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        中國國家地質(zhì)公園空間分布及其演化研究

        2014-01-22 06:10:14何小芊王曉偉熊國保
        地域研究與開發(fā) 2014年6期
        關(guān)鍵詞:遺跡空間國家

        何小芊,王曉偉,熊國保,劉 宇

        (1.東華理工大學a.地質(zhì)資源經(jīng)濟與管理研究中心,b.資源與環(huán)境經(jīng)濟研究中心,江西撫州344000;2.華中師范大學可持續(xù)發(fā)展研究中心,武漢430079)

        0 引言

        國家地質(zhì)公園是以具有國家級特殊地質(zhì)科學意義和較高的美學觀賞價值的地質(zhì)遺跡為主體并融合其他自然景觀與人文景觀而構(gòu)成的一種獨特的自然區(qū)域。1999年4月聯(lián)合國教科文組織在第156次常務委員會議上提出建立世界地質(zhì)公園(UNESCO Geoparks)計劃,目標是在全球建立500個世界地質(zhì)公園。為配合世界地質(zhì)公園的建立,2000年8月由國土資源部組織成立了國家地質(zhì)公園領(lǐng)導小組和國家地質(zhì)公園評審委員會,并開展申報工作。2001年4月國土資源部正式批準授牌第一批11處國家地質(zhì)公園,截至2013年12月,批準了七批共240處國家地質(zhì)公園。隨著國家地質(zhì)公園的建設(shè)和發(fā)展,不同學科背景的學者逐步展開了對地質(zhì)公園的研究,內(nèi)容主要涉及:地質(zhì)公園的概念、功能價值、地質(zhì)基礎(chǔ)、管理制度等基礎(chǔ)理論問題以及界限范圍界定、資源評價、旅游開發(fā)等應用問題[1-7]。有學者專門對國家地質(zhì)公園的空間分布進行了研究,如黃金火分析了85處國家地質(zhì)公園空間分布的類型和空間結(jié)構(gòu)形態(tài),探討了地質(zhì)公園空間分布與大地構(gòu)造、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平和城市發(fā)展水平的關(guān)系[8];弓曉鵬等對182處國家地質(zhì)公園的分布規(guī)律進行了統(tǒng)計分析[9]。國家地質(zhì)公園數(shù)量的不斷增加,其空間分布狀況必然發(fā)生新的變化。鑒于此,本研究從空間分布類型、分布均衡性、分布密度等方面探討我國國家地質(zhì)公園的空間分布特征,并分析國家地質(zhì)公園空間分布的演化規(guī)律和動因。

        1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源

        GIS空間分析的工作底圖采用中國地圖出版社2006年出版的《中華人民共和國省級行政單位系列圖》,通過ArcGIS 10.0數(shù)字化(采用Lambert_Conformal_Conic坐標投影系統(tǒng)),建立基礎(chǔ)底圖。底圖的信息層有行政區(qū)劃層(面狀數(shù)據(jù))、縣界層(面狀數(shù)據(jù))、主要城市層(點狀數(shù)據(jù)),各數(shù)據(jù)層采用人工數(shù)字化的方法將地理位置精確定位。

        對于240處國家地質(zhì)公園的名稱和數(shù)量,以國土資源部發(fā)布的七批國家地質(zhì)公園審批公告為準;對于公園的具體位置,則根據(jù)國土資源部和各地方國土、旅游、環(huán)保部門公布的地理位置信息,并結(jié)合Google地圖,以點狀要素將國家地質(zhì)公園按批次逐一在GIS基礎(chǔ)底圖上精確定位(圖1)。

        1.2 研究方法

        本研究主要運用GIS空間分析技術(shù),利用ArcGIS 10中的平均最近鄰要素(average nearest neighbor)、密度(density)工具,數(shù)量化測度國家地質(zhì)公園的空間分布類型和空間分布密度。在對國家地質(zhì)公園空間分布的演化規(guī)律揭示上,利用ArcGIS 10.0的平均中心(mean center)、近鄰分析(nearest neighbor analysis)工具,并采用數(shù)理統(tǒng)計和空間疊置分析方法。此外,本研究還運用數(shù)學地理方法進行定量分析,利用洛倫茨曲線對國家地質(zhì)公園在全國各省區(qū)分布的均衡性進行測度。

        圖1 中國國家地質(zhì)公園分布Fig.1 The spatial distribution of national geoparks in China

        2 國家地質(zhì)公園空間分布的特征

        2.1 空間分布類型

        國家地質(zhì)公園在宏觀上呈點狀分布,點狀要素有均勻、隨機和凝聚3種空間分布類型,較為傳統(tǒng)的方法是利用最鄰近點指數(shù)進行判別[10]。本研究利用ArcGIS 10中toolbox的“平均最近鄰要素”工具分析國家地質(zhì)公園的空間分布類型。平均最近鄰要素(average nearest neighbor)工具是根據(jù)每個要素與其最近鄰要素之間的平均距離計算其最近鄰指數(shù)。計算分析后,“平均最近鄰”工具將返回5個值:平均觀測距離、預期平均距離、最鄰近指數(shù)、Z得分和P值。其中Z得分表示標準偏差,Z<-1.65為顯著凝聚類型,Z>1.65為顯著隨機類型,-1.65<Z<1.65為中間過渡類型;P值表示要素分布是完全空間隨機分布的概率。

        輸入相關(guān)的信息,進行統(tǒng)計運算,計算結(jié)果為:平均觀測距離為91 658.24 m,平均期望距離為121 326.99 m,最鄰近比率為0.76,Z得分為-7.25,P值為0。Z值為-7.25,P值為0,說明沒有可能性會使該聚類模式是隨機過程產(chǎn)生的結(jié)果,這表明我國國家地質(zhì)公園在空間上呈現(xiàn)顯著凝聚分布。

        2.2 空間分布均衡性

        中國240處國家地質(zhì)公園分布在全國31個省、自治區(qū)、直轄市(除港澳臺)。但是由于各省份之間的自然條件、人文環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展水平存在差異,各省份所擁有地質(zhì)公園數(shù)量也有較大的差異。

        為了進一步證實國家地質(zhì)公園空間集群分布的態(tài)勢,對地質(zhì)公園進行數(shù)理統(tǒng)計,并借助洛倫茨曲線來檢驗分布的不均衡和集中程度。將240處國家地質(zhì)公園的個數(shù)和占總數(shù)比例按各省、自治區(qū)、直轄市分別進行統(tǒng)計,并按照從小到大進行排序,逐個計算累計百分比。以所在省份排序位置為橫坐標(x軸),累計比重為縱坐標(y軸),以國家地質(zhì)公園比重為坐標點,連成一個曲線,即為國家地質(zhì)公園空間分布的洛倫茨曲線(圖2)。結(jié)果表明,洛倫茨曲線具有典型的下凹形式,這說明中國國家地質(zhì)公園具有空間集群分布的特征。也可發(fā)現(xiàn),僅云南、甘肅、廣西、山東、河北、湖南、安徽、福建、河南、四川等10個省份所擁有的國家地質(zhì)公園數(shù)量就達到了全國總數(shù)的一半以上。

        2.3 空間分布密度

        為了更精確地測度國家地質(zhì)公園的空間分布特征,利用ArcGIS 10的toolbox中的密度(density)工具對240處國家地質(zhì)公園進行空間分布密度分析。參數(shù)中的核密度(kernel)、搜索范圍(search radius)和輸出柵格大小(output cell size)采用默認值,面積單位(area units)選擇960萬km2。結(jié)果表明,我國國家地質(zhì)公園平均分布為0.25處 /10 000 km2,分布的高密度地區(qū)呈1個帶狀和4個塊狀,帶狀區(qū)域是太行山—巫山—雪峰山—滇東北,塊狀區(qū)域為皖南與皖西山地、魯中南山地、祁連山東段、川北秦巴山地(圖3)。太行山—巫山—雪峰山是我國地勢第二、三階梯的過渡帶,地質(zhì)構(gòu)造活動性較大、地形變化十分劇烈,地質(zhì)遺跡發(fā)育完整,這一過渡帶有國家地質(zhì)公園50多處。祁連山—秦嶺—大別山帶是我國大地構(gòu)造的主要緯向構(gòu)造帶,甘寧交界的祁連山東段、川北秦巴山地和皖西山地都位于這一構(gòu)造帶;魯中南和皖南地區(qū)由于局部斷裂活動影響而形成泰山、魯山、沂山、蒙山和黃山、九華山、齊云山、天柱山、牯牛降等各具特色的地質(zhì)遺跡,因而這四個區(qū)域呈現(xiàn)國家質(zhì)公園局地密集分布狀態(tài)。

        圖2 國家地質(zhì)公園空間分布的洛倫茨曲線Fig.2 Levenz curve of spatial distribution of national geoparks

        圖3 中國國家地質(zhì)公園分布密度圖Fig.3 Distribution density of national geoparks in China

        相關(guān)研究成果也表明國家地質(zhì)公園呈密集分布狀態(tài),如黃金火通過分析發(fā)現(xiàn),我國第一、二批國家地質(zhì)公園主要分布在6個集聚帶[8];弓曉鵬也通過研究發(fā)現(xiàn),第一至第五批國家地質(zhì)公園主要集中分布在10個集聚帶[9]。中國國家地質(zhì)公園的空間分布呈帶狀和塊狀密集狀態(tài),充分說明了國家地質(zhì)公園空間分布的不均衡性和集群性以及組團的空間分布形態(tài)。

        3 空間分布的演化規(guī)律和動因

        3.1 國家地質(zhì)公園空間分布的演化規(guī)律

        2001年4月至2013年12月,國土資源部正式批準授牌了七批國家地質(zhì)公園,地質(zhì)公園數(shù)量由最初的11處增加至240處;隨著數(shù)量的不斷增加,國家地質(zhì)公園的空間分布格局不斷地演化,并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。

        (1)分布重心向北遷移。重心也稱為加權(quán)平均中心(weighted mean center),應用重心研究物質(zhì)和能量的遷移是地學分布研究中的常用方法[11]。考慮到各個國家地質(zhì)公園在性質(zhì)上是相同的,且在空間上表現(xiàn)為點狀形式,是一種均質(zhì)分布,因而在分析分布重心時不需考慮權(quán)數(shù)。利用ArcGIS 10中的平均中心(mean center)工具對國家地質(zhì)公園的分布重心進行統(tǒng)計,分別對第一至第七批的分布重心進行測定,結(jié)果見圖4。從圖中可以看出國家地質(zhì)公園分布重心出現(xiàn)由“湖北省宜昌市—河南省南召縣—湖北省十堰市—河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣—河南省靈寶市—陜西省商洛市—河南省郟縣”的空間位移過程,平均移動距離為180 km;分布重心呈階段性向東北、西南方向移動,總體呈現(xiàn)出向北遷移的趨勢。鄂、豫、陜?nèi)〗唤缣幨恰疤猩健咨健┓迳健钡貏葸^渡帶的中段,分布重心在這一區(qū)域內(nèi)擺動,印證了這一帶狀區(qū)域是國家地質(zhì)公園分布的高密度區(qū)。

        據(jù)統(tǒng)計,在第一至第七批國家地質(zhì)公園中,東部地區(qū)國家地質(zhì)公園數(shù)量占每批次的比例呈現(xiàn)不斷減少的趨勢,中部地區(qū)、西部地區(qū)國家地質(zhì)公園數(shù)量占每批次的比例呈中位擺動,總數(shù)呈不斷增加趨勢(圖5)。中西部地區(qū)國家地質(zhì)公園的數(shù)量占每批次的比例呈中位擺動,也從側(cè)面印證了國家地質(zhì)公園分布重心階段性向東北、西南方向移動的過程。

        (2)與區(qū)域中心城市的關(guān)系日趨緊密。國家地質(zhì)公園與區(qū)域城市發(fā)展水平具有一定的耦合關(guān)系[8]。為定量分析國家地質(zhì)公園與區(qū)域城市的空間關(guān)系,本研究選取距離各國家地質(zhì)公園最近的區(qū)域一、二級中心城市為樣本①考慮到當前行政區(qū)劃為省、市、縣、鄉(xiāng)的行政區(qū)劃制度,本研究中的一級中心城市為首都和省、區(qū)、直轄市行政中心所在城市,二級中心城市為地市級行政中心所在城市。,利用ArcGIS 10中的近鄰分析工具,定量分析國家地質(zhì)公園與其最近的中心城市的空間距離關(guān)系。結(jié)果表明,中國大部分國家地質(zhì)公園位于距區(qū)域中心城市直線距離100 km內(nèi)的范圍,并且數(shù)量有不斷增長的趨勢(表1)。

        開展旅游業(yè)從而帶動地方社會經(jīng)濟發(fā)展和向游人進行地學科普知識普及是興辦地質(zhì)公園的重要目的。在國家地質(zhì)公園的評價中,需要考慮公園的區(qū)位、外部交通條件以及公園的客容量、客源市場、地區(qū)整個經(jīng)濟基礎(chǔ)等[1]。在旅游開發(fā)研究中,可進入性是旅游資源所在地同外界(特別是主要客源市場地區(qū))的交通聯(lián)系以及該地內(nèi)部交通的通暢程度和便利程度,便利的交通條件對于一個地區(qū)旅游開發(fā)的成功至關(guān)重要[12]。城市是區(qū)域政治、經(jīng)濟、文化最為集聚的場所,它既是重要旅游目的地,也是主要旅游客源地。因此,地質(zhì)公園距離區(qū)域中心城市越近,其可進入性就越強,就越有利于發(fā)展旅游。國家地質(zhì)公園與區(qū)域中心城市的空間關(guān)系日趨緊密,充分說明兩個問題:一是一些國家地質(zhì)公園原來就是各種類型的旅游景區(qū),二是當前建設(shè)國家地質(zhì)公園的主要目的是發(fā)展旅游業(yè)。

        圖4 中國國家地質(zhì)公園分布重心遷移圖Fig.4 Spatial change of the cravity center of national geoparks in China

        圖5 中國東、中、西部地區(qū)國家地質(zhì)公園數(shù)量變化Fig.5 The number changes of national geoparks in the eastern,central and western regions in China

        3.2 國家地質(zhì)公園空間分布演化的動因

        (1)受地質(zhì)構(gòu)造的控制。國家地質(zhì)公園的“地質(zhì)”內(nèi)涵,指的是它所含有的“地質(zhì)遺跡”內(nèi)容[13],這是地質(zhì)公園區(qū)別于其他類型公園的主要標志。地質(zhì)遺跡是在地球的歷史時期,由內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用而形成的,是自然界中形成的具有典型特征的地質(zhì)現(xiàn)象和地貌景觀。因此,國家地質(zhì)公園的分布與大地構(gòu)造帶具有明顯的空間耦合關(guān)系,中國國家地質(zhì)公園的空間分布與中國大地構(gòu)造的緯向構(gòu)造帶、東部地區(qū)的新華廈系構(gòu)造體系和環(huán)太平洋火山構(gòu)造帶、青藏高原隆起帶等基本吻合[9]。前述研究結(jié)果也表明,第一至第七批國家地質(zhì)公園大多數(shù)都位于地質(zhì)構(gòu)造運動較為活躍的區(qū)域,并且在主要構(gòu)造帶上呈密集分布。

        表1 中國國家地質(zhì)公園距區(qū)域中心城市直線距離統(tǒng)計Tab.1 The statistics of linear distance between national parks and regional key city

        自然地理是地質(zhì)構(gòu)造格局的基本反映,地質(zhì)構(gòu)造格局控制著自然地理的發(fā)展。中國地勢總的特征是西高東低,逐級下降,呈階梯狀展布,大致形成三級階梯:青藏高原為第一級地形階梯,從青藏高原往北、往東,至大興安嶺—太行山—巫山—雪峰山一線為第二級地形階梯,此線以東為第三級地形階梯[14]。地形階梯過渡帶上地質(zhì)構(gòu)造運動相對活躍,留下了許多較為典型的地質(zhì)遺跡,因而中國國家地質(zhì)公園有沿我國地勢階梯過渡帶分布的明顯特征。太行山—巫山—雪峰山帶處于第二、三級地形階梯的過渡帶,這一過渡帶正是我國國家地質(zhì)公園分布最為密集的區(qū)域。

        (2)受地質(zhì)公園旅游化的影響。保護地質(zhì)遺跡資源、促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展是建立國家地質(zhì)公園的宗旨。建立國家地質(zhì)公園的主要目的是保護地質(zhì)自然環(huán)境和自然地質(zhì)遺存,促進科學研究,推動科普與環(huán)境教育[13],并通過旅游開發(fā)帶動地方經(jīng)濟發(fā)展。在我國國家地質(zhì)公園建設(shè)的實踐中,往往把發(fā)展旅游放在首要位置。地質(zhì)公園的品牌因素與游客感知價值和重購意向的關(guān)聯(lián)程度最為密切[15],冠以“國家地質(zhì)公園”的稱號對旅游目的地就具有了較強的品牌效應。不少國家地質(zhì)公園在設(shè)立前就已經(jīng)是旅游景區(qū),如第一至第三批國家地質(zhì)公園中,全國知名景區(qū)占到了16%左右,第四批約占30%[16];通過獲得國家地質(zhì)公園的稱號,這些原本就是旅游景區(qū)的地質(zhì)公園可增強品牌影響力,從而吸引更多的游客。一部分原本不是旅游景區(qū)和沒有知名度的地質(zhì)遺跡地,通過建設(shè)國家地質(zhì)公園,能在短時間內(nèi)樹立品牌,進而發(fā)展旅游。

        地質(zhì)公園距離城市越近,越靠近經(jīng)濟發(fā)達的客源市場,就越有利于發(fā)展旅游。在國家地質(zhì)公園作為屬地新經(jīng)濟增長點的示范引導下,在地質(zhì)公園的評價與審批中,除重視地質(zhì)遺跡的科學性、典型性、稀有性、觀賞性外,還考慮地質(zhì)遺跡所在地的區(qū)位、外部交通條件以及區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展狀況。我國西部地區(qū)疆域遼闊,占全國總面積的71%,占據(jù)了中國的第一、二級地形階梯,地貌類型復雜多樣,地質(zhì)遺跡資源非常豐富。但西部地區(qū)經(jīng)濟較為落后,城市密度遠低于中、東部地區(qū),因而西部12個省份的國家地質(zhì)公園數(shù)量雖呈不斷增長趨勢,但目前也只占全國總數(shù)的41.7%。

        (3)受擬建地政府部門認知水平和積極性的制約。地質(zhì)遺跡是由地球內(nèi)外力的地質(zhì)作用而形成的,但地質(zhì)公園是因保護和利用的需要而人為建立的。就報批程序而言,一個國家地質(zhì)公園的建成是一項復雜的系統(tǒng)工程[17],需要各方面都必須作好應做的各項工作,因而擬建政府部門的認知水平和積極性對地質(zhì)公園的建設(shè)具有重要影響。如果政府相關(guān)部門高度重視,前期開展了地質(zhì)調(diào)查工作,相關(guān)資料準備充分,一些并不典型的地質(zhì)遺跡也可能成為地質(zhì)公園;如果當?shù)卣恢С?、不重視,就會造成擁有特色地質(zhì)遺跡的地區(qū)沒有審報。如湖北省擁有豐富的地學資源、罕見的地質(zhì)遺跡、優(yōu)美的自然資源和獨特的人文資源,然而到2004年底為止,還沒有一個國家地質(zhì)公園[18]。2005年初,兩位省政協(xié)委員提出了《盡快申報神農(nóng)架國家地質(zhì)公園》的提案,省國土資源廳接到省政協(xié)交辦的提案后及領(lǐng)導批示后,廳長立即表示全力支持,隨后省、區(qū)各級政府迅速開展申報工作[19],2005年8月神農(nóng)架就成功獲批為國家地質(zhì)公園。

        如前所述,國家地質(zhì)公園的稱號具有較強的品牌效應,出于要牌子、要資金目的,一些地方政府申報國家地質(zhì)公園的積極性很高[1]。河南省擁有15處國家地質(zhì)公園,在全國各省份中排名前列,這與省、市、縣各級政府部門的支持力度和對旅游業(yè)的重視程度密切相關(guān),如從2002年起,河南地質(zhì)科學研究院就對全省的地質(zhì)遺跡進行了摸底調(diào)查和深入挖掘,這為省內(nèi)地質(zhì)公園的申報和建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。為促進當?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展,河南焦作云臺山積極申報國家級和世界級地質(zhì)公園。在申報過程中,焦作市委、市政府專門成立了申報工作領(lǐng)導組,政府主要負責人親自主抓申報工作,并聘請了國內(nèi)外地質(zhì)專家作為顧問,全程指導地質(zhì)公園的申報、建設(shè)工作,因而云臺山2002年批準為國家地質(zhì)公園、2004評選為世界地質(zhì)公園,而處于同一構(gòu)造帶、地質(zhì)遺跡相似的山西壺關(guān)太行山大峽谷直到2005年才獲批為國家地質(zhì)公園,這充分說明了地方政府在地質(zhì)公園申報和建設(shè)中具有重要的作用。

        4 結(jié)語

        地質(zhì)遺跡是不可再生的地質(zhì)自然遺產(chǎn),是自然資源的重要組成部分,地質(zhì)公園則是地質(zhì)遺跡景觀和生態(tài)環(huán)境的重點保護區(qū)??臻g分析是地理學的傳統(tǒng)研究范式,GIS是地理科學領(lǐng)域研究與應用的重要技術(shù)支撐。運用GIS空間分析技術(shù),對國家地質(zhì)公園的空間分布特征及空間演化規(guī)律進行分析,能夠為我國地質(zhì)公園的申報、管理和保護規(guī)劃提供科學依據(jù)。研究表明,中國國家地質(zhì)公園空間分布不均,具有空間集群分布的特征;分布的高密度地區(qū)為1個帶狀區(qū)域和4個塊狀區(qū)域。受自然、經(jīng)濟和社會因素的綜合影響,中國國家地質(zhì)公園空間分布呈現(xiàn)出分布重心向北遷移、與區(qū)域中心城市關(guān)系日趨緊密的演化規(guī)律。

        目前,中國國家地質(zhì)公園已形成較大的規(guī)模,但還存在數(shù)量擴張過快、類型集中、過度旅游化等諸多問題。在未來國家地質(zhì)公園的審批中,應由數(shù)量增長轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量鞏固,偏重真正體現(xiàn)地質(zhì)公園特色的地質(zhì)遺跡[3];在區(qū)域分布格局上,還應繼續(xù)向地質(zhì)遺跡豐富的西部地區(qū)傾斜。國家地質(zhì)公園的建設(shè)兼有保護地質(zhì)遺產(chǎn)和發(fā)展經(jīng)濟的雙重任務,保護是首要任務,旅游開發(fā)是重要組成部分。在實踐中,很多地方是通過對地質(zhì)公園進行旅游開發(fā)來帶動地方經(jīng)濟的發(fā)展,將旅游帶來的部分收益用于地質(zhì)遺跡的保護。值得注意的是,地質(zhì)遺跡的旅游價值是有限的,將地質(zhì)公園開發(fā)成為旅游景區(qū)的欲望不能無限膨脹;地質(zhì)公園的過度旅游化會使地質(zhì)公園失去科普功能,并因過度利用而造成地質(zhì)遺跡資源的破壞。因此,對地質(zhì)遺跡的保護要貫穿于地質(zhì)公園申報和建設(shè)的始終,以促進我國地質(zhì)公園的可持續(xù)發(fā)展。

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