基于GIS的水地标空间格局分析

孟 洁

（浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引言

空间格局一直是地理学界研究的热点问题，反映了生态或地理要素的空间分布与配置[1，2]。从空间的视角来分析和反演格局，为分析地理要素提供了新的思路[3-7]。随着我国社会经济的发展，城镇化也不断推进，城市的城镇化率超过50%，因而带来了城市的空间格局变化[2]。对于城镇的空间格局研究较多，如从政策推动、交通条件、经济发展等因素分析城镇格局的驱动机制；依托现代科学技术中的地形图、规划图、遥感影像模拟城市发展的空间变化，以探索不同时期的城镇时空分布与格局[8-13]。

而可达性作为人类活动的指标之一，如何衡量成为学界研究的热点[14，15]。国内外对于交通通达性的研究主要集中在对于研究对象可达性的评估[16，17]、空间分布格局[18-20]、演化及对区域经济发展的影响等，一般会采用时间作为可达性的衡量指标，总体而言，对于可达性的研究主要侧重于理论的实践，而对数据源的精确程度的研究却不多。

水地标是指一定规模水域为依托，具有文化内涵的水工程、水景观、水聚落，能体现城市或地区的精神风貌和特质。水地标的形成或集聚是综合了自然因素和人为因素的双重影响。对于水地标空间格局的探索，有利于厘清水地标的空间分布，能够为水工程的建设、水景观的改造、水聚落的优化提供理论支撑。文章依托现代GIS技术，通过分析水地标空间分布均匀性、通达性，旨在分析水地标空间格局。

1 研究区域与数据准备

1.1 研究区域

江苏省辖江临海，扼淮控湖，经济繁荣，教育发达，文化昌盛。地跨长江、淮河南北，京杭大运河从中穿过，拥有中原、江淮、金陵、吴四大多元文化，是中国古代文明的发祥地之一。江苏地形以平原为主，平原面积达7万多km2，占江苏面积的70%以上，比例居各省首位。境内天然水系发达，河湖纵横，水网密布，水面面积占总面积的16.9%，水利资源十分丰富。

从区域视角来说，江苏是全国唯一同时有大江、大河、大湖、大运河的省份，为了凸显“水韵江苏”的特色，江苏省水利厅、省文化厅、省旅游局于2017年共同评选出40个“江苏最美水地标”，按水文化内涵，可分为水工程、水景观、水聚落。

1.2 数据准备

为了进行研究，搜集了2010年、2015年、2020年三期的江苏省高速、国省道数据，并进行分类。

表1 数据来源

2 水地标空间分布均匀性

基于搜集的数据，本文制定了如图1的技术路线，主要包括数据准备、数据预处理、数据分析、成果总结4个部分。

图1 技术路线

针对高速国省道数据及人民政府驻地等空间数据，进行坐标转换、拓扑检查、数据抽取等数据预处理操作；对于水地标等非空间数据，进行数据清洗、数据抽取、数据转换等预处理，并基于地名地址匹配引擎进行空间序化，得到空间数据，综合已处理完成的数据进行通达性分析、均匀性分析，最终形成江苏省水地标空间格局分析。

表2为处理得到的统计数据，可以看出，①南京、苏州、扬州、淮安的水工程在全省排在前列，均为两个，常州、南通两市没有水工程入选；②苏州、泰州、常州三市的水景观均为两个，为全省最多，连云港没有水景观入选；③除了南京、泰州、盐城，其余10个设区市各有1个水聚落入选。

表2 江苏省各设区市水地标空间分布

2.1 水地标分布集中程度

地理集中指数是考量研究对象在空间中分布集中程度的重要指标，其计算公式如下：

式（1）中，C为水地标的地理集中指数；Xi为i市的景区数量；T为全省水地标景区总数；n为设区市数量。C取值介于0～100，C值越趋于100，水地标的分布越集中；C值越趋于0，水地标的分布越分散。

综合江苏省水地标，计算地理集中指数值，C值为22.08，其中苏南五市（苏州、无锡、南京、常州、镇江）水地标总数为17个，苏中三市（扬州、南通、泰州）9个，苏北五市（宿迁、徐州、淮安、连云港、盐城）14个，说明水地标相对分散，不够集中。

2.2 水地标分布均衡程度

基尼系数是地理学中研究离散区域空间分布的重要方法之一，将不同研究对象区域的分布差异进行对比，从而找出其他地域分布的变化规律。基尼系数的计算公式如下：

式（2）中，Pi为i市内水地标数量占全省总数的比例；n为地级市数量，G为基尼系数。G值范围为（0，1），数值越大表明水地标的均衡程度越高。根据公式计算可得，G值为0.98。

由结果可知，水地标在江苏13个设区市空间分布较为集中，但基尼系数的数值较大，表明水地标分布均衡程度较高。

3 水地标通达性分析

通达性是用来阐述个体到特定地点的自由度测度指标之一，对于水地标而言，通达性的分析直接影响到地标的空间可进入性，可以用来定量评价景区的通达度水平，其公式如下所示：

式（3）、（4）中，Aij为i市j水地标的通达度，n为设区市的数量；Wij为经交通流速加权后的j水地标和设区市i的最短距离；Dij为j水地标和i设区市的最短公路距离；V为交通方式的理想车速。

不同等级的公路的平均交通限速不同，依据JTG B01-2003《公路工程技术标准》等文件规定公路设计车速，结合省域实际情况，本研究设定高速公路车速为120 km/h，国道为80 km/h，省道为60 km/h，其他等级公路统一设定为40 km/h。

从表3计算的结果来看，其中，2020年全省水地标到南京市人民政府的通达性耗时最短的是南京玄武湖、武定门节制闸，主要是由于距离因素的影响，最长的为连云港石梁河水库；2010年全省水地标到南京市人民政府的通达性耗时最短的是南京玄武湖，最长的为徐州云龙湖。

表3 水地标到南京市政府通达性分析单位：h

从全省40个水地标到省会南京市人民政府的耗时来看，2010年到2020年，所有水地标到南京市的耗时都有所下降，苏北地区水地标到南京市的耗时变化幅度相对较大，徐州云龙湖、徐州潘安湖、连云港石梁河水库是苏北地区到南京市耗时下降较大的几个水地标，分别下降0.69 h、0.56 h、0.47 h。2010年，到南京市需耗时4.6 h以上、4 h、3 h的水地标分别有3个、4个、10个；到2015年，到南京市需耗时4.6 h以上、4 h、3 h的水地标下降到0个、6个、10个；到2020年，到南京市需耗时4.6 h以上、4 h、3 h的水地标下降到0个、5个、10个。以上结果表明，2010～2020年间，各水地标与省会南京的交通通达性越来越强，特别是苏北地区地标到省会南京的通达能力均有显著提高，主要是由于国省道路网建设水平有了整体提升，苏南地区个别以往位于干线路网布局辐射以外的水地标到省会南京的通达情况明显改善，该区域国省道路网布局优化工作成效显著。

4 总结与建议

文中依托GIS技术，通过搜集2010年、2015年、2020年三期高速、国省道数据、人民政府驻地数据、水地标数据分别进行水地标空间分布均匀性分析、通达性分析，分析江苏水地标的空间格局分布。通过上述研究得出如下结论：

（1）全省水地标分布指数为22.08，说明水地标相对分散，不够集中，苏南五市17个、苏中三市9个、苏北五市14个。

（2）全省水地标分布基尼系数为0.98，说明水地标在全省的分布均衡性较高。

（3）2010～2020年间，各水地标与省会南京的交通通达能力越来越强，苏北地区各水地标到省会南京的通达能力均有显著提高，主要是苏北地区国省道路网建设水平有了整体提升，苏南地区个别以往位于干线路网布局辐射以外的水地标到省会南京的通达情况明显改善。

全省水地标空间分布均衡性较高，紧凑程度相对较松散，可加强各地水地标的合理有序建设。随着通达度不断增加，水地标的空间可达性也得到很大提高，为水地标的发展提供空间布局基础。因此，江苏水利主管部门应依据《江苏省水资源综合规划》，在已有水地标空间结构的基础上，按照各地自然规律、资源条件，因地制宜，加大水环境综合治理与保护，结合各地方的文化内涵，合理开展水工程、水聚落、水景观的打造，改善河湖生态环境，构筑以水利资源为主题特色的多功能、多尺度协调发展的水生态结构，最终形成“人水和谐”的发展模式。