張 睿

(邯鄲學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院， 河北 邯鄲 056005)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，人口問題越來越突出，人口在空間上的分布變化直接反映了不同地區(qū)在社會和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的變化。同樣地，政治、社會以及經(jīng)濟(jì)等方面的政策變化也會影響到人口分布時空格局。研究人口空間分布變化，對于探索某一地區(qū)的人口分布規(guī)律，分析其形成此格局的影響因素，使城市規(guī)劃與區(qū)域人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等各要素相互協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

國內(nèi)關(guān)于人口分布格局及影響因素的研究主要有以下幾個特點：首先，研究和分析方法的多樣化。地理信息系統(tǒng)(GIS)，由于其強大的數(shù)據(jù)處理、空間統(tǒng)計和制圖功能，近些年許多學(xué)者利用其分析人口的空間分布。張鵬飛[1]等在GIS的基礎(chǔ)上，探討了山東省自2001年以來人口分布格局規(guī)律。柏培源等[2]結(jié)合 Arcgis 和 SPSS，以南京市 2012 和 2016 年人口空間結(jié)構(gòu)分布的研究為研究對象，研究了南京市人口分布特征。在這些研究中，除了用GIS研究人口分布外，研究人員還綜合運用SPSS、GeoDa等軟件作為研究方法。而對于人口分布數(shù)據(jù)的分析方法也很多樣，學(xué)者利用人口重心[3]、人口密度[4]、人口不均衡指數(shù)[5]、人口集中指數(shù)[6]、空間自相關(guān)[7]、探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)[8]、洛倫茲曲線[9]、基尼系數(shù)[10]等分析方法研究人口時空演變及變化格局。其次，從研究尺度看，大部分研究專注于經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的大城市，如北京、廣州等[11-12]，或者是省域、地區(qū)等[13]，或是針對整個中國人口空間變化[14]。在時間尺度上，時間跨度不一，有短時間段的研究，也有長時間尺度的研究。最后，對于人口空間分布變化影響因素的分析，主要關(guān)注于自然環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。程東亞等[15]以貴州省烏江流域為研究區(qū)，基于DEM數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù),提取海拔、坡度、起伏度等地形因子，研究人口分布與地形因子的關(guān)系。張逸舒等[16]用地理集中度、不均衡指數(shù)等人口分布相關(guān)指標(biāo)，分析駐馬店市人口分布的空間格局和演變特征，探究人口與經(jīng)濟(jì)分布之間的空間及相互作用關(guān)系。由此可以看出，目前關(guān)于人口空間結(jié)構(gòu)和分布的研究已經(jīng)取得一些成就，研究理論和方法均很成熟。但對于一些經(jīng)濟(jì)較為落后、研究尺度較小的中小城市，研究較少。針對政策影響下的人口分布變化相關(guān)研究也鮮見。

邯鄲雖然為三線城市，但其位于河北省、山西省、河南省、山東省四省交匯地區(qū)，人口流動頻繁。隨著京津冀一體化發(fā)展戰(zhàn)略的實施，使得邯鄲市經(jīng)濟(jì)以及相關(guān)方面得到快速發(fā)展。人口分布格局的演變反映出一個城市的經(jīng)濟(jì)、社會等方面的結(jié)構(gòu)和布局的差異。反過來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，政策和城市規(guī)劃等也影響著人口的分布和結(jié)構(gòu)。2016年9月底，邯鄲市重新調(diào)整了行政區(qū)劃，撤銷邯鄲縣、設(shè)立永年區(qū)、肥鄉(xiāng)區(qū)等。這些政策深度影響著邯鄲市人口分布。本研究選取河北省邯鄲市為研究區(qū)域，以縣(區(qū)、地級市)為研究單元，采用《邯鄲市統(tǒng)計年鑒》中2010—2017年的邯鄲市常住人口數(shù)據(jù)，運用 Arcgis、SPSS、Geoda等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，擬探討影響邯鄲市人口分布的影響因素并為邯鄲市的人口統(tǒng)計和城市規(guī)劃等方面提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

邯鄲市位于河北省南端，太行山東麓，地處114°03′—40′E，36°20′—44′N之間，西依太行山脈，東接華北平原，與晉、魯、豫三省接壤，市區(qū)總面積12 073.8平方公里。2019年年末全市常住總?cè)丝谶_(dá)到954.97萬人。常住人口城鎮(zhèn)化率為58.15%，比上年末提高1.28個百分點。人口出生率為11.80‰，人口死亡率為6.24‰，人口自然增長率為5.56‰[17]。

本研究人口數(shù)據(jù)來自《邯鄲市統(tǒng)計年鑒》中2010—2017年份中的分縣、區(qū)的總?cè)丝跀?shù)據(jù)，地圖數(shù)據(jù)源自國家基礎(chǔ)地理信息中心1∶100萬數(shù)據(jù)庫。由于2016年行政區(qū)域調(diào)整，因此2016年以前的地圖統(tǒng)一為行政區(qū)域調(diào)整前區(qū)劃圖，2016年、2017年為行政區(qū)域調(diào)整后的區(qū)劃圖。為了數(shù)據(jù)處理和對比的方便，分析時選取對比性較為明顯的年份。

2 研究方法

2.1 人口分布結(jié)構(gòu)指數(shù)

人口分布結(jié)構(gòu)指數(shù)包括人口分布不均衡指數(shù)和集中指數(shù)[18]，公式為

(1)

(2)

式中：U為不均衡指數(shù)；C為集中指數(shù)；P為該地區(qū)總?cè)丝跀?shù)，S為該地區(qū)總面積數(shù)，i為某子區(qū)域；n為研究區(qū)域內(nèi)部所有子區(qū)域數(shù)量和；Pi為i區(qū)域人口總數(shù)，Si為i區(qū)域面積之和[18]。

2.2 人口重心

人口重心是指研究區(qū)域內(nèi)某時刻人口分布在空間平面上力矩達(dá)到平衡的點[19]。其人口重心模型[20]：

(3)

式中：X、Y為人口重心坐標(biāo)經(jīng)緯度；Pi為i區(qū)域人口總數(shù)，(Xi，Yi)為i區(qū)域中心坐標(biāo)經(jīng)緯度。在進(jìn)行取值時，(Xi，Yi)的經(jīng)緯度取自谷歌地圖中各縣政府、區(qū)政府的坐標(biāo)經(jīng)緯度。

2.3 人口密度

人口密度指單位面積區(qū)域內(nèi)的常住人口數(shù)，表示區(qū)域內(nèi)人口密集的程度[2]，公式為：

(4)

式中：D為第i個地區(qū)域內(nèi)的人口密度，Pi為第i個區(qū)域的人口數(shù)，Si為第i個區(qū)域的面積數(shù)。

2.4 空間自相關(guān)

空間自相關(guān)分析是一種探索性空間統(tǒng)計分析方法，其目的是確定某一變量是否在空間上相關(guān)，其相關(guān)程度如何[21]。

2.4.1 全局空間自相關(guān)性

全局Moran’s I 指數(shù)是研究全部空間數(shù)據(jù)的依賴性和關(guān)聯(lián)性，假設(shè)n為空間數(shù)據(jù)個數(shù)，Xi，Xj為空間位置i，j屬性值，Wij為空間權(quán)重矩陣；采用標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計量Z對Moran’s I顯著性檢驗[21-22]，其公式分別如下：

(5)

(6)

式中：I取值范圍為[-1,1]，I<0時，為負(fù)空間自相關(guān)，研究區(qū)域呈離散分布；I>0時，為正相關(guān)，研究區(qū)域呈集聚分布；I=0時，為不相關(guān)，研究區(qū)域呈隨機(jī)分布。E(I)為期望值；VAR(I)為標(biāo)準(zhǔn)方差。

2.4.2 局部空間自相關(guān)性

局部莫蘭指數(shù)(LISA)集聚圖主要是以4種空間關(guān)系來呈現(xiàn)：高高、低-低、低-高、高-低[22]。LISA指數(shù)常被用來度量區(qū)域i和它鄰域之間的關(guān)聯(lián)程度[23]，定義為

(7)

式中：Wij為空間自相關(guān)權(quán)重矩陣；Zi、Zj為標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化后的屬性值。

3 人口分布時空演變特征分析

3.1 人口分布結(jié)構(gòu)

不均衡指數(shù)和集中指數(shù)越接近于0，人口分布越均衡；越接近于1，人口分布越不均衡。邯鄲市人口U值和C值，結(jié)果如表1所示。隨著時間的推移邯鄲市人口分布結(jié)構(gòu)指數(shù)兩者均緩慢上升，人口分布整體較為均衡，但逐漸呈現(xiàn)集中的態(tài)勢，尤其是2016年行政區(qū)劃調(diào)整后。整體上來說，邯鄲市是一個人口較為分散的城市。

表1 2010—2017年邯鄲市人口分布不均衡指數(shù)和集中指數(shù)

3.2 人口重心遷移

邯鄲市2010到2017年人口重心坐標(biāo)如表2所示，利用Arcgis軟件繪制人口重心遷移軌跡圖(圖1)。將人口重心坐標(biāo)與邯鄲市域的幾何中心進(jìn)行比較并計算偏移距離。從圖1看出，人口重心基本位于邯山區(qū)與肥鄉(xiāng)區(qū)交界地區(qū)，隨著時間的推移呈西北向東南移動，且偏移距離越來越大。人口重心與幾何中心偏移，說明邯鄲市人口分布相對不均衡。最大偏移距離達(dá)18.52 km，最小將近15.72 km，2016年調(diào)整區(qū)域規(guī)劃之前人口重心位移較小，但2016年之后，人口重心發(fā)生明顯位移。說明政策和城市規(guī)劃對人口結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的影響。

表2 邯鄲市人口重心偏移軌跡表

圖1 2010—2017年人口重心遷移軌跡圖

3.3 人口密度

利用Arcgis 軟件對邯鄲市2010-2017年的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以得到邯鄲市的人口密度分布圖，選取其中2011年、2013年、2015年和2017年四個年份，如圖2所示。從圖2中可以看出，2016年行政區(qū)調(diào)整前，人口密度最大的地區(qū)為叢臺區(qū)和峰峰礦區(qū)。密度最小的地區(qū)為武安市和涉縣。東部平原地區(qū)普遍比西部山區(qū)人口密度大。2016年行政區(qū)域調(diào)整后，人口密度最大的叢臺區(qū)因為面積增大，所以人口密度稍有降低，和臨近區(qū)域保持均衡。

3.4 邯鄲市人口密度空間分布模型研究

本研究以人口密度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用等距離緩沖區(qū)標(biāo)識法來獲取等距離環(huán)帶區(qū)域內(nèi)的環(huán)帶人口密度[2]。選取邯鄲市2010、2013、2015以及2017的人口數(shù)據(jù)作為本底數(shù)據(jù)，利用 Arcgis 軟件，以邯鄲市幾何中心坐標(biāo)作為中心點，分別以5 km、10 km、15 km……100 km 為半徑建立緩沖區(qū)，共20個緩沖區(qū)。用這20個緩沖區(qū)分別去切割2016年行政區(qū)劃調(diào)整前和行政區(qū)劃調(diào)整后的矢量化地圖，然后分別計算切割后邯鄲市各個斑塊的面積；用各個斑塊面積乘以相應(yīng)的當(dāng)年的邯鄲市各縣和各區(qū)人口密度計算出不同緩沖區(qū)的各個斑塊的人口數(shù)量，最后計算切割后不同緩沖區(qū)的人口密度[23]。結(jié)果用線性圖表示，如圖3所示。

圖2 邯鄲市縣域人口密度分布格局

圖3 不同圈層人口密度變化圖

運用SPSS 軟件，將邯鄲市各圈層人口密度與距離進(jìn)行擬合，進(jìn)一步探討邯鄲市人口密度空間分布特征，并建立人口密度與緩沖區(qū)距離之間的關(guān)系擬合方程，分析邯鄲市人口密度分布與緩沖區(qū)建立起來的圈層距離的關(guān)系，結(jié)果如表3所示。利用邯鄲市2010、2013、2015、2017年的人口密度數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示，這4年中擬合結(jié)果中相關(guān)系數(shù)最高的均為三次函數(shù)，R2達(dá)到0.886、0.866、0.816和0.954。說明三次函數(shù)可以表明人口密度與緩沖區(qū)距離之間的關(guān)系，即隨著距城市中心點距離的增加，人口密度呈現(xiàn)先增加后下降然后再增加的趨勢。在5～10 km距離區(qū)間，人口密度上升，因為此區(qū)域為市中心轄區(qū)，人口密度大；在10～80 km距離區(qū)間，縣域面積不斷增加，人口密度不斷下降；在80～100 km區(qū)間，人口基數(shù)不變，斑塊面積減少，人口密度有小幅度地上升。

表3 人口密度模型回歸分析和擬合結(jié)果

3.5 人口的空間集聚

3.5.1 全局空間自相關(guān)分析

基于邯鄲市人口密度數(shù)據(jù)，利用Geoda軟件計算邯鄲市2010-2017年的全局Moran’s I指數(shù)(表4)。其結(jié)果顯示，所有值均為正值，即邯鄲市人口分布整體上呈現(xiàn)空間正相關(guān)。自2010年以來，隨著時間的推移，數(shù)值不斷降低，但在2016年之后數(shù)值有所上升。這說明在2016年行政區(qū)劃調(diào)整之前邯鄲市人口分布的空間正相關(guān)性逐漸降低，趨向于不斷擴(kuò)散。2016年行政區(qū)劃調(diào)整后，正相關(guān)性雖然有所上升，但幅度很小，整體上人口分布較為多元化。

表4 2010—2017年邯鄲市人口分布的Moran’s I統(tǒng)計值

3.5.2 局部空間自相關(guān)分析

結(jié)合 Moran’s I散點圖和LISA集聚圖，進(jìn)一步分析研究區(qū)域內(nèi)地理屬性與相鄰區(qū)域的相似程度，從而分析人口分布的特征[22-24]。采用邯鄲市2010年、2012年、2014年 和2016年的人口密度數(shù)據(jù)利用GeoDa軟件進(jìn)行局部空間自相關(guān)分析。

從圖5可看出2010、2012和2014年這三年散點圖差異不大，多大部分點在原點附近集中，說明大多數(shù)研究區(qū)域或斑塊與其相鄰的區(qū)域或斑塊關(guān)聯(lián)性較弱；處于第一、三象限的點普遍多于第二、四象限的點，這說明邯鄲市人口密度分布呈現(xiàn)正相關(guān)的研區(qū)域或斑塊多于呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的研究區(qū)域或斑塊。但在2016年行政區(qū)域調(diào)整后，散點圖產(chǎn)生明顯變化，大部分點偏離原點，說明研究區(qū)域或斑塊與其相鄰的區(qū)域或斑塊關(guān)聯(lián)性開始增強。人口密度分布呈現(xiàn)正相關(guān)的研區(qū)域或斑塊與呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的研究區(qū)域或斑塊差異不大。

采用邯鄲市2010年、2012年、2014年 和2016年的人口密度數(shù)據(jù)利用GeoDa繪制LISA集聚圖(圖6)。由圖6可看出，邯鄲市人口空間集聚性總體上不明顯，大部分區(qū)域均顯示為無顯著差異。部分區(qū)域的集聚性表現(xiàn)在高-高集聚、低-高聚集和低-低集聚狀態(tài)。而且高-高集聚和低-低集聚有較強的穩(wěn)定性，尤其是低-低集聚大都集中涉縣，并且一直未有變化。而其他聚集區(qū)數(shù)量較少，其中高-高集聚區(qū)主要集中在邯鄲市轄區(qū)(叢臺區(qū)、邯山區(qū)和復(fù)興區(qū))。但經(jīng)過2016年行政區(qū)調(diào)整后也消失了。南部地區(qū)人口集聚分析不顯著；對于表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)性特征的低-高集聚比較少，2014年以前為武安市，之后為邯鄲縣(2016年行政區(qū)調(diào)整前)。

圖5 2010年、2012年、2014年、2016年邯鄲市人口密度Moran’s I散點圖

圖6 2010年、2012年、2014年、2016年邯鄲市人口密度LISA集聚圖

4 邯鄲市人口分布時空格局的主要影響因素

某一區(qū)域內(nèi)的人口分布必定受區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、社會生產(chǎn)方式等多種因素的影響與制約[25]?？傮w來說，自2010年以來直到2016年行政區(qū)劃調(diào)整前，邯鄲市人口分布宏觀格局比較穩(wěn)定，受研究區(qū)域的自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及城市規(guī)劃和政策因素等方面的影響，邯鄲市人口分布呈現(xiàn)明顯地域差異。2016年行政區(qū)劃調(diào)整后相較于之前的人口分布格局產(chǎn)生明顯差異。

4.1 環(huán)境和區(qū)位因素

自然環(huán)境條件及區(qū)位優(yōu)勢等是影響人口空間分布的基礎(chǔ)性因素[26]。邯鄲市西部緊鄰太行山脈，東部為華北大平原，造成邯鄲市西部人口分布較為疏散，東部人口分布較為集中的總體格局。同時，邯鄲市處于大平原和太行山脈交界處，土地類型多樣，平地多山地少。人口主要分布在母親河滏陽河沿岸，即市轄區(qū)(峰峰礦區(qū)、叢臺區(qū)、邯山區(qū)和復(fù)興區(qū))。東部地區(qū)為華北平原區(qū)，利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，大量人口向在此地區(qū)集聚并從事生產(chǎn)活動，因此人口密度較高。南部的臨漳縣和魏區(qū)具有良好的區(qū)位條件，毗連河南省，離邯鄲市區(qū)也不遠(yuǎn)，受城市化的不斷影響，其獲得了良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件，相應(yīng)地人口也逐漸呈現(xiàn)聚集的趨勢。

4.2 城市區(qū)域調(diào)整和政策因素

2014年國家推出“京津冀”一體化協(xié)同發(fā)展的國家戰(zhàn)略。這一戰(zhàn)略的實施為邯鄲市發(fā)展帶來了機(jī)遇，吸引更多的人才定居邯鄲。人口密度在這一時間段明顯上升。邯鄲市“十三五”規(guī)劃對于邯鄲市定位為京津冀聯(lián)動中原的區(qū)域中心城市，環(huán)渤海輻射中西部的重要門戶城市。在兩項重要戰(zhàn)略規(guī)劃引導(dǎo)下，2016年邯鄲市行政區(qū)劃調(diào)整，使得邯鄲市的城市發(fā)展空間得到大幅度的提升，資源配置得到優(yōu)化，中心城市功能得到最大程度的體現(xiàn)，這對推進(jìn)京津冀協(xié)同發(fā)展、共同進(jìn)步具有重要意義。中心城區(qū)的面積擴(kuò)大，并帶動周圍區(qū)域的發(fā)展，人口分布呈現(xiàn)明顯的變化，聚集程度降低，人口分布更為均衡。

4.3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素

人口空間分布本質(zhì)是直接反映出經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，相應(yīng)地人口密度也就越大。市中心轄區(qū)(叢臺區(qū)、邯山區(qū)、復(fù)興區(qū)和峰峰礦區(qū))，是邯鄲市的經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心。2019年，邯鄲市中心轄區(qū)的GDP超全市的40%；城市中心轄區(qū)形成的產(chǎn)業(yè)已形成集群發(fā)展的良好態(tài)勢。隨著京津冀一體化進(jìn)程加快，各城區(qū)會吸引更多的資源和投資。其余各縣根據(jù)自身特色，以市場為導(dǎo)向，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，如涉縣的農(nóng)副產(chǎn)品、南部地區(qū)的果蔬業(yè)等等，因地制宜選擇不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，可以充分促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，從而改變?nèi)丝诜植几窬?。?jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展會帶動邯鄲市人口向各縣區(qū)分散。所以經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平可以直接影響著人口空間分布，與此同時，人口的聚集也會提高當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)水平，產(chǎn)生相互作用。

5 結(jié)論

通過對邯鄲市2010-2017年人口結(jié)構(gòu)、人口密度、人口重心及人口空間聚集分析，總結(jié)邯鄲市人口空間分布具有以下特征：

1)邯鄲市從2010年起，人口分布格局沒有大的變化，但是由于政策的影響，市轄區(qū)面積不斷擴(kuò)大，吸引人口向市中心聚集。

2)近幾年邯鄲市的人口重心一直在邯山區(qū)和肥鄉(xiāng)區(qū)交界處，2016年后人口重心有所偏移，但距離并不大，政區(qū)調(diào)整對人口重心遷移有一定影響，但總體上并不明顯。說明此區(qū)域?qū)θ丝诒３种艽蟮奈Α?/p>

3)邯鄲市轄區(qū)人口集中明顯，西部山區(qū)和東北部地區(qū)較為分散。這和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然環(huán)境等有關(guān)，需要城市規(guī)劃和政策重點關(guān)注和向此區(qū)域傾斜。邯鄲市的人口分布從中心向外大致以三次函數(shù)的形式呈現(xiàn)。

4)全局 Moran’s I指數(shù)都為正值，隨著時間的推移，總趨勢不斷減小，說明全市內(nèi)部各縣、區(qū)互為空間正相關(guān)關(guān)系，整體分布向多元化方向發(fā)展。結(jié)合局部自相關(guān)LISA圖，邯鄲市人口分布差異化較大的原因涉及很多方面，其中城市規(guī)劃及政策的影響是2016年前后人口分布差異的主要原因，自然環(huán)境及經(jīng)濟(jì)因素也起到了一定作用。