鄂爾多斯市居民點空間分布特征研究

王婉婷

(內蒙古師范大學 地理科學學院，內蒙古 呼和浩特 010022)

居民點，也稱之為聚落，是人們居住、生活、休息和進行各種社會活動的場所[1]。隨著社會經濟的發展以及城鎮化進程的加快，人們的居住條件發生顯著的變化，尤其以大量農村人口逐漸向城鎮轉移這一現象較為明顯。十九大后，鄉村振興戰略全面推廣和實施，鄉村空間也發生了一定變化。

居民點空間分布是人地關系在各種環境因素的活動影響下在空間上的投影，不同區域居民點的分布特征具有差異性[2]。因此本文以鄂爾多斯市為研究區域，以2020年的居民點數據作為研究對象，運用數理統計法和GIS空間分析方法，對研究區居民點空間分布特征進行分析，以期為建設美麗鄉村和落實鄉村振興提供一定的現實依據。21世紀以來，國內外學者對于居民點的研究比較多元化，注重多元學科融合以及多樣的方法相結合展開深入研究。目前，國外學者關于居民點的研究多集中于空間功能性、居民點空間與社會文化轉向、鄉村空間重構以及生態環境等方面[3-4]，在居民點空間研究內容上具有綜合多維性。國內學者關于居民點空間的研究多在居民點空間格局、演變、影響因素、鄉村空間重構、空間布局優化以及適宜性評價等方面展開[5-10]。關于居民點空間尺度的研究，多以全國范圍、縣域、北方地區等空間較大尺度研究為主[11-13]；在居民點時間尺度上的研究多以30年至40年的時間跨度分階段研究為主[14-16]；在居民點空間典型性和代表性區域選擇上，多集中于山地丘陵地區、黃土溝壑區、平原地區、高原牧區和沙漠綠洲地區等典型性區域展開深入研究[17-22]。鄂爾多斯市為內蒙古自治區呼包鄂城市群的核心城市，人口、經濟在快速發展，而有關鄂爾多斯市居民點空間分布的相關研究較少[23]，因此本文基于2020年鄂爾多斯市居民點數據，對其空間分布現狀特征進行分析研究，以豐富城市居民點空間特征研究的案例。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

鄂爾多斯市位于內蒙古自治區的西南部，地處鄂爾多斯高原腹地，地理位置為北緯37°35′24″—40°51′40″，東經106°42′40″—111°27′20″，總面積8.7萬km2。該區域東、西、北三面被黃河環繞，南與黃土高原相連，地貌類型多樣。氣候類型屬溫帶大陸性季風氣候；地勢西北高、東南低，地形相對復雜。鄂爾多斯市下轄2個區和7個旗，即東勝區、康巴什區、準格爾旗、伊金霍洛旗、烏審旗、鄂托克前旗、鄂托克旗、杭錦旗、達拉特旗(本文將東勝區和康巴什區統稱為鄂爾多斯市區)，2020年該區域的常住人口為215.36萬人。

1.2 數據來源

本文的數據主要包括聚落數據和空間數據。其中2020年鄉村聚落數據來源于BigMap遙感影像，分辨率為30m，經過矯正、配準及矢量化，得到鄂爾多斯市鄉村聚落矢量化點數據。區縣行政界線來源于鄂爾多斯市基礎地理信息數據(http://ngcc.sbsm.gov.cn/)；鄂爾多斯市DEM高程數據來源于地理空間數據云(www.gscloud.cn)，分辨率為30m；水系和交通矢量圖均來源于中國國家基礎地理信息數據庫(1∶25萬)。

2 研究方法

2.1 泰森多邊形法

泰森多邊形用于定性、統計、鄰近等空間分析。泰森多邊形面積隨點要素的集聚程度而發生變化，可用泰森多邊形面積的標準差與平均值的比值計算出變異系數CV值，由變異系數CV值來判斷居民點的空間分布類型。其公式為：

(1)

(2)

式中：Si是第i個多邊形的面積，S為多邊形面積的平均值，n是多邊形面積的個數，R為方差。當CV為57%(包括33%—64%的值)，點要素呈隨機分布；當CV為92%(包括大于64%的值)，呈集群分布；當CV為29%(包括小于33%的值)，呈均勻分布。

2.2 Ripley′s K函數法

利用Ripley′s K函數的多距離空間聚類可以對居民點進行不同空間距離的聚類程度分析，以此分析居民點在不同空間尺度范圍內的分布特征。其公式為：

(3)

(4)

式中：A為研究區域面積，d為距離閾值，n為居民點數量，Wij(d)為在距離d的范圍內，居民點到居民點j之間的距離。K(d)可轉化為平方根的形式來表示L(d)與d之間的線性關系，來判斷在距離d范圍內各區域居民點空間分布模式。當觀察K值的L(d)>0時，表示呈集聚分布；L(d)<0時，表示呈擴散分布；L(d)=0時，表示呈隨機分布。

2.3 核密度估計法

核密度估計法是一種非參數估計方法，用于分析居民點空間分布密度及相對集中程度。其公式為：

(5)

式中：n表示觀測數值，h表示帶寬，k為核函數，di為點到參考位置的距離。核密度值越高，居民點分布越集中。

3 鄂爾多斯市居民點空間分布特征分析

3.1 基于泰森多邊形法的空間類型特征

通過建立鄂爾多斯市以及各旗縣居民點分布的泰森多邊形，計算出居民點分布的變異系數CV值，以此分析其空間分布類型(如表1所示)。由計算結果可知，鄂爾多斯市全部居民點的CV值為151.60%，總體空間分布模式呈現集群分布。研究區各旗縣空間分布類型均為集群分布，集聚程度有差異。其中集群性較強的是鄂托克前旗、杭錦旗、烏審旗和達拉特旗，CV值均超過了100%，但其集群性比全部居民點集群性弱。居民點集群性較弱的為伊金霍洛旗和市區,通過對比其他旗縣，這兩個區域的居民點在縣域范圍內分布相對均勻，這是因為鄂爾多斯市和伊金霍洛旗的縣域面積小，居民點數量較高，其分布密度分別為0.33個/km2和0.21個/km2，位列第二和第三。居民點在各區域范圍內趨于飽和，這與該區域的區位優勢、交通便利密切相關。居民點選址限制相對較少，布局較自由，因此集群性較弱。

表1 鄂爾多斯市居民點空間分布類型統計表

3.2 基于Ripley′s K函數的多尺度空間特征

為進一步探究鄂爾多斯各區域居民點在不同空間尺度范圍內的分布情況，分別在99%置信度下，對其進行Ripley′s K函數分析(如圖1所示)。鄂爾多斯各區域居民點均呈現空間集聚特征，但在不同空間尺度上存在差異。在不同的觀測距離下，各區域均呈現單峰的特征，隨著距離的增加，集聚程度先增后減。在35km的觀測距離下，鄂爾多斯市區、準格爾旗、達拉特旗和伊金霍洛旗出現峰值的距離分別為13km、17km、10km和15km。其中準格爾旗出現峰值的距離最大，表明其居民點分布較其他三個區域更分散，居民點區位選擇的尺度范圍較大。在50km的觀測距離下，鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗的出現峰值的距離分別為27km、14km、12km和16km。以鄂托克旗出現的峰值距離最大，比準格爾旗居民點空間分布較分散，其區位選擇的空間尺度最大。在100km的觀測距離下，通過對鄂爾多斯市全部居民點進行進行Ripley′s K函數分析，結果表明：其呈現單峰特征，峰值出現在75km處。從圖1可知，鄂爾多斯市區、達拉特旗、鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗曲線分別在大于25km、25km、50km、33km、36km和43km處，表示這幾個區域在不同空間尺度范圍內呈離散分布，隨著空間觀測距離增加，其居民點空間分布相對離散化。

(a)鄂爾多斯市區

3.3 基于核密度估計法的空間密度特征

通過計算各區域居民點分布密度，密度從大到小依次是準格爾旗、鄂爾多斯市區、伊金霍洛旗、達拉特旗、鄂托克旗、杭錦旗、烏審旗和鄂托克前旗。其中準格爾旗的聚落占總數的比重最高，為29.86%；鄂托克前旗的聚落占比最低，為5.78%。進一步運用核密度估計法對鄂爾多斯市居民點進行空間可視化分析，由此得到居民點空間密度分布圖(如圖2所示)。鄂爾多斯市居民點分布呈“東密西疏”空間分布，分布密度不均勻。研究區東部地區的地形相對平坦、坡度較緩，水源充足，居民點多分布于此；而庫布齊沙漠和毛烏素沙地位于鄂爾多斯市的西部和南部地區，不適宜定居，因此居民點分布較少，其空間分布密度較小。核密度高值區主要集中在準格爾旗，呈“雙核”的空間分布特征，居民點多分布在黃河沿岸，表明水源對居民點選址有重要影響。鄂爾多斯市中心的核密度值較高，表明城市中心周邊居民點的密度分布較高，這是因為城市的區位優勢使得居民點多集中分布在城市周圍。總體來看，鄂爾多斯市的居民點往往集中分布在地形條件較好、適宜發展農業、交通便利、鄰近水源和靠近城鎮的區域，因此研究區居民點的分布具有差異性。

圖2 鄂爾多斯市居民點空間密度分布圖

4 結語

本文以鄂爾多斯市為研究區域，運用泰森多邊形法、Ripley′s K函數法和核密度估計法對研究區居民點的空間分布類型特征、空間多尺度特征以及空間密度特征等進行分析，結果表明：(1)從空間分布類型特征看，鄂爾多斯市在整體上空間呈集群分布，各區域也均呈現集群空間分布，空間集聚程度具有差異性。其中集群性最強的是鄂托克前旗，集群性最弱的是伊金霍洛旗，這是由于伊金霍洛旗靠近市中心，其區位優勢較明顯，交通便利且通達性良好，居民點布局限制少，空間分布相對自由。(2)從空間多尺度空間特征上看，研究區各區域均呈現單峰的分布模式，隨著距離的增加，集聚程度呈先增加后減小的特征。鄂托克旗出現的峰值距離最大，其居民點相較于其他區域較分散，區位選擇的空間尺度最大。鄂托克旗在距離27km左右的位置其居民點達到最大的空間集聚狀態，這在一定程度上反映了居民點選址與空間范圍之間的聯系。(3)從空間密度特征來看，準格爾旗和鄂爾多斯市區居民點分布密度較高。總體來看，鄂爾多斯市居民點具有“東密西疏”的空間分布特征，居民點空間分布不均衡性特征顯著。核密度高值區多集中在準格爾旗，具有明顯的雙核結構空間分布特征。總體來看，鄂爾多斯市居民點的空間分布與地形、水源、交通、城鎮等因素密切相關。

本研究還存在不足之處：第一，未對影響鄂爾多斯居民點空間分布的影響因素進行探究，在后續的研究中可以系統化地對鄂爾多斯市居民點空間分布的影響因素進行深入研究。第二，文中對鄂爾多斯居民點的空間分布僅體現在點數據上，未對聚落面數據進行解譯，未來將會以居民點斑塊等面數據對其形態進行研究。第三，居民點的空間分布是一個長期發展的演變過程，本文僅對2020年的居民點進行分析研究，未在較長時間尺度對研究區居民點空間分布演變展開研究，后期可以進一步深化鄂爾多斯市居民點空間分布等方面的研究。