基于GIS四川县域尺度人口聚集格局及层域划分

窦馨逸，昌小莉，罗明良，谭亚玲，董丞妍

（西华师范大学a.国土资源学院；b.校医院，四川南充637009）

基于GIS四川县域尺度人口聚集格局及层域划分

窦馨逸a，昌小莉a，罗明良a，谭亚玲b，董丞妍a

（西华师范大学a.国土资源学院；b.校医院，四川南充637009）

近20年来四川省人口分布变化明显，研究其时空变化特征具有重要意义。基于四川省1993、2003及2009年县域人口数据，采用人口相对增量分析了县域人口序列变化；利用热点分析及引力模型，划分了人口分布的聚集区、区域人口中心及其空间层域组合。结果表明，1993—2003年93%的县域人口相对增长，11个相对减少；2003～2009年92%的县域人口相对增长，12个相对降低。人口密度较大的区域集中于成都平原及川中丘陵区；人口热点区趋向集中、冷点区减少，形成热点—过渡—冷点区的圈层构造。区域人口形成东西两大分区，西区成都市为一级体系中心，涵盖成都、乐山、西昌、会理及绵阳、三台等二级体系；川内的其他县域形成包括达州、南充、巴中、泸州及宜宾等在内的众多二级分区，东区一级分区的中心城市尚未形成。自然地理环境、社会经济条件及突发性地质灾害对四川省人口空间变化有较大影响。

人口分布格局；热点分析；引力模型；县域尺度；四川省

一、引言

人口问题是人口、资源、环境及可持续发展的核心问题之一［1］，人口增长已经给全球资源、环境承载能力造成了巨大压力，人口分布空间格局的研究正日渐兴起［2］。人口分布是人口发展过程在空间上的表现形式，是人口地理学的一个重要课题［3］。改革开放以来，我国的人口区域空间格局表现出新的时代特征［4］，前人从全国尺度［4，5］、区域尺度［6，7］及典型区域城市［8，9］等不同尺度对人口空间格局进行了研究。人口格局模型与模拟研究见于人口迁移空间格局模拟［10］、城市人口分布模拟［11-13］、全国尺度人口地理演变和分布研究［14，15］，以及中国流动人口的地域模型的研究［16，17］。

四川是我国西部的人口大省，同时又是典型的多民族聚居地；地貌类型复杂、人口总量大，人地关系如何协调发展一直受到关注［18］；在重庆单列直辖市、“成渝经济区”构建以及新的区域经济格局初步形成等宏观背景下，叠加近年来地质灾害影响，人口时空分布格局如何协调与适应，是值得关注的研究议题。本文以四川省为例，基于1993、2003及2009年县域尺度人口数据，从时间和空间两方面对20年四川人口变化进行分析，基于人口相对增量分析了人口随时间变化特征；利用热点分析、引力模型，划分了四川县域人口分布的热点—过渡—冷点区域，刻画了不同尺度区域人口分布中心及其空间组合；并从自然和人文因素两方面探讨了人口格局演化原因。研究可以直观揭示四川县域尺度人口分布格局，为制定相关的人口优化措施和城市规划调控政策提供依据，也可为协调可持续发展水平、区域经济建设和社会的长治久安提供参考［6］。

二、数据与方法

（一）数据来源

本文数据来源于四川省统计年鉴，收集了研究区域1993、2003及2009年的人口数据。研究区域内因经历重庆市单列直辖市的行政区划调整，因而县域行政区划按2009年管辖范围实施统计分析。

（二）研究方法

1.人口相对增量及密度

人口增量即人口增长数量，以2003及2009年人口数量为基准，对1993—2003年、2003—2009年各县人口总量增减情况进行分析，建立分县人口增量数据。人口密度是衡量人口分布的主要指标，反映了一定地区的人口密集程度，用每平方千米常住的平均居民数量来表示，称为人口算术密度。人口密度掩盖了所计算范围的内部差异，考虑的范围越小人口密度就越能反映出人口分布的真实情况［3］。

式中，D为人口密度，P为人口数量（万人），S为面积（km2）。

Getis-OrdGi*指数主要通过对子区域中的信息分别进行分析，探索区域信息变化，判断区域内部空间的异质性，识别不同空间区域的高值簇与低值簇，即热点区与冷点区的空间分布，能很好的反映某一区域与临近区域单元属性值的关联程度，计算公式为［19］：

为便于解释和比较，对公式（1）进行标准化处理后得到：

3.重力模型

研究旨在县域尺度人口空间联系大致情况，采用一般引力模型度量［20］：

通过遍历计算，即可得到各个县市区Ci对应的引力最大县市区Ci。在ArcGIS中，将Ci及Ci两两连线，即可得到各个县市区“最大引力连接线”分布；四川省县域单元多达158个，“最大引力连接线”使图面信息庞杂，研究在“最大引力连接线”基础上，构建四川省县域尺度人口体系空间组合。

三、结果与分析

（一）人口数量时序变化特征

基于1993、2003及2009年人口数量，运用Arc-Scence对人口数量进行三维渲染分析，得到以下人口数量（图1）。从图1.a、b及c可以看出，四川省县域人口分布不均匀，20年来成都市人口一支独大；整体看来成都平原和川中丘陵区人口数量最大［21］，川南次之，川西高原地区人口最少。1993年人口超过百万的县市有23个，其中成都市超过两百万；此外百万人口聚集县域最多的区域是川中丘陵地区，再次是川南地区。2003年百万人口县市数量有所增加，百万人口县市为27个，成都市人口达到360万。2009年百万人口县市达到29个，成都市人口超过400万；显然成都市人口增长速度远超于各县市。从四川省人口总量上看，1993—2003年人口增长了400多万，但是2003—2009年6年间人口增长数量比前十年还要多数十万。

图1　四川县域人口分布总体特征

（二）人口相对增量

图2　四川人口相对增量

图3　四川人口分布热点区域演变

基于人口相对增量数据，基于人口相对增量专题图（图2）。从图2.a可见1993—2003年人口增长超过10万人的有8个县市，其中成都市增长达67万人，川中丘陵区是另一显著增长区域。2003—2009年增长超过10万人的县市有6个，成都市人口增长最快，川中丘陵区次之。从图2可知人口增长数量较大的地区也是人口数量较多的地区，部分县市区人口持续增长。川中丘陵区的遂宁、南充、广安、绵阳等地自然地理条件较好，兼之位于成都、重庆经济辐射范围内；近期受“成渝经济区”的宏观影响，经济发展较快，人口增长也较快［22］；泸州市区人口增加则是因为1995年行政区划调整，泸县的11个乡镇划归给泸州市区。

以人口相对减少5万人为标准，1993—2003年蓬溪、泸县及沐川，2003—2009年安县、荣县、富顺县人口相对负增长较为显著。人口减少的重要原因之一即是地质灾害，如汶川由2003年11.3万人减少到2009年10.3万人，郑长德［23］、沈茂英［24］对灾区人口分布变动的研究，和本文研究结果较为相似；其二是行政区划调整，如纳溪、泸县、蓬溪等县市；其三是人口流动，如青神、盐亭等县市，大量人口向城市移动［25］。

（三）人口分布热点区

为揭示四川县域人口分布热点区域变化特征，以1993、2003及2009年的人口密度为依据，得到相应的人口分布热点图3.a～c。基于Getis-OrdGi*指数的冷热点划分标准［26］，四川省县域人口分布存在明显的“热点区—过渡区—冷点区”的整体圈层结构。

表1　2009年四川人口区热点区分布

热点区在1993—2003、冷点区在2003—2009年间有一定调整：热点区域形成长轴西北—东南向约260km、短轴西南—东北向约230km的半椭圆，向都江堰、郫县、成都、简阳、乐至一线的长轴中心收缩，短轴中东北部的梓潼、南部、仪陇及西南部的南溪县由人口集中分布的热点区退化为次热点区。冷点区域成弧形，弧心指向热点区域；冷点区域在2003—2009年间经历调整，最终形成由松潘、红原、马尔康、金川、炉霍、丹巴、道孚、康定、泸定、石棉、九龙、甘洛、冕宁、越西、美姑、喜德、西昌、昭觉、普格、德昌及布拖等21县组成的人口密度冷点区域。冷点区域及热点区域之间为过渡区域，总体上以龙门山区、峨眉中山区及凉山山原区为主。县域人口分布的圈层结构上与四川省地貌格局相吻合，即地形起伏度不大的平原及丘陵区构成四川人口热点集中分布区；盆周山地形成典型的人口稀少区域；而高原区人口略有增加。2009年最终得到的人口密度的热点区、次热点区、过渡区、次冷点区及冷点区详见表1。

（四）区域人口中心及其空间组合体系

表2　2009年四川省县域人口多尺度中心及其空间组合

前述对人口分布热点区研究发现，1993—2003以及2003—2009年间总体差异不大，本节以2009年四川省分县人口数据为基础，采用引力模型对人口聚集中心及其组合特征进行了分析。鉴于四川省幅员广阔及“成渝经济区”对东部人口吸引的实际情况，研究发现采用b=1分析四川县域人口一级二级分区较为适宜；b=2适用于划分三级分区。

研究首先采用b=1计算县域人口聚集中心及其空间组合，将四川县域人口聚集中心分为东西两个一级分区：西部包括成都平原及其周边县市区，以及其北部、南部及西部的广泛地区；其他东部地区整体构成一级分区。值得关注的是，由于川东北、川东南人口均较为密集，加以“成渝经济区”中重庆的引力作用，导致东部地区的一级人口聚集中心尚未形成，仅有以达县、平昌、巴中、渠县、南充、射洪、安岳、资中、自贡、泸县及宜宾为中心的二级人口体系，各中心及其人口空间组合详见表2。与东部高密度人口分布、多个二级中心的形成完全相反，西部成形的二级中心仅有成都、广元、绵阳、三台、乐山、西昌、会理，其下属的各县市区详见表2；成都二级体系庞大，涵盖的典型区域包括阿坝、甘孜、盐源、康定等，约占四川省总面积的55%。

考虑到成都及其空间组合的二级人口体系过大，研究采用b=2分解成都二级体系，以得到三级体系及其空间组合。最终得到的细分三级体系中心有甘孜-阿坝、彭州、崇庆、眉山、成都、康定、汉源、盐源、越西、美姑、昭觉以及马边。在三级体系中甘孜—阿坝仍占据四川省约34%的面积，但其人口只占四川总人口的1.77%，是典型的人口稀疏区。

图4　2009年四川省县域尺度人口体系组合

四、人口分布影响因素

（一）自然地理条件

从地形起伏度分析了自然因素对人口分布的影响。根据数字地貌制图规范，基于地形起伏度将四川省分为平原（＜30m）、台地（30～70m）、丘陵（70～200m）、小起伏山地（200～500m）、中起伏山地（500～1000m）、大起伏山地（1000～2500m）、极大起伏山地（＞2500m）［27］七级。由图5可知近20a年来成都平原及中起伏山地区人口总增量基本维持平衡，台地、丘陵和小起伏山地等区域的人口增量明显。中起伏山地地区由于地势起伏较大、交通不便等原因，20a来人口增量并不大。平原区地势平坦、土壤肥沃、农业基础好，人口较为稠密；但由于省内平原比例较小，起伏不大的台地、丘陵及小起伏山地等地貌区是人口最多的区域，该区域是四川人口分布的热点地区，约占总人口93%。

图5　1993—2009年不同地形起伏度区域人口总量变化

（二）社会经济条件

人口分布受到包括政治因素、经济发展情况和交通状况等在内的社会经济因素影响，综合反映人口迁移的社会现象。在政治文化因素促进人口的集聚方面，成都市是四川省的政治中心，具有更好的基础设施、就业机会和更好的生活环境，是近20年人口相对增量较大的区域；秉承历史人口基数，现在已经成为四川省人口密度最大的地区。川中丘陵地区的南充市高等教育密集分布，以及广安、巴中等的特色资源形成区域名片，人口也呈密集分布。区域GDP的空间分布和人口分布呈正相关态势。经济越发达的地区人口越多，经济不发达的地区人口相对较少。成都市是四川省的经济中心，对区域人口聚集有很大的引力；而“成渝经济区”的构建，影响了四川人口向东迁移，形成西部多级中心集聚、东部人口聚集中心较为分散的格局。交通干线尤其是铁路和公路的分布使人口呈条带型分布并和人口分布呈正相关。成渝、成宝、成昆等主要铁路以及成渝、成绵高速公路沿线是人口聚集区域之一；川东北的南充、广安、巴中及达州等市的铁路、高速路网不断改善也推动当地的人口发展。

多方面的社会因素相互影响和联系，共同影响了四川省县域尺度人口分布。人口趋向于大、中等城市及GDP较高、交通条件较好的区域。四川人口主要向川东北、川东南的大、中等城市移动，如成都市及其周边的温江、新都及双流；川东南的自贡、富顺和川东北的西充、南充、蓬安等城市。

五、结论

基于GIS的人口空间分析能够比较全面地反映四川省人口的分布状况。通过对四川省县域尺度时空研究可以得到以下结论：1993—2003年93%的县域人口相对增长，11个相对减少；2003—2009年92%的县域人口相对增长，12个相对降低。人口集中分布在成都平原及川中丘陵区，1993—2009年人口热点区域分布更集中，冷点区域减少，人口更趋于集中化。四川省县域尺度人口分为东西两大分区，西区以成都市为一级中心；东区人口中心城市尚未成形，聚集中心较为分散。总体上人口分布主要受到自然地理条件及社会经济条件影响。

县域尺度人口分析较为宏观的把握了四川县域人口分布，没有对县级以下的城市进行分析；由于县市区行政调整，兼之研究时间跨度较大，其结论可能存在偏差。未来的研究应当从人口数据栅格化等方面展开，以得到人口精细化分布格局。

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Population Spatiotemporal Pattern at County Scale in Sichuan Province based on GIS

DOU Xin-yia，CHANG Xiao-lia，LUO Ming-lianga，TAN Ya-lingb，DONG Cheng-yana
（a.Land And Resource School；b.Hospital of China West Nromal University，Nanchong Sichuan，637009）

Great changes have taken place in every county of Sichuan at recent 20a，and it is very significance to investigate the spatiotemporal distribution characteristic in Sichuan province.This paper analysed the population changes in county scale at 1993，2003 and 2009 based on GIS technology with the parameters of population relative increment，population density，hotspot areas，population center of gravity.The terrain relief and elevation variation coefficient was used to explain the influence factor in physical environment.The result shows that from 1993 to 2003 there are about 93%counties in which population continues to grow while in other 11 counties population becomes less.When it comes to 2003-2009，population continues to grow in about 92% counties while other 12 counties become less.The larger clustered distribution of population density locates in Chengdu Plain and the Sichuan hilly region.Since nearly 20a，the population center of gravity overall is located in Ziyang city，the population center shifts to southwest in 1993-2003，to north-east in 2003-2009.The population spatial distribution shows a clustered phenomenon. The extent of hotspots tends to concentrate while the population descrease in cold-spot area.Natural conditions，social economic conditions and unexpected geological disasters in sichuan province has a great influence on the spatial change.

Population Spatiotemporal pattern；hotspot analysis；gravity model；county scale；Sichuan province

C924.24

A

1007-0672（2015）01-0012-05

2014-07-04

国家自然科学基金项目（项目批准号：41101348）、师范院校地理信息科学专业“三三制”人才培养项目（项目批准号：403265）。

窦馨逸，女，四川乐山人，西华师范大学，研究方向：GIS应用；罗明良（通讯作者），男，河南信阳人，博士后，西华师范大学副教授，研究方向：GIS应用及数字地貌。