呂梁山區(qū)縣域地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)性分析

李嬋 吳映梅

摘 要：以呂梁山區(qū)為研究對(duì)象，分析地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性.結(jié)果表明：呂梁山區(qū)地形起伏度大致呈現(xiàn)出南北高中間低的特征;地形起伏度與GDP、人均GDP雙變量空間自相關(guān)Moran'sI值分別為-0.196 5，-0.320 6，地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系;吉縣和隰縣為高—低型水平區(qū);橫山區(qū)、子洲縣、綏德縣為低—高型水平區(qū)，汾西縣和大寧縣為低—低型水平區(qū).

關(guān)鍵詞：呂梁山區(qū);地形起伏度;經(jīng)濟(jì);相關(guān)性

[中圖分類號(hào)]P208 ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

Abstract：Taking the Lvliang mountainous area as the research object，analyze the correlation between terrain undulation and economic development.The results show that the terrain undulations of the Lvliang mountainous area roughly present the characteristics of high north-south and low middle;the two-variable spatial autocorrelation Moran'sI values of the terrain undulations and GDP and per capita GDP are -0.196 5 and -0.320 6，respectively，and the terrain undulations and economic development There is a significant negative correlation;Ji County and Xi County are high-low level areas;Hengshan District，Zizhou County，and Suide County are low-high level areas，F(xiàn)enxi County and Daning County are low-low level areas Area.

Key words：Luliang Mountain area;topographic relief;GDP;correlation

自然環(huán)境是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，地形是自然地理要素之一[1]，對(duì)人類生產(chǎn)以及社會(huì)活動(dòng)等具有重要影響.[2]隨著DEM數(shù)據(jù)庫的建立和計(jì)算機(jī)的廣泛使用，以數(shù)字高程模型為本底數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域地形起伏度的相關(guān)研究逐漸興盛起來.[3]自1977年楊明德[4]提出地形起伏度概念與算法以來，國(guó)內(nèi)關(guān)于地形起伏度與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的研究已較為成熟，研究成果頗多.在提取方法上，多采用窗口分析法和均值變點(diǎn)分析法進(jìn)行提取[5-7]，研究區(qū)域多以省、市、縣行政單元為主[8-10]，側(cè)重于分析地形起伏度對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的影響[11-14]，針對(duì)自然單元特別是山區(qū)較少.呂梁山區(qū)作為國(guó)家重點(diǎn)扶持集中連片特殊困難地區(qū)之一，惡劣的自然環(huán)境與貧困共生共存，是脫貧攻堅(jiān)與生態(tài)文明建設(shè)工作的重要區(qū)域.本文以呂梁山區(qū)為研究對(duì)象，以縣域?yàn)榉治鰡卧?，采用鄰域分析法提取呂梁山區(qū)地形起伏度，以GDP與人均GDP指代各縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，利用空間自相關(guān)模型定量分析地形起伏度與經(jīng)濟(jì)的相關(guān)性及空間差異.

1 研究區(qū)域概況

呂梁山區(qū)位于呂梁山一帶，處于陜西省與山西省兩省境內(nèi)，研究區(qū)共20個(gè)縣（區(qū)），其中陜西省境內(nèi)包括榆林市7縣（橫山區(qū)、綏德縣、米脂縣、吳堡縣、子洲縣、清澗縣、佳縣），山西省境內(nèi)包括忻州、臨汾、呂梁3市13縣（石樓縣、永和縣、大寧縣、汾西縣、吉縣、臨縣、靜樂縣、神池縣、隰縣、興縣、嵐縣、岢嵐縣、五寨縣）.呂梁山區(qū)境內(nèi)海拔最高2 724 m，最低394 m，地勢(shì)大致呈南北高，中間低.2018年GDP總量約為955.93億元，僅占兩省GDP總量的2.32%，人均GDP約為27 773元，遠(yuǎn)低于兩省平均水平54 408元.

2 最佳統(tǒng)計(jì)窗口與地形起伏度確定

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選取呂梁山區(qū)境內(nèi)各區(qū)縣的GDP總量與人均GDP進(jìn)行對(duì)比研究，經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2019年《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》《陜西省統(tǒng)計(jì)年鑒》及各區(qū)縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展公報(bào)，DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為90 m;地理空間數(shù)據(jù)來源于1∶400萬基礎(chǔ)地理信息庫.

2.1 最佳統(tǒng)計(jì)單元計(jì)算

鄰域分析法是地形起伏度提取的常用方法，采用Arcgis10.2的柵格鄰域計(jì)算工具及地圖代數(shù)工具下的焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)與柵格計(jì)算器完成.本文開辟3*3，5*5，……，27*27，29*29大小的矩形窗口作為分析單元，提取所有柵格分析窗口高程的平均值，該平均值即為i*i分析窗口的地形起伏度值，結(jié)果見表1.

利用Excel擬合各個(gè)分析窗口面積大小與地形起伏度的關(guān)系，檢驗(yàn)二者之間的相關(guān)性，得到冪指數(shù)擬合曲線.結(jié)果表明，地形起伏的大小隨著分析窗口面積的增加逐漸增大，二者呈正相關(guān)，擬合度R2=0.992 3，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn).

擬合曲線上的變點(diǎn)是選取最佳分析窗口的依據(jù)，利用均值變點(diǎn)法求得該點(diǎn).

3 結(jié)果與分析

3.1 地形起伏度與經(jīng)濟(jì)空間分異

3.1.1 呂梁山區(qū)地形起伏度空間分布

根據(jù)均值變點(diǎn)法得到的最佳分析單元為（13*13），利用ArcGIS軟件鄰域分析工具與均值變點(diǎn)法提取研究區(qū)各縣域地形起伏度.各縣域地形起伏度用自然間段分級(jí)法劃分，依次劃分為低起伏度（0.349～0.460），較低起伏度（0.460～0.598），中等起伏度（0.598～0.748），較高起伏度（0.748～0.84），高起伏度（0.849～1.117），詳見表2.

由表2可以看出，呂梁山區(qū)地形起伏度介于0.349～1.117，各縣存在一定差異，整體上呈現(xiàn)出南北高中部低的趨勢(shì).地形起伏度偏高地區(qū)位于山西臨汾、忻州、呂梁市.陜西榆林市境內(nèi)地形起伏度整體偏低，其中，高起伏度縣域?yàn)槲逭h、岢嵐縣、興縣、嵐縣、隰縣，占區(qū)域總量的25%，占區(qū)域面積的26%;較高起伏度縣域?yàn)樯癯乜h、靜樂縣，占區(qū)域總量的10%，占區(qū)域面積的10%;中等起伏度縣域?yàn)榕R縣、大寧縣、吉縣、汾西縣，占區(qū)域總量的20%，占區(qū)域面積的18%;較低起伏度縣域?yàn)闄M山區(qū)、綏德縣、石樓縣、永和縣，占區(qū)域總量的20%，占區(qū)域面積的25%;低起伏度縣域?yàn)樽又蘅h、米脂縣、清澗縣、佳縣、吳堡縣，占區(qū)域總量的25%，占區(qū)域面積的21%.綜上可知，呂梁山區(qū)境內(nèi)地形起伏度存在區(qū)域分異，高值區(qū)基本位于忻州市和呂梁市，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一定程度上受到地形的制約.分布情況見表3.

3.1.2 呂梁山區(qū)經(jīng)濟(jì)空間分異情況

本文選取2018年呂梁山區(qū)縣域GDP與人均GDP為基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)呂梁山區(qū)的基本經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行分析.

由表3可以看出，呂梁山區(qū)各縣間經(jīng)濟(jì)差異明顯.從GDP來看，經(jīng)濟(jì)水平高值區(qū)位于榆林橫山區(qū)，為189.44億元，高于其余縣域經(jīng)濟(jì)水平.經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平居中縣域?yàn)樽又蘅h、清澗縣、綏德縣、米脂、佳縣、臨縣、興縣，經(jīng)濟(jì)總量在42.38～98.05億元，未能突破百億大關(guān).經(jīng)濟(jì)水平低值縣域位于吳堡縣、石樓縣、嵐縣與臨汾市、忻州市境內(nèi)，經(jīng)濟(jì)總量6.73～42.38億元，均低于50億元，總體上呈現(xiàn)出南北低、中部高的特點(diǎn).

從人均GDP來看，人均GDP高值區(qū)為榆林市7個(gè)縣域與興縣、岢嵐縣.人均GDP中等水平區(qū)為五寨縣、神池縣、嵐縣、靜樂縣、吉縣.人均GDP低值區(qū)為臨縣、石樓縣、永和縣、隰縣、大寧縣、汾西縣.地形起伏度與經(jīng)濟(jì)總量大體呈現(xiàn)出相反的特征，即地形起伏度高的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，地形起伏度低的地區(qū)經(jīng)濟(jì)總量較高.人均GDP除受GDP總量影響之外，還受到人口數(shù)量的影響，與地形起伏度之間關(guān)系復(fù)雜.為進(jìn)一步量化探討地形起伏度與GDP、人均GDP的相互關(guān)系，采用空間自相關(guān)模型對(duì)地形起伏度二者之間的相關(guān)性進(jìn)行分析驗(yàn)證.

3.2 地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)性分析

采用Geoda軟件相關(guān)性分析工具，測(cè)算得到地形起伏度與GDP、人均GDP全域空間自相關(guān)Moran's I值分別為-0.196 5（P = 0.04），-0.320 6（P=0.02），均通過P<0.05檢驗(yàn)，表明呂梁山區(qū)地形起伏度與GDP、人均GDP呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即地形起伏度大的地區(qū)GDP、人均GDP低，地形起伏度小的地區(qū)GDP、人均GDP高.

為了進(jìn)一步說明各個(gè)地區(qū)地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相互關(guān)系，運(yùn)用局域空間自相關(guān)分析地形起伏度與GDP、人均GDP空間自相關(guān)關(guān)系.地形起伏度與GDP、人均GDP空間關(guān)系存在三種類型：

（1）高—低型.指相對(duì)于其他區(qū)域，地形起伏度大，GDP與人均GDP低的區(qū)域，位于吉縣和隰縣.吉縣三面環(huán)山，隰縣則位于呂梁山南麓，這些縣域地形起伏度高，高差1 000 m以上，區(qū)域內(nèi)溝壑縱橫，交通環(huán)境差，城市化水平低，對(duì)人才與外來投資吸引力弱，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平滯后.

（2）低—高型.指相對(duì)于其他區(qū)域，地形起伏度小，GDP與人均GDP高的區(qū)域.地形起伏度小GDP高的縣分布在橫山區(qū)、子洲縣，人均GDP高的縣增加了綏德縣，這與該縣經(jīng)濟(jì)總量多而常住人口數(shù)量居中有關(guān).這些縣域地形起伏度小，自然條件優(yōu)越，鐵路公路密集成網(wǎng)，交通發(fā)達(dá)，尤其是橫山區(qū)，為該區(qū)域經(jīng)濟(jì)核心地區(qū).

（3）低—低型.相對(duì)于周圍地區(qū)，地形起伏度較小，GDP、人均GDP較低的區(qū)域，分布在汾西縣和大寧縣.大寧縣內(nèi)群山環(huán)繞，汾西縣為典型的高原溝壑區(qū)，這些縣域地理環(huán)境較差，常住人口少，難以創(chuàng)造更多的產(chǎn)出，因而雖地形起伏度小但經(jīng)濟(jì)水平仍較低.

4 結(jié)論

本文基于2018年呂梁山區(qū)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，采用鄰域分析法與空間自相關(guān)模型，從地形起伏度的角度分析了呂梁山區(qū)地形因子與經(jīng)濟(jì)的空間特征，探討了地形起伏度與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系.結(jié)果表明：

（1）呂梁山區(qū)地形起伏度最佳統(tǒng)計(jì)單元為13*13（1.368 9 km2），地形起伏大致呈現(xiàn)出南北高中間低的特征.在呂梁山區(qū)境內(nèi)，地形起伏度偏高的地區(qū)位于山西臨汾、忻州、呂梁市，陜西榆林市地形起伏度偏低.GDP偏高區(qū)基本位于陜西省榆林市境內(nèi)，偏低區(qū)基本位于山西省境內(nèi)，這與地形起伏度空間特征恰恰相反.人均GDP因受常住人口數(shù)量的影響，空間特征較復(fù)雜.

（2）地形起伏度是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一.呂梁山區(qū)縣域地形起伏度與GDP、人均GDP雙變量空間自相關(guān)Moran's I值分別為-0.196 5，-0.320 6，表明呂梁山區(qū)地形起伏度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即整體上地形起伏度大的地區(qū)GDP、人均GDP低，而地形起伏度小的地區(qū)GDP、人均GDP高.

（3）從不同地區(qū)地形起伏度與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系來看，吉縣和隰縣是高地形起伏度、低經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平區(qū);橫山區(qū)、子洲縣、綏德縣是低地形起伏度、高經(jīng)濟(jì)水平區(qū)域;汾西縣和大寧縣為低地形起伏度、低經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平區(qū)域.不存在高地形起伏度、高經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的區(qū)域.

綜上所述，以13*13為分析窗口得到的地形起伏度是提取呂梁山區(qū)地形起伏度的最佳統(tǒng)計(jì)單元.地形起伏度是影響呂梁山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因子，可為合理規(guī)劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供依據(jù)，分析兩者之間的空間關(guān)系可為相似的山區(qū)自然地理單元經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供實(shí)證參考.地形作為一個(gè)綜合自然地理要素，除地形起伏度外，還包括坡度、坡向等多個(gè)派生屬性，這也是今后地形與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)研究的一個(gè)重要方向.

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編輯：琳莉