忻州的人口空間分布規律研究

劉紅兵+劉敏

摘要：運用GIS軟件空間內插法將忻州2011年的鄉鎮人口數據空間內插，對人口空間分布進行數字模擬，探索分析人口空間分布格局。定量分析忻州人口與地形、道路、河網以及居民點及其他經濟社會發展之間的關系。通過研究發現，人口密度在海拔1600m以下區域降低的快，交通干線等有關的線性要素凝聚力明顯要低于高速出口、較高等級居民點對人口空間點狀凝聚力；新建的高速公路出口周圍，在較短時間內，人口的分布隨距離出現兩個峰值，并且第二峰值高于第一個峰值，但是最終會形成一個單一的峰值。人口密度與就業機會、中學教育、社會福利保障成正相關，與本鄉鎮公路里程、農作物播種面積相關系數低。用GI

關鍵詞：忻州；空間內插；人口密度；道路等級

傳統的依靠行政區定人口密度，往往把人口密度均一化處理，這不符合實際情況，有很大的局限性。比如行政單元內人口分布的差異無法表現、數據無法根據研究需要分割等，這種數據本身的缺陷，對分析結果都會產生一定的影響。同時統計到的數據是點狀的空間分布數據，在區域規劃研究中不便于與一些連續分布的地理面狀數據進行疊合。人口空間分布本身具有流動性，時間上的相對性，同時在一定時間內也具穩定性，所以通過對人口空間分布數學模擬，可以把人口數據與自然、經濟等疊加進行分析，發現人口與多種影響因子的關系。

1 研究區域簡介

忻州下轄縣級行政單位有14個，其次還共包括185個鄉鎮，4800多個居民點。忻州山地占53.33%，平原占10.59%，丘陵占36.08%。地勢相差約2500多米，最高點和最低點分別為蘆芽山和忻定盆地。據2012年忻州市統計資料顯示，常住人口309萬人，其中忻府區和原平市分別為54和49萬多人，是忻州人口最多的區域，岢嵐人口為8萬多人，人口最少。地區總產值為537.5億元。境內17.54%的區域發現有煤炭，煤炭儲量1160億噸，分布于河曲、寧武、五臺等地①。

2數據處理方法

研究數據共有185個，樣本超過80個，滿足克里金內插的要求。統計獲得的各鄉鎮人口數據受到了行政區界限的影響，但是空間內插時只考慮空間相互作用不考慮行政邊界，會導致不同縣之間數據相互影響，在山區較多的忻州誤差會較大，例如通過對忻州所有鄉鎮的人口數據克里金內插時發現，五寨縣與寧武縣交界地帶人口密度很高，但實際這里海拔較高人口密度低，不符合實際情況。但是用行政區劃邊界做障礙內插后會使得數據在邊界過度不自然。因此通過對14個縣的鄉鎮人口數據分別進行克里金內插，之后與全市人口數據克里金內插數據疊加用柵格代數運算來求均值，獲得人口柵格。

2.1探索性數據分析

通過GIS統計工具，很清晰地分析出人口分布的基本模式和特點。分析結果（見圖1），人口分布具有明顯離群性，原始數據分布屬于正偏態，說明忻州人口分布內部差異很大。對人口密度數據進行對數變換后，經過變換后的數據比正偏態數據更加集中于平均值附近，數據分布基本符合正態分布。

對忻州鄉鎮人口數據進行普通克里金內插，創建預測圖，數據變換方式為對數變換，趨勢面擬合為二次多項式擬合。獲得步長大小0.06507665412598174，塊金0.32672857050544074，偏基臺值0.4609965904030347。

圖1 探索性數據分析直方圖（左圖） 經對數變換后的直方圖（右圖）

2.2克里金內插

很多學者在研究人口空間數字化過程中發現，基于克里金內插時運用指數時誤差最低。因此本研究中也對忻州全市人口密度數據進行半變異函數法，選用指數模型，利用上述步長大小、塊金、偏基臺參數設置。并且分別對14個縣級行政單位分別進行重復以上所述操作，然后將14個縣的人口密度柵格進行柵格鑲嵌拼接為一個整體。將前后兩次獲得數據運用柵格代數運算求均值，獲得忻州人口密度分布柵格數據。（見圖2）

圖2 忻州人口密度柵格

3人口分布規律因素

將忻州市高程、路網密度、居民點密度進行重新分類，都分別分為8類，然后與人口密度柵格圖層進行加權疊置分析。發現忻州市人口主要受海拔因素影響最大，其次是交通和居民點。忻州地區山區占53.35%，平原只有10%。同時也發現在海拔較低的地區，特別是地形平坦的區域人口與交通的關系非常密切（見圖3）。圖上紅色、紫色區域就是相關性比較高的區域，經過相關資料調查發現，這些區域也是目前忻州人口集中最快的區域。

3.1地形

用DEM與人口密度柵格圖層數據，對兩者進行疊置（見圖4），結論顯示出：人口密度隨著海拔的升高整體有降低的趨勢，在海拔596m到1500m表現的比較明顯，降低的也特別快。

圖4人口密度-海拔（左圖） 人口數量-海拔（右圖）

對忻州人口數據主要集中在2100m以下地區，這里集中了忻州96.54%的人口。海拔高的區域氣溫低，積溫較低農作物不易成熟，糧食產量低，交通也不便捷，人口隨著海拔升高而降低。由上圖4可以看出，人口主要集中在576-1355m，而在1335-1500m人口在這里略有上升，說明還受到了其他因素影響。所以建議在忻州發展中應該優先發展海拔1600m以下區域資源具有優勢地位的區域，容易促進區域的發展。

忻州人口密度高的區域主要有忻-定-原、代-繁、保和河，除保德-河曲是由于能源為主導的人口集中因素，其他人口密度高的區域都是由于所處區域位于地面總曲率比較平坦的地區。

3.2居民點

山區地形比較破碎，人口較為分散，形成了較小并且分散數量較多的居民點。在平原地區，人口向交通干線兩側集中，大量的居民點也容易在此形成。水土流失導致地形破碎地區如沿黃河沿岸人口分散，居民點密度特別高，但是人口密度只是相對較高。所以人口分布影響因素中居民點占主導，同時，其還受到其他因素的作用。endprint

表1 居民點與人口

距離（m） 市縣 村落

100 338.86 144.41

500 326.71 144.33

1000 321.26 140.25

1500 307.71 137.18

2000 296.45 135.64

2500 283.36

3000 272.31

通過對村落和市縣所在位置做緩沖區分析，提取人口密度，發現市縣等大型居民點與人口密度關系最為密切，影響也最大（見圖5）。所以優先發展區位具有優勢的大型城鎮，促進人口空間集聚，對促進區域經濟發展也具有重要意義。對表1的數據進行相關性分析發現，與市縣相關系數為-.997，與村落相關系數為-.978。

3.3交通

通過圖6忻州路網密度圖可以看出，忻州第一條交通密度高的軸線帶這一帶主要是平原，在平原地區，影響人口分布的第一要素是交通。在山區，人口受地面起伏程度因素才是主要，而交通對人口影響處在第二位。

在山區，人口的空間聚集上更多的是聚集到區域的高等級的城市里，人口分布呈現圈層結構，帶狀分布形式較弱。道路給居民生活提供便利，所以道路越近的區域人口密度越高，但是受道路噪音的影響負面影響，在距離道路較近的區域，人口密度相對較低。

在研究忻州人口與道路相關關系時發現，道路較近區域人口受到負面影響的這種趨勢幾乎不存在。這是由于忻州地區山地較多，在山區道路集中分布在山谷地帶，地形

圖7高低等級道路附近人口變化

將會削弱這種負面影響。而平原地區道路附近區域人口受到交通的負面影響效果明顯。

道路對忻州人口分布線性影響中，影響程度高低依次是國道、鐵路、省道、高速、

縣鄉路、村路（見圖7）。其中國道的影響程度明顯高于其他幾種交通方式，這是國道兩側容易形成較大居民點，并且國道的可進入性強，而鐵路、高速雖然與大型居民點密切相關，但是可進入性差，與普通居民點聯系不是很緊密，這說明可進入性強的高等級道路對人口的空間集中上貢獻大。國道、鐵路隨著離道路距離越遠人口密度越低，降低的程度相對比較緩慢。而高速在超過兩千米后快速下將，這主要是高速本身的可進入性相對較低，它的點狀凝聚作用效果反而明顯導致的，也說明2000m可能是高速對人口作用的分割點。縣鄉級道路在1000m過后人口密度快速降低，而在2000m又快速上升，說明了縣鄉級道路對人口影響范圍在1000m，超過2000m后受到高等級道路的影響，人口密度又上升。而1000m-2000m是縣鄉級道路與其他高等級道路相互作用的分割點。村級道路只能相互溝通村落之間聯系、使得低等級道路的居民更加方便的向高等級道路的高等級居民點流動，所以離村級道路遠的地方，人口較多。忻州的村村通是在2000年之后才完善的，隨著這些村、縣鄉、省道、國道、高速等的道路體系的完善，將促進人口離開經濟相對差的農村地區。現在忻州人口正在處于由農村人口向經濟發展快的縣城轉移的階段。所選區域大，及時人口密度有微小差別，同樣也能發現較大的問題。

忻州的高速路主要有橫貫東西的五保高速和縱貫南北的大運高速。五保高速2010年全線貫通，是一條新的高速。從圖中可以發現，人口隨距離高速出口距離先上升后下降，這主要是為了保證高速出口暢通、噪音等的不利影響導致人口密度相對較低，在一定范圍內人口密度會達到一個峰值，峰值過后人口密度又會降低。由表2可以看出五保高速人口密度峰值有兩個峰值，第一個峰值出現在距離道路500-1000m第二個峰值出現在2000-2500m。由于城鎮一般與高速路出口保持一定的距離，所以第二個峰值是高速出口附近的城鎮。而大運高速僅有一個峰值，這個峰值出現在1000-1500m。由此也可以推斷出，高速出口促進人口向此集中，并且主要集中于距離道路一定范圍內的半環帶狀區域內。此外綜上對比發現，道路的交匯點凝聚力遠高于線狀凝聚力。

表2 高速出口與人口

距離（m）

五保高速出口（新） 大運高速出口（舊）

0-500 194.55 234.97

500-1000 196.27 256.06

1000-1500 86.05 286.15

1500-2000 134.82 235.51

2000-2500 308.35 230.37

2500-3000 196.78 228.18

3000-3500 196.54 226.03

3500-4000 195.99 221.59

4000-4500 193.16 221.08

4500-5000 191.27 218.87

3.4河網

將忻州河網劃分不同級別，分別做緩沖區分析，提取道路不同距離范圍內的人口數。一級河網主要是黃河流經忻州西側，僅做單側緩沖區。通過分析發現，忻州人口主要受高等級河流影響程度高，受人口密度空間內插精度的限制，人口隨低等級河流距離變化特征不明顯。從表3可知，5級河流兩側人口平均密度很低，低于平均密度，主要是忻州的5級河流比較小，河流水量不大，大多是時令河，夏季暴雨時易發生洪水，對人

表3 河流與人口

H（m）

Fifth Third First（單側）

100 111.92 183.95 250.07

200 112.13 183.96 253.56

300 112.11 184.23 260.11

400 112.26 184.15 267.37

500 112.33 184.13 274.97endprint

1000 300.20

5000 319.73

10000 293.06

口分布作用比較弱。而3級河流能夠為居民生產生活提供便利，人口密度較高，甚至高于道路兩側的人口密度。沿著黃河有狹長的煤田，大量的煤礦，一級河流的影響作用更加高，這是河流與資源優勢共同決定的。

3.5與其他因素

通過表4可知，忻州人口密度與鄉鎮從業人員、中學在校生及教師人數、參加農村社會養老保險人數成正相關。這也說明忻州正處于人口集聚階段，人口遷移最強的動力是就業機會、教育和社會福利。而與農作物播種面積、本鄉公路里程等成弱較負相關，說明在忻州加強對農業方面及農村基礎設施建設對人口空間集聚效果一般。而醫療服務水平也對人口空間集聚有一定的影響力。忻州地區山地較多，降水較少，受整體自然條件限制，農業發展水平低，農作物產量低，農民曾加收入困難。因此為了促進區域整體發展，就需要在農業條件差的區域，優先發展第二、第三產業，創造更多的就業機會，提供更好的就業環境，以此來使得人口空間集聚。為了促進人口空間快速集中，促進區域經濟的整體發展，需要加大中學教育、社會福利保障資金的投入力度。

4忻州人口分布的總特征

忻州平均人口密度144人/k㎡，人口密度偏低，人口空間分布很不平衡，其中忻州東六縣人口密度高于西八縣。忻州市人口主要分布于忻定盆地和忻州原平代縣繁峙交通干線兩側，這里是忻州人口密度最高的地區，這里地勢平坦交通便利。同時在忻州西北方向上，河曲保德人口密度較大，主要原因是這里處于神府煤田邊緣，礦產資源豐富。忻定盆地空間區位、地形、交通等優勢，形成了忻州人口密度最高的區域（見圖9）。

圖9 忻州人口分布

市區西邊縣市人口遠低于東邊縣市，但是西部卻有部分縣人口密度較高。忻州市中心地帶人口密度較高，但是邊緣的部分縣市人口密度也比較高。忻州人口目前正處于中心城鎮快速集聚階段，就業機會、教育、醫療具有很大吸引力。

5結語

（1）從整體人口分布格局來看自然因素對忻州人口整體的空間分布格局的影響大于社會經濟因素的影響；但是在以縣域為單位的較小區域內社會經濟因素對人口分布的影響作用明顯，特別是在礦產資源豐富的區域；

（2）低等級的道路中，由于可進入性強，給當地居民生活提供了便利，所以人口集中的貢獻大，因此國道兩側人口密度最大。村路的可進入性強，但是村路較窄，它的影響作用最差，所以距離村路越遠，人口密度越高；可進入性強的較高等級道路線性凝聚力較高。相比交通干線等線性要素線狀吸引力，高速出口、較高等級居民點稍高；新建的高速公路出口周圍，在較短時間內，人口的分布隨距離出現兩個峰值，并且第二峰值高于第一個峰值，但是最終會形成一個單一的峰值；

（3）河流對人口分布有一定的影響，特別是高等級河流；

（4）就業機會、教育、社會福利、醫療等是促進忻州人口空間集聚的重要社會經濟發展的因素。

另外在分析上具有優勢的人口柵格數，會帶來損失精度的后果。同時在居民點數據、道路數據、河網數據，采用點狀、線狀的矢量數據，沒有考慮其面狀特點，存在一定的不足。

注釋

①數據來源：忻州市1：250000行政界線數據；統計2012年忻州市鄉鎮人口數目；山西省30m×30m分辨率DEM；忻州市不同等級交通數據；忻州統計年鑒；忻州居民點分布數據。

參考文獻

[1]閆慶武.基于地統計學的徐州市人口密度研究[J].中國人口與資源環境。

[2]王春菊.基于GIS的福建省人口統計數據空間化[J].地理與地理信息科學。

[3]王紅.GIS支持下的道路對縣域人口分布的影響[J].云南地理研究。

[4]王麗潔.人口統計數據空間化模型綜述[J].亞熱帶資源與環境學報。

[5]陳子進.基于GIS的重慶人口空間離散化模型研究[J].后勤工程學院學報。

[6]曹偉超.基于多源空間數據的山區人口分布模擬[J].國土資源研究。

[7]程曉亮.不同地形環境下道路、河流對人口分布影響的分析-以黃山市為例[J].資源開發與市場。

作者簡介：

劉紅兵（1967—），男，山西臨汾人，山西師范大學現代文理學院地理系，講師，碩士，主要研究方向為區域地理與GIS。

劉敏（1992—），男，山西忻州人，忻州實驗中學地理教師，專業：資源環境與城鄉規劃管理。endprint

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口分布作用比較弱。而3級河流能夠為居民生產生活提供便利，人口密度較高，甚至高于道路兩側的人口密度。沿著黃河有狹長的煤田，大量的煤礦，一級河流的影響作用更加高，這是河流與資源優勢共同決定的。

3.5與其他因素

通過表4可知，忻州人口密度與鄉鎮從業人員、中學在校生及教師人數、參加農村社會養老保險人數成正相關。這也說明忻州正處于人口集聚階段，人口遷移最強的動力是就業機會、教育和社會福利。而與農作物播種面積、本鄉公路里程等成弱較負相關，說明在忻州加強對農業方面及農村基礎設施建設對人口空間集聚效果一般。而醫療服務水平也對人口空間集聚有一定的影響力。忻州地區山地較多，降水較少，受整體自然條件限制，農業發展水平低，農作物產量低，農民曾加收入困難。因此為了促進區域整體發展，就需要在農業條件差的區域，優先發展第二、第三產業，創造更多的就業機會，提供更好的就業環境，以此來使得人口空間集聚。為了促進人口空間快速集中，促進區域經濟的整體發展，需要加大中學教育、社會福利保障資金的投入力度。

4忻州人口分布的總特征

忻州平均人口密度144人/k㎡，人口密度偏低，人口空間分布很不平衡，其中忻州東六縣人口密度高于西八縣。忻州市人口主要分布于忻定盆地和忻州原平代縣繁峙交通干線兩側，這里是忻州人口密度最高的地區，這里地勢平坦交通便利。同時在忻州西北方向上，河曲保德人口密度較大，主要原因是這里處于神府煤田邊緣，礦產資源豐富。忻定盆地空間區位、地形、交通等優勢，形成了忻州人口密度最高的區域（見圖9）。

圖9 忻州人口分布

市區西邊縣市人口遠低于東邊縣市，但是西部卻有部分縣人口密度較高。忻州市中心地帶人口密度較高，但是邊緣的部分縣市人口密度也比較高。忻州人口目前正處于中心城鎮快速集聚階段，就業機會、教育、醫療具有很大吸引力。

5結語

（1）從整體人口分布格局來看自然因素對忻州人口整體的空間分布格局的影響大于社會經濟因素的影響；但是在以縣域為單位的較小區域內社會經濟因素對人口分布的影響作用明顯，特別是在礦產資源豐富的區域；

（2）低等級的道路中，由于可進入性強，給當地居民生活提供了便利，所以人口集中的貢獻大，因此國道兩側人口密度最大。村路的可進入性強，但是村路較窄，它的影響作用最差，所以距離村路越遠，人口密度越高；可進入性強的較高等級道路線性凝聚力較高。相比交通干線等線性要素線狀吸引力，高速出口、較高等級居民點稍高；新建的高速公路出口周圍，在較短時間內，人口的分布隨距離出現兩個峰值，并且第二峰值高于第一個峰值，但是最終會形成一個單一的峰值；

（3）河流對人口分布有一定的影響，特別是高等級河流；

（4）就業機會、教育、社會福利、醫療等是促進忻州人口空間集聚的重要社會經濟發展的因素。

另外在分析上具有優勢的人口柵格數，會帶來損失精度的后果。同時在居民點數據、道路數據、河網數據，采用點狀、線狀的矢量數據，沒有考慮其面狀特點，存在一定的不足。

注釋

①數據來源：忻州市1：250000行政界線數據；統計2012年忻州市鄉鎮人口數目；山西省30m×30m分辨率DEM；忻州市不同等級交通數據；忻州統計年鑒；忻州居民點分布數據。

參考文獻

[1]閆慶武.基于地統計學的徐州市人口密度研究[J].中國人口與資源環境。

[2]王春菊.基于GIS的福建省人口統計數據空間化[J].地理與地理信息科學。

[3]王紅.GIS支持下的道路對縣域人口分布的影響[J].云南地理研究。

[4]王麗潔.人口統計數據空間化模型綜述[J].亞熱帶資源與環境學報。

[5]陳子進.基于GIS的重慶人口空間離散化模型研究[J].后勤工程學院學報。

[6]曹偉超.基于多源空間數據的山區人口分布模擬[J].國土資源研究。

[7]程曉亮.不同地形環境下道路、河流對人口分布影響的分析-以黃山市為例[J].資源開發與市場。

作者簡介：

劉紅兵（1967—），男，山西臨汾人，山西師范大學現代文理學院地理系，講師，碩士，主要研究方向為區域地理與GIS。

劉敏（1992—），男，山西忻州人，忻州實驗中學地理教師，專業：資源環境與城鄉規劃管理。endprint

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口分布作用比較弱。而3級河流能夠為居民生產生活提供便利，人口密度較高，甚至高于道路兩側的人口密度。沿著黃河有狹長的煤田，大量的煤礦，一級河流的影響作用更加高，這是河流與資源優勢共同決定的。

3.5與其他因素

通過表4可知，忻州人口密度與鄉鎮從業人員、中學在校生及教師人數、參加農村社會養老保險人數成正相關。這也說明忻州正處于人口集聚階段，人口遷移最強的動力是就業機會、教育和社會福利。而與農作物播種面積、本鄉公路里程等成弱較負相關，說明在忻州加強對農業方面及農村基礎設施建設對人口空間集聚效果一般。而醫療服務水平也對人口空間集聚有一定的影響力。忻州地區山地較多，降水較少，受整體自然條件限制，農業發展水平低，農作物產量低，農民曾加收入困難。因此為了促進區域整體發展，就需要在農業條件差的區域，優先發展第二、第三產業，創造更多的就業機會，提供更好的就業環境，以此來使得人口空間集聚。為了促進人口空間快速集中，促進區域經濟的整體發展，需要加大中學教育、社會福利保障資金的投入力度。

4忻州人口分布的總特征

忻州平均人口密度144人/k㎡，人口密度偏低，人口空間分布很不平衡，其中忻州東六縣人口密度高于西八縣。忻州市人口主要分布于忻定盆地和忻州原平代縣繁峙交通干線兩側，這里是忻州人口密度最高的地區，這里地勢平坦交通便利。同時在忻州西北方向上，河曲保德人口密度較大，主要原因是這里處于神府煤田邊緣，礦產資源豐富。忻定盆地空間區位、地形、交通等優勢，形成了忻州人口密度最高的區域（見圖9）。

圖9 忻州人口分布

市區西邊縣市人口遠低于東邊縣市，但是西部卻有部分縣人口密度較高。忻州市中心地帶人口密度較高，但是邊緣的部分縣市人口密度也比較高。忻州人口目前正處于中心城鎮快速集聚階段，就業機會、教育、醫療具有很大吸引力。

5結語

（1）從整體人口分布格局來看自然因素對忻州人口整體的空間分布格局的影響大于社會經濟因素的影響；但是在以縣域為單位的較小區域內社會經濟因素對人口分布的影響作用明顯，特別是在礦產資源豐富的區域；

（2）低等級的道路中，由于可進入性強，給當地居民生活提供了便利，所以人口集中的貢獻大，因此國道兩側人口密度最大。村路的可進入性強，但是村路較窄，它的影響作用最差，所以距離村路越遠，人口密度越高；可進入性強的較高等級道路線性凝聚力較高。相比交通干線等線性要素線狀吸引力，高速出口、較高等級居民點稍高；新建的高速公路出口周圍，在較短時間內，人口的分布隨距離出現兩個峰值，并且第二峰值高于第一個峰值，但是最終會形成一個單一的峰值；

（3）河流對人口分布有一定的影響，特別是高等級河流；

（4）就業機會、教育、社會福利、醫療等是促進忻州人口空間集聚的重要社會經濟發展的因素。

另外在分析上具有優勢的人口柵格數，會帶來損失精度的后果。同時在居民點數據、道路數據、河網數據，采用點狀、線狀的矢量數據，沒有考慮其面狀特點，存在一定的不足。

注釋

①數據來源：忻州市1：250000行政界線數據；統計2012年忻州市鄉鎮人口數目；山西省30m×30m分辨率DEM；忻州市不同等級交通數據；忻州統計年鑒；忻州居民點分布數據。

參考文獻

[1]閆慶武.基于地統計學的徐州市人口密度研究[J].中國人口與資源環境。

[2]王春菊.基于GIS的福建省人口統計數據空間化[J].地理與地理信息科學。

[3]王紅.GIS支持下的道路對縣域人口分布的影響[J].云南地理研究。

[4]王麗潔.人口統計數據空間化模型綜述[J].亞熱帶資源與環境學報。

[5]陳子進.基于GIS的重慶人口空間離散化模型研究[J].后勤工程學院學報。

[6]曹偉超.基于多源空間數據的山區人口分布模擬[J].國土資源研究。

[7]程曉亮.不同地形環境下道路、河流對人口分布影響的分析-以黃山市為例[J].資源開發與市場。

作者簡介：

劉紅兵（1967—），男，山西臨汾人，山西師范大學現代文理學院地理系，講師，碩士，主要研究方向為區域地理與GIS。

劉敏（1992—），男，山西忻州人，忻州實驗中學地理教師，專業：資源環境與城鄉規劃管理。endprint