湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地時(shí)空格局及成因分析

馮德坤，楊雪，萬(wàn)詠詠，高宏杰，楊勇

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 武漢 430070

有色金屬工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一， 是實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的重要支撐[1]． 新世紀(jì)以來(lái)， 我國(guó)有色金屬工業(yè)發(fā)展迅速， 在滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)防科技工業(yè)建設(shè)需要的同時(shí)， 也帶來(lái)諸多環(huán)境污染和公眾健康風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題． 如： 部分小品種及小再生冶煉企業(yè)生產(chǎn)工藝和管理水平低下， 難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放； 部分大型有色金屬冶煉企業(yè)隨著城市發(fā)展已處于城市核心區(qū)， 污染風(fēng)險(xiǎn)和隱患加大； 目前中國(guó)有色金屬礦山的環(huán)境災(zāi)害演化速度已經(jīng)遠(yuǎn)大于對(duì)災(zāi)害治理的速度， 這種狀況與城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的矛盾日益突出， 已嚴(yán)重影響到城市的可持續(xù)發(fā)展甚至危及到了人類的生存[2]．

長(zhǎng)期以來(lái)， 國(guó)外學(xué)者對(duì)工業(yè)場(chǎng)地分布格局的研究是依托城市工業(yè)化進(jìn)程而不斷深入的， 最初由坎特龍首次提出原料、 運(yùn)費(fèi)、 距離等因素對(duì)工業(yè)布局的影響[3]； 隨后， 不同的學(xué)者也從各種角度對(duì)工業(yè)場(chǎng)地分布格局和形成機(jī)制的影響因素進(jìn)行了探討， 影響最深遠(yuǎn)的是德國(guó)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家韋伯提出的景點(diǎn)工業(yè)區(qū)位論[4]， 以及勒施提出的使用利潤(rùn)來(lái)確定工業(yè)場(chǎng)地的區(qū)位[5]． 國(guó)內(nèi)多位學(xué)者對(duì)城市教育用地、 生態(tài)用地、 旅游用地、 開(kāi)發(fā)區(qū)用地、 工業(yè)場(chǎng)地和農(nóng)村居民點(diǎn)用地等各類用地的利用效率、 管控對(duì)策和綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行了深入研究[6-12]， 而涉及有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的研究大多是對(duì)單個(gè)或幾個(gè)場(chǎng)地周邊受體(如土壤、 地下水、 地表水、 大氣等)的污染評(píng)價(jià)[13-16]以及微觀上的廠址選擇研究， 鮮有研究涉及大尺度工業(yè)場(chǎng)地空間分布和時(shí)空演變格局及其成因分析． 而關(guān)于政策的影響多以定性分析為主[17]， 缺乏對(duì)政策的定量分析． 黨的十八大提出了建設(shè)“生態(tài)文明、 美麗中國(guó)”的發(fā)展戰(zhàn)略， 要求優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 推動(dòng)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的協(xié)同發(fā)展， 并對(duì)我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展和工業(yè)場(chǎng)地布局提出了新的要求． 因此， 研究有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間分布格局并探索其影響因素， 契合當(dāng)前國(guó)家綠色發(fā)展戰(zhàn)略， 有利于進(jìn)一步分析有色金屬工業(yè)場(chǎng)地所帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)， 對(duì)未來(lái)區(qū)域有色金屬產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與布局有重要的參考意義．

湖南省礦產(chǎn)資源豐富， 有色金屬工業(yè)發(fā)展歷史悠久， 素有“有色金屬之鄉(xiāng)”的美譽(yù)， 省內(nèi)遍布各類有色金屬工業(yè)場(chǎng)地． 本文將有色金屬工業(yè)場(chǎng)地按功能分為有色金屬采選和冶煉兩類， 將各類場(chǎng)地看作“點(diǎn)”對(duì)象， 探索其空間分布和時(shí)空演變格局， 再利用隨機(jī)森林模型揭示影響各類有色金屬場(chǎng)地空間分布和時(shí)空演變的因素， 為進(jìn)一步研究污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、 空間優(yōu)化配置、 預(yù)測(cè)未來(lái)有色金屬產(chǎn)業(yè)時(shí)空分布趨勢(shì)提供參考依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

湖南省(東經(jīng)108°47′-114°15′， 北緯24°39′-30°08′)地處云貴高原向江南丘陵和南嶺山脈向江漢平原過(guò)渡的地帶， 地勢(shì)呈三面環(huán)山、 朝北開(kāi)口的馬蹄形地貌， 由平原、 盆地、 丘陵地、 山地、 河湖構(gòu)成， 地跨長(zhǎng)江、 珠江兩大水系， 屬亞熱帶季風(fēng)氣候． 本研究將有色金屬工業(yè)場(chǎng)地按功能分為有色金屬采選、 冶煉兩類場(chǎng)地， 收集的數(shù)據(jù)包括：

1) 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地點(diǎn)位數(shù)據(jù)， 來(lái)源于百度企業(yè)信用和天眼查， 其空間分布如圖1所示；

2) 環(huán)境數(shù)據(jù)， 包括高程和坡度、 坡向數(shù)據(jù)， 來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心；

3) 有色金屬礦床點(diǎn)數(shù)據(jù)， 來(lái)源于地質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)出版中心；

4) 2005年和2018年社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)， 包括國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)、 第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、 城鎮(zhèn)人口數(shù)和城市總?cè)丝跀?shù)， 來(lái)源于湖南統(tǒng)計(jì)年鑒、 湖南省各區(qū)市縣統(tǒng)計(jì)年鑒和各區(qū)市縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)等；

5) 有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)政策數(shù)據(jù)， 來(lái)源于工業(yè)和信息化部頒布的開(kāi)發(fā)區(qū)政策．

1.2 研究方法

隨機(jī)森林回歸算法是一種集成機(jī)器算法[18]， 它利用Bootstrap重采樣的方式從原始樣本中選取多個(gè)樣本， 構(gòu)造出多個(gè)決策樹(shù)器， 通過(guò)樣本的隨機(jī)特征來(lái)構(gòu)建最優(yōu)分割， 得到最終的預(yù)測(cè)結(jié)果[19]； 再通過(guò)平方平均誤差(MSE)為不純度函數(shù)構(gòu)建出最佳的節(jié)點(diǎn)樹(shù)結(jié)構(gòu)[20]； 最后將學(xué)習(xí)生成的模型進(jìn)行重組合提高整體的精度， 其運(yùn)算高效， 結(jié)果準(zhǔn)確[21]， 并能有效回避分類樹(shù)和回歸樹(shù)過(guò)擬合的問(wèn)題． 事實(shí)上， 由于隨機(jī)森林算法在分類和回歸方面有優(yōu)異的表現(xiàn)， 因此在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛， 包括土地利用適宜性評(píng)價(jià)[22]、 土壤特征分析[23]、 城市用地分類[24]、 資源評(píng)價(jià)[25]等， 并且隨機(jī)森林算法在分析城市用地分類和驅(qū)動(dòng)力方面展現(xiàn)出相較于傳統(tǒng)方法的巨大優(yōu)勢(shì)． 例如， 趙鵬軍等使用此算法結(jié)合多源地理大數(shù)據(jù)對(duì)地鐵乘客的出行原因進(jìn)行分析和識(shí)別[26]； 夏曉圣等使用此算法分析了中國(guó)PM2.5濃度的影響因素[27]， 可見(jiàn)隨機(jī)森林算法對(duì)影響因素分析有顯著的優(yōu)勢(shì)． 鑒于其在有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的格局研究領(lǐng)域的應(yīng)用還尚屬空白， 本研究擬使用隨機(jī)森林算法分析各因素對(duì)有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的影響機(jī)制， 具體步驟如下：

1) 因變量和自變量的選擇： 選取湖南省各區(qū)市縣的某類場(chǎng)地?cái)?shù)量或增量作為因變量． 在自變量選擇方面， 由于地形起伏條件直接影響場(chǎng)地生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)， 故選取坡度、 高程、 坡向和區(qū)域內(nèi)有色金屬礦床個(gè)數(shù)作為地形因子； 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件對(duì)有色金屬行業(yè)運(yùn)營(yíng)將產(chǎn)生影響， 故選工業(yè)化水平(第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值GDP)、 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(GDP/人口數(shù)量)、 城市化水平(城鎮(zhèn)人口數(shù)量/人口數(shù)量)和工業(yè)用地占比作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子； 有研究表明， 區(qū)位因素影響場(chǎng)地成本[28-29]， 故選取距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離、 距主要公路的距離作為區(qū)位因子； 國(guó)家政策也會(huì)宏觀調(diào)控工業(yè)場(chǎng)地的建設(shè)與投資， 故選取是否有各級(jí)有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)或工業(yè)園區(qū)作為政策因子．

2) 指標(biāo)預(yù)處理： 首先， 將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一改為Krasovsky_1940_Albers坐標(biāo)系， 并將地形、 區(qū)位因素柵格數(shù)據(jù)按區(qū)市縣單元重采樣． 其次， 從DEM中提取高程、 坡度和坡向數(shù)據(jù)， GDP、 第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、 人口數(shù)量等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)使用面板數(shù)據(jù)， 工業(yè)用地占比通過(guò)土地利用數(shù)據(jù)計(jì)算； 最后， 提取每個(gè)區(qū)市縣的有色金屬工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)量， 并利用ArcGIS中Extract Multi Values to Points工具提取各地形因子的像元值和距開(kāi)發(fā)區(qū)、 主要公路的距離并連接社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和政策數(shù)據(jù)， 共計(jì)122個(gè)樣本， 部分影響因子進(jìn)行可視化如圖2所示．

審圖號(hào)： GS(2019)1822號(hào)．圖2 2018年部分影響因子空間分布

3) 隨機(jī)森林計(jì)算： 使用Python的Scikit-learn軟件包進(jìn)行隨機(jī)森林模型計(jì)算， 回歸過(guò)程中需要對(duì)最大特征數(shù)、 子樹(shù)的數(shù)量、 最小葉樣本數(shù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)優(yōu)， 經(jīng)過(guò)比較， 將上述3個(gè)值分別設(shè)置為“None” “800” “2”， 利用剩余袋外數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部誤差估計(jì)， 從而判斷因子的重要性， 對(duì)因變量做出合理的解釋．

2 結(jié)果與分析

2.1 湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間分布格局

基于2018年湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)， 得到各類型場(chǎng)地空間分布圖(圖3)． 結(jié)果表明， 受地理環(huán)境差異的影響， 湖南有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的空間分布呈現(xiàn)明顯的差異性．

審圖號(hào)： GS(2019)1822號(hào)．圖3 2018年湖南省有色金屬采選和冶煉工業(yè)場(chǎng)地分布圖

采選場(chǎng)地在湖南省大部分地區(qū)均有分布， 在郴州市、 衡陽(yáng)市、 湘西-懷化-婁底地區(qū)和長(zhǎng)沙東-岳陽(yáng)南部地區(qū)聚集程度較高， 其中以郴州市蘇仙區(qū)的場(chǎng)地?cái)?shù)量最多， 為148個(gè)； 湘西自治州的花垣縣次之， 為119個(gè)； 郴州市臨武縣、 桂陽(yáng)縣、 北湖區(qū)等區(qū)市縣， 株洲市茶陵縣， 湘西自治州保靖縣、 鳳凰縣等區(qū)市縣， 岳陽(yáng)市平江縣和臨湘市也有大量采選場(chǎng)地分布． 有色金屬采選場(chǎng)地受限于有色金屬成礦帶的分布格局， 與已探明的有色金屬礦床的分布類似， 存在以礦床為核心向四周分散化的現(xiàn)象．

冶煉場(chǎng)地主要分布在郴州市、 衡陽(yáng)市、 婁底-益陽(yáng)地區(qū)、 長(zhǎng)沙東部地區(qū)， 聚集程度較高， 其中郴州市永興縣的冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量最多， 為213個(gè)， 衡陽(yáng)市的常寧市次之， 為63個(gè)． 與采選場(chǎng)地的分布類似， 在郴州市永興縣、 蘇仙區(qū)、 桂陽(yáng)縣等區(qū)市縣， 衡陽(yáng)市衡東縣、 常寧市、 衡南縣等區(qū)市縣， 婁底市的冷水江市、 婁星區(qū)， 益陽(yáng)市安化縣、 桃江縣等區(qū)市縣， 湘西自治州花垣縣、 瀘溪縣也有大量的冶煉場(chǎng)地分布， 在其他地區(qū)也有零散的分布， 有色金屬冶煉場(chǎng)地的空間分布其資源導(dǎo)向型顯著， 基本與有色金屬采選場(chǎng)地的格局大體一致．

湖南省有色金屬礦產(chǎn)地多， 分布復(fù)雜， 其相關(guān)政策為產(chǎn)業(yè)布局提供了條件． 湘西自治州有色金屬資源豐富， 其工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)以有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、 黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、 有色金屬礦采選業(yè)為主[15]， 占比超過(guò)半數(shù)． 衡陽(yáng)市位于南嶺山脈多金屬成礦帶， 有柿竹園多金屬礦區(qū)和水口山鉛鋅礦區(qū)， 使有色金屬礦業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè)之一． 郴州市政府文件《關(guān)于進(jìn)一步完善全市省級(jí)產(chǎn)業(yè)園區(qū)收費(fèi)優(yōu)惠政策的通知》和《建立健全有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展配套機(jī)制的實(shí)施方案》為郴州市的有色金屬工業(yè)場(chǎng)地提供優(yōu)惠政策并完善其產(chǎn)業(yè)鏈， 株洲市政府文件《株洲市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)示范區(qū)建設(shè)五年行動(dòng)方案(2017-2021年)》提到進(jìn)一步加快株洲市有色金屬工業(yè)園的發(fā)展， 岳陽(yáng)市政府規(guī)劃《岳陽(yáng)市“十三五”工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提到要做優(yōu)做強(qiáng)有色金屬產(chǎn)業(yè)， 這些有利政策加速推動(dòng)了湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間分布格局的形成．

2.2 湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間格局成因分析

2.2.1 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地各驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性

為驗(yàn)證隨機(jī)森林回歸結(jié)果的精度、 可用性、 穩(wěn)定性和解讀性， 使用Python的Scikit-learn軟件包中的函數(shù)(Random Forest Regressor)分別對(duì)兩種有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的樣本進(jìn)行回歸分析， 得到的R2分別為0.9和0.84； MSE為計(jì)算100次的平均值， 分別為 0.05和0.18， 精度較高， 說(shuō)明隨機(jī)森林回歸算法能夠合理地解釋各驅(qū)動(dòng)因子對(duì)有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的影響程度．

如圖4所示， 不同場(chǎng)地類型驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性也不同． 對(duì)于采選場(chǎng)地， 有色金屬礦床個(gè)數(shù)和距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離是其主要驅(qū)動(dòng)因子， 這表明采選場(chǎng)地形成依托于有色金屬礦床數(shù)量和距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離． 此外， 高程和坡度的相對(duì)重要性排名也較高， 區(qū)市縣內(nèi)是否存在有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)、 坡向和城市化水平重要性相對(duì)較低． 對(duì)于冶煉場(chǎng)地， 有色金屬礦床個(gè)數(shù)、 距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離、 距主要公路的距離是其形成的主要驅(qū)動(dòng)因子， 這說(shuō)明冶煉場(chǎng)地對(duì)區(qū)位因素較為敏感． 此外， 工業(yè)用地占比和城市化水平的相對(duì)重要性也較高， 而高程、 坡向和坡度等地形因子的相對(duì)重要性較低， 這些重要因子與韋伯[4]、 王輯慈[30]、 胡曉玲[31]等人的研究相同．

圖4 有色金屬采選和冶煉場(chǎng)地驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性

2.2.2 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地各驅(qū)動(dòng)因子的部分依賴性

部分依賴圖可以用來(lái)表示隨機(jī)森林算法中因變量對(duì)各影響因子的邊緣依賴性[32-33]． 圖5顯示了6種主要驅(qū)動(dòng)因子和兩類場(chǎng)地之間的相關(guān)性．

如圖5(a)所示， 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地分布與區(qū)市縣內(nèi)的有色金屬礦床數(shù)量成正相關(guān)， 即場(chǎng)地多出現(xiàn)在有色金屬礦床較多的區(qū)市縣， 資源導(dǎo)向型顯著； 結(jié)合圖5(b)和5(c)可知， 高程、 坡度等地形因素對(duì)采選場(chǎng)地的分布影響顯著， 且均與采選場(chǎng)地?cái)?shù)量成正相關(guān)， 即隨著高程和坡度的增加， 場(chǎng)地的數(shù)量也在增加， 在高程約為700 m或坡度為5°時(shí)， 采選場(chǎng)地的數(shù)量最多， 形成可能性最大， 這與采選場(chǎng)地的施工位置和模式有關(guān)． 湖南省多為露天采礦場(chǎng)， 具有作業(yè)安全、 成本更低等優(yōu)勢(shì)， 其施工位置較高， 由于其更先進(jìn)完善的技術(shù)工藝， 工效和經(jīng)濟(jì)效益也不斷提高[34]． 冶煉場(chǎng)地則多分布在高程為100～400 m間， 在400 m以上隨著高程的增高場(chǎng)地?cái)?shù)量逐漸降低， 表明冶煉場(chǎng)地多出現(xiàn)在高程較低的位置， 有利于原材料供給和降低運(yùn)輸成本． 冶煉場(chǎng)地還受經(jīng)濟(jì)和安全因素的約束[35]， 往往會(huì)位于尾礦庫(kù)的上游， 以減少尾礦運(yùn)輸成本和對(duì)選礦廠的不利影響．

如圖5(d)和5(e)所示， 區(qū)位因素對(duì)有色金屬工業(yè)場(chǎng)地影響顯著． 對(duì)于距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離， 兩種類型場(chǎng)地在距離開(kāi)發(fā)區(qū)小于30 km時(shí)， 場(chǎng)地?cái)?shù)量隨著距離的增加逐漸降低， 即場(chǎng)地?cái)?shù)量和與開(kāi)發(fā)區(qū)的距離成反比， 表明場(chǎng)地更容易出現(xiàn)在離開(kāi)發(fā)區(qū)較近的5 km范圍內(nèi)， 這與省級(jí)開(kāi)發(fā)區(qū)的面積和城市土地利用規(guī)劃政策相呼應(yīng)． 距主要公路的距離對(duì)冶煉場(chǎng)地形成的影響也顯著， 場(chǎng)地多出現(xiàn)在與主要公路的距離為1.5～2.5 km的區(qū)域， 最高值出現(xiàn)在2 km處， 表明場(chǎng)地多分布于主要公路旁， 這是由于能夠通過(guò)減少原礦、 精礦等材料和礦產(chǎn)品運(yùn)輸成本來(lái)維系場(chǎng)地的運(yùn)營(yíng)．

如圖5(f)， 不同的城市化水平對(duì)兩者的影響差異較大． 其中， 在城市化為50%～60%時(shí)對(duì)場(chǎng)地的數(shù)量分布影響較大， 其相關(guān)性呈整體下降趨勢(shì)， 這是由于隨著城市化進(jìn)程的推動(dòng)會(huì)顯著提高區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平， 地方政府需要通過(guò)合理的資源配置促進(jìn)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)， 隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高， 中心城區(qū)則不再適合建設(shè)污染性工業(yè)場(chǎng)地， 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的土地利用與資源政策由政府多分配至開(kāi)發(fā)區(qū)處， 這與圖5(d)相對(duì)應(yīng)， 也和楊繼東等[36]的研究相一致．

圖5 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間分布主要驅(qū)動(dòng)因子的部分依賴性圖

2.3 湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間演變格局及分析

基于2005年和2018年湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)， 使用分位數(shù)法對(duì)其進(jìn)行分類， 2005-2018年的場(chǎng)地?cái)?shù)量變化如圖6所示．

受地理環(huán)境差異和資源規(guī)模的影響， 場(chǎng)地?cái)?shù)量變化差異性顯著． 其中郴州市、 衡陽(yáng)市大部分區(qū)市縣、 株洲市茶陵縣、 懷化市沅陵縣、 岳陽(yáng)市平江縣采選場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)最多， 郴州市資興市、 汝城縣， 益陽(yáng)市安化縣， 婁底市新化縣和長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)市等區(qū)市縣采選場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)相對(duì)均衡， 其他各區(qū)市縣采選場(chǎng)地增長(zhǎng)數(shù)量相對(duì)較少； 郴州-衡陽(yáng)地區(qū)和婁底-益陽(yáng)地區(qū)冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)較多， 長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)市、 株洲市茶陵縣、 湘西麻陽(yáng)縣等區(qū)市縣冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量增加相對(duì)均衡， 其他各區(qū)市縣冶煉場(chǎng)地增長(zhǎng)數(shù)量相對(duì)較少．

為進(jìn)一步了解影響湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間格局演變的影響因素， 將湖南省各區(qū)市縣2005-2018年有色金屬工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)量的變化量作為因變量， 選擇2005-2018年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平變化、 城市化水平變化、 工業(yè)化水平變化、 工業(yè)用地占比的變化以及各地形因子、 區(qū)位因子和政策因子等11個(gè)指標(biāo)作為自變量， 同樣使用隨機(jī)森林回歸算法探索各因子對(duì)有色金屬工業(yè)場(chǎng)地時(shí)空演變的影響程度．

審圖號(hào)： GS(2019)1822號(hào)．圖6 有色金屬采選和冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量變化分布圖

2.3.1 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地演變驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性

圖7顯示了影響有色金屬工業(yè)場(chǎng)地演變的驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性， 有色金屬礦床個(gè)數(shù)、 距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平變化對(duì)采選場(chǎng)地演變過(guò)程影響較大， 是其時(shí)空演變的主要驅(qū)動(dòng)因子， 這表明采選場(chǎng)地的形成主要依托于有色金屬礦床個(gè)數(shù)、 有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)的分布和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升， 高程和坡度的相對(duì)重要性排名也較高， 而城市化水平變化、 坡向和工業(yè)用地占比變化對(duì)其影響較小． 對(duì)于冶煉場(chǎng)地， 距開(kāi)發(fā)區(qū)的距離、 有色金屬礦床個(gè)數(shù)和城市化水平變化是其演變過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)因子， 與采選場(chǎng)地類似， 距主要公路的距離、 工業(yè)用地占比變化、 坡度、 坡向、 工業(yè)化水平變化對(duì)其也有一定影響， 區(qū)市縣內(nèi)是否存在有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)和高程的相對(duì)重要性較小．

圖7 有色金屬采選和冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量變化驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性

2.3.2 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地時(shí)空演變驅(qū)動(dòng)因子的部分依賴性

部分依賴圖(圖8)顯示了兩種類型場(chǎng)地?cái)?shù)量變化和部分主要驅(qū)動(dòng)因子的相關(guān)性． 與2018年有色金屬工業(yè)場(chǎng)地空間分布格局驅(qū)動(dòng)力相同， 隨著區(qū)域內(nèi)有色金屬礦床數(shù)量的增加， 場(chǎng)地?cái)?shù)量變化更大， 如圖8(a)， 這表明場(chǎng)地的形成和演變依托于有色金屬礦床的數(shù)量． 結(jié)合圖8(b)和圖8(f)可知， 區(qū)位因素依然是影響其形成和演變的重要驅(qū)動(dòng)力， 在更靠近有色金屬開(kāi)發(fā)區(qū)和與主要公路的距離小于3 km時(shí)， 場(chǎng)地?cái)?shù)量增加較多． 對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子， 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平變化和城市化水平變化對(duì)兩種類型的場(chǎng)地?cái)?shù)量變化影響差異性顯著， 當(dāng)區(qū)域城市化水平變化在15%～20%之間， 且經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平變化為1萬(wàn)元時(shí)， 采選場(chǎng)地?cái)?shù)量增加較多； 當(dāng)區(qū)域城市化水平變化在25%， 且經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平變化為6萬(wàn)元時(shí)， 冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量增加較多， 如圖8(c)和圖8(d)． 這表明受限于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)， 中等程度的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)促進(jìn)有色金屬工業(yè)場(chǎng)地?cái)?shù)量的增加． 對(duì)于地形因子， 如圖8(e)所示， 采選場(chǎng)地受坡度影響較大， 多增加于坡度較大的地方， 在坡度為5°時(shí)增加數(shù)量最大； 冶煉場(chǎng)地受坡度影響較小， 在區(qū)域坡度范圍內(nèi)差異不大， 多增加于坡度相對(duì)較小的地方．

圖8 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地時(shí)空演變主要驅(qū)動(dòng)因子的部分依賴性圖

2.4 湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地格局成因分析

2.4.1 區(qū)位政策導(dǎo)向下的引導(dǎo)

對(duì)于企業(yè)的區(qū)位選擇機(jī)制通常是得益于集聚經(jīng)濟(jì)， 集聚經(jīng)濟(jì)的概念由Marshall于1890年提出， 即對(duì)于同一產(chǎn)業(yè)的部門(mén)來(lái)說(shuō)， 其企業(yè)或者工作場(chǎng)所集中在特定區(qū)域， 能夠引發(fā)勞動(dòng)力共享、 中間產(chǎn)品市場(chǎng)和知識(shí)溢出等效應(yīng)． 《環(huán)境功能區(qū)劃編制技術(shù)指南(試行)》和《湖南省環(huán)境保護(hù)條例》中提到， 生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同區(qū)域功能、 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要以及國(guó)家或省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行政區(qū)域進(jìn)行區(qū)域劃分． 2018年版《中國(guó)開(kāi)發(fā)區(qū)審核公告目錄》中提到開(kāi)發(fā)區(qū)必須符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)布局和區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略， 以及本地區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展、 主體功能、 環(huán)境保護(hù)等規(guī)劃， 從而在相應(yīng)的規(guī)劃區(qū)域內(nèi)提供不同的稅收， 積極的財(cái)政政策能降低生產(chǎn)部門(mén)的生產(chǎn)成本[37-38]， 這與有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的分布和集聚效應(yīng)相對(duì)應(yīng)．

隨著湖南省有色金屬礦的開(kāi)發(fā)與利用， 采富棄貧、 采厚棄薄等不良現(xiàn)象長(zhǎng)期存在， 部分本地礦產(chǎn)資源已經(jīng)出現(xiàn)枯竭危機(jī)， 如湖南省某年鉛礦石的自給率僅為20.5%， 鋅礦石的自給率為22.4%， 供給形勢(shì)十分嚴(yán)峻， 現(xiàn)需依靠政策驅(qū)動(dòng)的資源進(jìn)口來(lái)滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要， 隨著逐漸便利的交通條件， 資源因素對(duì)企業(yè)場(chǎng)地選址的影響越來(lái)越小．

2.4.2 人力資源成本下的推動(dòng)

在區(qū)位政策因素之外， 工業(yè)場(chǎng)地選址最重要的就是生產(chǎn)成本， 在擁有開(kāi)發(fā)區(qū)的集聚優(yōu)勢(shì)下， 勞動(dòng)力成本便成了選擇場(chǎng)地最重要的因素， 廉價(jià)且充足的勞動(dòng)力能夠給工業(yè)場(chǎng)地的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大的優(yōu)勢(shì)．

具體來(lái)看， 由場(chǎng)地驅(qū)動(dòng)因子的相對(duì)重要性可知， 城市化水平排名較為靠前， 這是由有色金屬場(chǎng)地的經(jīng)營(yíng)方式所決定的． 礦山系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)采礦車間， 還包括一些輔助車間， 大部分礦山還有選礦廠． 在各種場(chǎng)地的生產(chǎn)過(guò)程中， 采選場(chǎng)地的挖掘工作是消耗人力、 物力最多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 而冶煉、 加工場(chǎng)地由于其工藝和規(guī)模的需求， 導(dǎo)致其也需要大量的勞動(dòng)力．

2.4.3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)下的選擇

自改革開(kāi)放以來(lái)， 我國(guó)經(jīng)濟(jì)有了飛速的發(fā)展， 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工業(yè)化水平對(duì)于工業(yè)場(chǎng)地的形成也有一定的驅(qū)動(dòng)作用． 工業(yè)發(fā)展受到城市工業(yè)化水平的顯著影響， 第三產(chǎn)業(yè)中的生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)是為工業(yè)的進(jìn)步、 升級(jí)和發(fā)展提供便利和保障的服務(wù)業(yè)[39]． 其自身的產(chǎn)業(yè)集聚特性， 拓寬了我國(guó)加工工業(yè)的發(fā)展空間并推動(dòng)其向縱深發(fā)展[40]， 湖南省各類型有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的部分依賴圖也證實(shí)了這點(diǎn)． 隨著收入水平的提高， 生產(chǎn)性服務(wù)者的種類增多， 有效降低了有色金屬工業(yè)的生產(chǎn)成本[41]， 使得工業(yè)企業(yè)獲得更多超額利潤(rùn)， 激發(fā)了其進(jìn)一步投資建設(shè)場(chǎng)地的可能性[40]． 同時(shí)， 經(jīng)濟(jì)地理學(xué)也強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)力量對(duì)工業(yè)區(qū)域的正反饋?zhàn)饔肹42]， 因此在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好的地方， 更容易形成工業(yè)場(chǎng)地．

3 總結(jié)與展望

3.1 結(jié)論

本文定量分析了湖南省有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的時(shí)空格局及其成因， 結(jié)果表明：

1) 各類型場(chǎng)地在湖南省大部分地區(qū)均有分布． 在郴州市、 衡陽(yáng)市、 湘西-懷化-婁底地區(qū)和長(zhǎng)沙東-岳陽(yáng)南部地區(qū)聚集程度較高， 在其他城市也有一定分布． 其中以郴州市蘇仙區(qū)的場(chǎng)地?cái)?shù)量最多， 為148個(gè)， 湘西自治州的花垣縣次之， 為119個(gè)． 冶煉場(chǎng)地主要分布在郴州市、 衡陽(yáng)市、 婁底-益陽(yáng)地區(qū)、 長(zhǎng)沙東部地區(qū)， 聚集程度較高， 在其他城市也有一定分布． 其中郴州市永興縣的冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量最多， 為213個(gè)， 有色金屬冶煉場(chǎng)地的空間分布其資源導(dǎo)向型顯著， 基本與有色金屬采選場(chǎng)地的格局大體一致．

2) 場(chǎng)地?cái)?shù)量變化差異性顯著． 其中郴州市、 衡陽(yáng)市大部分區(qū)市縣、 株洲市茶陵縣、 懷化市沅陵縣、 岳陽(yáng)市平江縣采選場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)最多， 郴州市資興市和汝城縣、 益陽(yáng)市安化縣、 婁底市新化縣和長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)市等區(qū)市縣采選場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)相對(duì)均衡， 其他各區(qū)市縣采選場(chǎng)地增長(zhǎng)數(shù)量相對(duì)較少； 郴州-衡陽(yáng)地區(qū)和婁底-益陽(yáng)地區(qū)冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量增長(zhǎng)較多， 長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)市、 株洲市茶陵縣、 湘西麻陽(yáng)縣等區(qū)市縣冶煉場(chǎng)地?cái)?shù)量增加相對(duì)均衡， 其他各區(qū)市縣冶煉場(chǎng)地增長(zhǎng)數(shù)量相對(duì)較少， 這與產(chǎn)業(yè)政策的集聚效應(yīng)、 資源稟賦條件、 地形條件等多種條件有關(guān)．

3) 區(qū)位政策、 人力資源成本和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是影響有色金屬工業(yè)場(chǎng)地形成的主要因素． 其中區(qū)位政策因素是對(duì)于場(chǎng)地形成最重要的因素， 各級(jí)政策依托于城市化背景， 對(duì)各級(jí)工業(yè)園區(qū)、 開(kāi)發(fā)區(qū)制定了土地利用規(guī)劃政策和優(yōu)惠的土地稅收政策， 吸引了大量的企業(yè)和工廠入駐． 人力資源成本是工業(yè)場(chǎng)地在運(yùn)營(yíng)期需要著重考慮的因素之一， 有色金屬工業(yè)場(chǎng)地在運(yùn)營(yíng)中需要大量的勞動(dòng)力和原材料， 使得在工作和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生巨大的成本． 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平從某種程度上促進(jìn)了工業(yè)的發(fā)展， 對(duì)工業(yè)區(qū)域產(chǎn)生了正反饋?zhàn)饔茫?經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好， 資本集聚的地方也催生了工業(yè)場(chǎng)地的形成．

3.2 展望

有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的分布格局在短期內(nèi)難以發(fā)生改變， 這是由于目前存在的工業(yè)場(chǎng)地大多形成于2005年前后， 隨后各級(jí)政策全面修訂改善了各有色金屬的行業(yè)規(guī)范和準(zhǔn)入條件， 提高了行業(yè)的準(zhǔn)入門(mén)檻， 對(duì)污染超標(biāo)的相關(guān)場(chǎng)地進(jìn)行了整改， 將小型、 落后的工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行合并形成大型的具備清潔生產(chǎn)條件的工業(yè)場(chǎng)地， 解決了當(dāng)前有色金屬行業(yè)最大的環(huán)保問(wèn)題和產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題， 其空間分布格局會(huì)持續(xù)一段時(shí)間．

隨著國(guó)家供給側(cè)改革的推動(dòng)， 有色金屬行業(yè)正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)， 技術(shù)創(chuàng)新、 綠色環(huán)保、 智能化、 集聚化是今后發(fā)展的重點(diǎn)， 區(qū)位政策因素依舊是工業(yè)場(chǎng)地最重要的驅(qū)動(dòng)因素， 人力資源和原材料等生產(chǎn)成本依然是各企業(yè)去選擇工業(yè)場(chǎng)地的重要因素之一， 這從某種程度上也助長(zhǎng)了企業(yè)發(fā)展的惰性， 競(jìng)爭(zhēng)力小的企業(yè)會(huì)長(zhǎng)期在行業(yè)底層徘徊， 所以應(yīng)當(dāng)繼續(xù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)場(chǎng)地集聚化、 規(guī)模化運(yùn)營(yíng)， 政府和工業(yè)園區(qū)進(jìn)行集中供給， 建設(shè)具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有色金屬精深加工產(chǎn)業(yè)基地， 實(shí)現(xiàn)有色金屬的智能化、 現(xiàn)代化綠色發(fā)展．

此外， 本文是在假設(shè)其他因子不變的情況下， 側(cè)重考慮區(qū)位、 地形、 社會(huì)經(jīng)濟(jì)、 政策驅(qū)動(dòng)因子而得到的初步結(jié)果． 值得一提的是， 選擇完全涵蓋有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的各個(gè)影響因素是不現(xiàn)實(shí)的， 也很難操作， 只能進(jìn)行針對(duì)性研究． 本研究從短期大尺度上探索了有色金屬工業(yè)場(chǎng)地的空間格局和部分因子的影響能力， 并未深入探索小尺度和時(shí)間序列上的時(shí)空變化機(jī)制． 不同類型工業(yè)場(chǎng)地所產(chǎn)生的污染物不同， 所造成的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)效益也不同， 如何對(duì)各類型的場(chǎng)地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估， 以及其產(chǎn)生的土地和經(jīng)濟(jì)效益， 找到其經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的平衡點(diǎn)從而去制定相應(yīng)的土地利用政策也是值得去研究的問(wèn)題．