海南岛地名时空特征分析研究

雷雅婷，杨建琴，栾桂泽，景雨航，陈思航，赵 飞

1.云南大学 地球科学学院，云南 昆明 650500；

2.昆明市人民代表大会常务委员会，云南 昆明 650500

0 引 言

地球表面的所有地理实体均以地名命名，包括物理地理实体名，包括大陆、海洋、山脉、河流、湖泊等；人文地理实体名，包括城镇、村庄、建筑、道路、民用设施等[1]。地名是一个重要的单位，它代表了一种与特定时代的文化、历史传统和民族语境有关的语言。它保留了各种信息的基本特征：语言、文化、社会、历史、心理、民族志[2]。因此，地名可以引导我们发现生态环境和人类社会的规律。

在生态环境方面，地名可以帮助人们了解土地利用-土地覆盖变化、生态景观、物种分布等，对涉及地理学的大型地名数据库进行系统的分析可以作为过去土地利用重建的工具[3-4]。在多尺度上，土地利用、土地覆盖变化是景观生态学的标志[5]。山地地名及其文本频率可以直观地了解所指称的山地的数量特征和空间特征[6]。地名反映了立陶宛共和国过去几个世纪特有的物种分布[7]。一项研究通过比较过去与草莓树相关的地名来推断岛上物种的当前分布，证实了与植物相关的地名是过去和现在的景观知识的基本要素[8]。此外，地名可以暗示大型食肉动物重新定居和灭绝的模式[9]。地名可以作为生态系统管理的工具，有助于保护社会生态系统的完整性[10]。

从人类社会的角度来看，地名有助于人们学习语言、文化、经济等。地名研究也为促进和保护当地社区的语言遗产作出了贡献[10]。以一个省为单元，对少数民族语地名进行全面综合研究，可以探讨出民族语地名与地理环境、历史发展的关系及各种民族语地名之间的关系[11]。将空间统计方法与地理信息系统（GIS）相结合，对濒危满族语言的研究，不仅能了解东北少数民族和语言的分布，还揭示了满汉地名互动过程的空间格局演变[12]。多比例尺地图应用程序及探索性工具可以方便地查看地名的空间分布。地名映射将中国广东4个民族的分布和景观特征可视化，有助于从地名探索广东民族和景观特征的历史演变[13]。核密度估计用于确定英国姓氏最集中的地区，是一种表明姓氏在该国的地理起源、目前的空间范围以及与其他姓氏和地名的空间关系的好方法[14]。一项研究表明，与森林火灾相关的土著地名可以为理解消防制度变化对土著生计的影响提供基础[15]。

地名是巨大的信息宝库。虽然有大量的研究者关注地名，但是缺乏通过统计分析和时空分析来挖掘海岛生态环境和海岛人类社会规律的研究。因此，本文采用统计学方法描述海南地名的数量特征，并利用GIS相关方法分析海南地名的空间特征，从而了解海南海岛的生态和文化特征。

1 研究区与地名数据库

1.1 研究区

海南岛位于中国大陆最南端的一部分，以琼州海峡为界，广东省在北方，北部湾和越南在西方，南海和台湾省东部，菲律宾，文莱和马来西亚在南海东南和南部。海南地处热带北缘，属热带季风气候。海南陆地总面积3.5×104km2，海域面积约200×104km2，其中海南岛面积3.39×104km2。海南岛四面低，中间高。山体、丘陵、台地、平原形成环形层状地貌，梯级结构明显。南渡江、昌化河和万泉河是海南的三大河流。3条主要河流的流域面积占全岛面积的47%。

截至2018年底，全省常住人口有934万。海南以汉族、黎族、苗族、回族为主，其余为干部、工人和解放后迁入的移民，分布在全省各地。海南省共辖4个地级市，分别是海口市、三亚市、三沙市、儋州市，5个县级市，分别是五指山市、文昌市、琼海市、万宁市、东方市，4个县，分别是定安县、屯昌县、澄迈县、临高县，6个自治县，分别是白沙黎族自治县、昌江黎族自治县、乐东黎族自治县、陵水黎族自治县、保亭黎族苗族自治县、琼中黎族苗族自治县。本文研究区只覆盖了海南岛范围，不包括三沙市（图1）。

图1 研究区范围Fig.1 The study area

1.2 地名收集和地理数据库创建

从综合统计年鉴、地名词典和相关历史文献中提取48705条记录，再筛选出22132条有效记录，包括行政区划地图中所有区域地名、自然地名、文化地名等各类地名，但不包括街（巷）地名、组织地名和由组织转换的文化地名。这样，收集的地名更具有聚落地名的代表性[16]。

根据获取的包含标识码、地名、经纬度、国家地理名称、地名的宗教信仰、地名存在时间等字段的电子表格，选择标识码、经纬度、存在时间，创建一个地理数据库（地理坐标系是WGS84坐标系统），添加类型字段。

2 研究方法

第一步获得具有位置和时间信息的地名数据并建立地名数据库；第二步利用核密度估算法分析和反映地方的自然和人文特征；第三步利用地名时空立方体分析地名的时空变化特征，从而分析地方的自然或人文时空变化特征（图2）。

图2 技术路线图Fig.2 Technology flow chart

2.1 地名时空立方体

地名时空立方体，就是以具有时间和位置信息的地名数据为基础数据构建的时空立方体。本文使用的地名数据是同时具有位置和时间信息的文本数据，分析方法是建立时空立方体。以地名数据为基础创建地名时空立方体，利用ArcGIS时空模式挖掘工具，进行时空立方体和新兴时空热点分析。然后对地名时空立方体可视化，进行新兴时空热点分析，分析地名的时空变化特征，从而揭示自然或人文的时空变化特征。相对于核密度估算法，地名时空立方体是应用层面的创新，地名分析是方法层面上的突破。

2.2 核密度估算法

核密度估计（Kernel Density Estimation，KDE）方法是使用移动单元（相当于一个窗口）来估计点或线模式的密度[11]。设xn为分布密度函数f中提取的独立分布样本，f(x)是给定点x处的估计数。研究者通常采用Rosenblatt-Parzen核估算公式：

式中，n为范围尺度内地名个数，h为距离阈值，d(x,xi)为估计点x与样本xi之间的欧氏距离。设，k(t)为地名的核密度函数。选择高斯核函数k(t)公式：

2.3 时空模式挖掘

时空模式挖掘是一种分析文本与时空引用相关联数据的方法，有助于理解文本语义如何随着空间和时间变化[17]。可以通过聚合点，或者是已经定义的位置、多维栅格图层来创建时空立方体，点密度聚类类别包含新趋势持续加强、常数逐渐降低的色散振荡以及冷热点的历史。

创建时空数据集工具是先获取时间戳点元素，然后通过将这些点聚合到时空条中，将其构建到一个netCDF数据集（科学数据集）中。在每一列中计算点，并使用Mann-Kendall（M-K）统计量来测量每一位置的列值在时间上的趋势。M-K分析是一种非参数统计检验方法，不仅可以检测序列趋势在一定空间范围内的涨落，还可以表明趋势变化的程度，指明突变的起始位置，表明突变的空间范围，从而揭示序列样本的变化规律和特征[17]。具有n个样本大小，时间序列Xi的统计量S计算如下：

在零假设下，S近似正态分布，Z为标准方差，var(Si)方差，计算公式如下：

在给定的置信水平下，将原假设否定，认为时间序列Xi存在显著的上升或下降趋势。m为可以比较的差分数据集个数之和，数据集的变化趋势用r表示为：

若r＞0，则呈上升趋势，若r ＜0，则呈下降趋势。

3 结果与讨论

3.1 地名的数量特征分析

按照海南岛地名中文字的具体内涵，可分为地形、水文、动植物、传说和道德、数量和方位、宗教和历史、民族、姓氏等8种类型（表1）。

表1 海南地名的一般用语Tab.1 General terms of place names in Hainan

表1显示了海南地名中最常用的词，在22 132个地名中，11 056个自然地名占49.95%，11 076个社会文化地名占50.05%。

1）自然环境地名。分为地形、水文、动植物3类。地形类地名比例最大，占35.64%，7887个，岭、坡、山、田等，分别表示岭、坡、山、田等具有地形特征信息的意思。在1911个水文地名中，使用最多的是塘、水、湖、港、洋等，分别表达了池塘、水、湖泊、港口、海洋等具有水文特征信息的含义。1258个动植物地名中，以马、鹿、兰、竹、牛、松、木、榔等使用最多，分别表示马、鹿、兰、竹、松、木等具有生物特征信息的意思。

2）社会文化地名。分为传说和道德、数量和方位、宗教和历史、民族、姓氏5种类型。传说和道德类地名占比最大，为24.05%，数量5324个。新、龙、美、文、昌等，分别表达了辞旧迎新、龙腾虎跃、满意、文雅、繁荣等含义，表达了当地中国人对未来生活富裕的美好祝愿。在2133个数量和方位的地名中，使用最多的是上、下、南、北、西，表达的是地理位置的方位。1017个宗教和历史类地名中，使用最多的是儒、道、庙、观等。1810个民族类地名都与民族文化有关，如民族语言壮语（黎、罗、那）、黎语（范语）等。790个姓氏类地名，都是以最初搬到这里的祖先的姓氏命名，或者是村里人数最多的姓，如陈、吴、林、王等。

3.2 地名的空间特征分析

核密度分析的可视化结果可以体现各类地名的空间分布特征，对8种类型的地名分别进行核密度分析（图3）。

图3 各类地名的空间核密度分布图Fig.3 Spatial distribution of kernel density of toponyms

地形类地名（图3a）和水文类地名（图3b）都主要集中在海南岛的东北部和东部，不同的是，水文类地名还遍布了海南岛的沿海地区。海南岛的河流从中部山脉向外辐射，与中部高寒地区的水文地名分布特征相似。而海南岛的地形（图1）是四面低平，中间高耸，向外围逐步下降。外圈由山脉、丘陵、台地、平原组成，层叠结构明显。可见，海南岛的地形类地名分布与实际的海南岛地形分布并不匹配，但地形类地名集中的地区与汉人居住的部分地区相吻合。据史料记载，随着海南封建郡县的建立，大量汉人移居海南。汉人习惯根据地形特点用汉语或方言命名地方，而客家人是迁入海南岛的汉人中的一个群体，聚集在岭南地区的内部，生活在山区。在地名上，客家人喜欢用客家方言来表达山区的地理环境。

传说和道德类地名（图3d）主要集中在海南的北部和东部，而在其他区域分布较少。数量和方位类地名（图3e）集中在海南岛东部，宗教和历史类地名（图3f）集中在海南岛北部。这些区域（海南岛北部和东部）的居住人口较多，以海口、文昌、临高、澄迈、定安、琼海人口为主。根据海南省2019年统计年鉴，截至2018年底，这6座城市人口达到464万人，占海南省总人口的49.65%。

民族类地名（图3g）与黎族、苗族、回族有关，这3个少数民族是海南的土著民族。民族类地名集中分布地区与黎族、苗族和回族居住在的中南地区相一致，而汉族主要集中在海南岛东北部、北部和沿海地区。随着汉人的迁移，黎族聚居区逐渐向南、西南方向撤退，并表现出从沿海平原向内陆山区撤退迁移的趋势。姓氏类地名（图3h）集中分布在海南岛的西北部、东北部和东部。这些分布区域靠近海洋，汉人最初的迁移就是集中在沿海和河口地区，而用姓氏命名地方的习惯是客家人的。

3.3 黎族地名时空格局挖掘

海南有汉、黎、苗、回、满等31个民族，在少数民族中黎族人口最多[18]。海南岛文化是在黎族文化的基础上，不断接受和广泛吸纳其他民族的有益成分整合而成的全新文化。因此，与黎族有关的地名时空立方体可以映射海南岛黎人迁移的时空特征，从而体现了海南岛的民族文化迁移特征[19]。本文从与黎族、苗族、回族有关的地名数据中选取了与黎族有关的地名，共1740个记录。在创建地名数据时空立方体（时间步长为50年）之后，通过新兴时空热点分析将时空立方体可视化（图4）。

图4 地名新兴热点分析图Fig.4 Analysis of emerging hot spots of toponyms

连续热点表示90%时间步长间隔的具有统计显著性的热点，可以说明与黎族有关的地名每隔50年都会发生较多的变化。且连续热点的数量最多、分布最广、相对均匀，主要分布在白沙、五指山、乐东、三亚和临水。在这些地区，黎族人口每隔50年都会发生迁移，但没有明显趋势表明聚类强度随着时间的推移而有所增加或减小。新增热点的分布相对集中，但较少，表明这些区域近50年来与黎族有关的地名发生变化较少，而近50年来黎族人口流动也较少，但他们的流动范围较为集中。分散热点为间歇性热点，表示至多90%的时间步长间隔已经是具有统计显著性的热点。分散热点集中在海南岛中部，但只有几个零星的分散热点，说明这些区域与黎族有关的地名发生的变化没有连续热点区域大，黎族人口在这个区域的流动相对连续热点区域较少且范围极小。

4 结 论

地名是时间和空间的象征，地名可以记录与生态和文化有关的信息，其稳定性有助于探索历史文化和人类文明。海岛文化不同于大陆文化，海岛文化的传播和传承更多地受到大陆外来文化的影响。海南的海岛文化是在黎族文化基础上经过文化融合形成的新文化，在各个方面不断接受汉族文化的影响，并广泛吸收客家文化等其他民族文化。

本文通过对地名制图的统计和GIS分析方法（核密度分析和时空模式挖掘)，论证了文化地名与文化的相关性。与基于空间位置的核密度分析方法相比，基于位置的时空数据挖掘模型在空间维度上扩展了时间维度，通过离散的时间间隔序列记录数据，表达了不同位置地名的变化，最后用地图展示了它们积累的变化。地名时空多维数据集的可视化结果展现了研究区的地方文化特征和变化信息，有助于反映一个地区的整体变化。然而，这种方法最大的缺点是丢失了时间间隔和数据冗余之间的变化信息。

本文映射了海南岛地名的时空特征，既体现自然特征，又揭示海南岛的海岛文化特征。利用与黎族有关的地名时空立方体反映了与黎族有关的地名和黎人运动的关系，验证了利用地名时空立方体挖掘地方文化的可行性，在一定程度上促进了地名研究的发展。