云南省科普教育基地空间分布特征及影响因素分析*

刘悦，杨建美，冯倩，程希平，毛开泽，马建忠

(1.西南林业大学 地理与旅游生态学院，云南 昆明 650224 2.云南省林业和草原科学院，云南 昆明650201)

科普即科学普及，是指利用各种传媒以通俗易懂的方式向普通大众普及科学技术知识，倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神的活动，具有夯实全民科学基础的重要作用。我国改革开放至今，科普在提高公众科学文化素质、加强精神文明建设方面的作用和意义在国家层面的重视程度不断提升[1-4]。国内对科普教育的研究主要集中在科普教育的基础理论[5-8]、科普教育在实践中应用(如课程设计[9-10]、产品开发[11-12]、政策规范[13-14])方面；国外学者主要在科普主体的行为动机上[15-17]以及科普教育市场研究[18-20]方面进行研究；当前在中国进入高质量发展的新时期，科普对于提升全民科学素质、提升国家科技创新“内力”的重要性被提到了前所未有的高度。

科普教育基地是指具有开展科学技术普及教育功能，面向公众开放的科技、教育、文化、旅游等场所。研究者认为科普教育基地既要有高价值的旅游资源，同时也要有相关的配套设施和专业的科普工作人员满足科普需求[21-23]。国内外对科普基地的研究主要集中于基地选址研究[24-26]。目前对科普教育资源和科普教育基地的空间分布研究等方面的研究还比较少[27-29]，而科普教育的资源丰富度和基地空间分布的均衡度是衡量一个区域科普教育发展程度的重要指标。云南省是我国独具特色的生物多样性、文化多样性，教育相对落后的西部省份，在科普高质量发展的现实需求下，云南省需实现各类科普教育基地的影响力、科普资源和科普效果间的平衡，保证适应不同受众科普需求的科普基地布局和规划建设。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本研究以云南省十三批省级科普教育基地为研究对象，从云南省科学技术厅(http://kjt.yn.gov.cn/show-12-4218-1.html)获取1999年起公布的云南省省级科普教育基地认定名单；通过百度地图API坐标拾取器获得每个基地的地理位置信息。各州市的社会统计数据来自于2020年云南省统计年鉴(http://www.yn.gov.cn)。云南省夜间灯光数据来自于https://eogdata.mines.edu/products/vnl/；云南省4A及以上旅游景区名录来自于云南省文化和旅游厅(http://dct.yn.gov.cn/jdjqpjxx/11156.jhtml)。云南省省域、地级市、高速公路和铁路等矢量数据均来自于公开发布的国家基本地理信息系统。

1.2 研究方法

1.2.1 最近邻指数

以省域作为研究尺度，可以将科普教育基地看作点要素。最邻近点指数可以分析点要素在研究范围内的相互邻近状态和空间分布状态。在本研究中可以用来分析云南省科普教育基地的空间分布类型。计算公式[30-31]如下。

首先假设云南省的科普教育基地在研究区域内均匀分布，得到理论最近邻距离rE，A表示研究区域面积，n表示研究范围内科普教育基地的总个数，r1表示实际最近邻距离。当R=1时，科普教育基地在研究区域内随机分布；当R<1时，科普教育基地趋于集聚分布；当R>1时，科普教育基地趋于离散分布。

1.2.2 地理集中度

地理集中度指数是用来反映研究对象在某空间范围内集聚程度的重要指标。在本研究中引入该指标可以反映科普教育基地在云南省内的集聚状况。公式如下[32-33]。

式中：G表示地理集中指数；n为云南省州市的总个数，为16；xi为第i个州市的各科普教育基地的总个数；m该类科普教育基地的总个数；假设科普教育基地均匀分布在各州市得出的地理集中度指数为G。G的取值范围为0～100，G值越大表明科普教育基地的空间分布越聚集；G>G表明科普教育基地在研究区域内趋于集中分布；若G>G表明科普教育基地在研究区范围内趋于分散分布。

1.2.3 地理探测器

地理探测器可以有效地探测出不同的地理要素以及不同地理要素之间的相互作用对科普教育基地空间分布的影响，以及分析出不同地理要素可以在多大程度上解释科普教育基地的空间分布特征，检测出解释变量与因变量在空间上的一致性[34]。公式如下。

2 结果分析

2.1 科普教育基地的分类

科普教育基地是赋予多种创意元素、融合了多种功能的教育模式，是挖掘社会现有资源、积极面向公众开展科普宣传工作的示范性场所。云南省科普教育基地工作从1999年认定第一批科普教育基地开始，截至2022年2月已认定共十三批科普教育基地。本文以国家科普教育基地的管理和认定办法为参考，并根据云南省科普教育基地的特点类型、主题突出、产业融合等特点，将云南省的科普教育基地划分为以下6种类型和21个亚类(表1)。

表1 科普教育基地分类

2.2 科普教育基地的空间分布特征

根据地理集中度指数，云南省科普教育基地共有218个，云南省内各地级州市共有16个，通过计算云南省的科普教育基地地理集中度指数G=42.65，假设云南省的科普教育基地在16个地级州市上均匀分布，则各个州市应该分布218/16=13.625个科普教育基地，此时的地理集中度指数为Gi=25,G>Gi，表明云南省的科普教育基地整体分布较为集中。根据最近邻指数公式，结合使用Arcgis软件空间分析工具，对云南省基地整体分布以及自然资源类、三农类、企业类、其他类、科技场馆类、教育科研类基地分布的平均最近邻指数分别进行了计算(表2)。

表2 科普教育基地空间分布类型

根据测算结果，云南省科普教育基地的平均最近邻指数为0.29<1，并通过了显著性检验(P<0.001)，表明云南省的科普教育基地的空间分布类型均为聚集分布。

2.3 科普教育基地的数量和密度分布特征

截至2022年2月云南省已认定218家单位为省级科普教育基地，从数量上看，各州市科普教育基地的分布不均衡。昆明市的科普教育基地数量最多，共有83家，占了全省总数的38.07%。其次是红河州和大理州，分别有18家和15家，虽较昆明市科普教育基地的数量有大幅度的减少，但是这两个州的数量仍高于全省平均值；怒江州数量相对较少，仅有2家科普教育基地入选成为云南省级科普教育基地。从分区特征上来看，科普教育基地主要分布在滇中地区(60.5%)，其次是滇西北地区(19%)和滇西南(12.8%)地区。从密度上看，科普教育基地形成以滇中地区的昆明市和滇西北地区的大理市为核密度聚集区，核密度区间值为101.8～114.5个/(102km2)。并在迪庆州、版纳中部、德宏东部、保山西部、玉溪东北部、楚雄中部等形成较高密度区。总体来看，云南省的科普教育基地的密度分布形成了“一极多点”的空间格局，低密度区分布区域较广，与热点区域形成了鲜明的对比。从不同类型基地的核密度分布来看，教育科研类和企业类呈现点状分布，自然类科普教育基地的高密度区在滇中区域，在滇西北呈带状分布、滇西南呈团状分布；“三农”类基地和科技场所类基地的核密度分布与云南省科普教育基地分布相似，均呈现“一极多次中心多散点”的空间格局特征，以昆明市南部为核心，向四周散点状分布。

2.4 科普教育基地空间分布的关联因子

科普教育基地的创建是推动社会自然环境科普工作的重要模式，科普教育基地的空间分布受到多重因素的影响。选取有效的评价指标体系是准确分析科普基地分布影响因素的关键[35]。根据已有的研究成果，以及数据的可获得性，筛选出了7个因素作为探测因子，将基地的空间分布核密度数据作为因变量。首先借助Arcgis软件，运用渔网工具在研究区域内创建1×104m的间距点阵，将基地空间分布的核密度数据进行离散化；其次对探测因子与因变量进行空间叠加分析，运用自然间断点法对各个因子的数据划分为5个等级；最后根据渔网工具创建的离散点将X与Y数据对应起来，并使用采样工具将研究所需数据提取出来。

图1 云南省各类科普教育基地核密度分析图

2.4.1 省域科普教育基地空间分异的关联因子

从省域的角度上看，根据测算结果,科普教育基地空间分布的关联因素依次是：X7>X5>X1>X3>X4>X2>X6。夜间灯光数据、人口密度和GDP的q值较大，表示这三个因素与云南省的科普教育基地空间分布关联性最高。夜间灯光数据主要反应区域内的城镇化水平，这说明在云南省内城镇化水平越高、人口集中度越密集、经济越发达的区域越能吸引科普教育基地的聚集。利用Arcgis将云南省夜间灯光与科普教育基地点分布进行空间叠加分析(图2)，可以发现科普教育基地与夜间灯光高数值区高度重合。而且在上文分析中也可以看出云南省科普教育基地的空间分许呈现团状聚集性分布，说明城镇化水平对科普教育基地的分布具有很大的影响，也体现了云南省科普教育基地的空间分布有近城分布的趋势。

表3 地理探测器结果—q值

图2 夜间灯光与科普教育基地空间叠加分布

2.4.2 不同类型科普教育基地空间分异的关联因子

(1)路网密度与科普教育基地空间分布 三农类科普教育基地的测算结果：X2>X5>X1>X6>X7>X3>X4。路网密度(0.653)、人口密度(0.415)和GDP(0.354)是与三农类科普教育基地空间分布关联性最高的三大因素。路网密度对三农类科普教育基地的关联最显著，云南省昆明和玉溪的路网密度最高分别为0.969 km/km2和1.162 km/km2，且在这两个区域内的三农类科普教育基地数量也是最多的，路网分布和基地数量空间分布高度吻合。通过地理探测器的测算结果发现，路网密度同时也是教育科研类、科技场所类和企业类科普教育基地空间分布最重要的关联因素。用Arcgis软件将云南省铁路网、高速路网与以上4类科普教育基地进行叠加分析，如图3所示。并对云南省铁路和高速路建立3 km缓冲区，位于缓冲区内的基地说明具有便捷的交通条件。通过分析发现：三农类科普教育基地共有56.25%位于3 km的道路缓冲区内；教育科研类共有46家位于缓冲区内，占该类总数的79.31%；科技场馆类共有46家位于缓冲区内，占该类总数的70.77%；企业类共有15家位于缓冲区内，占该类总数的93.75%。以上4类科普教育基地均依赖于发达的交通路网，属于交通带动型科普教育基地。

(2)旅游业发展与科普教育基地空间分布 自然保护类科普教育基地的测算结果：X3>X2>X4>X6>X5>X1>X7。三产比(0.445)、路网密度(0.309)和旅游收入(0.273)是与自然保护类科普教育基地空间分布关联性最高的三大因素。其他类科普教育基地的测算结果：X3>X2>X7>X1>X5>X6>X4。三产比(0.944)、路网密度(0.863)和夜间灯光( 0.551)是影响其他类科普教育基地空间分布的三大因素。三产比对自然保护类和其他类科普教育基地空间分布的影响最大，近年来云南省产业结构在不断调整与优化中，各地州的三产比差距存在较大差距。用Arcgis软件将云南省4A及以上等级旅游景区与自然保护类、其他类科普教育基地进行叠加分析，并对云南省4A级及以上旅游景区建立10 km缓冲区(图3)。通过分析结果发现，有36家自然资源类基地在缓冲区范围内，占该类基地总数的78.26%；有14家其他类科普教育基地在旅游景区10 km 的缓冲区范围内，占该类基地总数的87.5%。表明这两类科普教育基地的分布有向景区集聚的趋势。以当地旅游发展的优势带动科普教育基地的发展，为科普教育的发展创造良好的外部环境。

图3 科普教育基地与交通干线、景区的空间关系

3 结论与讨论

以云南省公布的前十三批科普教育基地(1999—2022年)为研究对象，利用地理集中度指数、最近邻指数、核密度分布等方法分析云南省科普教育基地的空间分布特点，最后再使用地理探测器分析影响科普教育基地空间分异的主导因素。得出结论如下：

(1)云南省科普教育基地的空间分布整体上呈现非均衡集中分布，空间分布类型为显著集聚型，科普教育基地主要向城镇化较高和教育资源充沛的地区集聚。教育科研类、企业类和科技场馆类的科普教育基地的平均最近邻指数较小，这些类型的科普教育基地的集聚性更强，这些类型的科普教育基地更依赖于市场，并具有一定的内部集聚性。

(2)从空间核密度分布情况来看，整体上教育科普基地形成以滇中地区的昆明市和滇西北地区的大理市为核密度聚集区，并在多个州市的城镇区域形成了较高密度区，云南省的科普教育基地的密度分布形成了“一极多次中心多散点”的空间格局；现阶段，云南省科普教育基地空间分布的差异不利于云南省科普资源的交流与传播。云南省科普教育基地的空间分布主要集中在城区和市区等经济较为发达的地方，科普教育基地在空间分布上呈现出区与区之间失衡、城乡间失衡现象，这不利于充分发挥科普教育基地的价值作用。所以，为了平衡科普教育基地的空间分布差异，尤其重视偏远地区的科普教育基地建设，尽量缩小基地分布的城乡差异。

(3)科普教育基地的类型分布也存在不均衡的现象。例如，企业类和三农类的科普教育基地数量较其他类型科普教育基地少得多，在保山市、临沧市、昭通市等地区未有分布，使得该区域因缺乏相应的科普资源而缺少相应的科普教育。从省域整体的角度上看，城镇化发展、人口密度和经济发展程度是与云南省科普教育基地空间分异关联度最高的因素；从不同类型的科普教育基地上看，路网密度是与三农类、教育科研类、科技场所类和企业类科普教育基地最密切的关联因子，旅游产业的发展情况是影响自然保护类、其他类科普教育基地的主导因素。为了实现云南省科普教育基地的高质量发展，要积极完善交通与基础设施，加强城区与周边社区的交流与联系，形成联动发展格局，并充分挖掘科普教育基地的辐射能力。

科普教育基地的建设是我国发展科普教育及研学旅行物质载体建设的标杆和典范[36]；是推动我国科普教育事业社会化的重要途经。完善科普教育基地发展体系，加强对科普教育基地的空间管理与统筹发展，完善区域内科普教育基地类型分布，采用“政府引导、学校推动、市场参与”的综合发展模式。提升科普基础设施质量、壮大科普人才规模、推动科普资源开放共享是实现云南省科普教育高质量发展的关键所在。