广东高校体育发展空间自相关特征的动态变迁

魏俊峰，潘华山，吴劲松

(1.广州中医药大学体育健康学院，广东 广州 510006;2.广州体育学院，广东 广州 510500)

广东高校体育发展空间自相关特征的动态变迁

魏俊峰1，潘华山1，吴劲松2

(1.广州中医药大学体育健康学院，广东 广州 510006;2.广州体育学院，广东 广州 510500)

运用空间统计学方法对广东省高校第6～9届大学生运动会的奖牌分布特征进行空间自相关分析(Spatial Autocorrelation Analysis)，对广东省高校体育发展水平的空间依赖性、空间异质性及空间自相关特征的动态变迁进行剖析。结果表明：1、广东省各高校体育发展的空间依赖程度逐渐增强，高校体育发展总体上存在正向空间自相关关系，空间集聚现象和极化效应较为明显；2、近12年来，广东省高校体育发展水平已取得较大幅度提升，各地区高校体育发展的空间自相关作用日渐增强，高校与高校之间的空间依赖关系呈上升趋势。

广东；高校体育；空间自相关；动态变迁

以参加2003-2015年共四届广东省大学生运动会(以下简称省大运会)的本科高校获得的奖牌总数为分析样本，采用空间统计学分析方法、利用空间分析软件从时序的维度和空间的视角，对高校体育发展水平的空间依赖性、空间异质性及自相关特征的动态变迁过程进行探索。力求准确清晰地反映广东省高校体育发展变化的趋势和规律，从而为促进各高校体育事业的发展提供科学的依据和适宜的建议。

1 数据来源与研究方法

1.1 研究范围概况与数据来源

本文所涉及的地域范围是广东省内本科高校，竞技组别分为甲乙组。选取省大运会乙组获得的奖牌数作为各高校体育发展水平的衡量指标，并以第6～9届省大运会为对象(表1)，时间跨度为2003-2015年。没有把第1～5届大运会纳入研究范畴主要是因为这5届大运会开设项目、参与人数均不尽相同、竞技组别的划分不太清晰，可比性差异较大；另外，其比赛规则存在较大差异，不能客观地评估各高校体育发展的现状。历届省大运会比赛奖牌数据来源于广东省教育厅体育卫生与艺术教育网站(http://twy.gdhed.edu.cn/tj/jinsai/index.htm)。

1.2 研究方法

1.2.1 空间自相关

空间自相关(Spatial Autocorrelation)是空间依赖性的重要形式之一，是指研究对象和其空间位置之间存在某种相关性，它是检验某一要素属性值是否与其相邻空间点上同一要素属性值相关联的重要指标[1]。空间自相关分析是一种空间统计方法，可以揭示空间变量的区域结构形态[2]。此方法可以对某区域观察变量的全局和局部空间自相关性进行实证分析，剖析某区域内观察变量与邻近区域内同一变量的空间依赖程度与空间异质特征。广东省高校体育的发展水平不仅仅具有空间位置特征，同时，也可能具有空间异质性和空间依赖性。对高校体育发展水平的空间分布即各高校体育发展水平之间的关系进行分析，可以深入剖析该空间关系的特征。因此，利用空间自相关分析能更好地研究广东高校体育发展水平的地理空间分布特性及其动态变化。

1.2.2 全局空间自相关

全局空间自相关是对属性值在整个区域的空间特征进行描述，反映了观察变量在整个研究区域内空间自相关的整体趋势。表征全局空间自相关的指标常用的是Moran’s I指数。因其可以发现观察变量属性值在空间分布的差异性和依赖性，以及相比其它指标更不易受偏离正态分布的影响[3]，因而应用更为广泛。该指数的取值范围为[-1，1]，符号代表空间自相关类型，绝对值代表自相关强度，大于0表示存在正相关，反之为负相关，等于0则表示不存在空间相关性，各要素间差异较小，在空间上呈均衡发展特征[4]。其计算公式如下[5]：

(1)

空间权重矩阵通常是根据空间单元拓扑关系的一阶或多阶邻接性[7,8]，或者以小于给定的欧式距离、曼哈顿距离[9]来构造，矩阵元素取值为0或1。

全局空间自相关Moran’s I指数的统计方法首先假定研究对象不具有任何空间关联性，然后通过Z-score得分检验来验证假设是否成立[10]。Z-score得分统计量计算公式如下

(2)

一般当|Z|>1.96时，假设条件不成立，即在95%的概率下，存在着空间自相关[11]。

1.2.3 局部空间自相关和Moran散点图

利用全局空间自相关指数能够很好地对研究对象的全局综合空间特征进行描述，但全局指标不能检测到研究区域内部的空间分布模式，并且存在会掩盖局部区域特征表现不稳定的可能[10]。因此，若需要深入探寻某属性观测值是否存在局部空间依赖与集聚现象，检测研究区域内部的空间分布特征，以及空间自相关全局指标多大程度上掩盖了局部区域特征表现不稳定时，即需要使用局部空间自相关进行分析，包括局部Moran’s I指数和Moran散点图等。

Moran散点图不仅可以用来探索不同研究对象的全局空间特征，也可以用来分析局部空间分布模式，以及空间异常值或局部不平稳性[12]。通常是对Z和WZ数据序列进行可视化的二维图示处理。其中，Z是由观测值与均值之间的离差组成的向量，WZ是其空间加权平均值，又称为空间滞后向量[13]。Moran散点图的横轴为原始变量的观测值，纵轴对应空间滞后向量。本文拟将省大运会本科高校参赛组别为数据序列，应用到坐标系中。其中，横轴为乙组奖牌数，纵轴为乙组奖牌数加权平均值。Moran散点图的四个象限分别表示存在不同的空间相关性。第1、3象限代表存在正的空间相关性，第2、4象限则表示存在负的空间相关性。第1象限代表高观测值的区域为高值区域所包围(即高高)；第2象限代表低观测值的区域为高值区域所包围(即低高)；第3象限代表低观测值的区域为低值区域所包围(即低低)；第4象限代表高观测值的区域为低值区域所包围(即高低)[14]。如果某观察变量属性值主要集中在第1、3象限，则表示该属性值存在显著的空间自相关性[15]。

1.3 数据预处理

为保证可比性，所有高校奖牌总数均设定可比的数据内涵并进行相应处理，而后采用直方图离群值法、区域均方差法剔除异常值。最终获得有效值88个。

2 研究结果与分析

本文运用ArcGIS10.3软件定义空间对象的相互邻接关系，建立空间权重矩阵。然后采用欧式距离(距离阈值fixed distance band)对2003～2015年广东省本科高校体育发展水平进行全局空间自相关分析，探测研究区域的空间模式，判断区域是否存在空间自相关现象[16]，以便于从整体上反映广东省本科高校体育发展的空间特征和依赖关系。

2.1 广东省高校体育发展的全局自相关分析

表1 2003-2015年广东省本科高校大运会奖牌全局空间自相关系数

表1显示，2003-2015年这四届省大运会中，广东省本科高校在竞技体育发展的全局空间自相关系数均为正值，未出现负数，说明空间自相关性较强，各高校奖牌在空间地域上差异性特征明显，呈现波动性增长态势，具有规律分布的空间形态；由此可以看出省内高校奖牌分布之间可能存在正相关关系，也即是体育发展的空间依赖程度逐渐增强，校际之间竞技体育发展受到周边邻接地区竞技体育发展的正向影响越来越大[17]。原假设广东省本科高校大运会奖牌之间不存在空间相关性。从前文公式(2)中的Z值来看，除2006年第七届省大运会，其他届次省大运会的Moran’s I统计量值Z都大于检验标准值1.96。应该拒绝原假设，所以，广东省本科高校大运会奖牌分布具有正的空间相关性，各高校体育发展存在一定的集聚现象。同时，近四届省大运会奖牌空间自相关Moran’s I总体呈现回落—上升—持续升高的动态变化(图1)。即空间自相关的关联性减弱，然后增强，并持续增强。从第六届省大运会开始，Moran’s I值开始回落，到第七届省大运会为最低水平，随后又逐届上升，到第九届省大运会持续上升为目前最高水平，集聚现象达到顶峰。从近十多年的情况来看，广东省大运会初期发展阶段，传统体育优势高校体育发展实力较强，而其它部分高校水平相对处于较低形态。因此，高校间的体育发展水平差异明显，存在极化效应、呈现集聚状态，但这种效应与状态同后期相比处于较低层次。随着各大高校提高对体育事业的重视程度，其体育水平获得长足进步，与传统优势高校差异逐渐缩小，极化效应降低，空间自相关的关联性减弱。第七届省大运会之后，各运动项目的训练手段和方法不断改进，技术持续革新；小部分高校更名或升格后体育发展水平提升等方面原因使各高校体育发展水平之间原来存在的极化效应出现扩大趋势，空间自相关的关联性增强，空间集聚现象较以前更加突出，在此阶段出现的效应与状态比广东省大运会初期发展阶段出现的效应与状态而言，更进一步层次。以上讨论充分印证了省大运会各高校奖牌在广东省内的空间差异与变化特征，揭示了广东省本科高校大运会奖牌的全局空间自相关性回落—上升—持续升高的动态演变过程。

图1 2003-2015年广东省本科高校大运会奖牌全局空间自相关系数变化曲线

2.2 广东省高校体育发展水平的局部自相关分析

2.2.1 高校体育发展水平Moran散点图

通过OpenGeoDa 1.2软件获取局部Moran’s I指数和Moran散点图，探测不同位置局部区域的空间关联模式，找出空间自相关现象存在的局部区域，揭示空间参考单元与邻近空间单元属性特征值之间的相似性与相关性，识别空间聚集和空间孤立，探测空间异质。其中，ZS_2003、ZS_2006、ZS_2011和ZS_2015分别表示相应届次广东省大运会奖牌总数标准值，lagged ZS_2003、lagged ZS_2006、lagged ZS_2011和lagged ZS_2015依次代表相应届次广东省大运会奖牌总数标准值的空间滞后向量。图2中的某个点表示某所高校，其离拟合曲线的距离远近，表明该校体育发展水平与其它学校的差异大小。

图2 2003-2015年广东省高校体育发展水平Moran散点

第1象限(高-高)第2象限(低-高)第3象限(低-低)第4象限(高-低)2003年第6届省大运会广体、暨大、华师、华工广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学、广工、广东医学院广大、深大、韶关学院、惠州学院、广中医、肇庆学院、嘉应学院、广药、广石化、东莞理工中大2006年第7届省大运会广体、华师、东莞理工、华工、广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学、广工、广石化、嘉应学院、广药广大、深大、韶关学院、惠州学院、广中医、肇庆学院、广东医学院中大、暨大2011年第8届省大运会广体、华师、暨大、华工广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学、广工、广石化、广大、深大、韶关学院、惠州学院、广东医学院、嘉应学院、中大、广药、东莞理工、肇庆学院广中医2015年第9届省大运会广体、华师、暨大、华工广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学、广工、广东医学院广大、深大、韶关学院、惠州学院、广石化、嘉应学院、广药、东莞理工、中大、广中医、肇庆学院

注：表中各高校名称简称主要参照广东省大运会相关项目秩序册

2006年，广东省高校体育发展水平的空间自相关关系出现了一定的改变。在第1象限(高高)新进入东莞理工，暨南大学则由2003年的第1象限转移到第4象限。东莞理工学院作为本届省大运会东道主，体育竞技水平得到超水平发挥，奖牌总数从2003年的0枚直接增至2006年的66枚。与广体、华师、华工呈正的空间自相关关系。

2011年，广东省高校体育发展水平的空间自相关关系变化出现反复。暨大从2006年的第4象限又转移回到2011年的第1象限，该校在第七届和第八届省大运会上的奖牌总数出现了明显的区别，相差21枚。随着广东省高校体育发展水平的动态变化，导致暨大体育发展的空间依赖关系相应地发生了较大的变化。2006年暨大主要依赖中大，到2011年，转变为主要依赖广体、华师、华工。对于广工与广东石油化工学院的奖牌总数而言，2011年与2006年一样，一直出现在第2象限，其两所高校与同象限其它高校的依赖关系并未发生变化；肇庆学院与广东医学院的奖牌总数所处象限则和2006年相同，处于第3象限，这两所高校与同象限其它高校的依赖关系也未发生明显变化。

2015年，广东省高校体育发展水平的空间自相关关系与2006年相比较，出现了一些细微的变化。第1和3象限内高校数量并未发生显著变化，只是个别高校出现微调。广中医从2003、2006年的第3象限转移到2011、2015年的第4象限，奖牌总数分别从2003年的1枚、2006年的12枚增至2011年的18枚、2015年的30枚。在第八届和第九届省大运会分别比上一届增长50%和66.67%。在空间依赖关系上，前两届主要依赖于广大、深圳大学、韶关学院和惠州学院四所高校，2015年则主要依赖于中大和肇庆学院两所高校。

纵观2003年至2015年，广体、华师、华工三所高校一直位于第1象限(高高)，广大、深大、韶关、惠州、始终分布在第3象限(低低)，说明这些高校之间体育发展存在正的空间自相关关系。始终位于第2象限的广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学、广工表明这四所高校之间体育发展存在负的空间自相关关系。

3 结语

3.1 广东省高校体育发展水平的全局空间自相关分析结果表明，省内高校体育发展的全局Moran’s I值总体上呈现回落—上升—持续升高的动态变化，四届省大运会统计量值Z都没有出现负值。因此，省内高校体育发展的空间依赖程度逐步增加，与周边地区高校体育发展的空间关系较为紧密，其空间集聚现象和极化效应也较为明显，广东省高校体育发展水平整体上存在正的空间自相关关系。

3.2 广东省高校体育发展水平的局部空间自相关分析结果显示，由散点图可以观察到，2003年全省共计14所高校分布于第1、3象限，占63.63%，第2、4象限共有8所高校，说明广东省高校体育发展水平呈正的空间自相关关系，虽然也存在一定的空间异质性，但空间集聚状态突出，现象较为明显。2006年至2015年，省内高校体育发展水平的空间自相关关系出现各种变化，变化频率较大的高校主要是暨南大学，该校体育发展水平的动态变化引起其空间依赖关系和集聚现象相应发生改变。第六届至第九届省大运会期间，在空间上始终位于第1象限的有广州体院、华师、华工，第2象限包括广东财经、岭南师范、广二师、韩山师范、汕头大学，第3象限有广州大学、深圳大学、韶关学院、惠州学院，第4象限则出现不规则变化。由以上分析可以看出，广东省高校体育水平已经得到明显提高，极化效应趋势越来越明显，各高校体育发展水平的空间自相关作用逐渐增强，高校与高校之间的空间依赖关系呈上升趋势。

3.3 本文运用空间自相关分析方法对广东省本科高校体育发展水平进行分析，希望从特定的角度为高校体育发展研究提供新的脉络，反映广东省高校体育发展水平变化的趋势，并揭示高校体育发展水平的空间关系和动态变迁过程。

3.4 以2003年至2015年广东省近四届大学生运动会奖牌总数为省内高校体育发展水平的观测变量，既具有一定的代表性，同时也具有一定的局限性。从指标选取的全面性来说，略显单薄，那么研究结论是否存在同样的问题？从分析结果的角度来说，评价指标的全面性使研究结果更具有客观性与完整性。因此，在后续的研究中，必须考虑到以上所分析的因素，从而进一步挖掘高校体育发展水平的空间关系和动态变迁过程中的内在成因。

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Dynamic Transitions of Spatial Autocorrelation Characteristics during Developing Level in Guangdong Universities Sports

WEI Jun-feng1，PAN Hua-shan1，WU Jin-Song2

(1.Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006,China；2.GuangZhou Institute of Physical Culture，Guangzhou 510500,China)

Using the method of spatial statistics analyzed Guangdong province college 6th～9th students' athletic medals distribution characteristics by spatial autocorrelation, and the space dependence level of Guangdong Province Colleges and universities sports development, spatial heterogeneity and spatial autocorrelation characteristics of dynamic Transition. Results show that: 1, Guangdong Province Colleges and universities sports development of space dependent degree gradually increased, colleges and universities sports development in general are positive spatial autocorrelation, but spatial agglomeration and polarization effect is obvious; 2, nearly 12 years, level of development of university sports in Guangdong Province has made is greatly improved, the regional universities sports development space autocorrelation growing, the space between colleges and universities in dependence assumes the trend of escalation.

Guangdong; Universities sports; Spatial Autocorrelation; Dynamic Transition

2017-01-18

魏俊峰(1976-),男,湖北钟祥人,讲师

研究方向：体育教学与训练

G807.4

A

1007-323X(2017)03-0027-04