圖們江流域水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度時(shí)空差異

徐可

摘? 要：該研究以圖們江主要流經(jīng)市為例，收集各市2013年和2017年用水人口、全年供水總量、人均日生活用水量、人均GDP數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件的地理分析和空間統(tǒng)計(jì)功能分析水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度、匹配度空間自相關(guān)性以及匹配度聚類特征。結(jié)果表明：（1）延吉市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度變化較為穩(wěn)定，有小幅增長(zhǎng)，其他幾市除龍井市外匹配度皆有一定增長(zhǎng);（2）2013年各市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度空間自相關(guān)性為中等相關(guān)，2017年無(wú)空間自相關(guān)性;（3）延吉市由得分較高的熱點(diǎn)區(qū)域變?yōu)榈梅州^低的冷點(diǎn)區(qū)域，龍井市與和龍市則由冷點(diǎn)區(qū)域變?yōu)闊狳c(diǎn)區(qū)域。結(jié)合地理學(xué)知識(shí)對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)延邊州相關(guān)政策的實(shí)施提出建議，為“一帶一路”建設(shè)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：匹配度? 空間自相關(guān)性? 空間聚集性

中圖分類號(hào)：TV213? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（a）-0205-03

1? 研究區(qū)概況

研究區(qū)域?yàn)橹袊?guó)一側(cè)圖們江，位于吉林省延邊朝鮮族自治州的東南邊境，是中國(guó)與朝鮮的界河。圖們江發(fā)源于長(zhǎng)白山東南部，干流全長(zhǎng)525km，流經(jīng)和龍、龍井、圖們、琿春4市，注入東側(cè)日本海。由于近靠日本海，受海洋和日本?；亓魈鞖庀到y(tǒng)的影響，圖們江流域氣溫溫和，年溫差較小，多陰寡照，雨量充足[1]。圖們江流域景色優(yōu)美，人群密集，交通發(fā)達(dá)，這些條件為城市的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2? 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 匹配度計(jì)算

研究某一地區(qū)水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配度是近年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，例如杜軍凱[2]基于基尼系數(shù)法對(duì)全國(guó)十大水資源一級(jí)區(qū)水資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)要素進(jìn)行時(shí)空匹配分析;左其亭[3]基于數(shù)列分別從時(shí)間和空間上計(jì)算匹配度，從而研究水資源利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展匹配程度。本研究借鑒基于數(shù)列計(jì)算匹配度的方法，根據(jù)經(jīng)濟(jì)要素占總值比例計(jì)算水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的匹配度。

假設(shè)研究區(qū)域內(nèi)有n個(gè)單元，各個(gè)單元變量x和y的屬性值分別為（x1，y1），（x2，y2），…，（xn，yn），各個(gè)單元變量x和y的屬性值占總體比例分別以ai，bi表示。若x值越大y值也隨之增大，即二者為正向關(guān)系，則計(jì)算匹配度的公式為：

2.2 半變異函數(shù)分析

在地統(tǒng)計(jì)問(wèn)題中，可以通過(guò)半變異函數(shù)建模對(duì)某一地區(qū)自相關(guān)性進(jìn)行檢查和量化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)空間關(guān)聯(lián)性的探索。半變異函數(shù)的表達(dá)式為：

在建立半變異函數(shù)之前通常要進(jìn)行插值才能進(jìn)行擬合，常用的方法如克里金法、反距離權(quán)重法、徑向基函數(shù)插值法等，根據(jù)數(shù)據(jù)的分布情況選擇適當(dāng)?shù)牟逯捣椒ā?/p>

半變異函數(shù)有3個(gè)重要的特征參數(shù)：基臺(tái)值（still， C0+C1）、變程（range，A0）和塊金值（nuggest，C0）。塊金值（C0）與基臺(tái)值（C0+C1）之比為塊金系數(shù)。塊金系數(shù)小于0.25，該區(qū)域空間自相關(guān)性較強(qiáng);塊金系數(shù)在0.25到0.75之間，區(qū)域空間自相關(guān)性適中;塊金系數(shù)大于0.75，空間相關(guān)性弱，區(qū)域范圍內(nèi)屬性值變異性較大[4]。該研究借助ArcGIS的地統(tǒng)計(jì)功能創(chuàng)建半變異函數(shù)，對(duì)研究區(qū)空間自相關(guān)性做出評(píng)價(jià)。

2.3 熱點(diǎn)區(qū)域分析

Getis-Ord Gi*統(tǒng)計(jì)值廣泛用于計(jì)算某一區(qū)域空間聚集性得分，從體現(xiàn)局部空間自相關(guān)性。其表達(dá)式為：

2.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

國(guó)內(nèi)一側(cè)圖們江主要流經(jīng)和龍、龍井、圖們、琿春、延吉5市，由于數(shù)據(jù)局限性，僅以此5市為例。在吉林省統(tǒng)計(jì)年鑒中分別收集該區(qū)域2013年及2017年人均日生活用水量（L）、人均GDP（元）和用水人口數(shù)據(jù)，匯總為表格進(jìn)行計(jì)算。

3? 結(jié)果與分析

3.1 匹配度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)公式對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到區(qū)域水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度結(jié)果如表1。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果能夠看出，2013年水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度大于0.8的城市為龍井市，匹配度大于0.6且小于0.8的為琿春市、圖們市，匹配度小于0.6的為延吉市、和龍市。2017年水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度大于0.8的城市為琿春市、和龍市、圖們市;匹配度大于0.6且小于0.8的為龍井市;匹配度小于0.6的為延吉市。

研究區(qū)域5個(gè)城市中，延吉市的匹配度較為穩(wěn)定，這也證明近年來(lái)延吉市用水量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間并無(wú)太大變化。匹配度小于0.6，說(shuō)明延吉市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配，這一狀況與地理位置和實(shí)施政策有關(guān)。延吉市位于延邊州中心，人口密集，城市化得到高速推進(jìn)。盡管延吉市有穿城而過(guò)的布爾哈通河以及若干水庫(kù)以便供水，但延吉市用水人口持續(xù)增長(zhǎng)，結(jié)合降水等自然因素，不得不考慮實(shí)施相關(guān)的節(jié)水政策，由此導(dǎo)致了延吉市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不匹配的現(xiàn)狀。

除龍井市外，其他幾市匹配度皆有所增長(zhǎng)。其中和龍市由于山水景色較好，大力發(fā)展旅游業(yè)，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，因此水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度由不匹配大幅增長(zhǎng)為高度匹配。圖們市與琿春市與朝鮮較近，旅游業(yè)發(fā)展較好，匹配度也有所增長(zhǎng)。龍井市由于人口遷移及其他經(jīng)濟(jì)因素，匹配度呈下降趨勢(shì)。

3.2 半變異函數(shù)分析結(jié)果

將矢量數(shù)據(jù)輸入匹配度計(jì)算結(jié)果，利用ArcGIS的統(tǒng)計(jì)功能對(duì)其進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)半變異函數(shù)分析需要進(jìn)行插值處理，由于數(shù)據(jù)量較小，選擇普通克里金法。半變異函數(shù)類型選擇效果較好的J-Bessel模型。分析結(jié)果如圖1。

將塊金值和基臺(tái)值相除得到塊金系數(shù)，2013年和2017年的塊金系數(shù)等參數(shù)如表2。根據(jù)兩個(gè)年份的塊金系數(shù)能夠看出，2013年水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度空間自相關(guān)性適中，2017年水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度無(wú)空間相關(guān)性。這與圖們江流域水資源分配與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的加劇有關(guān)。延吉市、琿春市等市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，用水人口增加，水資源無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間大量集中供給，因此將導(dǎo)致水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度降低。

2013年水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度呈中等程度的空間自相關(guān)性，通過(guò)分析可知其匹配度聚集在延吉市。延吉市為延邊州政治、經(jīng)濟(jì)中心，城市化發(fā)展加速，而周邊城市發(fā)展速度較慢，由此形成中度聚集的局面。2017年延吉市用水人口增加，圖們江部分主要干流由于人口增加受到一定程度的污染[6]，結(jié)合近年來(lái)的氣候狀況，水資源供給明顯不足，延吉市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度降低。另外琿春市、圖們市等城市由于臨近朝鮮、俄羅斯等國(guó)家，大力推進(jìn)旅游業(yè)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速。這些經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r導(dǎo)致水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度無(wú)空間自相關(guān)性。

為保持這種中等程度的空間自相關(guān)性，加強(qiáng)圖們江地區(qū)互聯(lián)[7]，以加快實(shí)現(xiàn)“一帶一路”在長(zhǎng)吉圖地區(qū)的建設(shè)，圖們江流域水資源應(yīng)當(dāng)考慮向延吉市等核心區(qū)域聚集，相關(guān)政策的實(shí)施將有助于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.3 熱點(diǎn)區(qū)域分析結(jié)果

利用ArcGIS空間統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，空間關(guān)系概念化選擇默認(rèn)的FIXED_DISTANCE_BAND方法，距離法選擇較常用的EUCLIDEAN_DISTANCE方法，得到各市Getis-Ord Gi*得分值，具體得分如表3。

根據(jù)得分情況能夠看出，以0為分界線，2013年的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)檠蛹?、琿春市、圖們市，冷點(diǎn)區(qū)域?yàn)辇埦泻秃妄埵?2017年的熱點(diǎn)區(qū)域?yàn)楝q春市和和龍市，冷點(diǎn)區(qū)域?yàn)檠蛹小埦?、圖們市?？傮w上熱點(diǎn)區(qū)域與冷點(diǎn)區(qū)域城市數(shù)目相近，圖們江主要流經(jīng)市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度較平衡。熱點(diǎn)區(qū)域與冷點(diǎn)區(qū)域的分布體現(xiàn)了匹配度的空間聚集性，同時(shí)驗(yàn)證了空間自相關(guān)分析結(jié)果。

延吉市由得分較高的熱點(diǎn)區(qū)域變?yōu)榈梅州^低的冷點(diǎn)區(qū)域，其主要原因?yàn)榻?jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，用水人口增加，導(dǎo)致水資源分配不平衡，空間聚集性降低。龍井市與和龍市則由冷點(diǎn)區(qū)域變?yōu)闊狳c(diǎn)區(qū)域，體現(xiàn)了兩市空間聚集性增加，在經(jīng)濟(jì)上具有良好發(fā)展前景。琿春市與圖們市得分小幅降低，與近年來(lái)旅游業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致的水資源與經(jīng)濟(jì)變化有所相關(guān)。

另外，在計(jì)算Getis-Ord Gi*得分值過(guò)程中，理想的做法是輸入30個(gè)以上數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)將成為進(jìn)一步優(yōu)化問(wèn)題的研究方向。

4? 結(jié)論

該研究通過(guò)收集圖們江流域城市2013年及2017年人均日生活用水量（L）、人均GDP（元）和用水人口數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行匯總、計(jì)算、分析，得到各市各年份水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行半變異函數(shù)分析、熱點(diǎn)區(qū)域分析，得到一系列具有現(xiàn)實(shí)意義的結(jié)論。

（1）運(yùn)用基于數(shù)列的方法計(jì)算各市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度并進(jìn)行分析，能夠看出所研究城市中，延吉市匹配度變化較為穩(wěn)定，有小幅增長(zhǎng)，其他幾市除龍井市外匹配度皆有一定增長(zhǎng)。匹配度的變化與水資源量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度之間的協(xié)調(diào)有關(guān)，對(duì)于匹配度下降的區(qū)域，要注意在經(jīng)濟(jì)保持發(fā)展的基礎(chǔ)上對(duì)水資源的進(jìn)行合理分配。

（2）運(yùn)用半變異函數(shù)分析2013年匹配度空間自相關(guān)性為中等相關(guān)，2017年無(wú)相關(guān)性。延邊州的經(jīng)濟(jì)中心在延吉市，而延吉市近年來(lái)由于用水人口增加以及相關(guān)的地理因素，水資源短缺，水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度下降。周邊城市則在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上保持水資源利用的平穩(wěn)增長(zhǎng)，其匹配度相對(duì)穩(wěn)定，由此導(dǎo)致了匹配度空間自相關(guān)性降低。應(yīng)當(dāng)考慮實(shí)施保證延吉市水資源供給的相關(guān)政策。

（3）Getis-Ord Gi*得分值顯示了圖們江流域水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度變化冷點(diǎn)區(qū)域和熱點(diǎn)區(qū)域分布。延吉市由得分較高的熱點(diǎn)區(qū)域變?yōu)榈梅州^低的冷點(diǎn)區(qū)域，龍井市與和龍市則由冷點(diǎn)區(qū)域變?yōu)闊狳c(diǎn)區(qū)域。對(duì)于熱點(diǎn)區(qū)域要增加經(jīng)濟(jì)上的扶持，而對(duì)于冷點(diǎn)區(qū)域則要在水資源利用上進(jìn)行政策調(diào)整。

作為“一帶一路”倡議的新起點(diǎn)，圖們江流域的規(guī)劃具有重要的戰(zhàn)略意義。該研究對(duì)于圖們江流域各市水資源利用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展匹配度進(jìn)行分析，得到有助于政策實(shí)施的建議，同時(shí)對(duì)圖們江的規(guī)劃治理也有所幫助，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。該研究的不足之處在于，由于數(shù)據(jù)量較少，存在著空間分析結(jié)果不夠理想的問(wèn)題?？梢钥紤]將數(shù)據(jù)細(xì)化，或者優(yōu)化空間分析方法，這將是日后進(jìn)一步的研究方向。

參考文獻(xiàn)

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