劉玲玲 李祥武 白穆 馬紅利
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基于城鎮(zhèn)化范圍界定的人口經(jīng)濟函數(shù)模型研究
劉玲玲 李祥武 白穆 馬紅利
(國家測繪地理信息局陜西基礎(chǔ)地理信息中心 陜西西安 710054)
以陜西省咸陽市秦都區(qū)與渭城區(qū)為研究對象,在較早研究中高分辨率衛(wèi)星影像城鎮(zhèn)化范圍界定的基礎(chǔ)上獲取其建成區(qū)面積數(shù)據(jù),通過多種渠道收集咸陽市秦都區(qū)和渭城區(qū)研究年份的總?cè)丝冢ㄈ耍?、國?nèi)生產(chǎn)總值(億元)對3類數(shù)據(jù)分析,得出三維關(guān)系圖及相關(guān)人口經(jīng)濟函數(shù)模型。
衛(wèi)星影像 城鎮(zhèn)化 范圍界定 人口經(jīng)濟 函數(shù)模型。
城市化是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果,也是社會經(jīng)濟發(fā)展的有機組成部分和有力的推動器。城市化除了表現(xiàn)在城市人口增長外,城市空間區(qū)域的擴展也是一個重要的衡量指標(biāo)。我國現(xiàn)在正處在城市化進程快速發(fā)展時期,及時掌握城市空間擴展的信息,以及其與人口、經(jīng)濟的關(guān)系,對于城市規(guī)劃、城市建設(shè)、管理及決策具有重要的現(xiàn)實意義。
周一星于1982年提出以人均國民生產(chǎn)總值衡量經(jīng)濟發(fā)展水平與城市化的關(guān)系[1]。顧朝林認為中國并不存在國外學(xué)者所說的“反城市化”結(jié)論[2]。自90 年代起,城市化的研究熱點轉(zhuǎn)為對中國城市化的總結(jié)與思考、道路選擇及對動力機制的進一步研究中[3]。費孝通早在1983年就提出“小城鎮(zhèn),大問題”,提倡通過發(fā)展小城鎮(zhèn)來推動我國城市化的發(fā)展[4]。90 年代后期,城市化動力機制的改變引起人們的關(guān)注。陳彥光、周一星借助嚴格的數(shù)學(xué)方法,對Northam 曲線進行適當(dāng)?shù)男拚?,將城市化Logistic 過程分為四個基本階段[5]。
本文將以較早前基于中高分辨率衛(wèi)星影像城鎮(zhèn)化范圍界定研究為基礎(chǔ),對城鎮(zhèn)化面積、人口和經(jīng)濟這三者之間的函數(shù)關(guān)系進行研究。以獲得城鎮(zhèn)化與人口、經(jīng)濟的關(guān)系,為更好地研究城鎮(zhèn)化奠定基礎(chǔ)。
2.1 研究區(qū)域說明
本函數(shù)模型研究區(qū)域是陜西省咸陽市的市轄區(qū)(秦都區(qū)和渭城區(qū))。咸陽市轄區(qū)位于咸陽市東南部,橫跨渭河,市轄區(qū)面積約531平方千米,地勢北高南低,地形分為平原和臺塬兩部分。市區(qū)大部分為平原區(qū)。氣候: 屬暖溫帶。年均氣溫13.1℃,1月平均氣溫-1.5℃,7月平均氣溫26.8℃。年降水量545毫米,無霜期 219天。全年多東北風(fēng),冬季多為西北風(fēng)。渭河為市轄區(qū)內(nèi)最大河流,渠道縱橫交錯。咸陽是秦漢文化的重要發(fā)祥地。秦始皇定都咸陽,使這里成為“中國第一帝都”。咸陽也是古絲綢之路的第一站,中國中原地區(qū)通往大西北的要沖。咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)行政區(qū)范圍如圖1所示。
2.2 數(shù)據(jù)源說明
通過陜西省圖書館、西安科技大學(xué)圖書館、陜西財經(jīng)大學(xué)圖書館查閱《陜西統(tǒng)計年鑒》、《陜西年鑒》、《咸陽統(tǒng)計年鑒》、《咸陽年鑒》獲得1997年、1999年、2001年、2004年、2006年、2008年、2010年、2012年咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)總?cè)丝冢ㄈ耍?、國?nèi)生產(chǎn)總值(億元)[6][7]。
較早前基于規(guī)則集的城市空間擴展監(jiān)測研究中得到的咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)建成區(qū)面積如表1所示:
表1:秦都區(qū)、渭城區(qū)人口、經(jīng)濟、建成區(qū)面積統(tǒng)計表
使用Originpro軟件制作總?cè)丝凇鴥?nèi)生產(chǎn)總值、建成區(qū)解譯面積三者之間的關(guān)系模擬圖如圖2所示。
紫線為總?cè)丝?、國?nèi)生產(chǎn)總值、建成區(qū)解譯面積三要素三維空間圖,五角星從左至右依次為1997年至2012年值;從圖中可以看出三者成正比增長。建成區(qū)解譯面積隨著總?cè)丝诤蛧鴥?nèi)生產(chǎn)總值增加而增加。
紅虛線為建成區(qū)解譯面積、總?cè)丝陉P(guān)系線,紅方塊從左至右依次為1997年至2012年值;從圖中可以看出三者亦成正比增長。建成區(qū)解譯面積隨著總?cè)丝诤蛧鴥?nèi)生產(chǎn)總值增加而增加。
綠虛線為建成區(qū)解譯面積、國內(nèi)生產(chǎn)總值關(guān)系線,綠點從左至右依次為1997年至2012年值;從圖中可以看出,雖然二者也是成正比增長關(guān)系,但是生產(chǎn)總值差值差越大,解譯面積增長較快。由此可見,建成區(qū)解譯面積與國內(nèi)生產(chǎn)總值發(fā)展成正比。
藍虛線為總?cè)丝凇鴥?nèi)生產(chǎn)總值關(guān)系線,藍三角從左至右依次為1997年至2012年值;整體為正比增長關(guān)系。
由此可見建成區(qū)面積與總?cè)丝?、國?nèi)生產(chǎn)總值均呈正比增長,但建成區(qū)面積與國內(nèi)生產(chǎn)總值關(guān)系成正比增長,線性關(guān)系較為明顯。
由上節(jié)可看出,建成區(qū)面積與國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長關(guān)系較為密切,這種聯(lián)系是以何種關(guān)系存在,為此通過對三類數(shù)據(jù)進行分析,最終使用Matlab軟件得到咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)擬合方程,該方程使用1997年、1999年、2001年、2004年、2006年、2008年、2010年數(shù)據(jù)擬合而成。經(jīng)濟、人口、建成區(qū)面積擬合模型函數(shù)如下所示:
Y(i)=12.308+0.10428*x1(i)+1.2159*x2(i)*1e-5
Y為計算得到的建成區(qū)解譯面積(平方千米);
X1為國內(nèi)生產(chǎn)總值(億元)
X2為人口(人)
i取7次值,分別取1997年、1999年、2001年、2004年、2006年、2008年、2010年數(shù)據(jù);
擬合方程計算得到的計算值與真值對比圖如下所示:
圖3 :真值與計算值對比圖
藍色為真值,紅色為計算值;可以看到計算值與真值走勢一致,數(shù)值接近。
方差值計算
通過計算,獲得本次回歸分析的方差值為2.1056。
此函數(shù)模型是否適合咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū),將通過殘差分布圖驗證法及真值驗證法來進行評價。
“殘差分布圖”驗證法
以回歸方程的自變量為橫坐標(biāo),以殘差為縱坐標(biāo),將每一個自變量的殘差描在該平面坐標(biāo)上所形成的圖形。當(dāng)描繪的點圍繞殘差等于0的直線上下隨機散布,說明回歸直線對原觀測值的擬合情況良好,說明變量X與y之間有顯著的線性相關(guān)關(guān)系。否則,說明回歸直線對原觀測值的擬合不理想。本次計算結(jié)果殘差圖,如下圖所示??梢钥吹剿杏嬎阒刀荚?值直線上下隨機散布,并且均為綠色,為正常值(如為異常值,則顯示為紅色)??芍竞瘮?shù)模型較好地模擬了咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)的人口、經(jīng)濟、建成區(qū)面積的關(guān)系。
2012年真值數(shù)據(jù)驗證函數(shù)模型
使用2012年人口、經(jīng)濟真值代入函數(shù)模型進行計算驗證。得到2012年建成區(qū)面積為12.308+0.10428*596.48+1.2159*91007*1e-5=75.6155km2,而通過影像解譯得到的面積為74.04303km2,誤差僅為2%。
由以上論證可以看出此函數(shù)模型較為合適地模擬了咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)總?cè)丝冢ㄈ耍?、國?nèi)生產(chǎn)總值(億元)、建成區(qū)解譯面積(平方千米)的相互關(guān)系。
本研究基于中高分辨率衛(wèi)星影像城鎮(zhèn)化范圍界定的基礎(chǔ)上得到建成區(qū)面積,通過多種渠道收集研究區(qū)域陜西省咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)多年份總?cè)丝冢ㄈ耍?、國?nèi)生產(chǎn)總值(億元)、建成區(qū)解譯面積(平方千米)數(shù)據(jù),對3種數(shù)據(jù)進行回歸分析,得到適合于咸陽市秦都區(qū)、渭城區(qū)函數(shù)模型,對今后做相關(guān)科學(xué)研究做了突破性嘗試及奠定了一定基礎(chǔ)。
[1] 周一星,陳彥光.城市地理研究的幾個基本問題[J].經(jīng)濟地理,2004,24(3):289-293.
[2] 顧朝林,龐海峰.中國城市集聚區(qū)的演化過程[J].城市問題,2007,146(9):2-6.
[3] 顧朝林,吳莉婭.中國城市化研究主要成果綜述[J].城市問題,2008,161(12):2-12.
[4] 李晶,譚少華.國內(nèi)網(wǎng)城市化研究進展綜述[J],陜西建筑,2007,33(31):21-22.
[5] 陳彥光,周一星.城市化Logistic過程的階段劃分及其空間解釋[J],經(jīng)濟地理,2005,25(6):817-821.
[6] 陜西省統(tǒng)計局.陜西統(tǒng)計年鑒.北京:中國統(tǒng)計出版社,1997,1999,2001,2004,2006,2008,2010,2012.
[7] 咸陽市統(tǒng)計局.咸陽統(tǒng)計年鑒.北京:中國統(tǒng)計出版社,1997,1999,2001,2004,2006,2008,2010,2012.