基于地统计的安徽省乡镇尺度人口分布特征研究

李亭亭，颜俊

(1.福建师范大学 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地，福建 福州 350007；2.福建师范大学 地理科学学院,福建 福州 350007；3.信阳师范学院 地理科学学院,河南 信阳 464000)

人口分布是人地关系在特定的时空背景下的一种反映[1].因此，人地关系是理清人口空间分布影响因素的基础[2].随着中国经济的发展，中国的人口分布也在发生着变化，其空间分布格局的变化与经济社会、资源环境的变化息息相关.从1935年我国人口地理学家胡焕庸提出“爱辉-腾冲”人口分布线至今，对于人口分布的研究更加多样化、多角度，人口分布研究方法和结论趋于成熟和完善[3].

近年来，我国学者从不同尺度、不同视角和技术手段对人口的空间分布进行研究，以探讨中国人口分布的特征，对我国各地区出现的问题提出解决对策.我国不同领域的学者使用多种量化方法(主成分分析法[4]、地统计分析法[5]、地理加权回归[6][7]等)分析人口分布的时空格局，学者们从大尺度的国家层面、中尺度的省级层面、地市级和县级以及小尺度的乡镇级对中国人口分布进行了深入研究.在国家层面上，吴瑞君等通过对人口普查资料和相关统计数据的分析，认为我国的人口分布仍然符合胡焕庸线的划分基准，但在内部存在着人口分布的空间不均衡和差异性[8].目前我国学者大多从中尺度方面对人口分布的空间形态进行研究，杨成凤等通过对四川省常住人口分布的现状及其时空特征进行分析,认为川渝地区人口分布受经济发展水平的影响较大[9].曹灿明等通过对1982-2010年四次人口普查数据的分析，发现苏州市人口分布具有明显的集聚区和较为分散的区域[10].封志明等通过对第五次人口普查数据的分析，认为中国分县尺度的人口分布受到经济条件以及资源环境的影响更大，并将人口分布划分为4个适宜等级与10个限制类型[11].而在乡镇尺度方面，目前已有的研究侧重于分析地形等自然因素对人口分布的影响.例如张海霞等使用地统计学方法研究河南省乡镇尺度的人口分布及其形成机制，将河南省的人口分布划分为三种密度模式，并认为地形对人口分布起决定性作用[5].

基于上述的研究，我国在人口分布研究领域取得了重大进展，但是仍存在一些不足之处，研究尺度需要进一步的细化，很少有学者基于乡镇尺度展开研究，大多数学者从省县级和国家尺度出发，缺乏对地区乡镇人口分布特征的探讨.安徽省地形地貌复杂，同时也是人口大省，其9个市县处在淮河生态经济带的中游，占据较重要的地理位置.而人口分布的合理与否对生态环境影响重大，因此研究其人口分布具有较好的指导意义.同时精确到乡镇和街道尺度来分析人口空间分布能减小误差，更能看出其人口分布的空间状况.因此本文使用安徽省2010年第六次人口普查数据，利用ArcGIS 10.2、GS+ 9.0等软件，对安徽省乡镇尺度的人口空间分布特征及其影响因素进行研究，为相关部门的管理决策提供依据，合理引导人口的再分布，促进人地关系的和谐发展.

1 研究区域、研究方法及数据来源

1.1 研究区域概况

安徽省位于中国东中部.地势北低南高，全省共划分为5个地貌区，即淮北平原，江淮波状平原，皖西(大别)山地，沿江丘陵平原和皖南山地[12].跨长江和淮河两大流域，属于南暖温带和北亚热带的过渡地带，季风气候显著[13].全省共有17个地级市，105个县(市、区)，2010年第六次全国人口普查资料显示，全省总人口约5950万人，在全国排名第9位.全省总面积大致14万km2，人口密度约为430人/km2.人口分布较为集中，全省人口城镇化水平为43.01%，人均GDP为20888元，发展水平在全国范围居中.

1.2 研究方法

1.2.1 地统计分析

地统计学(Geostatistic)是空间统计学的一个分支，利用随机函数对不确定的现象进行探索分析，并结合采样点提供的信息对未知点进行估计和模拟[14]，用于研究那些在空间上既有随机性又有结构性的现象[15].

设Z(x)是系统某属性Z在空间位置x处的值，Z(x)为一区域化随机变化量，并且满足二阶平稳假设，h为两样本点空间分隔距离(简称间隔距离)，Z(xi)和Z(xi+h)分别是区域变化量Z(x)在空间位置xi和xi+h处的实测值[i=1,2,…,N(h)]，那么，半变异函数的计算公式[16]为：

(1)

式(1)中，h为步长，N(h)为样本点对的数量.

1.2.2 地理加权回归模型

区域人口分布同该地区的自然、社会、经济发展不相适应，是导致人口分布发生变动的重要原因[17].因此本文通过地理加权回归模型(GWR)，在城市尺度上探究自然、经济、公共服务等因素对安徽省人口分布的影响.基本模型是：

(2)

式(2)中，(ui,vi)是第i个样本点的坐标，βk(ui,vi)是第i个样本空间单元的第k个回归参数，εi代表第i个样本点的随机误差项/残差[18].

1.3 数据来源与处理

基本数据：使用第六次人口普查分乡镇、街道人口数据并且以栖身半年以上的常住人口为根本.本文所使用的安徽省17个市的地区生产总值、卫生机构人员数、平均海拔和平均降水等经济和自然数据来源于《安徽省统计年鉴2011》.

乡镇单元：基于2012年版的安徽省分乡镇图对乡镇边界进行矢量化处理，将界限不清楚的街道、工业园区、经济开发区、农场等单位的人口数据添加进所在的乡镇或周边的空间单元进行计算.整理归纳后共有1353个分析单元.

2 结果分析

2.1 不同空间尺度上的人口密度差异

人口密度分布的空间差异显著.在全省范围内，以17个地级市为分析单元进行计算，人口密度最高的为淮南市(950.7人/km2)，人口密度最低的为黄山市(140.4人/km2)，极值比为6.77(表1)；将空间尺度缩小为县区一级，则人口密度最大值出现在铜陵市铜官山区(7835.1人/km2)，人口密度最小值出现在池州市石台县(65.5人/km2)，极值比为119.6；如果进一步将空间尺度缩小到乡镇街道一级，则人口密度最大值出现在瑶海区大通路街道(72783.8/km2)，人口密度最低值出现在歙县狮石乡(26.9/km2)，极值比则达到了2705.7.

表1 三个空间尺度上的极值比的变化

可以看出随着空间尺度的缩小，有效降低了平均化的趋势，从而更精确地反映人口的空间分布特征，将安徽省的人口密度进行可视化处理，可以清楚地看到安徽省乡镇尺度的人口密度差异情况(图1)：安徽省西北部的乡镇人口密度明显高于东南部的人口密度，高密度的人口分布地区空间距离较大并且数量较少.

2.2 基于地统计分析的人口密度形态

在地统计软件GS+ 9.0中利用克里格插值绘制三维地图(图2).图2中较为直观地展示了安徽省人口密度分布的空间格局.其中，人口稀疏地区主要集中在皖西大别山地区和皖南的黄山地区；而在淮北平原、沿江丘陵平原和江淮波状平原的城市核心区，人口密度值较高，尤其以安徽省的省会城市合肥的人口密度值为代表；其他地区如阜阳、亳州等城市核心区人口密度分布显著高于周围农村地区的人口密度分布，说明城市的人口分布最为集中；皖北及皖中平原丘陵地区小城市及农村地区大的人口稠密，人口密集程度相似，均较为集中.表明了安徽省的人口密度分布状况与地形条件状况呈现正相关.基于此，安徽省的人口密集程度大致可以划分为3种类型：高密度的城市核心区，中密度的平原农村地区，低密度的山区.

图1 安徽省人口密度分布图Fig.1 Distribution map of population density in Anhui Province

图2 安徽省人口密度克里格(Kriging)插值图Fig.2 population density Kriging interpolation map in Anhui Province

3 基于GWR模型的人口分布因素分析

在地理加权回归模型的基础上，设第i个城市的地理中心坐标为(ui,vi)，根据选取的影响因素及其参数设定，GWR模型构建如下：

(3)

式(3)中:β1为地区生产总值，β2为卫生机构人员数，β3为平均降水量，β4为平均海拔高度.

3.1 自然因素对安徽省人口分布的影响

3.1.1 地形条件

安徽省境内属于季风气候，全省水热条件差异不大，对人口分布没有产生较大的影响.皖西大别山山区及皖南黄山地区海拔较高，坡度较大，适宜耕种的土地面积较小，环境资源承载力较低，造成人口稀疏.淮北平原，江淮波状平原地形起伏较小，土地肥沃，便于灌溉，耕地集中分布，是中国粮食的主产区，因此村落分布较广，人口密集.长江自古以来就是中国水运的重要线路，沿江丘陵平原地区地势略有起伏，但因为靠近长江，经济区位较好、水源充沛、适于耕种、便于工业生产以及交通运输，人口承载力较高.

3.1.2 平均海拔高度

人口分布受海拔高度的影响程度明显，并且海拔越高，人口密度值越低.负相关的最高值出现在北部平原地区的宿州市，最高值出现在南部黄山山脉的黄山市和宣城市.通常认为，人们趋向于居住在地势低平的地区，以便于日常生活和工作，与分析结果相吻合.

3.1.3 降水因素

安徽省各个城市的人口密度分布都与降水量的空间分布呈现负相关.且负相关程度由北到南依次升高，最高值出现在北部的阜阳市，最低值出现在南部的黄山市.这表明南部地区的人口分布受降水因素的影响较小，北部地区由于较干旱，与降水因素呈现的负相关较低.

3.2 经济因素对安徽省人口分布的影响

3.2.1 地区生产总值

安徽省各个城市的地区生产总值与人口密度的空间分布都呈现正相关关系.从回归系数的空间分布来看，西北部最高，东南部最低，整体呈现从西北到东南逐渐降低的趋势.北部的宿州市相关性最高，最小值则出现在东南部的安庆市.这说明靠近皖南山地的城市的人口分布受到国民生产总值的影响较低，而淮河两侧的平原地区受到的影响较高，也说明了人口趋向于集聚在经济发展水平较高的城市地区，尤其是城市的核心区.

3.2.2 卫生机构人员数

安徽省的卫生机构职员对安徽省的人口分布显现正相关，整体趋向为从南向北下降.此中南部的黄山市表示为最高值，最低值在北部的宿州市.说明安徽省南部地区的人口分布与卫生机构人员数量相关性较高，北部地区的相关性较低.

4 结论与讨论

4.1 结 论

从乡镇尺度分析安徽省的人口分布，在一定程度上缩小了由于空间尺度划分不合理带来的误差.本文使用安徽省1353个乡镇单元的数据，在研究过程中利用ArcGIS 10.2等软件对数据进行处理和分析，结果表明：安徽省的人口分布大致呈现北多南少的分布状态，尤其以平原地区人口较为集中，而海拔较高的山区人口稀少.同时经济发展较好的城市地区人口密度显著高于落后的农村地区.

影响该省人口分布的因素可以从两个方面来理解：从自然条件层面来看，该省西部大别山山区及南部黄山地区海拔较高，资源短缺，环境承载力弱，人口分布稀疏.淮北平原等地区地势平坦，水资源和耕地资源充足，交通便利，各种资源能够满足人们的日常生活需要，同时亦能吸引大量人口的迁入以及长久居住，因而在平原地区人口密集度显著高于高海拔的山区.从社会经济角度来说，北部地区经济发展水平较高，居民的生活条件较好.在市区居住的人可以获得较高的工资收入，人均工资水平显著高于周边各县以及农村地区.经济越发达的地区越能够吸引更多的人口集聚，形成人口分布的高密度地区.

4.2 讨 论

安徽省人口稠密，但人口的南北分布差异显著，人口分布的极端不平衡容易导致人口密集地区的资源紧张和不足，对环境承载力是一个巨大的挑战.同时安徽省大部分市县也位于淮河生态带上，对于国家的发展规划要求，要顺应其发展战略，合理引导人口的再分布.坚持可持续发展，打造健康和谐的淮河生态经济带，促进人口与自然社会的发展相适应，走绿色发展道路.

在人口密集的地区，加大资金扶持力度，发展完善多种类型的产业体系，合理规划未来的城镇发展方向，不断推进高质量的城镇化进程，促进经济社会的健康发展，减少对环境产生的负面效应.在经济和资源均较落后的地区，尽可能地完善基础设施和公共服务水平，提高居民的生活水平，政府要给与当地居民发展自身经济的优惠政策，营造良好的生活环境，引导人口的合理再分布.