基于GIS的金海湖居民點空間分布特征及其影響因素研究

陳婷 羅群 周婷 張超 汪李輝 王志紅

貴州工程應用技術學院 貴州畢節(jié) 551700

1 概述

居民點的集散程度間接揭示了當?shù)氐牡刭|(zhì)、地貌、氣候、土壤、水文等要素，農(nóng)村居民點的分布都是農(nóng)村建設中土地利用的重大問題之一，國內(nèi)相關研究主要集中于交通、地理環(huán)境、土地利用等方面。如楊興艷等[1]利用景觀生態(tài)學和地理探測器方法，探究貴州省傳統(tǒng)村落居民點的空間分布差異。高星[2]分析了瀾滄江流域居民點空間分布特征及其影響因素。本文選取四個地形因子，分析它們對居民點空間分布的影響，有助于了解黔西北喀斯特地區(qū)居民點分布和影響因素。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

2.1 研究區(qū)概況

金海湖新區(qū)位于貴州省畢節(jié)市七星關區(qū)和大方縣交界處，國土面積595平方千米。畢節(jié)市市政府將市公安局、市法院、市檢察院、畢節(jié)市婦幼保健院等機關單位搬遷至金海湖新區(qū)，使其環(huán)境資源條件和城市建設條件更加優(yōu)越。畢節(jié)職教城的設立吸引了大量學子入學，帶動了周邊城市的發(fā)展和人才引進，新區(qū)的發(fā)展必將帶動七星關區(qū)和大方縣的發(fā)展。圖1為新區(qū)地理位置。

圖1 金海湖新區(qū)地理位置

2.2 數(shù)據(jù)源與處理

數(shù)據(jù)來源包括全國1∶100萬基礎地理信息數(shù)據(jù)，ALOS衛(wèi)星的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(12.5m DEM)，以及由高分二號衛(wèi)星影像經(jīng)過人工解譯得到的居民點數(shù)據(jù)。通過GIS空間分析方法選取海拔、坡度、地表起伏度、地表粗糙度四個地形因子，分析它們對居民點空間分布的影響。金海湖新區(qū)居民點分布情況如圖2所示，區(qū)域影像如圖3所示。

圖2 居民點分布情況

圖3 衛(wèi)星影像

圖4 居民點核密度分布圖

3 金海湖居民點空間分布特征與影響因素

3.1 基于核密度分析的金海湖居民點空間分布特征

核密度估計是一種非參數(shù)的表面密度估計方法。居民點的核密度fn(x)公式為：

h表示搜索半徑；n為居民點數(shù)量；(x-xi)為居民點間的距離。生成居民點核密度分布圖，如圖4所示。從圖中可以看出，梨樹鎮(zhèn)和小壩鎮(zhèn)是居民點高度集中區(qū)域，其次是岔河鎮(zhèn)、文閣鄉(xiāng)、竹園鄉(xiāng)和雙山鎮(zhèn)，居民點密集程度最小的是響水鄉(xiāng)。

3.2 基于最鄰近分析分析的金海湖居民點空間分布特征

最近鄰點分析是一種分析點位置關系的點模式分析法，其計算公式為：

R=Dobs/Dexp

式中，R是最近鄰指數(shù)，Dobs是平均觀測距離，Dexp是預期平均距離。

R<0.5時，居民點分布為集聚型；0.5

研究區(qū)居民點最近鄰點分析表

3.3 金海湖居民點空間分布的影響因素分析

3.3.1 海拔對居民點空間分布的影響

在GIS中將海拔分為五個級別，生成海拔高度分級圖，如圖5所示。居民點面積隨海拔變化情況，如圖6所示。

圖5 海拔高度分級圖

圖6 不同海拔的居民點面積

由圖5圖、6可以看出，居民點分布在海拔1173～1406m之間最多，面積達1370.63hm2，占總面積的54.08%；其次為海拔1406～1494m，面積達837.02hm2，占總面積的33.02%；海拔1494～1614m，面積達237.49hm2，占總面積的9.37%；最少的為海拔1780～2123m，面積只有21.39hm2。

3.3.2 坡度對居民點空間分布的影響

對DEM數(shù)據(jù)生成坡度分級圖，如圖7所示。圖8為居民點面積隨坡度變化情況。

圖7 坡度分級圖

圖8 不同坡度的居民點面積

由圖7、圖8可以看出，研究區(qū)居民點分布在坡度5°～15°最多，面積達1539.12hm2，占總面積的60.73%；其次為坡度2°～5°，面積達517.7hm2，占總面積的20.43%。坡度越大，居民點面積越少，說明不同坡度對居民點的空間分布影響明顯。

3.3.3 地表起伏度對居民點空間分布的影響

地形起伏度R是單位面積內(nèi)最大相對高程差，可用下式表示：

R=Hmax-Hmin

使用焦點統(tǒng)計工具和柵格計算器計算高程差值，分為共五個級別，得到地表起伏度分級圖，如圖9所示。居民點面積隨地表起伏度變化情況如圖10所示。

圖9 地表起伏度分級圖

圖10 不同地表起伏度的居民點面積

由圖9圖和圖10可看出，居民點分布在地表起伏度0～7m最多，面積達1819.27hm2，占總面積的71.77%；其次為7～13m，面積達628.23hm2，占總面積的24.78%；其余地表起伏度幾乎沒有居民點。

3.3.4 地表粗糙度對居民點空間分布的影響

由坡度計算地表粗糙度，再將其分為五個級別，得到地表粗糙度分級圖，如圖11所示。居民點面積隨地表粗糙度變化情況如圖12所示。

圖11 地表粗糙度分級圖

圖12 不同地表粗糙度的居民點面積

由圖11、圖12可看出，居民點多分布在地表粗糙度1～1.05m之間，面積達2353.4hm2，占總面積的92.86%；其余地表粗糙度幾乎沒有居民點。研究區(qū)居民點大部分處于粗糙度1～1.05m之間，說明研究區(qū)居民點受地表粗糙度影響明顯。

4 結果與討論

運用GIS空間分析方法，選取金海湖新區(qū)的海拔、坡度、地表起伏度和地表粗糙度四個地形因子，分析它們對居民點空間分布的影響。結果表明：

(1)居民點較為集中的地區(qū)為梨樹鎮(zhèn)、小壩鎮(zhèn)，響水鄉(xiāng)分布最稀疏。

(2)新區(qū)受海拔、坡度、地表起伏度、地表粗糙度影響較為明顯。

(3)居民點主要分布在海拔1173～1406m區(qū)域，約占總面積的54.08%；坡度方面，主要集中于5°～15°；起伏度0～7m區(qū)域居民點最多，約占總面積的71.77%；粗糙度1～1.052m內(nèi)居民點分布最多，約占總面積的92.86%。

(4)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)地理條件優(yōu)越，居民點密集程度大，如梨樹鎮(zhèn)，可能對當?shù)赝恋刭Y源造成壓力。