基于GIS的水地標空間格局分析

孟 潔

（浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 310052）

0 引言

空間格局一直是地理學界研究的熱點問題，反映了生態或地理要素的空間分布與配置[1，2]。從空間的視角來分析和反演格局，為分析地理要素提供了新的思路[3-7]。隨著我國社會經濟的發展，城鎮化也不斷推進，城市的城鎮化率超過50%，因而帶來了城市的空間格局變化[2]。對于城鎮的空間格局研究較多，如從政策推動、交通條件、經濟發展等因素分析城鎮格局的驅動機制；依托現代科學技術中的地形圖、規劃圖、遙感影像模擬城市發展的空間變化，以探索不同時期的城鎮時空分布與格局[8-13]。

而可達性作為人類活動的指標之一，如何衡量成為學界研究的熱點[14，15]。國內外對于交通通達性的研究主要集中在對于研究對象可達性的評估[16，17]、空間分布格局[18-20]、演化及對區域經濟發展的影響等，一般會采用時間作為可達性的衡量指標，總體而言，對于可達性的研究主要側重于理論的實踐，而對數據源的精確程度的研究卻不多。

水地標是指一定規模水域為依托，具有文化內涵的水工程、水景觀、水聚落，能體現城市或地區的精神風貌和特質。水地標的形成或集聚是綜合了自然因素和人為因素的雙重影響。對于水地標空間格局的探索，有利于厘清水地標的空間分布，能夠為水工程的建設、水景觀的改造、水聚落的優化提供理論支撐。文章依托現代GIS技術，通過分析水地標空間分布均勻性、通達性，旨在分析水地標空間格局。

1 研究區域與數據準備

1.1 研究區域

江蘇省轄江臨海，扼淮控湖，經濟繁榮，教育發達，文化昌盛。地跨長江、淮河南北，京杭大運河從中穿過，擁有中原、江淮、金陵、吳四大多元文化，是中國古代文明的發祥地之一。江蘇地形以平原為主，平原面積達7萬多km2，占江蘇面積的70%以上，比例居各省首位。境內天然水系發達，河湖縱橫，水網密布，水面面積占總面積的16.9%，水利資源十分豐富。

從區域視角來說，江蘇是全國唯一同時有大江、大河、大湖、大運河的省份，為了凸顯“水韻江蘇”的特色，江蘇省水利廳、省文化廳、省旅游局于2017年共同評選出40個“江蘇最美水地標”，按水文化內涵，可分為水工程、水景觀、水聚落。

1.2 數據準備

為了進行研究，搜集了2010年、2015年、2020年三期的江蘇省高速、國省道數據，并進行分類。

表1 數據來源

2 水地標空間分布均勻性

基于搜集的數據，本文制定了如圖1的技術路線，主要包括數據準備、數據預處理、數據分析、成果總結4個部分。

圖1 技術路線

針對高速國省道數據及人民政府駐地等空間數據，進行坐標轉換、拓撲檢查、數據抽取等數據預處理操作；對于水地標等非空間數據，進行數據清洗、數據抽取、數據轉換等預處理，并基于地名地址匹配引擎進行空間序化，得到空間數據，綜合已處理完成的數據進行通達性分析、均勻性分析，最終形成江蘇省水地標空間格局分析。

表2為處理得到的統計數據，可以看出，①南京、蘇州、揚州、淮安的水工程在全省排在前列，均為兩個，常州、南通兩市沒有水工程入選；②蘇州、泰州、常州三市的水景觀均為兩個，為全省最多，連云港沒有水景觀入選；③除了南京、泰州、鹽城，其余10個設區市各有1個水聚落入選。

表2 江蘇省各設區市水地標空間分布

2.1 水地標分布集中程度

地理集中指數是考量研究對象在空間中分布集中程度的重要指標，其計算公式如下：

式（1）中，C為水地標的地理集中指數；Xi為i市的景區數量；T為全省水地標景區總數；n為設區市數量。C取值介于0～100，C值越趨于100，水地標的分布越集中；C值越趨于0，水地標的分布越分散。

綜合江蘇省水地標，計算地理集中指數值，C值為22.08，其中蘇南五市（蘇州、無錫、南京、常州、鎮江）水地標總數為17個，蘇中三市（揚州、南通、泰州）9個，蘇北五市（宿遷、徐州、淮安、連云港、鹽城）14個，說明水地標相對分散，不夠集中。

2.2 水地標分布均衡程度

基尼系數是地理學中研究離散區域空間分布的重要方法之一，將不同研究對象區域的分布差異進行對比，從而找出其他地域分布的變化規律。基尼系數的計算公式如下：

式（2）中，Pi為i市內水地標數量占全省總數的比例；n為地級市數量，G為基尼系數。G值范圍為（0，1），數值越大表明水地標的均衡程度越高。根據公式計算可得，G值為0.98。

由結果可知，水地標在江蘇13個設區市空間分布較為集中，但基尼系數的數值較大，表明水地標分布均衡程度較高。

3 水地標通達性分析

通達性是用來闡述個體到特定地點的自由度測度指標之一，對于水地標而言，通達性的分析直接影響到地標的空間可進入性，可以用來定量評價景區的通達度水平，其公式如下所示：

式（3）、（4）中，Aij為i市j水地標的通達度，n為設區市的數量；Wij為經交通流速加權后的j水地標和設區市i的最短距離；Dij為j水地標和i設區市的最短公路距離；V為交通方式的理想車速。

不同等級的公路的平均交通限速不同，依據JTG B01-2003《公路工程技術標準》等文件規定公路設計車速，結合省域實際情況，本研究設定高速公路車速為120 km/h，國道為80 km/h，省道為60 km/h，其他等級公路統一設定為40 km/h。

從表3計算的結果來看，其中，2020年全省水地標到南京市人民政府的通達性耗時最短的是南京玄武湖、武定門節制閘，主要是由于距離因素的影響，最長的為連云港石梁河水庫；2010年全省水地標到南京市人民政府的通達性耗時最短的是南京玄武湖，最長的為徐州云龍湖。

表3 水地標到南京市政府通達性分析單位：h

從全省40個水地標到省會南京市人民政府的耗時來看，2010年到2020年，所有水地標到南京市的耗時都有所下降，蘇北地區水地標到南京市的耗時變化幅度相對較大，徐州云龍湖、徐州潘安湖、連云港石梁河水庫是蘇北地區到南京市耗時下降較大的幾個水地標，分別下降0.69 h、0.56 h、0.47 h。2010年，到南京市需耗時4.6 h以上、4 h、3 h的水地標分別有3個、4個、10個；到2015年，到南京市需耗時4.6 h以上、4 h、3 h的水地標下降到0個、6個、10個；到2020年，到南京市需耗時4.6 h以上、4 h、3 h的水地標下降到0個、5個、10個。以上結果表明，2010～2020年間，各水地標與省會南京的交通通達性越來越強，特別是蘇北地區地標到省會南京的通達能力均有顯著提高，主要是由于國省道路網建設水平有了整體提升，蘇南地區個別以往位于干線路網布局輻射以外的水地標到省會南京的通達情況明顯改善，該區域國省道路網布局優化工作成效顯著。

4 總結與建議

文中依托GIS技術，通過搜集2010年、2015年、2020年三期高速、國省道數據、人民政府駐地數據、水地標數據分別進行水地標空間分布均勻性分析、通達性分析，分析江蘇水地標的空間格局分布。通過上述研究得出如下結論：

（1）全省水地標分布指數為22.08，說明水地標相對分散，不夠集中，蘇南五市17個、蘇中三市9個、蘇北五市14個。

（2）全省水地標分布基尼系數為0.98，說明水地標在全省的分布均衡性較高。

（3）2010～2020年間，各水地標與省會南京的交通通達能力越來越強，蘇北地區各水地標到省會南京的通達能力均有顯著提高，主要是蘇北地區國省道路網建設水平有了整體提升，蘇南地區個別以往位于干線路網布局輻射以外的水地標到省會南京的通達情況明顯改善。

全省水地標空間分布均衡性較高，緊湊程度相對較松散，可加強各地水地標的合理有序建設。隨著通達度不斷增加，水地標的空間可達性也得到很大提高，為水地標的發展提供空間布局基礎。因此，江蘇水利主管部門應依據《江蘇省水資源綜合規劃》，在已有水地標空間結構的基礎上，按照各地自然規律、資源條件，因地制宜，加大水環境綜合治理與保護，結合各地方的文化內涵，合理開展水工程、水聚落、水景觀的打造，改善河湖生態環境，構筑以水利資源為主題特色的多功能、多尺度協調發展的水生態結構，最終形成“人水和諧”的發展模式。