基于ESDA的成都市人口空間分布調查

黃洋

本文以成都市19個區縣的矢量數據和2006-2015年的人口與各區縣面積數據為基礎，采用空間自相關的方法，借助于GIS技術和GeoDa軟件對成都市各區縣人口分布的整體和局部空間差異展開研究。通過對全局空間自相關的數據研究，得到成都市的人口分布不是隨機的，而是在空間上呈現出正向的空間相互關系;通過對局部空間自相關的數據研究，得到成都市人口主要有兩種空間聚集模式：一是以成都市中心的區縣組成的高高聚集區，二是以成都市郊區的區縣組成的低低聚集區。

由于城市人口空間的分布情況在一定程度上反應了一個城市的社會經濟狀況，城市人口空間的分布的一直都是研究者們關注的重點。國外學者是最先對城市人口空間的分布進行研究的，Clark利用城市人口密度數據和城市間距離，研究了城市人口密度和距離的關系，并且提出了人口密度與距離之間的負相關關系;Anselin采用空間統計和地理統計方法研究了人口空間分布格局的變化規律;LiujJ通過收集巢湖流域人口數據，利用GIS技術，對巢湖流域人口分布發展做了研究。國內研究者研究雖然起步較晚，但也取得了一定成果。韓惠通過GIS技術，利用全國第四次人口普查數據，繪制出了中國人口密度圖.揭示了中國人口分布的空間格局;謝守紅利用全國人口普查數據，研究了廣州市人口空間分布的演變規律，并且說明了人口分布的原因;孟延春利用北京市人口普查數據，通過GIS技術對北京市人口分布特征進行了研究;大體概括來說，不管是國內還是國外的研究者們最主要的兩個研究方向還是人口分布的變化規律和影響因素，對于空間分布格局的研究還比較欠缺。成都坐落于中國四川省中部，是四川省省會，是四川省政治、經濟、文化中心，對四川省的發展起著至關重要的決定。因此，為了進一步完善成都的社會經濟，促進整個四川省的發展，研究成都市人口的分布格局就顯得十分必要。本文以成都市19個區縣的矢量數據和2006-2015年的人口與各區縣面積數據為基礎，在ArcGIS和GeoDa軟件上進行數據分析，利用探索性空間數據分析方法研究成都市人口的空間分布狀況。

研究區概況

成都坐落于四川盆地西部，介于東經102度54分至104度53分之間，北緯30度05分至31度26分之間，是四川的省省會、副省級市。成都市的總面積為14335Km2，包含了成華區、彭州市等20個區縣。截止2018年年底，成都市常住人口約為1633萬人，其中城鎮常住人口約為1194. 05萬人;2018年成都市戶籍人口約為1476. 05萬人。

調查方法

探索性空間數據分析方法（ESDA）是分析空間數據和處理空間數據的一種方法，它能解釋和揭示分析對象在空間上的分布狀況，能說明空間數據在空間上的聯系關系。ESDA大體包括三個部分：空間權重矩陣的創建、全局空間自相關和局部空間自相關。

空間自相關分析

全局空間自相關分析。通過對成都市地圖的處理，創建空間權重矩陣，在創建空間權重矩陣過程中，一定要保證各人口數量與之對應的區縣次序與空間權重矩陣中的各區縣的次序一樣。之后運用ArcGIS軟件對成都市2006 2016年人口進行空間分析，算出每個區縣人口數量的全局空莫蘭數值，結果如下表1所示。Moran指數I的取值一般在1到1之間，大體可以分為三種情況，當1大于0時，代表的是變量值在空間上表現為正相關關系，1約接近1，說明相關性越大;當1等于0時，代表的是變量值在空間上沒有相關性;當1小于0時，代表的是變量值在空間上表現為負相關關系。

通過表1可以看出，成都市各區縣在2006 2015年的全局Moran指數都接近0.8，且都通過了5%水平的顯著性檢驗，說明成都市各區縣的人口分布不是隨機分布的，而是在空間上表現出明顯的空間聚集態勢，即在2006-2015年之間成都市人口密度表現出人口密度水平相似地區之間的聚集，也即成都市人口密度高的區縣，其周邊地區的人口密度也高，人口密度低的區縣，其周圍地區的人口密度也低。從時間順序上來看，2006-2015年的全局Moran指數是下降的降低，這暗示著從2006年到2015年成都市人口的全局空間自相關性是逐步減低的，在以后，這種相關性可能還會持續減小。

局部空間自相關分析。全局Moran指數能說明成都市在整體空間上的集聚特點，但是不能說明成都市在局部空間上的差異，因此，為了進一步揭示成都市2006-2015年各區縣局部人口密度的空間聚集形式，借助GeoDa軟件，利用成都市2006年、2010年和2015年人口密度數據，分別獲取到2006、2010以及2015年人口密度Moran散點圖。圖中橫軸表示的是成都市20個區縣人口數的標準化值，縱軸代表的是每個區縣相鄰區域人口數的標準值。一般而言，Moran散點圖分成了四個象限，分別表示了四種不同的局部空間聯系形式，兩種相關關系：第一象限（Hing-High）和第三象限（ Low-Low）表現出正相關關系;第二象限（Low-High）和第四象限（High-Low）表現出負相關關系。

由以下的三幅散點圖可知： （1）通過三幅圖的對比可知，在2006-2015年之間，成都市各個區縣人口密度的聚集類型比較穩定，空間的關聯模式主要以高高聚集（HH）和低低聚集（LL）為主。第一象限高高聚集的區縣是是武侯區、青羊區、錦江區、金牛區和成華區這五個區，表明這5個區的人口密度高，它們相鄰的區縣的人口密度也高;第三象限低低聚集主要是彭州市、都江堰市、溫江區、徐州市、大邑縣、邛崍市、邛崍市、青白仁區、金堂縣和新津縣這10個區縣，表明這10個區縣的人口密度一直不高，同時它們相鄰區縣的人口密度也不高;第二象限低高聚集區主要是郫縣、龍泉驛區、雙流區和新都區4個區縣，表明這4個區縣的人口密度不高，但是它們相鄰的區縣人口密度很高。（2）2006年高高聚集區的區縣分布在成都市中心，隨著時間的推移，截止到2015年該種類型的區縣仍然分布在成都市中心;2006年低高聚集的區縣主要分布在高高聚集區的區縣外圍，10年間聚集類型很穩定，截止2015年，聚集類型分布仍然高高聚集區外圍;低低聚集區的區縣較多，其分布處在高高聚集和低高聚集的分布外圍，即分布在成都市的外圍，表明成都市人口密度的分布趨勢由成都市中心向郊區逐漸遞減，東部的人口密度在整體上略大于西部人口密度。（3）觀察三幅圖可以看到，錦江區正在逐步從第一象限過渡到第四象限，即錦江區的人口密度將越來越大，而其周圍區縣的人口密度有一個下降的趨勢;金牛區正在逐步從第一象限向第三象限過渡。

結論

成都市人口分布格局呈現空間聚集趨勢。從全局空間自相關角度來看，在2006 2015年之間，成都市各個區縣人口Moran's I值都為正值，這表明成都市各個區縣的人口分布是具有一定特點的，不是隨便分布的，而是在整體空間上表現出一種在空間集聚的態勢，也就是說人口數量比較少的區縣，其周圍區縣的人口數量也比較少，或者是人口數量較多的區縣，其周圍區縣的人口數量也較大。除此之外，從全局Moran's I值的變化趨勢來看，雖然成都市的全局空間自相關呈現減弱的趨勢，但是其減小的趨勢幾乎可以忽略不記，在10年間大約只減小了0. 02，因此，從整體上看，成都市各個區縣的人口數在空間分布上仍為正的空間自相關。

成都市人口分布格局呈現高高聚集與低低聚集模式。從局部空間自相關角度來看，通過成都市各個區縣在2006、2010與2015年人口密度的Moran散點圖分布結果可以說明，成都市各個區縣主要分布在第一象限和第三象限，即是成都市各個區縣的人口密度在空間分布上呈現出正的空間聚集趨勢。第一象限的區縣主要是位于成都市中心的錦江區和金牛區等5個區;第三象限的區縣主要是位于成都市郊區的彭州市和徐州市等10個區。在2006 2015年之間，成都市各個區縣人口的聚集形式非常穩定，空間間的相互關系以高高集聚（ HH）和低低集聚（LL）為主，同時，還可以看出，對于這兩種聚集方式的區縣在地理位置上的分布也非常穩定，大體上可以概括為在成都市中心的區縣的人口密度空間自相關的正向相關關系最為明顯。

成都市人口分布格局呈現穩定性與過渡性。對比三幅Moran散點圖可以看出：在2006-2015年間，成都市各區縣人口的聚集類型比較穩定，空間的關聯模式以高高集聚（ HH）和低低集聚（LL）為主。同時，對于這兩種模式分布的地區大體上保持平穩狀態。除此之外，還可以看出有個別區縣人口分布狀況在發生位移：處于第一象限的錦江區正在向第四象限過渡;處于第一象限的金牛區正在向第二象限過渡。

作者單位：成都理工大學旅游與城鄉規劃學院