鄂爾多斯市居民點空間分布特征研究

王婉婷

(內(nèi)蒙古師范大學 地理科學學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022)

居民點，也稱之為聚落，是人們居住、生活、休息和進行各種社會活動的場所[1]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進程的加快，人們的居住條件發(fā)生顯著的變化，尤其以大量農(nóng)村人口逐漸向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移這一現(xiàn)象較為明顯。十九大后，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略全面推廣和實施，鄉(xiāng)村空間也發(fā)生了一定變化。

居民點空間分布是人地關(guān)系在各種環(huán)境因素的活動影響下在空間上的投影，不同區(qū)域居民點的分布特征具有差異性[2]。因此本文以鄂爾多斯市為研究區(qū)域，以2020年的居民點數(shù)據(jù)作為研究對象，運用數(shù)理統(tǒng)計法和GIS空間分析方法，對研究區(qū)居民點空間分布特征進行分析，以期為建設(shè)美麗鄉(xiāng)村和落實鄉(xiāng)村振興提供一定的現(xiàn)實依據(jù)。21世紀以來，國內(nèi)外學者對于居民點的研究比較多元化，注重多元學科融合以及多樣的方法相結(jié)合展開深入研究。目前，國外學者關(guān)于居民點的研究多集中于空間功能性、居民點空間與社會文化轉(zhuǎn)向、鄉(xiāng)村空間重構(gòu)以及生態(tài)環(huán)境等方面[3-4]，在居民點空間研究內(nèi)容上具有綜合多維性。國內(nèi)學者關(guān)于居民點空間的研究多在居民點空間格局、演變、影響因素、鄉(xiāng)村空間重構(gòu)、空間布局優(yōu)化以及適宜性評價等方面展開[5-10]。關(guān)于居民點空間尺度的研究，多以全國范圍、縣域、北方地區(qū)等空間較大尺度研究為主[11-13]；在居民點時間尺度上的研究多以30年至40年的時間跨度分階段研究為主[14-16]；在居民點空間典型性和代表性區(qū)域選擇上，多集中于山地丘陵地區(qū)、黃土溝壑區(qū)、平原地區(qū)、高原牧區(qū)和沙漠綠洲地區(qū)等典型性區(qū)域展開深入研究[17-22]。鄂爾多斯市為內(nèi)蒙古自治區(qū)呼包鄂城市群的核心城市，人口、經(jīng)濟在快速發(fā)展，而有關(guān)鄂爾多斯市居民點空間分布的相關(guān)研究較少[23]，因此本文基于2020年鄂爾多斯市居民點數(shù)據(jù)，對其空間分布現(xiàn)狀特征進行分析研究，以豐富城市居民點空間特征研究的案例。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

鄂爾多斯市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)的西南部，地處鄂爾多斯高原腹地，地理位置為北緯37°35′24″—40°51′40″，東經(jīng)106°42′40″—111°27′20″，總面積8.7萬km2。該區(qū)域東、西、北三面被黃河環(huán)繞，南與黃土高原相連，地貌類型多樣。氣候類型屬溫帶大陸性季風氣候；地勢西北高、東南低，地形相對復雜。鄂爾多斯市下轄2個區(qū)和7個旗，即東勝區(qū)、康巴什區(qū)、準格爾旗、伊金霍洛旗、烏審旗、鄂托克前旗、鄂托克旗、杭錦旗、達拉特旗(本文將東勝區(qū)和康巴什區(qū)統(tǒng)稱為鄂爾多斯市區(qū))，2020年該區(qū)域的常住人口為215.36萬人。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)主要包括聚落數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。其中2020年鄉(xiāng)村聚落數(shù)據(jù)來源于BigMap遙感影像，分辨率為30m，經(jīng)過矯正、配準及矢量化，得到鄂爾多斯市鄉(xiāng)村聚落矢量化點數(shù)據(jù)。區(qū)縣行政界線來源于鄂爾多斯市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)；鄂爾多斯市DEM高程數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(www.gscloud.cn)，分辨率為30m；水系和交通矢量圖均來源于中國國家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(1∶25萬)。

2 研究方法

2.1 泰森多邊形法

泰森多邊形用于定性、統(tǒng)計、鄰近等空間分析。泰森多邊形面積隨點要素的集聚程度而發(fā)生變化，可用泰森多邊形面積的標準差與平均值的比值計算出變異系數(shù)CV值，由變異系數(shù)CV值來判斷居民點的空間分布類型。其公式為：

(1)

(2)

式中：Si是第i個多邊形的面積，S為多邊形面積的平均值，n是多邊形面積的個數(shù)，R為方差。當CV為57%(包括33%—64%的值)，點要素呈隨機分布；當CV為92%(包括大于64%的值)，呈集群分布；當CV為29%(包括小于33%的值)，呈均勻分布。

2.2 Ripley′s K函數(shù)法

利用Ripley′s K函數(shù)的多距離空間聚類可以對居民點進行不同空間距離的聚類程度分析，以此分析居民點在不同空間尺度范圍內(nèi)的分布特征。其公式為：

(3)

(4)

式中：A為研究區(qū)域面積，d為距離閾值，n為居民點數(shù)量，Wij(d)為在距離d的范圍內(nèi)，居民點到居民點j之間的距離。K(d)可轉(zhuǎn)化為平方根的形式來表示L(d)與d之間的線性關(guān)系，來判斷在距離d范圍內(nèi)各區(qū)域居民點空間分布模式。當觀察K值的L(d)>0時，表示呈集聚分布；L(d)<0時，表示呈擴散分布；L(d)=0時，表示呈隨機分布。

2.3 核密度估計法

核密度估計法是一種非參數(shù)估計方法，用于分析居民點空間分布密度及相對集中程度。其公式為：

(5)

式中：n表示觀測數(shù)值，h表示帶寬，k為核函數(shù)，di為點到參考位置的距離。核密度值越高，居民點分布越集中。

3 鄂爾多斯市居民點空間分布特征分析

3.1 基于泰森多邊形法的空間類型特征

通過建立鄂爾多斯市以及各旗縣居民點分布的泰森多邊形，計算出居民點分布的變異系數(shù)CV值，以此分析其空間分布類型(如表1所示)。由計算結(jié)果可知，鄂爾多斯市全部居民點的CV值為151.60%，總體空間分布模式呈現(xiàn)集群分布。研究區(qū)各旗縣空間分布類型均為集群分布，集聚程度有差異。其中集群性較強的是鄂托克前旗、杭錦旗、烏審旗和達拉特旗，CV值均超過了100%，但其集群性比全部居民點集群性弱。居民點集群性較弱的為伊金霍洛旗和市區(qū),通過對比其他旗縣，這兩個區(qū)域的居民點在縣域范圍內(nèi)分布相對均勻，這是因為鄂爾多斯市和伊金霍洛旗的縣域面積小，居民點數(shù)量較高，其分布密度分別為0.33個/km2和0.21個/km2，位列第二和第三。居民點在各區(qū)域范圍內(nèi)趨于飽和，這與該區(qū)域的區(qū)位優(yōu)勢、交通便利密切相關(guān)。居民點選址限制相對較少，布局較自由，因此集群性較弱。

表1 鄂爾多斯市居民點空間分布類型統(tǒng)計表

3.2 基于Ripley′s K函數(shù)的多尺度空間特征

為進一步探究鄂爾多斯各區(qū)域居民點在不同空間尺度范圍內(nèi)的分布情況，分別在99%置信度下，對其進行Ripley′s K函數(shù)分析(如圖1所示)。鄂爾多斯各區(qū)域居民點均呈現(xiàn)空間集聚特征，但在不同空間尺度上存在差異。在不同的觀測距離下，各區(qū)域均呈現(xiàn)單峰的特征，隨著距離的增加，集聚程度先增后減。在35km的觀測距離下，鄂爾多斯市區(qū)、準格爾旗、達拉特旗和伊金霍洛旗出現(xiàn)峰值的距離分別為13km、17km、10km和15km。其中準格爾旗出現(xiàn)峰值的距離最大，表明其居民點分布較其他三個區(qū)域更分散，居民點區(qū)位選擇的尺度范圍較大。在50km的觀測距離下，鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗的出現(xiàn)峰值的距離分別為27km、14km、12km和16km。以鄂托克旗出現(xiàn)的峰值距離最大，比準格爾旗居民點空間分布較分散，其區(qū)位選擇的空間尺度最大。在100km的觀測距離下，通過對鄂爾多斯市全部居民點進行進行Ripley′s K函數(shù)分析，結(jié)果表明：其呈現(xiàn)單峰特征，峰值出現(xiàn)在75km處。從圖1可知，鄂爾多斯市區(qū)、達拉特旗、鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗曲線分別在大于25km、25km、50km、33km、36km和43km處，表示這幾個區(qū)域在不同空間尺度范圍內(nèi)呈離散分布，隨著空間觀測距離增加，其居民點空間分布相對離散化。

(a)鄂爾多斯市區(qū)

3.3 基于核密度估計法的空間密度特征

通過計算各區(qū)域居民點分布密度，密度從大到小依次是準格爾旗、鄂爾多斯市區(qū)、伊金霍洛旗、達拉特旗、鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗。其中準格爾旗的聚落占總數(shù)的比重最高，為29.86%；鄂托克前旗的聚落占比最低，為5.78%。進一步運用核密度估計法對鄂爾多斯市居民點進行空間可視化分析，由此得到居民點空間密度分布圖(如圖2所示)。鄂爾多斯市居民點分布呈“東密西疏”空間分布，分布密度不均勻。研究區(qū)東部地區(qū)的地形相對平坦、坡度較緩，水源充足，居民點多分布于此；而庫布齊沙漠和毛烏素沙地位于鄂爾多斯市的西部和南部地區(qū)，不適宜定居，因此居民點分布較少，其空間分布密度較小。核密度高值區(qū)主要集中在準格爾旗，呈“雙核”的空間分布特征，居民點多分布在黃河沿岸，表明水源對居民點選址有重要影響。鄂爾多斯市中心的核密度值較高，表明城市中心周邊居民點的密度分布較高，這是因為城市的區(qū)位優(yōu)勢使得居民點多集中分布在城市周圍。總體來看，鄂爾多斯市的居民點往往集中分布在地形條件較好、適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)、交通便利、鄰近水源和靠近城鎮(zhèn)的區(qū)域，因此研究區(qū)居民點的分布具有差異性。

圖2 鄂爾多斯市居民點空間密度分布圖

4 結(jié)語

本文以鄂爾多斯市為研究區(qū)域，運用泰森多邊形法、Ripley′s K函數(shù)法和核密度估計法對研究區(qū)居民點的空間分布類型特征、空間多尺度特征以及空間密度特征等進行分析，結(jié)果表明：(1)從空間分布類型特征看，鄂爾多斯市在整體上空間呈集群分布，各區(qū)域也均呈現(xiàn)集群空間分布，空間集聚程度具有差異性。其中集群性最強的是鄂托克前旗，集群性最弱的是伊金霍洛旗，這是由于伊金霍洛旗靠近市中心，其區(qū)位優(yōu)勢較明顯，交通便利且通達性良好，居民點布局限制少，空間分布相對自由。(2)從空間多尺度空間特征上看，研究區(qū)各區(qū)域均呈現(xiàn)單峰的分布模式，隨著距離的增加，集聚程度呈先增加后減小的特征。鄂托克旗出現(xiàn)的峰值距離最大，其居民點相較于其他區(qū)域較分散，區(qū)位選擇的空間尺度最大。鄂托克旗在距離27km左右的位置其居民點達到最大的空間集聚狀態(tài)，這在一定程度上反映了居民點選址與空間范圍之間的聯(lián)系。(3)從空間密度特征來看，準格爾旗和鄂爾多斯市區(qū)居民點分布密度較高?？傮w來看，鄂爾多斯市居民點具有“東密西疏”的空間分布特征，居民點空間分布不均衡性特征顯著。核密度高值區(qū)多集中在準格爾旗，具有明顯的雙核結(jié)構(gòu)空間分布特征?？傮w來看，鄂爾多斯市居民點的空間分布與地形、水源、交通、城鎮(zhèn)等因素密切相關(guān)。

本研究還存在不足之處：第一，未對影響鄂爾多斯居民點空間分布的影響因素進行探究，在后續(xù)的研究中可以系統(tǒng)化地對鄂爾多斯市居民點空間分布的影響因素進行深入研究。第二，文中對鄂爾多斯居民點的空間分布僅體現(xiàn)在點數(shù)據(jù)上，未對聚落面數(shù)據(jù)進行解譯，未來將會以居民點斑塊等面數(shù)據(jù)對其形態(tài)進行研究。第三，居民點的空間分布是一個長期發(fā)展的演變過程，本文僅對2020年的居民點進行分析研究，未在較長時間尺度對研究區(qū)居民點空間分布演變展開研究，后期可以進一步深化鄂爾多斯市居民點空間分布等方面的研究。