基于核密度的個(gè)舊市人口和經(jīng)濟(jì)時(shí)空特征研究

申曦

摘要： 本文使用核密度方法，根據(jù)個(gè)舊市2010年和2016年的地理、人口和經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以探尋該區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)。通過比較個(gè)舊市兩年的人口和經(jīng)濟(jì)特征，并分析兩者的關(guān)系后發(fā)現(xiàn)，個(gè)舊市經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和該地區(qū)的人城市化水平的提高保持著相似的趨勢。利用核密度可發(fā)現(xiàn)個(gè)舊市各城鎮(zhèn)之間的人口分布也更為合理。同時(shí)，各城鎮(zhèn)之間的經(jīng)濟(jì)差距的縮小也證明了其發(fā)展的合理性。根據(jù)個(gè)舊市的人口和經(jīng)濟(jì)特征的研究為其之后的發(fā)展提供一定的方向。

Abstract： Based on the kernel density method， the research collected the geographical， demographic and economic data in year 2010 and 2016 of Gejiu city to explore the distribution and development characteristics between population and economy of this area. By comparing the population and ecomomic characteristics and analyzing the relationship between them of Gejiu city in these two intervals， we found that， the economic development and the urbanization improvement in this area tends to a similar trend， and the population distribution in individual towns was more reasonable. Meanwhile， the narrow of the economic gap in different towns also justifies its development rationality. The research on the population and economic characteristics of the city provided a certain direction for its future development.

關(guān)鍵詞： 個(gè)舊市；核密度；人口

Key words： Gejiu city；kernel density method；population

中圖分類號：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0008-03

0 引言

人口分布特征和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能反映地區(qū)發(fā)展情況，但也是一個(gè)地區(qū)多種因素作用下效果[1]。一個(gè)地區(qū)的城市化水平與其經(jīng)濟(jì)發(fā)展也呈現(xiàn)出較強(qiáng)的關(guān)系，研究兩者的特點(diǎn)和關(guān)系對優(yōu)化空間資源、促進(jìn)地區(qū)發(fā)展具有重要意義[2]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于城市化人口和農(nóng)村人口的研究和關(guān)注增多，所研究的區(qū)域呈現(xiàn)出多樣性和豐富性，地貌類型多樣，城市規(guī)模多樣。利用地統(tǒng)計(jì)分析、空間數(shù)據(jù)分析等方法探究人口分布特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特征，任平[1]等人就曾利用空間自相關(guān)模型研究了都江堰市的農(nóng)村居民點(diǎn)演變特征。也有學(xué)者利用景觀格局指數(shù)探尋了用地規(guī)模和形態(tài)等要素的格局分析，例如朱姣[3]等人就對個(gè)舊市的綠地系統(tǒng)進(jìn)行了研究?；诖?，采用科學(xué)有效的方法對人口分布等進(jìn)行研究對地區(qū)發(fā)展、資源優(yōu)化都具有非常重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

個(gè)舊市位于中國云南省南部，是紅河哈尼族彝族自治州的一個(gè)地級市。其地理位置是102°54′E-103°25′E，23°01′N-23°36′N，其間有北回歸線穿過。個(gè)舊市所轄總面積達(dá)1587km2，東西方向最長為42.5km，南北方向上橫貫56.5km。其下轄有城區(qū)街道、錫城鎮(zhèn)、大屯鎮(zhèn)、雞街鎮(zhèn)、老廠鎮(zhèn)、卡房鎮(zhèn)、蔓耗鎮(zhèn)、賈沙鄉(xiāng)、保和鄉(xiāng)、沙甸區(qū)。個(gè)舊市素有錫都之稱[4]，城市人口和農(nóng)業(yè)人口分布情況各城鎮(zhèn)分布各異，經(jīng)濟(jì)也有一定的差異性。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

創(chuàng)建個(gè)舊市的shapefile文件，并查閱資料獲得個(gè)舊市10個(gè)城鎮(zhèn)的地理坐標(biāo)并創(chuàng)建點(diǎn)要素。查閱個(gè)舊市2010年至2016年的年鑒，統(tǒng)計(jì)10個(gè)城鎮(zhèn)的人口總數(shù)、人口密度、人均收入、城市人口數(shù)量和農(nóng)村人口數(shù)量等信息，并計(jì)算城市人口、農(nóng)村人口所占比例以便后續(xù)統(tǒng)計(jì)。

2.2 核密度

核密度估計(jì)（Kernel Density Estimation，KDE）是一種應(yīng)用非常廣泛的表面密度計(jì)算方法[5]，這是一種非參數(shù)檢驗(yàn)方法。在空間分析的應(yīng)用中，其工作原理是根據(jù)輸入的要素?cái)?shù)據(jù)集對整個(gè)研究區(qū)域的數(shù)據(jù)聚集情況進(jìn)行計(jì)算和估計(jì)，從而產(chǎn)生連續(xù)密度表面以用于進(jìn)一步的分析。借助一個(gè)移動的單元格對人口聚集點(diǎn)要素在其周圍搜索半徑中的密度并估計(jì)，通過既定的距離衰減函數(shù)來度量研究要素局部密度的變化情況，以此來探索空間區(qū)域中的熱點(diǎn)部分和變化特征。根據(jù)定義，利用核密度進(jìn)行估計(jì)時(shí)，值越高代表分布密度越大[6]。核密度的一般定義可為：假設(shè)從分布密度函數(shù)為f的總體中抽取的獨(dú)立分布樣本為：x1，x2，x3，…，xn，估計(jì)f在某點(diǎn)x處的值，一般采用核估計(jì)函數(shù)為Roseblatt-Parzen 函數(shù)，其表達(dá)式為：

式中，fn即為基于要素點(diǎn)進(jìn)行核密度估計(jì)而得的值；n為研究要素點(diǎn)的數(shù)量；k（）為核函數(shù)；（x-xi）為要素點(diǎn)x到要素點(diǎn)xi的距離；參數(shù)h為搜索時(shí)的半徑。

3 研究結(jié)果與分析

在利用核密度估計(jì)時(shí)，計(jì)算結(jié)果的變化主要因?yàn)樗阉靼霃絟的變化。h值變大時(shí)，空間上點(diǎn)密度的變化更為光滑但是密度的結(jié)構(gòu)會被掩蓋；h的值減小時(shí)，所估計(jì)出的點(diǎn)密度變化會不連續(xù)。為了取得較好的表達(dá)效果，在軟件ArcGIS10.2中，利用空間分析的Kernel Density工具進(jìn)行多次試驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)研究，最終確定要素點(diǎn)空間分布的核密度估計(jì)時(shí)的搜索半徑為10000米，以求能較好地獲得個(gè)舊市城鎮(zhèn)要素點(diǎn)的核密度分布圖。

在研究過程中，利用個(gè)舊市10個(gè)城鎮(zhèn)2010年 2016年的人口總數(shù)進(jìn)行核密度估計(jì)[7]，見圖1。

從圖1可以看出，①2010年個(gè)舊市人口集中點(diǎn)的最大值為在城區(qū)街道辦事處，對應(yīng)圖例可知最大值約為0.00161；2016年個(gè)舊市人口集中點(diǎn)仍然在城區(qū)街道辦事處，對應(yīng)圖例可知最大值為0.00164；變化相對較小。②從空間分布特征來看，2010年和2016年兩年的人口核密度估計(jì)值的分布格局大體相似，熱點(diǎn)區(qū)域由城區(qū)街道辦事處向四周發(fā)散，其鄰近城鎮(zhèn)與其關(guān)系緊密，有粘連之勢，2016年與2010年相比，整體數(shù)量都有增加。③兩年的人口密集區(qū)域都集中在個(gè)舊市東北方向，主要是因?yàn)閭€(gè)舊市城鎮(zhèn)在東北方向上比較集中，蔓耗鎮(zhèn)人口數(shù)量一直較少，而且由于所在地區(qū)較為偏遠(yuǎn)，呈孤立之勢。

除此以外，還利用已統(tǒng)計(jì)的個(gè)舊市10個(gè)城鎮(zhèn)2010年和2016年的人均收入進(jìn)行核密度估計(jì)。

從圖2可以看出，①2010年個(gè)舊市人口集中點(diǎn)在城區(qū)街道辦事處，最大值為0.00085；2016年個(gè)舊市人口集中點(diǎn)仍然在城區(qū)街道辦事處，最大值為0.00102，與2010年相比有了明顯增加；②從空間分布特征來看，2010年和2016年兩年的核密度估計(jì)值的分布格局大體相似，但是在2016年時(shí)，城區(qū)街道辦事處在東北方向上有發(fā)展趨勢，與雞街鎮(zhèn)、沙甸區(qū)所在的核心圈距離更近；在東方向上，與大屯鎮(zhèn)連接也更為緊密，大屯鎮(zhèn)在2016年時(shí)顏色有所加深即數(shù)量有增加。此外，卡房鎮(zhèn)在2016年時(shí)形成了一個(gè)新的小核心圈，與老廠鎮(zhèn)相連；③兩年的人均收入熱點(diǎn)區(qū)域都集中在城區(qū)街道辦事處，蔓耗鎮(zhèn)相對較低，但是與2010年相比，2016年人均收入整體上升，蔓耗鎮(zhèn)擴(kuò)展區(qū)域也有所擴(kuò)大，其他各城鎮(zhèn)的聯(lián)系也更為緊密，斷層進(jìn)一步縮小。

為了更好地比較和了解個(gè)舊市人口結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，還統(tǒng)計(jì)了2010-2016個(gè)舊市各城鎮(zhèn)城市人口和農(nóng)業(yè)人口數(shù)據(jù)、人均收入數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。2010-2016各城鎮(zhèn)人口結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)圖如圖3所示。

從圖中可以看出，①個(gè)舊市整體人口城市化水平逐年提高；②老廠鎮(zhèn)、大屯鎮(zhèn)、沙甸區(qū)、卡房鎮(zhèn)城市人口比例上升趨勢較快，城區(qū)街道辦事處由于本身城市人口比例就較大因而變化相對不明顯。其他各城鎮(zhèn)城市人口比例也呈現(xiàn)上升趨勢但幅度相對較小，可能是由于其本身人口基數(shù)較小所致，例如蔓耗鎮(zhèn)的總?cè)丝谝恢陛^少，在萬人以下。

2010 -2016各城鎮(zhèn)人均收入統(tǒng)計(jì)圖如圖4所示。為更好地展現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和比較發(fā)展趨勢，根據(jù)部分城鎮(zhèn)制作了人均收入統(tǒng)計(jì)圖，見圖5。從圖中可以看出，①個(gè)舊市人均收入逐年提高，保持著良好的發(fā)展態(tài)勢；②城區(qū)街道辦事處和沙甸區(qū)原本的經(jīng)濟(jì)收入水平較高，人均收入增長較慢。而個(gè)舊市其他城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快（見圖5），其中卡房鎮(zhèn)表現(xiàn)地尤為突出。③對比圖1、2、3、4、5，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢與個(gè)舊市的城市化總體趨勢保持一致。

4 結(jié)論與討論

本文利用核密度估計(jì)的方法研究了個(gè)舊市人口和人均收入的空間分布特征。為了更好地了解人口結(jié)構(gòu)和收入的變化情況，統(tǒng)計(jì)了2010-2016的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行了分析。研究結(jié)論如下：

個(gè)舊市人口就空間分布而言，2010年和2016年都保持著相對集中的空間分布的特征。但與2010年相比，2016年各城鎮(zhèn)的人口分布較為合理一些，各城鎮(zhèn)間人口數(shù)量的差異也有減少，可知人口的空間分布的均勻程度還是有所改善。特別是蔓耗鎮(zhèn)在2010年時(shí)的人口數(shù)量僅為4560，而到了2016年其人口數(shù)量上升到了5713。

個(gè)舊市城市化人口從2010到2016年有明顯上升，在2010年時(shí)，卡房鎮(zhèn)城市人口極少，在2016年時(shí)都有了明顯增多，而該城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度也是最可觀的。個(gè)舊市整體人口城市化提高。2010年時(shí)城市人口比例的最低值為1.51%，2016年城市人口比例的最低值為3.52%?？梢欢ǔ潭壬戏从硞€(gè)舊市城市化水平的發(fā)展。

個(gè)舊市經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)步上升，在2010年，保和鄉(xiāng)人均收入最低，人均收入僅為2438。除此以外，雞街鎮(zhèn)、卡房鎮(zhèn)、蔓耗鎮(zhèn)的人均收入也較低，都在3000以下。各城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)差距大。2010-2016年間，各城鎮(zhèn)充分發(fā)揮自我優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢良好，在2016年時(shí)，經(jīng)濟(jì)差距有所縮小，而且最低值由原有的2438上升到4200。

通過比較個(gè)舊市人口結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律和經(jīng)濟(jì)變化的特征可以得出定性的結(jié)論，即個(gè)舊市的經(jīng)濟(jì)水平的提升對于個(gè)舊市的城市化水平進(jìn)展具有促進(jìn)作用，而人口的城市化又將促進(jìn)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本文利用了核密度統(tǒng)計(jì)探究了個(gè)舊市人口和經(jīng)濟(jì)的空間分布特征，并研究了2010-2016個(gè)舊市人口結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化規(guī)律。為更好地促進(jìn)個(gè)舊市發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義，但文章仍然存在著一些不足。因?yàn)榧?xì)化的研究尺度不夠小，個(gè)舊市人口基數(shù)也較小，因而在進(jìn)行核密度估計(jì)時(shí)有的城鎮(zhèn)估計(jì)效果不佳，若能精確到村或許能使得效果更好。另外由于資料的缺乏，導(dǎo)致無法定量地分析人口結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)收入的關(guān)系，只能對其進(jìn)行定性分析。以上不足都對之后的研究發(fā)展指明了方向，望在之后的研究中能繼續(xù)完善。

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