山东省国家级水利风景区时空分布及演变

谭博文 吴国玺 栗淑一

摘 要：【目的】基于山东省2001—2022年20批108家国家级水利风景区的地理数据，对山东省国家级水利风景区时空分布及演变进行研究。【方法】运用ArcGis10.8空间分析工具，研究了最邻近指数、Voronoi多边形的变异系数、地理集中指数、标准差椭圆和核密度特征，讨论了水利景区的时空演变规律性。【结果】结果表明：20年间山东省国家级水利景区形成了以鲁中和鲁西两地为核心，向四周发散分布的空间结构，景区分布范围从东北向西南扩散，分布范围逐渐扩大，分布盲点基本消失。【结论】为优化水利风景区空间结构布局和解决景区发展不平衡、不充分问题提供理论依据和实践参考。

关键词：水利风景区；空间分布；时空演变；山东省

中图分类号：F592     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）04-0104-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.04.019

Spatial and Temporal Distribution and Evolution of National Water Parks in Shandong Province

TAN Bowen1，2 WU Guoxi1，2 LI Shuyi1，2

（1.School of Architecture， North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450046，China; 2.College of Urban and Environmental Sciences， Xuchang University， Xuchang 461000， China）

Abstract： [Purposes] Based on the geographical data of 108 national water parks in 20 batches in Shandong Province from 2001 to 2022， the spatial and temporal distribution and evolution of national water parks in Shandong Province were studied. [Methods] Using ArcGis10.8 spatial analysis tool， the characteristics of the nearest neighbor index， the coefficient of variation of Voronoi polygon， the geographical concentration index， the standard deviation ellipse and the kernel density were studied， and the temporal and spatial evolution regularity of water parks was discussed. [Findings] The results showed that in the past 20 years， the national water parks in Shandong Province have formed a spatial structure with central and western Shandong as the core and scattered around. The distribution range of scenic spots has spread from northeast to southwest， and the distribution range has gradually expanded， and the distribution blind spots have basically disappeared. [Conclusions] It provides theoretical basis and practical reference for optimizing the spatial structure layout of water parks and solving the problem of unbalanced and insufficient development of scenic spots.

Keywords： water parks; spatial distribution; timeandspaceevolution; Shandong Province

0 引言

水利風景区是指以水域或水利工程为依托，以水利设施、水文景观、生态环境、文化遗产等多种要素构成的风景资源和环境条件，是集观光、休闲、科普、娱乐、文化及生态等多种功能于一体的综合性景观资源［1］。近年来，人们对水利风景区开展了诸多探究，就时空方面，主要集中在水利风景区的空间格局演变及影响机理［2］、空间分布特征、水利旅游空间体系构建［3］、水利风景区的时空分异特征研究［4］，对时间序列变化、时空分布及其空间密度和重心的空间移动研究较少［5］。就尺度方面，主要集中在国家尺度，以省级尺度的研究相对较少。因而，本研究尝试运用最邻近指数、Voronoi多边形、标准差椭圆、核密度分析等方法，以省级视域的尺度，对山东省国家级水利风景区时空分布及演变进行研究，为优化水利风景区空间结构布局和解决景区发展不平衡、不充分问题提供理论依据和实践参考。

1 数据与研究方法

1.1 数据来源及处理

山东省地处黄河下游，河流湖泊众多，水网密布，拥有得天独厚的资源优势。截至2022年底，山东省共有国家级水利风景区108家。根据山东省的地理位置、经济及历史状况可将全省划分为四个片区，即鲁西北、鲁中、鲁南、胶东半岛。本研究以2001—2022年，山东省创建的108家国家级水利风景区为研究对象，数据来源于国家水利风景区网站（http：//slfjq.mwr.gov.cn/）、山东省水利厅网站（http：//wr.shandong.gov.cn/）公布的景区名单，景区坐标来自谷歌地图。选取2006、2011、2017、2022四个时间点进行景区的可视化分析。基础底图使用国家基础地理信息中心发布的1∶400万中国基础地理数据。本研究部分水系、交通和政策信息来自山东省政府及各地市政府相关网站。使用ArcGIS软件及空间分析技术，对山东省国家级水利风景区的空间分布特征和时空演变进行定量分析。

1.2 研究方法

本研究主要采用最邻近指数、Voronoi多边形面积的变异系数、地理集中指数、标准差椭圆、核密度分析等空间分析方法，借助ArcGIS 10.8软件进行信息可视化表达，进而对山东省国家级水利风景区时空演变特征进行研究。

1.2.1 最邻近指数。最近邻点指数分析方法通过对地理空间中每个点状目标与其最近邻点状目标之间的欧氏距离进行测算，求取其平均值来计算点状目标的平均最近邻距离r（即最近邻距离）。当点状目标呈随机分布时，其最近邻距离被定义为理论最近邻距离re。计算公式见式（1）。

[re=12S/n]       （1）

式中：S为所研究区域的面积；n为研究区域范围内国家级水利风景区的数量。最近邻点指数则为平均最近邻距离与理论最近邻距离之比，即[R=r/re]。如果R=1，则所有点狀目标呈随机分布；如果R>1，则点状目标趋于均匀分布；如果若R<1，则点状目标更趋向于呈集群分布。

1.2.2 Voronoi多边形。Voronoi多边形图是一种空间分割方法。通过计算Voronoi多边形面积的标准差与平均值的比值，可以得到变异系数（CV），该指标可以用来衡量数据在空间上的相对变化程度［6］。

1.2.3 标准差椭圆。标准差椭圆被广泛应用于描述地理要素的空间分布特征。通过标准差椭圆的参数，如圆心位置、长轴和短轴距离等，可以刻画地理要素在空间分布上的变动［7］。

1.2.4 核密度分析。核密度分析方法可以直观地对比地理要素的空间分布差异，核密度值越大的区域景区分布密度越大［8］。计算公式见式（2）。

[fnx=1nhi=1nkx-Xih] （2）

式中：[kx-Xih]为核函数；[h>0]为带宽；[x-Xi]表示估值点x到事件[Xi]处的距离。

2 结果分析

2.1 时间序列的变化

在过去的22年间，山东省国家级水利风景区数量处于快速增长期。从增长量的数值来看，景区数量增长较快的区域是鲁中和鲁西北地区，其中增长最快的三个城市是滨州、潍坊和泰安；景区数量增长最少的区域是胶东半岛片区，增速相对较为平稳，具体见表1。

截至2022年底，山东省国家级水利风景区的空间分布：鲁西北和鲁中地区国家级水利风景区资源较为丰富，分别占全省景区数量的29.36％、32.11％，数量优势十分明显；胶东半岛地区国家级水利风景区数量相对较少，仅占全省的11.93％，如图1所示。

2.2 时空分布与演变

利用ArcGIS软件测算山东省水利风景区2006、2011、2017、2022年四个时段，最邻近指数分别是1.47、0.96、0.84和0.84。由于使用最邻近点指数测定点状要素的空间分布类型，在界定标准上尚且存在一定争论，且本实验在测算2011时间点年国家水利风景区数据时存在P值不符合的问题，因而通过测算Voronoi多边形面积的变异系数进行再次检验。利用ArcGIS软件得出三个时间点山东省国家级水利风景区时空演变Voronoi图，如图2所示。

基于Duyckaerts的三个建议值，Voronoi多边形面积变异系数CV值在小于33%、处于33%至64%之间、大于64%点状要素的分布状态分别为规则分布、随机分布、集群分布。Voronoi多边形面积变异系数CV值在2006年时间节点为61.12％，接近64%的临界值，可以判断处于随机分布状态；在之后的CV值分别为65.53％、65.52％、67.04％，大于64%的临界值，呈现出明显的集聚分布特征，与最临近指数的分析结果基本一致。根据最临近指数和Voronoi图的分析结果，可以判断山东省国家级水利风景区呈现由随机分布状态向集聚分布状态演化的趋势，并且在2022年时，已经呈现明显的集聚分布状态，具体见表2。

2.3 空间分布密度演变

利用ArcGIS 10.8的Density（核密度）工具，绘制了4个时间节点的山东省国家级水利风景区分布密度变化，如图3所示。因密度分析工具搜索半径的设置会对结果产生巨大的影响，为使得分析结果能够更直观地体现出景区的空间分布特征及其演化态势，经过多次试验，最终选取以50 km作为此次核密度分析的搜索半径。

由图3可以看出，2001—2022年景区整体空间格局变化较大，呈现出扩张与集聚并存的趋势，整体分布经历了由散点状分布-组团式结构的空间演化。22年间，景区分布的最高核密度值不断增大，空间热点区域增多，主要集中在鲁西和鲁中区域，形成了以滨州-淄博和聊城两个景区核心的景区资源集聚区；景区的分布范围逐渐扩大，景区分布盲点在逐渐消失。从分时点来看：2006年高密度区为东营-潍坊、济南-泰安和德州市等地，呈散点状分布；2011年高密度区向西转移，形成了以滨州-淄博-潍坊为核心的分布模式，最高核密度值增大，景区分布范围增大；2017年高密度区进一步西移，滨州-潍坊、聊城-泰安的双核心组团式分布格局基本形成，最高核密度值增大，景区分布范围进一步扩大；2022年较2017年变化不大，鲁中、鲁西双核心分布格局进一步巩固，最高核密度值和景区分布范围略微增大。

2.4 景区重心空间移动

通过分析不同时间节点的标准差椭圆参数，2011年、2017年和2022年景区的标准差椭圆的短轴相比于2001年分别增长了11.50 km、11.91 km和15.97 km，可见山东省国家级水利景区的空间分布有从西北方向朝东南方向逐渐分散的趋势；2011年、2017年景区标准差椭圆的长轴较2006年的143.10 km分别增加了42.55 km和57.84 km。对比不同时间节点的标准差椭圆参数可以发现，景区的标准差椭圆的半径增大并整体向东北方向移动，具体见表3。

标准差椭圆能够直观地反映景区的空间分布变化情况和景区中心的移动方向。使用ArcGIS 10.8软件生成4个时间节点的山东省国家级水利风景区分布的标准差椭圆，如图4所示。从四个时间节点的景区标准差椭圆的质心的分布来看，标准差椭圆重心点坐标主要位于118.02E—18.18E，36.41N—36.65N，与核密度分析中的山东中部景区聚集带的核心位置基本一致，椭圆的质心有向南部移动的趋势，但移动程度较小，由于鲁南地区水利风景区数量出现明显增长，进而带动了标准差椭圆长轴长度的增大。

3 结论

本研究基于2001—2022年山东省国家级水利风景区相关数据，运用ArcGIS10.8平台，分析了山东省水利风景区的空间演变特征。结果表明：山东省水利风景区在时间维度上可大致分为：初步推进期（2001—2006年）、高速发展期（2007—2017年）和高质量建设期（2018—2022年）三个阶段。从空间分布特征上看，山东省国家级水利风景区的空間分布整体呈现出围绕中部、西部两个核心向四周发散的特点，即呈现滨州-淄博和聊城两个景区资源集聚区，景区分布具有明显的集聚特征。此外，景区的空间分布呈现朝西北和东南方向逐渐分散的特征，景区分布范围明显扩大，盲区逐渐消失。山东省国家级水利风景区时空演变主要受水资源、地区经济和政策以及交通格局的影响，景区的时空演变与水利资源的空间分布、经济和政策变化、现代交通网络的整体格局具有明显的正相关关系。

参考文献：

［1］中华人民共和国水利部.水利风景区评价标准：SL300—2013［S］.北京：中国水利水电出版社， 2013.

［2］刘昌雪，汪德根，李凤.国家水利风景区空间格局演变及影响机理分析［J］.地理与地理信息科学，2018，34（4）：108-117.

［3］韩洁，宋保平.陕西省水利风景区空间分布特征分析及水利旅游空间体系构建［J］.经济地理，2014，34（11）：166-172.

［4］李建辉，党争，陈琳，等.黄河流域九省（区）水利风景区时空分异特征研究［J］.人民黄河，2023，45（7）：91-96.

［5］冯英杰，吴小根，张宏磊，等.江苏省水利风景区时空演变及其影响因素［J］.经济地理，2018，38（7）：217-224.

［6］吴国玺，阎卫阳.基于加权Voronoi图的河南省城市影响区研究［J］.城市发展研究，2009，16（1）：55-59.

［7］赵璐，赵作权.基于特征椭圆的中国经济空间分异研究［J］.地理科学，2014，34（8）：8.

［8］刘锐，胡伟平，王红亮，等.基于核密度估计的广佛都市区路网演变分析［J］.地理科学，2011（1）：81-86.