四川縣域人口空間分布特征分析

李 雪，李少達(dá)，楊容浩，羅明良，竇馨逸

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059；2.西華師范大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院，四川 南充 637009；3.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127）

近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，加之地質(zhì)災(zāi)害的影響，四川各縣市人口變化明顯。文章借助GIS探討了2005～2014年四川省各縣市人口空間分布規(guī)律，以期為其制定合理的人口優(yōu)化政策提供依據(jù)，也為實(shí)現(xiàn)該區(qū)域的人口、資源、環(huán)境等的協(xié)調(diào)發(fā)展提供參考[1-13]。

1 研究區(qū)概況和數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

四川位于中國(guó)西南腹地，北部與陜西、甘肅、青海相鄰，東部與重慶相連，南部與貴州、云南相接，西部與西藏相銜，是一個(gè)多民族聚居的人口大省。全省有18個(gè)省轄市、3個(gè)自治州，49個(gè)市轄區(qū)、14個(gè)縣級(jí)市、116個(gè)縣、4個(gè)自治縣，轄區(qū)面積48.6萬(wàn)km2，年末常住人口約8 140.2萬(wàn)（截至2014年底）(圖1)。

圖1 研究區(qū)示意圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2005～2014年四川省各個(gè)市縣的人口、面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于四川省統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》；四川省行政區(qū)劃圖是由國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心提供的1:400萬(wàn)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，文章中的其他專題圖是以四川省行政區(qū)劃圖為底圖，利用ArcGIS10.3軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析處理，最終繪制而成的。

2 研究方法

2.1 人口密度

人口密度是研究區(qū)域人口空間分布的重要指標(biāo)之一，也是某一區(qū)域內(nèi)人口密集程度的反映，指的是單位面積土地上所居住的人口數(shù)，通常用每km2常住的平均人口數(shù)量來(lái)表示[6]:

式中，D為人口密度；P為人口數(shù)量（萬(wàn)人）；S為土地面積（km2）。

2.2 人口重心

人口重心指的是以研究區(qū)域中各城市人口的數(shù)量作為權(quán)重來(lái)求取的空間質(zhì)心。通過(guò)分析人口重心的偏移情況以及人口重心曲線的走勢(shì)來(lái)分析人口分布的密度格局。其計(jì)算公式如下[10]:

式中，X和Y分別表示研究區(qū)人口分布重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)；pi、xi、yi分別表示研究區(qū)中各個(gè)城市的人口數(shù)量及其人口分布重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)。

2.3 Getis-OrdGi*指數(shù)

Getis-OrdGi*指數(shù)主要是通過(guò)分別分析各子區(qū)域中的信息，來(lái)研究該區(qū)域信息的變化情況，從而判斷此區(qū)域內(nèi)部空間的異質(zhì)性，最終識(shí)別不同區(qū)域的冷點(diǎn)、熱點(diǎn)區(qū)的空間分布。Getis-OrdGi*指數(shù)可以較為明顯地反映某一區(qū)域與其相鄰區(qū)域?qū)傩灾档穆?lián)系程度，其計(jì)算公式為[14]：

為了便于比較和解釋，對(duì)(d)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理：

式中，E()為的數(shù)學(xué)期望；var()為的變異數(shù)；Wij為空間權(quán)重矩陣，空間相鄰為1，不相鄰則為0；如果Z()的值為正值并且顯著，則說(shuō)明i周圍的值比均值高，屬于高值聚集區(qū)即熱點(diǎn)區(qū)；反之，如果Z()為負(fù)值并且顯著，則表明i周圍的值比均值低，為低值聚集區(qū)即冷點(diǎn)區(qū)[15]。

3 結(jié)果與分析

3.1 人口密度與界線分析

以2014年四川縣域人口密度為依據(jù)，借助ArcGIS軟件對(duì)四川縣域人口進(jìn)行密度分級(jí)（圖2）。

由圖1、2可知，四川人口分布空間集聚的特點(diǎn)非常明顯，人口具有向地勢(shì)較為平坦的平原、丘陵等地區(qū)，以及水源較為豐富的河流、水系等地區(qū)集聚的特點(diǎn)。在川東地區(qū)，由于人口空間分布的縣域單元較小，地勢(shì)較為平坦，經(jīng)濟(jì)、政策條件較好，人口聚集現(xiàn)象極為明顯。在川西地區(qū)，人口分布則較為稀疏，人口大多以河谷平原、中低山、丘狀高原為核心相對(duì)聚集。由圖2還可看出，四川人口分布總體由川東密度較高的地區(qū)逐步向川西密度較低的地區(qū)過(guò)渡。考慮到四川各縣市人口密度的空間差異加之經(jīng)濟(jì)因素的影響，除攀枝花由于工業(yè)，西昌由于旅游業(yè)及生育政策聚集了大量人口外，以宣漢–江油–綿竹–都江堰–大邑–雨城–峨眉–屏山一線為界，將四川分為兩個(gè)部分：界線以東的區(qū)域（以下簡(jiǎn)稱“界東”），人口密度大于300人/km2，主要以平原、丘陵為主體，人口相對(duì)稠密；界線以西的區(qū)域（以下簡(jiǎn)稱“界西”），人口密度小于等于300人/km2，主要以山地、高原為主體，人口較為稀疏。宣漢–江油–綿竹–都江堰–大邑–雨城–峨眉–屏山一線可作為四川人口密集-稀疏分界線（以下簡(jiǎn)稱“四川人口密度界線”）。對(duì)四川全省、界線東、西的人口、面積分布狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

圖2 2014年四川分縣人口密度

表1 四川界線東、西人口和面積統(tǒng)計(jì)

由表1可知，界東集中了全省81.73%的人口，卻僅分布在全省25.19%的土地面積上；而界西土地面積占全省的74.81%，卻僅僅居住著全省18.27%的人口，體現(xiàn)了四川人口東西分布的不平衡性。這種不平衡的分布狀況與自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等因素有關(guān)[9]。

3.2 人口重心分析

基于2014年四川縣域人口數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（2）計(jì)算出四川省12個(gè)人口密度級(jí)別的人口重心，并將其添加到ArcGIS中。在此基礎(chǔ)上，利用ArcGIS軟件在四川省分縣行政區(qū)劃圖中將人口重心按照其密度級(jí)別由低到高的次序用帶箭頭的直線相連，從而形成四川各人口密度級(jí)別的重心分布曲線（圖3）。人口重心曲線上點(diǎn)的分布是有規(guī)律可循的，點(diǎn)的疏密不僅與其所代表的密度級(jí)別的人口分布情況有關(guān)，也與人口分區(qū)單元的面積有聯(lián)系，區(qū)域面積越小，則重心點(diǎn)的距離越近[4]。

由圖3可以看出，隨著人口密度的逐級(jí)遞增，四川縣域人口分布的重心從西北地區(qū)逐漸移向東南地區(qū)，人口由稀疏變得密集。四川人口重心曲線主要經(jīng)過(guò)成都市、簡(jiǎn)陽(yáng)市、中江縣、遂寧市、榮縣、峨邊彝族自治縣、漢源縣、小金縣、道孚縣和德格縣9個(gè)縣市，人口重心級(jí)別最高的地區(qū)在成都市，最低的地區(qū)在德格縣。人口重心曲線的高低變化情況較為明顯地反映了四川各人口密度級(jí)別的重心位置的變化。總體而言，西北半壁人口密度級(jí)別較低，人口重心距離較遠(yuǎn)；而東南半壁人口密度級(jí)別較高，人口重心相距較近。人口重心曲線直觀表達(dá)了四川人口分布東密西疏的地理趨勢(shì)。

圖3 2014年四川人口重心曲線

3.3 人口熱點(diǎn)分析

以2014年四川縣域人口密度為依據(jù)，在ArcGIS中將人口數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃關(guān)聯(lián)，并使用空間統(tǒng)計(jì)Hot Spot Analysis工具對(duì)四川縣域人口做熱點(diǎn)分析，得出四川人口熱點(diǎn)分布圖（圖4）。

由圖4可知，四川人口分布自東向西有著極其顯著的“熱點(diǎn)區(qū)→過(guò)渡區(qū)→冷點(diǎn)區(qū)”的整體層域結(jié)構(gòu)，其人口聚集分區(qū)可劃分為6大區(qū)域。熱點(diǎn)區(qū)聚集在東部平原、丘陵地區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)主要分布在西部山地、高原地區(qū)。基于人口聚集分區(qū)，利用ArcGIS軟件將各區(qū)域分別合并，并畫(huà)出各個(gè)熱點(diǎn)區(qū)的中心曲線（圖5）。根據(jù)圖4、5，可將四川人口熱點(diǎn)劃分5個(gè)級(jí)別6大區(qū)域，據(jù)此可將人口地理分布劃分為熱點(diǎn)區(qū)、較熱點(diǎn)區(qū)、過(guò)渡區(qū)、冷點(diǎn)區(qū)、較冷點(diǎn)區(qū)5大類型區(qū)，對(duì)各類型區(qū)人口和面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。

圖4 2014年四川人口熱點(diǎn)分布圖

圖5 2014年四川人口熱點(diǎn)分布中心曲線

表2 四川人口熱點(diǎn)分區(qū)類型、數(shù)量和面積統(tǒng)計(jì)

由圖5和表2可知：

1）熱點(diǎn)區(qū)，包括53個(gè)分區(qū)單元，人口超過(guò)4 991萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?4.98%，是人口占比最大的一個(gè)類型區(qū)，而其面積僅占全省的15.01%，大竹縣、鄰水縣、廣安縣、岳池縣、南充縣、蓬溪縣、射洪縣、三臺(tái)縣、中江縣、金堂縣、簡(jiǎn)陽(yáng)市、雁江區(qū)、資中縣、內(nèi)江市、隆昌縣、瀘縣在其中心線上。

2）較熱點(diǎn)區(qū)，包括20個(gè)分區(qū)單元，人口為1 404.9萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?5.48%，其面積占全省的5.75%，其人口熱點(diǎn)分布面積相對(duì)較窄，呈弧形在人口最熱區(qū)周圍聚集。

3）過(guò)渡區(qū)，包括34個(gè)分區(qū)單元，人口超過(guò)1 815萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?0%，其面積占全省的24.05%，其人口冷熱點(diǎn)形成以宣漢縣、萬(wàn)源縣、通江縣、南江縣、旺蒼縣、廣元市、江油市、平武縣、北川縣、茂縣、理縣、小金縣、寶興縣、天全縣、榮經(jīng)縣、洪雅縣、峨眉山市，樂(lè)山市、犍為縣、沐川縣、宜賓縣、高縣、筠連縣、珙縣、敘永縣、古藺縣為中心的人口集聚區(qū)域。

4）較冷點(diǎn)區(qū)，包括31個(gè)分區(qū)單元，人口超過(guò)501.5萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?.52%，而其面積則占全省的36.73%，是面積比重最大的一個(gè)類型區(qū)，其中心線通過(guò)了九寨溝縣、若爾蓋縣、阿壩縣、壤塘縣、色達(dá)縣、甘孜縣、德格縣、白玉縣、理塘縣、稻城縣、木里藏族自治縣、鹽源縣、米易縣、會(huì)理縣、會(huì)東縣。

5）冷點(diǎn)區(qū)，包括20個(gè)分區(qū)單元，人口超過(guò)364萬(wàn)人，占全省總?cè)丝诘?.02%，其面積占全省的18.46%，此區(qū)人口冷點(diǎn)主要分布西部山地、高原地區(qū)。松藩縣、紅原縣、馬爾康縣、金川縣、丹巴縣、康定縣、九龍縣、冕寧縣、喜德縣、昭覺(jué)縣、普格縣在其中心線上。

總體來(lái)說(shuō)，熱點(diǎn)區(qū)和次熱點(diǎn)區(qū)集中了全省70.46%的人口，土地面積卻只占全省的20.76%；冷點(diǎn)區(qū)和次冷點(diǎn)區(qū)的土地面積占全省的55.19%；而其人口卻只占9.54%，進(jìn)一步體現(xiàn)了四川人口分布的空間不均衡性。

3.4 人口分布演變趨勢(shì)

3.4.1 人口密度變化

基于2005～2014年人口密度相對(duì)增量數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件，制成人口密度相對(duì)增量專題圖（圖6）。由圖6可知，2005～2014年四川89%的縣市人口密度增長(zhǎng)不大，人口密度增加超過(guò)100人的縣市有5個(gè)，其中，成都市人密度增長(zhǎng)最多達(dá)593.798人/km2，18個(gè)市縣出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)；德陽(yáng)市人口密度減少最多，達(dá)290.128人/km2，這主要是因?yàn)槌啥际袑儆谄皆貐^(qū)，又是四川省的省會(huì)城市，經(jīng)濟(jì)政策條件好、交通便利、資源豐富，因而人口增長(zhǎng)快。德陽(yáng)市屬于2008年地震的重災(zāi)區(qū)，人口損失嚴(yán)重，加之其距社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件更好的成都和綿陽(yáng)較近，近年來(lái)人口遷出較多。

圖6 2005～2014年四川省人口密度變化圖

3.4.2 人口重心移動(dòng)

基于GIS技術(shù)，根據(jù)模型（2）分別計(jì)算出2005、2014年四川省人口重心，并參照簡(jiǎn)美鋒[16]對(duì)石家莊市人口重心與經(jīng)濟(jì)重心的研究方法，計(jì)算出2005～2014年四川省人口重心移動(dòng)的距離和方向（表3），在此基礎(chǔ)上，在ArcGIS中將重心移動(dòng)軌跡繪制成專題圖（圖6）。由表3和圖6可以看出，10 a來(lái)四川省人口重心在樂(lè)至縣內(nèi)有著微弱移動(dòng)；從重心移動(dòng)軌跡上看，2005～2014年間人口重心向西南方向移動(dòng)，10 a間移動(dòng)了2.68 km，每年平均移動(dòng)268m。這主要是因?yàn)槿∪丝谥谐啥技捌渲苓叺貐^(qū)所占的比例最高，而且呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，同時(shí)近年來(lái)川西南地區(qū)部分縣市依靠自身資源優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)較快發(fā)展，吸引了省內(nèi)外一部分人到川西南發(fā)展。

表3 2005～2014年間綿陽(yáng)市人口重心及其移動(dòng)

圖7 2005～2014年四川省人口重心移動(dòng)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)GIS工具，綜合人口密度、人口重心和熱點(diǎn)研究了四川縣域人口空間分布情況。結(jié)果表明，四川人口東西分布不均衡；多圈層集聚特征十分明顯；人口分區(qū)可劃分為5個(gè)級(jí)別6大區(qū)域；人口重心在樂(lè)至縣內(nèi)有著微弱移動(dòng)。研究較清晰地揭示了縣域人口分布的空間規(guī)律性，可為相關(guān)工作提供參考。