素，并將結(jié)果進(jìn)行可視化。

2.1 空間自相關(guān)分析

2.1.1 全局空間自相關(guān)

空間自相關(guān)是指一些變量在同一區(qū)域內(nèi)與觀測數(shù)據(jù)之間存在潛在的相互依賴性，側(cè)重對空間屬性的某一特征空間分布情況及趨勢狀態(tài)進(jìn)行分析，能檢驗(yàn)該要素屬性值在區(qū)域中的整體分布情況［11］。相關(guān)計(jì)算模型如下

式（1）中，n代表區(qū)域單元個數(shù)，wij為權(quán)重矩陣，(xi-)和(xj-)為區(qū)域單元中i，j個空間單元上的觀測值與平均值偏差。

標(biāo)準(zhǔn)化Z值常用于檢查全局空間自相關(guān)指數(shù)的顯著性水平，其計(jì)算模型如下

式（2）中，E(I)為自相關(guān)性的期望值，VAR(I)為方差，Zscore表示標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量的閾值。

2.1.2 局部空間自相關(guān)

局部空間自相關(guān)與全局空間自相關(guān)類似，但它可以更加直觀地顯示異常值和集聚值的分布［11］。通過對局部單元與鄰近區(qū)域的差異程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研究，并根據(jù)分析研究區(qū)域街道單元的聚集或離散生成聚集圖。其相關(guān)計(jì)算模型如下

2.2 核密度分析

核密度分析法（KDE）是一種隨距離衰減規(guī)律的計(jì)算方法，用以計(jì)算要素在其周圍鄰域中的密度，并可以對要素賦以權(quán)重值，通過形態(tài)特征直觀表達(dá)要素的空間分布特征［12］。計(jì)算模型如下

式（4）中，h為閾值，n為閾值范圍內(nèi)的要素?cái)?shù)，d為數(shù)據(jù)的維數(shù)。

2.3 最近鄰指數(shù)分析

任何點(diǎn)要素在空間中都具有集聚或分散的狀態(tài)，最近鄰指數(shù)可以根據(jù)每個要素與其最近鄰要素和隨機(jī)狀態(tài)下的最近鄰距離進(jìn)行比較分析［13］，得出要素的分布狀態(tài)。其表達(dá)式為

式（5）中，Es表示隨機(jī)分布狀態(tài)下平均預(yù)期距離，n為樣本數(shù)，A為研究區(qū)面積，Er表示實(shí)際數(shù)據(jù)的平均最鄰近距離，di為每個要素與其最近鄰要素之間的平均距離。

2.4 緩沖區(qū)分析

緩沖區(qū)分析是研究以特定的地理要素為中心，識別某地理要素對其周圍的鄰近性或影響度，而在其周圍建立有一定緩沖半徑的區(qū)域，進(jìn)而得到其綜合影響范圍［14］的分析方法。緩沖區(qū)定義為

其中，r為緩沖區(qū)半徑，d為平面點(diǎn)x距要素a的歐式距離，P是由x構(gòu)成的集合，即要素a的緩沖區(qū)。

通信基站無線信號傳輸過程中會受距離影響而在空間中有路徑損耗。為了方便研究，文章根據(jù)不同制式基站信號傳輸平均距離為半徑刻畫緩沖區(qū)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)測，如表1所示。

表1 不同制式基站信號傳輸覆蓋范圍

3 結(jié)果分析

3.1 寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析

將漢中市各區(qū)縣寬帶網(wǎng)絡(luò)空間分布規(guī)模進(jìn)行對比，可以看出寬帶網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)模在空間上分布不均衡，主要表現(xiàn)為中心區(qū)縣覆蓋較為密集，山區(qū)郊縣分布較為稀疏。寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋與人口規(guī)模存在密切聯(lián)系，即人口的分布狀況在一定程度上影響寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的空間格局。

基于統(tǒng)計(jì)層面對漢中市縣域網(wǎng)絡(luò)覆蓋與人口進(jìn)行分析，漢中市人口密度較大的漢臺區(qū)、城固縣、南鄭區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度也較高，而人口密度較小的佛坪縣和留壩縣，網(wǎng)絡(luò)覆蓋明顯較為稀疏。網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度縣際之間差異較大，密度最大的漢臺區(qū)達(dá)到889 戶∕km2，密度最小的留壩縣僅為14 戶∕km2，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度與人口密度具有高度一致性。

3.1.2 全局空間自相關(guān)

將各個寬帶小區(qū)覆蓋用戶映射到街道、鎮(zhèn)，并通過寬帶覆蓋密度綜合值進(jìn)行全局空間自相關(guān)分析，以戶∕km2作為唯一屬性值。利用ArcGIS 軟件空間自相關(guān)（Moran's I）進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，Moran's I 指數(shù)為0.35>0，表明寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度在空間上呈正相關(guān)。文章基于P=0.01，對Z 值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，Z 值為10.79>2.58. 顯著性檢驗(yàn)說明漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋整體呈現(xiàn)出明顯的聚集特征。進(jìn)一步通過高∕低聚類（Getis-Ord General G）工具分析，Z值為11.13，表示寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋呈現(xiàn)出高∕高集聚。

3.1.3 局部空間自相關(guān)

利用ArcGIS 軟件進(jìn)行高∕低聚類分析，對其結(jié)果進(jìn)行處理生成聚類分布圖，如圖2 所示。分析結(jié)果表明呈相關(guān)性HH 型的街道共9個，為漢臺區(qū)的中山街街道、漢中路街道、東關(guān)街道、東大街街道、漢中路街道、北關(guān)街道、鑫源街道、七里街道和南鄭區(qū)大河坎鎮(zhèn)。這些街道主要分布在漢中市主城區(qū)范圍，該區(qū)域地勢平坦，交通發(fā)達(dá)，屬于漢中市經(jīng)濟(jì)、人口聚集區(qū)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋高值區(qū)集聚分布。

圖2 漢中市空間自相關(guān)分析聚類分布圖

3.1.4 核密度分析

基于空間自相關(guān)分析結(jié)果，可得出漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)空間分布具有集聚現(xiàn)象。為進(jìn)一步強(qiáng)化空間分布模式，利用ArcGIS 空間分析中密度分析工具對寬帶覆蓋小區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度估計(jì)法計(jì)算，以小區(qū)覆蓋規(guī)模為權(quán)重，采用分位數(shù)等級遞減劃分，對結(jié)果進(jìn)行空間可視化（圖3）。

圖3 漢中市寬帶覆蓋核密度空間格局

如圖3所示，漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)總體上呈現(xiàn)中心城區(qū)連片集聚分布態(tài)勢，密度較高區(qū)域則全部集中在漢中盆地范圍內(nèi)，漢臺區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、洋縣、勉縣、西鄉(xiāng)縣寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋最為密集，其空間極化程度高。隨著中心距離擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施覆蓋密度也呈現(xiàn)遞減趨勢，表現(xiàn)出同一等級網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度環(huán)圍繞在更高等級的外圍。進(jìn)一步觀察外圍山區(qū)郊縣佛坪縣、留壩縣、鎮(zhèn)巴縣、略陽縣、寧強(qiáng)縣，可以看出網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度主要分布在縣城或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心，這些地區(qū)是地形起伏較平緩的山間平地地區(qū)，同時也是鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域人口和經(jīng)濟(jì)高密度區(qū)。

3.1.5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度分析

以映射到鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道的寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于2011 年《陜西省分鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃圖》對漢中市鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界矢量化，生成各行政單元面積，通過分位數(shù)等級遞減劃分，得到結(jié)果如圖4 所示?；卩l(xiāng)鎮(zhèn)尺度對網(wǎng)絡(luò)覆蓋度進(jìn)行分析，結(jié)果表現(xiàn)為中部鄉(xiāng)鎮(zhèn)覆蓋密度高，四周低。覆蓋密度高值區(qū)多集中在漢臺區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、勉縣等低海拔地區(qū)街道，其余高值區(qū)則全部分布在郊縣縣城街道。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，其在網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度前十的街道中漢臺區(qū)占7個，南鄭區(qū)占1個，勉縣占1個，城固縣占1個，覆蓋密度最高的為漢臺區(qū)中山街街道。

圖4 漢中市寬帶覆蓋街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)密度圖

基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的縣域和鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度分析，均反映了網(wǎng)絡(luò)覆蓋不均衡現(xiàn)象。在縣域尺度上，覆蓋密度最大的是漢臺區(qū)，覆蓋密度最小的是留壩縣。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上，覆蓋密度最大的是漢臺區(qū)中山街街道，約12428戶∕km2，密度最小的是南北秦巴山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，約3戶∕km2.表明研究尺度的縮小能有效降低縣域尺度平均化影響，更能細(xì)化地表達(dá)網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況。通過鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的對比分析可知網(wǎng)絡(luò)覆蓋在縣域內(nèi)部空間分布上的不均衡現(xiàn)象，這種不均衡現(xiàn)象又與漢中市的地形特征緊密相關(guān)。

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋分析

3.2.1 最近鄰指數(shù)分析

從上述寬帶網(wǎng)絡(luò)分析來看，漢中市網(wǎng)絡(luò)設(shè)施覆蓋密度在各個區(qū)縣之間差異較大，集聚特征明顯。因此，利用平均最近鄰指數(shù)對漢中市通信基站設(shè)施聚集程度進(jìn)行進(jìn)一步的分析，可以很好地補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)整體覆蓋情況。

按最近鄰指數(shù)計(jì)算漢中市通信基站的聚集程度，結(jié)果顯示漢中市全部通信基站設(shè)施空間分布最近鄰指數(shù)（NNI）為0.013，明顯小于1，且z 值得分為-338.506，明顯小于-2.58.顯著性水平檢驗(yàn)表明，漢中市通信基站站址資源空間分布同樣呈現(xiàn)集聚態(tài)勢，且集聚特征非常明顯。同時不同制式通信基站設(shè)施空間分布集聚程度略有差異，2G 基站最近鄰指數(shù)為0.01，4G 基站最近鄰指數(shù)為0.016，5G 基站最近鄰指數(shù)為0.002.最近鄰指數(shù)分析結(jié)果表明，5G 基站空間聚集程度最大，4G 基站空間離散程度較高，與漢中市不同類型通信基站站址分布實(shí)際調(diào)研情況相符。

3.2.2 緩沖區(qū)分析

根據(jù)移動通信基站電磁波傳播空間場強(qiáng)分布，將GIS 技術(shù)和信號傳播技術(shù)相結(jié)合，采用緩沖區(qū)模型來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋預(yù)測，以不同網(wǎng)絡(luò)制式均值半徑為緩沖區(qū)，分析漢中市無線網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋情況，如圖5 所示。結(jié)果顯示，2G基站網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍幾乎涵蓋整個漢中市轄區(qū)，4G基站網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋涵蓋漢中市主要人口密集區(qū)和交通線，5G基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要涵蓋漢中市各區(qū)縣城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心以及人口高密集區(qū)。

圖5 漢中市通信基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋緩沖區(qū)圖

由圖5可知，高等級制式的通信基站在相對高等級的區(qū)縣集聚分布，同時不僅在區(qū)縣之間分布密度差異較大，在區(qū)縣內(nèi)部地區(qū)也存在較大數(shù)量、密度上的差異，區(qū)位良好的地區(qū)明顯集聚分布，這直接導(dǎo)致了地區(qū)之間信號覆蓋的強(qiáng)弱和地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息獲取能力的差距。

4 影響因素及驅(qū)動力

網(wǎng)絡(luò)覆蓋程度受人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多種因素的影響與制約。通過對影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋度的因素進(jìn)行分析，可以更好地推動漢中市可持續(xù)發(fā)展。因此文章從數(shù)理統(tǒng)計(jì)層面和空間分布層面，對漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況進(jìn)行了綜合分析。通過對比，特選取影響程度較大的人口、經(jīng)濟(jì)、土地利用類型、地形和交通指標(biāo)，進(jìn)一步分析網(wǎng)絡(luò)覆蓋格局及影響因素（圖6）。

圖6 漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋影響因子專題圖

4.1 人口因素

網(wǎng)絡(luò)作為一種以傳輸、共享和交換為目的的及時性服務(wù)，首先服務(wù)于人。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2022年12月，我國移動電話用戶普及率每百人119.2部，互聯(lián)網(wǎng)普及率75.6%.因此，人口成為影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重要因子。根據(jù)表2 分析，漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模與漢中市第七次全國人口普查人口規(guī)模具有很強(qiáng)的相關(guān)性，相關(guān)線性公式為y=0.6987x-12772，系數(shù)R2=0.9326，相關(guān)性顯著。通過上述結(jié)果也可得出網(wǎng)絡(luò)覆蓋與人口規(guī)模和人口密度基本成正比，且城鎮(zhèn)化率較高的漢臺區(qū)、城固縣、南鄭區(qū)，寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度明顯高于其他郊縣。而等級更高的通信基站也隨著人口分布逐漸向區(qū)縣城鎮(zhèn)中心聚集，符合我國網(wǎng)民規(guī)模與總?cè)丝跀?shù)量和城鎮(zhèn)人口具有一致性特點(diǎn)，且人口數(shù)量對網(wǎng)民規(guī)模的影響逐漸增強(qiáng)的研究結(jié)論［15］。

表2 漢中市各區(qū)縣寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模

4.2 經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局是特定時空背景下人地關(guān)系的一種反映，李曉雨等人通過研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的集聚程度與地區(qū)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動明顯相關(guān)［2］。相關(guān)研究中顯示，漢中市經(jīng)濟(jì)密度和人口密度兩者在統(tǒng)計(jì)層面的擬合度接近1［9］，而網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度又與人口緊密相關(guān)，表明網(wǎng)絡(luò)覆蓋與地區(qū)經(jīng)濟(jì)密切相關(guān)。中部的漢臺區(qū)、南鄭區(qū)，是漢中市的人口、經(jīng)濟(jì)、文化中心，網(wǎng)絡(luò)覆蓋密集度也與經(jīng)濟(jì)活躍程度呈現(xiàn)出高度一致性。

通過漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)與各區(qū)縣生產(chǎn)總值規(guī)模對比，行政轄區(qū)最小的漢臺區(qū)經(jīng)濟(jì)規(guī)模遙遙領(lǐng)先其他區(qū)縣，同時網(wǎng)絡(luò)密度也屬于高值區(qū)，兩者之間存在密切聯(lián)系。對漢中市縣域網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模與經(jīng)濟(jì)規(guī)模相關(guān)性分析(表3）得出，漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與經(jīng)濟(jì)總量間呈現(xiàn)正相關(guān)性，相關(guān)線性公式為y=182x+1990，系數(shù)R2=0.9481，相關(guān)性明顯，表明經(jīng)濟(jì)因素對網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有重要的影響。

表3 5G基站站址緩沖區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋

4.3 土地利用因素

土地利用數(shù)據(jù)來自全球地理信息公共產(chǎn)品（www.globallandcover.com），30米數(shù)據(jù)是中國研制的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，文章研究分析使用的是GlobeLand302020 版漢中地區(qū)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)精度評價(jià)由中國科學(xué)院牽頭完成，分類總體精度為85.72%，kappa 系數(shù)為0.82，具有較高的分類精度。土地利用類型與人口分布格局和城鎮(zhèn)化率直接相關(guān)，可以更深層次探討網(wǎng)絡(luò)聚集情況。

由圖6（a）可知，漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋高值區(qū)與漢中市土地利用人造地表地區(qū)有很好的一致對應(yīng)性，且與5G通信基站緩沖區(qū)分布高度重合。而耕地的分布范圍更是與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施連片分布區(qū)一致，林地分布區(qū)則是與網(wǎng)絡(luò)覆蓋稀疏區(qū)對應(yīng)。人造地表面積大小可以直接反映該區(qū)域的城鎮(zhèn)化，其中5G 基站由于信號頻率高，電磁波傳輸覆蓋半徑小，通常只在人口密集的城鎮(zhèn)化區(qū)集中布設(shè)，如圖6（b）所示。通過5G 基站緩沖區(qū)與寬帶覆蓋小區(qū)疊加分析，可以發(fā)現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)在人造地表用地較大的5G 站址區(qū)域覆蓋更為密集，其中漢臺區(qū)占比高達(dá)58.37%，而漢臺區(qū)也是漢中市城鎮(zhèn)化最高的地區(qū)。

4.4 地形因素

地形是影響人口和資源空間分布的基礎(chǔ)性因素，在一定程度上會影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在空間上的分布［16-17］。漢中市地貌類型多樣，山地占總土地面積的75.2%，丘陵占14.6%，平壩占10.2%［9］.地形起伏總體特征為中間低，四周高，中部以漢中盆地為主，地勢平坦，漢江沿城市東西穿過，其特殊的地理環(huán)境，為人口聚居提供了有力的地形條件［9］。特殊的地形造就了漢中市人口空間分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的基礎(chǔ)條件，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋產(chǎn)生了直接影響。

受地形特征影響，漢中市網(wǎng)絡(luò)設(shè)施密度空間分布極不均衡。對比圖3和圖6（c），漢中市寬帶網(wǎng)絡(luò)分布高密度連片區(qū)集中在海拔500～550 m的區(qū)域，包括漢臺區(qū)、南鄭區(qū)、城固縣、洋縣、勉縣、西鄉(xiāng)縣。而山區(qū)郊縣網(wǎng)絡(luò)覆蓋高密度區(qū)集中在海拔700～1000 m的縣城，包括略陽縣、鎮(zhèn)巴縣、寧強(qiáng)縣、佛坪縣、留壩縣中心街道。從排列位次上看，漢臺區(qū)、城固縣、南鄭區(qū)、勉縣、洋縣和西鄉(xiāng)縣寬帶密度都在60戶∕km2以上，位列前六，其他縣處于低值。這說明地形因素對寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有重要影響。

進(jìn)一步分析通信基站站址分布數(shù)據(jù)可知，從整體上看漢中市無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋同樣分布不均衡，2G、4G、5G基站站址逐步向中心城區(qū)集中分布，而山區(qū)郊縣分布較稀疏，部分郊縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)只達(dá)到中心覆蓋。通過分析可以看出現(xiàn)有5G 通信基站密度較大的區(qū)域基本上位于地形較平緩的地區(qū)，這些區(qū)域環(huán)境適宜，生活便利且人口和經(jīng)濟(jì)密集。對于個別網(wǎng)絡(luò)設(shè)施覆蓋所處位置海拔較高，距離山地較近，區(qū)域人口稀疏，這些區(qū)域大多受到政府電信普遍服務(wù)政策的影響。

4.5 交通因素

除了自然因素以外，交通因素對網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的分布也起到了顯著影響，由圖6（d）可以看出網(wǎng)絡(luò)設(shè)施分布主要沿交通路網(wǎng)密集區(qū)和交通干線分布，大部分集中于交通較便利的地區(qū)。尤其是通信基站更為明顯，表明交通路網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋中扮演著積極的角色，交通主干線的布局會引發(fā)區(qū)域空間上網(wǎng)絡(luò)覆蓋格局的變化。在城市化發(fā)展下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施覆蓋集聚范圍隨交通道路逐漸向外圍延伸，但地區(qū)間的差異仍十分巨大。

城市功能的空間結(jié)構(gòu)影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空間分布，對于典型秦巴山地特征的城市，山區(qū)郊縣受地形影響，人口主要集中在縣城及區(qū)位良好區(qū)域，交通路網(wǎng)連接不同區(qū)域之間的人員和經(jīng)濟(jì)往來［18］。郊縣主干道路路網(wǎng)中間雖然人口、經(jīng)濟(jì)密度較低，但無線網(wǎng)絡(luò)通信卻十分重要。因此可以發(fā)現(xiàn)山區(qū)郊縣之間道路附近寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋密度較低，無線網(wǎng)絡(luò)通信基站沿主干交通線覆蓋很密集，尤其2G、4G網(wǎng)絡(luò)通信基站，表明道路牽引對城市局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)施覆蓋具有重要影響。

5 結(jié)論與啟示

文章以網(wǎng)絡(luò)覆蓋數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)層面和地理空間層面出發(fā)，綜合探究了漢中市網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋格局及影響因素。作為秦巴山地重要區(qū)域城市，漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間格局具有一定的連通性。通過深入研究網(wǎng)絡(luò)設(shè)施分布不均衡形成機(jī)制，發(fā)現(xiàn)人口、經(jīng)濟(jì)、土地利用、地形、交通路網(wǎng)等因素對其空間覆蓋具有直接影響，綜合作用下對網(wǎng)絡(luò)的覆蓋產(chǎn)生不同程度的影響，致使?jié)h中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間格局整體呈現(xiàn)出區(qū)域間不均衡現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上，通過更加細(xì)化的研究，得出以下結(jié)論：

（1）漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間分布上集聚效果明顯，主要表現(xiàn)為中心城區(qū)和山區(qū)郊縣城鎮(zhèn)區(qū)高度集聚，網(wǎng)絡(luò)覆蓋高值區(qū)與低海拔區(qū)和人造地表密集區(qū)高度重合；

（2）在綜合因素的影響下，漢中市不同區(qū)縣、街道網(wǎng)絡(luò)覆蓋差異較大，主城中心街道幾乎全部為網(wǎng)絡(luò)覆蓋高密度區(qū)，且呈現(xiàn)連片分布。外圍密度逐漸降低，網(wǎng)絡(luò)密度低值區(qū)主要分布在南北秦巴山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)；

（3）基于網(wǎng)絡(luò)通信基站覆蓋層面，交通路網(wǎng)的影響顯著大于寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋，且山區(qū)郊縣主干交通附近的通信基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋與人口、經(jīng)濟(jì)分布相關(guān)性較低，表明主干道路路網(wǎng)對山地城市網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有導(dǎo)向作用，且會加劇城市間網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)程；

（4）人口因素和經(jīng)濟(jì)因素對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的規(guī)模具有重要影響，人口因素是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)開發(fā)的強(qiáng)度直接影響了網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在此地的聚集程度，兩者塑造了地區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基本格局。

綜上所述，漢中市網(wǎng)絡(luò)空間覆蓋格局是多種因素驅(qū)動的結(jié)果，人口和經(jīng)濟(jì)是影響漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間格局的基本因素，土地利用和地形因素對網(wǎng)絡(luò)覆蓋具有導(dǎo)向作用，交通因素重塑了網(wǎng)絡(luò)覆蓋局部空間格局。因此，漢中市在規(guī)劃未來城市發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時，需著重考慮協(xié)調(diào)各區(qū)域間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的科學(xué)性及合理性，逐步使網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模與各區(qū)縣等級、經(jīng)濟(jì)規(guī)模等指標(biāo)相匹配。同時對于高密度網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)需加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，減小網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本的同時實(shí)現(xiàn)城市網(wǎng)絡(luò)信號盲點(diǎn)的精準(zhǔn)覆蓋，實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)智化升級發(fā)展。

文章對漢中市網(wǎng)絡(luò)覆蓋空間格局進(jìn)行探究，得出結(jié)論，為山地城市的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋提供了借鑒。由于數(shù)據(jù)獲取具有一定難度，受數(shù)據(jù)精度等影響，在地形遮擋情況下，對電磁波信號傳輸損耗機(jī)理方面考慮不足，這也造成結(jié)果的精度受到一定影響，這都是今后有待更深入研究的方向。