沈 拓 陳文匯/ 文

一、引言

野生動(dòng)物危害問題由來已久。近年來，由于城鎮(zhèn)化及工業(yè)化帶來的人類土地利用需求的不斷增加，野生動(dòng)物的棲息地、生境及食物來源受到不同程度的威脅，進(jìn)而導(dǎo)致人與野生動(dòng)物沖突的不斷加劇。城鄉(xiāng)與森林交錯(cuò)地帶為野生動(dòng)物危害高發(fā)區(qū)域。以北京市為例，野生動(dòng)物危害主要集中在延慶、門頭溝、昌平、密云、懷柔、平谷和房山等七個(gè)地區(qū)。受損區(qū)域主要集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村莊，面積逐年擴(kuò)大，損失及補(bǔ)償額度逐年增加。研究野生動(dòng)物危害的空間分布規(guī)律，對(duì)制定科學(xué)有效的防控措施具有很大價(jià)值，在有效減少野生動(dòng)物危害區(qū)域人民生命財(cái)產(chǎn)損失的同時(shí)，能夠兼顧生物多樣性保護(hù)。

類似于犯罪及流行病學(xué)研究，野生動(dòng)物危害事件可以抽象為空間中的點(diǎn)?？臻g點(diǎn)模式分析主要針對(duì)這些具有不同分布位置的點(diǎn)集進(jìn)行點(diǎn)模式描述及點(diǎn)模式分析?？臻g點(diǎn)模式作為空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)研究方向，最早可追溯到John Snow 針對(duì)倫敦霍亂的研究?？臻g統(tǒng)計(jì)學(xué)，經(jīng)20 世紀(jì)60 年代計(jì)量革命的推動(dòng)，獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展。繼空間連續(xù)數(shù)據(jù)分析技術(shù)在地統(tǒng)計(jì)學(xué)（Matheron，1962）及空間格數(shù)據(jù)分析技術(shù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域（Cliff and Ord，1981）的成功運(yùn)用，Diggle 于1981 年率先將空間點(diǎn)模式方法應(yīng)用于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域。自此，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)科在研究中開始運(yùn)用空間點(diǎn)模式分析方法。Khaemba 運(yùn)用空間點(diǎn)模式方法分析了肯尼亞不同野生動(dòng)物種群的分布模式。遲文學(xué)等在新生兒出生缺陷研究中，運(yùn)用核函數(shù)估計(jì)等空間熱點(diǎn)探測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)了發(fā)病率與致病因素間的空間聯(lián)系。李珊珊等運(yùn)用以樣方分析為主的點(diǎn)模式分析方法，研究了汶川震后滑坡數(shù)據(jù)的空間聚集性，結(jié)果表明震前與震后研究區(qū)域內(nèi)的滑坡均呈聚集分布。Hosseinalizadeh 等對(duì)伊朗Golestan 省土壤管道侵蝕的空間分布特征進(jìn)行分析，指出不同環(huán)境因素對(duì)管道侵蝕聚集的影響程度。

目前，國(guó)內(nèi)野生動(dòng)物危害的研究重點(diǎn)主要集中在野生動(dòng)物管理及野生動(dòng)物危害補(bǔ)償兩個(gè)方面，研究?jī)?nèi)容多為野生動(dòng)物危害受損情況描述及相關(guān)政策法規(guī)的制定。針對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)及保護(hù)區(qū)以外，尤其是城市邊緣野生動(dòng)物危害的空間格局研究甚少。為此，本文運(yùn)用空間點(diǎn)模式分析方法，借鑒其他領(lǐng)域空間點(diǎn)模式研究成果，對(duì)密云野生動(dòng)物危害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出有關(guān)結(jié)論。

二、研究區(qū)概況

密云區(qū)地處北京市東北部，地理坐標(biāo)116°39′～117°30′E，北緯40°13′～40°47′N，其面積為2229.45 平方公里，地形以山地為主，森林覆蓋率達(dá)72.5%，動(dòng)植物資源豐富，人口約42.8 萬，其中農(nóng)業(yè)人口約占60.3%。密云區(qū)以山地為主，農(nóng)業(yè)人口占比高，是歷年野生動(dòng)物危害的多發(fā)區(qū)縣。野生動(dòng)物危害的受損對(duì)象以農(nóng)作物為主，危害物種為野豬、獾等。

本文所使用研究數(shù)據(jù)來自北京市野生動(dòng)物補(bǔ)償管理平臺(tái)2011- 2016 年密云區(qū)野生動(dòng)物危害記錄。每條記錄包含危害發(fā)生的經(jīng)緯度、時(shí)間、受損農(nóng)作物種類以及受損狀況描述信息，其中危害發(fā)生時(shí)間精確到小時(shí)，共計(jì)7456 條記錄。

三、研究方法

1. 最近鄰指數(shù)

最近鄰指數(shù)是基于距離的二階空間屬性。野生動(dòng)物危害最近鄰距離計(jì)算每一個(gè)野生動(dòng)物危害點(diǎn)和其最鄰近的點(diǎn)的距離的均值，進(jìn)一步將該值與隨機(jī)分布下的最近鄰距離進(jìn)行比較來判斷野生動(dòng)物危害點(diǎn)的分布格局的分布情況。最近鄰指數(shù)公式如下：

其中d（NN）為最近鄰距離，N 為野生動(dòng)物危害樣本數(shù)目，dij為野生動(dòng)物危點(diǎn)i 與點(diǎn)j 之間的距離。d（ran）為野生動(dòng)物危害點(diǎn)在隨機(jī)分布下的平均距離，其公式為：

其中A 為研究區(qū)域面積。當(dāng)NNI 指數(shù)大于1 時(shí)，野生動(dòng)物危害點(diǎn)呈離散分布，當(dāng)NNI 小于1 時(shí)野生動(dòng)物危害點(diǎn)呈聚集分布。并且可進(jìn)一步通過檢驗(yàn)來驗(yàn)證其可靠性，采用的z 檢驗(yàn)公式如下：

2. Ripley's L 統(tǒng)計(jì)量

野生動(dòng)物危害事件的分布往往隨空間格局變化而呈現(xiàn)截然不同分布格局，針對(duì)這種情況，Ripley's K 統(tǒng)計(jì)量成為分析野生動(dòng)物危害事件空間格局的有效工具。K 統(tǒng)計(jì)量定義如下：

其中N 為野生動(dòng)物危害事件數(shù)目，A 為研究區(qū)域面積，tij是以某一野生動(dòng)物危害事件點(diǎn)i 為圓心、ts為半徑的圓內(nèi)其他野生動(dòng)物危害事件j 的發(fā)生次數(shù)。

在Crimestat 等軟件中通常對(duì)K 統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行線性變換，以L函數(shù)的形式展示野生動(dòng)物危害事件的空間聚集情況。L 函數(shù)的形式如下：

對(duì)不同空間距離ts比較與隨機(jī)分布條件下的期望值可以確定野生動(dòng)物危害事件的空間聚集情況，其中的置信區(qū)間通過蒙特卡洛模擬方法求得，模擬次數(shù)則根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

3. 核密度估計(jì)

核密度估計(jì)作為一種熱點(diǎn)探測(cè)的方法，不同于克里金插值法，適用于在空間中不連續(xù)分布的野生動(dòng)物危害點(diǎn)集的研究。通過在每一野生動(dòng)物危害點(diǎn)處建立核函數(shù)，獲取整個(gè)區(qū)域內(nèi)野生動(dòng)物危害面狀分布，進(jìn)而將野生動(dòng)物危害空間分布規(guī)律在地圖上平滑地展示出來。核函數(shù)有多種形式，其中最常用的為高斯正態(tài)分布函數(shù)，其形式如下：

式中dij表示以xj為中心、帶寬h 為半徑的圓中第i 個(gè)點(diǎn)與xj的距離。根據(jù)以往研究，相比于函數(shù)的形式，帶寬h 值的選取更為關(guān)鍵。帶寬越小，核密函數(shù)反映的細(xì)節(jié)越詳細(xì)，地圖上的熱點(diǎn)區(qū)域越明顯；帶寬越大，熱點(diǎn)區(qū)域過渡相對(duì)平滑，制圖效果較好。在實(shí)踐中，h 最佳值的獲得取決于多次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

四、結(jié)果與分析

1. 最近鄰指數(shù)

針對(duì)野生動(dòng)物危害存在的邊緣效應(yīng)，我們?cè)谧罱従嚯x指數(shù)計(jì)算中采用了了矩形校正及圓形校正，密云野生動(dòng)物2011- 2016 年最近鄰指數(shù)結(jié)果如附表所示。

附表 密云區(qū)野生動(dòng)物最近鄰指數(shù)

密云野生動(dòng)物最近鄰指數(shù)表明，各年份野生動(dòng)物危害均呈聚集分布，且通過Z 統(tǒng)計(jì)量顯著性檢驗(yàn)。其中2012 年和2016年野生動(dòng)物危害聚集程度較高，其他年份則相對(duì)較低。從時(shí)間發(fā)展來看，自2013 年以來，密云野生動(dòng)物危害的聚集程度逐年增加。同時(shí)，歷年野生動(dòng)物危害經(jīng)矩形或圓形校正所得最近鄰系數(shù)均低于未經(jīng)校正者，即校正后的聚集程度更高。

2. Ripley's L 統(tǒng)計(jì)量

利用CrimeStat 模塊中的Ripley's L 分析功能對(duì)密云區(qū)2011- 2016 年野生動(dòng)物危害進(jìn)行分析，其中蒙特卡洛模擬次數(shù)為100 次，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 密云區(qū)野生動(dòng)物危害L 函數(shù)

由上述結(jié)果可見，2011- 2016 年密云野生動(dòng)物危害Ripley's L 函數(shù)表現(xiàn)出了不同的空間聚集模式及聚集強(qiáng)度，但其函數(shù)曲線均位于模擬值上限及隨機(jī)分布之上，即呈現(xiàn)為空間聚集趨勢(shì)。進(jìn)一步分析Ripley's L 函數(shù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)各年份野生動(dòng)物危害Ripley's L 函數(shù)在9- 14km 處達(dá)到危害聚集峰值，峰值在6000- 9000 之間，其中2012 年、2014 年及2015 年峰值較高，野生動(dòng)物危害Ripley's L 在達(dá)到峰值之后，雖然仍為正值但隨著距離的增加而逐漸下降，即空間聚集趨勢(shì)不斷減弱。

3. 核密度估計(jì)

核密度估計(jì)可以在地圖上將野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)連續(xù)而直觀地表示出來。鑒于可能存在的邊緣效應(yīng)，以高斯正態(tài)函數(shù)作為核函數(shù)為宜。在影響核函數(shù)平滑程度的帶寬選擇方面，據(jù)已有研究及多次測(cè)試，將帶寬設(shè)定為1km。核密度估計(jì)結(jié)果如圖2所示。

圖2 密云區(qū)野生動(dòng)物危害核密度估計(jì)

根據(jù)核密度估計(jì)結(jié)果，密云野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)分析有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）2011- 2016 年密云野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)地圖均表現(xiàn)出明顯的空間聚集趨勢(shì)。將密云野生動(dòng)物危害核密度估計(jì)值按自然間斷點(diǎn)劃分為9 個(gè)級(jí)別后，地圖上核密度高值區(qū)域與低值區(qū)域區(qū)分明顯。（2）從空間分布上看，密云野生動(dòng)物危害數(shù)量隨不同年份而變化但其大致布范圍較為固定。番字牌鄉(xiāng)、馮家峪鎮(zhèn)、不老屯鎮(zhèn)、高嶺鎮(zhèn)、古北口鎮(zhèn)、新城子鄉(xiāng)、大城子鄉(xiāng)和東邵渠鄉(xiāng)等密云區(qū)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)在調(diào)查年份內(nèi)均有較多數(shù)量的野生動(dòng)物危害事件發(fā)生，其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)則基本不存在野生動(dòng)物危害事件，這可能與鄉(xiāng)鎮(zhèn)所處的地理環(huán)境有關(guān)，密云大多數(shù)野生動(dòng)物危害發(fā)生在深山區(qū)或半山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，距離野生動(dòng)物活動(dòng)范圍更近。（3）密云野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)核心區(qū)域存在時(shí)間上的變化。2011- 2016年密云野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)分析結(jié)果表明各年份均存在核密度值顯著高于周邊區(qū)域的熱點(diǎn)核心區(qū)域存在，熱點(diǎn)核心區(qū)域主要位于石城鄉(xiāng)、番字牌鄉(xiāng)、馮家峪鎮(zhèn)和不老屯鎮(zhèn)，不同的是近幾年密云野生動(dòng)物危害的熱點(diǎn)核心區(qū)域呈由西向東移動(dòng)的趨勢(shì)，這可能與野生動(dòng)物活動(dòng)范圍的變化有關(guān)。

五、結(jié)論與展望

本文通過空間點(diǎn)模式分析方法，對(duì)密云區(qū)野生動(dòng)物危害事件空間點(diǎn)集進(jìn)行分析，揭示了密云野生動(dòng)物危害點(diǎn)的空間分布規(guī)律。本文主要研究結(jié)果如下：

1.密云區(qū)野生動(dòng)物危害最近鄰指數(shù)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)密云野生動(dòng)物危害呈聚集分布，且經(jīng)過矩形及圓形校正的效果更好，自2013 年以來密云野生動(dòng)物危害的聚集程度在不斷增加。

2.通過對(duì)密云區(qū)野生動(dòng)物危害的Ripley's L 統(tǒng)計(jì)量分析，可知野生動(dòng)物危害在各研究距離尺度下具有明顯的空間聚集特征。由于野生動(dòng)物生活習(xí)性，野生動(dòng)物危害表現(xiàn)出明顯的空間尺度依賴，在8- 14km 處達(dá)到峰值后，其聚集程度普遍隨距離的增加而下降。

3.密云區(qū)野生動(dòng)物危害事件的熱點(diǎn)分析。核密度分析結(jié)果表明，2011- 2016 年野生動(dòng)物危害事件在密云區(qū)內(nèi)的分布范圍及熱點(diǎn)區(qū)域變化不大，熱點(diǎn)聚集區(qū)域主要位于于番字牌鄉(xiāng)、馮家峪鎮(zhèn)、不老屯鎮(zhèn)和石城鄉(xiāng)，并表現(xiàn)出由西向東發(fā)展的趨勢(shì)。針對(duì)野生動(dòng)物危害空間不均勻分布的狀況，可采取差異化治理，同時(shí)要關(guān)注野生動(dòng)物危害熱點(diǎn)聚集區(qū)域的發(fā)展方向，及時(shí)采取預(yù)防措施。

本文注重探究特定研究區(qū)域內(nèi)野生動(dòng)物危害事件的空間分布特征，可以為野生動(dòng)物管理部門的政策制定提供參考依據(jù)，同時(shí)為研究野生動(dòng)物空間分布提供了新的思路。利用空間點(diǎn)模式分析方法分析野生動(dòng)物危害仍處于探索階段，野生動(dòng)物危害事件的發(fā)生往往與野生動(dòng)物生境和人口密度等因素密切相關(guān)。因此，在野生動(dòng)物危害空間分布規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，還有待結(jié)合野生動(dòng)物危害影響因素，從時(shí)間和空間等多個(gè)層面進(jìn)行更為深入的探究。