摘要：以L(fǎng)BS網(wǎng)絡(luò)人口位置數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合不同自然環(huán)境因子，利用GIS與地理探測(cè)器軟件進(jìn)行不同自然環(huán)境對(duì)人口空間格局的影響作用分析。結(jié)果表明，①湖北省人口空間格局呈明顯的東密西疏、南聚北分特征；②對(duì)人口空間格局分布的影響力強(qiáng)度由大到小的自然環(huán)境因素為年平均氣溫、平均高程、相對(duì)高差、地表粗糙度、河網(wǎng)密度、年平均降水量、相對(duì)濕度、干燥度、凈初級(jí)生產(chǎn)力；③不同自然環(huán)境影響因子之間，除年平均降水量與相對(duì)濕度不具有顯著性差異外，其他因子之間皆具有顯著性差異；④任意兩類(lèi)自然環(huán)境因素疊加對(duì)人口空間格局的影響方式為雙因子增強(qiáng)或非線(xiàn)性增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：自然環(huán)境；LBS；人口分布；人地關(guān)系；地理探測(cè)器

中圖分類(lèi)號(hào)：C922" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）03-0194-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.030 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Coupling relationship between population distribution and natural environment in Hubei Province based on the geo-detector method

WANG Jiang-hui， ZHOU Peng， QIN Zhao， LIU Ya-ting， WANG Run-ze

（School of Civil Engineering and Architecture， Wuhan Institute of Technology， Wuhan" 430074， China）

Abstract： Based on the population location data of the LBS network， combined with different natural environment factors， the influence of different natural environments on the spatial pattern of the population was analyzed using GIS and geodetector software. The results showed that： ①The population spatial pattern of Hubei Province was characterized by dense in the east and sparse in the west， and concentrated in the south and dispersed in the north； ②The intensity of the influence of natural environmental factors on the spatial distribution of the population from large to small was annual average temperature， average elevation， relative height difference， surface roughness， river network density， annual average precipitation， relative humidity， dryness， and net primary productivity；" " "③Between different natural environmental factors， except for annual average precipitation and relative humidity， there were no significant differences between and other factors. ④The superposition of any two types of natural environmental factors affected the spatial pattern of population in two-factor enhancement or non-linear enhancement.

Key words：natural environment； LBS； population distribution； human-land relationship； geographic detector

人口研究是中國(guó)歷史中永恒的熱點(diǎn)議題，人口科技格局及其與不同影響因素之間的關(guān)系研究更是其中的熱點(diǎn)之一。改革開(kāi)放以來(lái)，湖北省城鎮(zhèn)化建設(shè)越發(fā)迅速，西部地區(qū)人口東遷現(xiàn)象越發(fā)明顯，從而導(dǎo)致湖北省人口空間格局發(fā)生巨大而深刻的變化，同時(shí)騰訊位置大數(shù)據(jù)（LBS）為人口研究提供新的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和微觀視角，因此，湖北省人口分布規(guī)律挖掘再次成為研究熱點(diǎn)。然而，影響人口空間分異的不僅包括城鎮(zhèn)化，還有自然環(huán)境因素。自然環(huán)境是人類(lèi)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，決定人口分布的基礎(chǔ)格局。由于湖北省氣候環(huán)境與地理環(huán)境的空間多樣性，科學(xué)刻畫(huà)人口空間分異特征，揭示自然環(huán)境對(duì)人口布局的影響作用，有助于深入了解湖北省人口分布規(guī)律與人地關(guān)系、協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。

傳統(tǒng)人口空間格局研究主要基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的定量研究，而統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)具有周期長(zhǎng)、效率低、速度慢、種類(lèi)受限等局限性，而大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下的位置數(shù)據(jù)則具有明顯的系統(tǒng)性、時(shí)效性、精細(xì)化和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)。人口研究數(shù)據(jù)主要利用人口普查與統(tǒng)計(jì)年鑒等國(guó)家調(diào)查數(shù)據(jù)，受到時(shí)間尺度的制約，并研究時(shí)使用的數(shù)據(jù)大多為過(guò)去1年甚至多年前的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此對(duì)于研究數(shù)據(jù)的時(shí)效性持有一定的懷疑態(tài)度。同時(shí)，人口普查數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)皆為靜態(tài)人口數(shù)據(jù)，缺乏人的動(dòng)態(tài)性，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方式等問(wèn)題，使用數(shù)據(jù)的精度相對(duì)較低。

國(guó)內(nèi)人口空間分布研究由來(lái)已久，以1935年胡煥庸先生劃定的中國(guó)人口密度分布的“黑河-騰沖”線(xiàn)最為聞名。人口空間分布格局的研究方法主要包括洛倫茲區(qū)線(xiàn)法［1］、半變異函數(shù)法［2］、樣帶分析法、空間統(tǒng)計(jì)分析法［3］、人口密度等值線(xiàn)［4］等。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，人口定位技術(shù)逐漸成熟。基于遙感RS、全球定位系統(tǒng)GPS、位置服務(wù)LBS、位置分享服務(wù)LSS等技術(shù)進(jìn)行地理位置、出行路徑、活動(dòng)軌跡與社交網(wǎng)絡(luò)等信息的提取，從而得到大量的人口日?；顒?dòng)信息數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)定位信息數(shù)據(jù)主要分為3類(lèi)：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘獲得帶有位置信息的社交數(shù)據(jù)、通過(guò)GPS或移動(dòng)通信設(shè)備得到的空間位置數(shù)據(jù)及政府等公共平臺(tái)得到的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)具有來(lái)源多樣性、實(shí)時(shí)性、客觀性、大量性等優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了常規(guī)人口調(diào)查數(shù)據(jù)的缺陷，從而為人口空間特征相關(guān)研究提供充足的、高精度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并已有大量學(xué)者基于網(wǎng)絡(luò)人口大數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)研究，如劉望保等［5］運(yùn)用百度遷徙數(shù)據(jù)進(jìn)行中國(guó)城市間人口流動(dòng)的強(qiáng)度研究，解析不同地區(qū)城市之間的等級(jí)強(qiáng)度；楊冕等［6］基于百度地圖遷徙大數(shù)據(jù)進(jìn)行中國(guó)城市人口流動(dòng)強(qiáng)度分析，發(fā)現(xiàn)疫情期間人口流動(dòng)強(qiáng)度減弱效益十分明顯。人口空間分布的自然影響因素研究，主要考慮地形影響因子。如鐘靜等［7］研究地形起伏度與區(qū)域人口增減以及集疏格局演化的關(guān)系；敬博等［8］從地形要素定量揭示其與人口、經(jīng)濟(jì)空間的相互關(guān)系和影響程度。目前，對(duì)人口空間特征的自然影響因素中氣候因子的影響作用研究較為少見(jiàn)，而氣候、地形、地貌等因素是影響區(qū)域人口空間異質(zhì)性的顯著性因素。傳統(tǒng)研究方法主要運(yùn)用Voronoi圖［9］、景觀指數(shù)法［10］與Ripley’s K函數(shù)［11］等方法，具有一定的主觀性與不確定性。地理探測(cè)器模型是一種解釋某地理屬性與其解釋因子關(guān)系的新型空間分析模型，是結(jié)合GIS技術(shù)有效識(shí)別結(jié)果變量與因子變量之間相關(guān)性的新方式［12］。該方式優(yōu)勢(shì)在于其普適性，能有效克服傳統(tǒng)方式過(guò)多的假設(shè)條件與數(shù)據(jù)類(lèi)別的局限性，可以快速、客觀、有效地探測(cè)要素之間的相關(guān)關(guān)系，并已廣泛運(yùn)用于地理學(xué)［13］、考古學(xué)［14］、經(jīng)濟(jì)學(xué)［15］等學(xué)科。

目前，國(guó)內(nèi)人口空間數(shù)據(jù)主要為普查數(shù)據(jù)，缺乏時(shí)效性。自然環(huán)境影響因素主要為地形因子，缺乏氣候因子的相關(guān)研究［16，17］。然而，自然環(huán)境中的氣候因子與地形因子對(duì)人口空間異質(zhì)性具有顯著性影響，且實(shí)時(shí)人口大數(shù)據(jù)是空間差異探析及其形成機(jī)制研究，進(jìn)一步挖掘微觀人口的空間異質(zhì)性，有利于實(shí)現(xiàn)人口變化的時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)未來(lái)預(yù)測(cè)人口空間分布與科學(xué)編制規(guī)劃具有重大意義［18-20］。

本研究基于湖北省LBS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀人口空間格局分析，以不同自然環(huán)境因子作為影響因子，利用地理探測(cè)器進(jìn)行人口空間格局與自然環(huán)境因子之間的空間相關(guān)性分析，解析不同影響因子對(duì)人口空間分布的影響力及不同因子之間的相互影響作用，從而科學(xué)認(rèn)識(shí)不同自然環(huán)境因子對(duì)人口空間分布的影響機(jī)制，為未來(lái)城鎮(zhèn)規(guī)劃發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 湖北省概況

湖北省，簡(jiǎn)稱(chēng)“鄂”，中華人民共和國(guó)省級(jí)行政區(qū)，省會(huì)武漢市。地處中國(guó)中部地區(qū)，總面積18.59 萬(wàn)km2，占中國(guó)總面積的1.94%。其中，山地占56%，丘陵占24%，平原湖區(qū)占20%，屬長(zhǎng)江水系。湖北省地處亞熱帶，全省除高山地區(qū)屬高山氣候外，大部分地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。截至2019年末，湖北省共轄13個(gè)地級(jí)行政區(qū)，常住人口5 927萬(wàn)人，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）45 828.31億元。湖北省擁有長(zhǎng)江三峽、武當(dāng)山、神農(nóng)架、黃鶴樓、葛洲壩等" " " 1 500處省級(jí)旅游景點(diǎn)。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)源 利用騰訊位置定位大數(shù)據(jù)，騰訊數(shù)據(jù)網(wǎng)站發(fā)布的高時(shí)空分辨率的定位請(qǐng)求數(shù)據(jù)是根據(jù)手機(jī)用戶(hù)使用騰訊地圖位置服務(wù)時(shí)公開(kāi)的位置信息，在1 km×1 km的網(wǎng)格單元逐小時(shí)聚合而得到的定位請(qǐng)求總量，不含用戶(hù)隱私信息。湖北省年平均氣溫柵格數(shù)據(jù)、濕潤(rùn)指數(shù)柵格數(shù)據(jù)、植被柵格數(shù)據(jù)等均來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。

1.2.2 核密度分析法 核密度估計(jì)法（Kernel density estimation，KDE）是一種廣泛應(yīng)用在分析空間點(diǎn)模式中的非參數(shù)估計(jì)方法。該方法能夠利用研究區(qū)中點(diǎn)的空間變化來(lái)研究點(diǎn)的分布特征，因而能夠直觀地反映地理要素分布的空間聚集區(qū)域。

核密度分析法以指定點(diǎn)或線(xiàn)要素的位置為中心，以指定閾值范圍搜索（半徑為h的圓或曲面），中心位置處的密度最大，密度隨距離衰減，直至衰減為0。整個(gè)閾值距離內(nèi)密度的積分之和便是中央點(diǎn)的屬性值或中心線(xiàn)屬性值與尺寸的乘積。點(diǎn)屬性值為1，線(xiàn)則為其本身的尺寸。采用同樣方法計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有要素，疊加同一位置的密度值，獲得要素在研究范圍內(nèi)的分布密度，計(jì)算公式如下：

式中，[fnx]為點(diǎn)或線(xiàn)的核密度，x為點(diǎn)或線(xiàn)的值；[xi]為閾值范圍內(nèi)任一要素（點(diǎn)或線(xiàn)的值；[Kx-xi?]為核密度方程；n為閾值范圍內(nèi)要素?cái)?shù)量；h為閾值（hgt;0）；d為數(shù)據(jù)維數(shù)；[x-xi]為估計(jì)要素到閾值范圍內(nèi)任意要素的距離。

1.2.3 地理探測(cè)器分析法 地理探測(cè)器是用以檢驗(yàn)地理現(xiàn)象與其潛在驅(qū)動(dòng)因素之間關(guān)系的空間分析模型。其基本思想是假設(shè)研究區(qū)分為若干子區(qū)域，如果子區(qū)域的方差之和小于區(qū)域總方差，則存在空間分異性； 如果兩變量的空間分布趨于一致，則兩者存在統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)性。地理探測(cè)器的PD，U值統(tǒng)計(jì)量，可用于度量變量之間的關(guān)聯(lián)性程度，如度量空間分異性、探測(cè)驅(qū)動(dòng)因子、分析變量之間交互關(guān)系。地理探測(cè)器分為風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)器、因子探測(cè)器、生態(tài)探測(cè)器和交互作用探測(cè)器4個(gè)部分，分別用來(lái)探測(cè)變量之間可能存在的關(guān)聯(lián)。借助因子探測(cè)器對(duì)研究區(qū)時(shí)序數(shù)據(jù)進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)PD，U值分析變量之間關(guān)聯(lián)性程度的變化。與常規(guī)的空間回歸分析方法相比，地理探測(cè)器優(yōu)勢(shì)在于既可以探測(cè)數(shù)值型數(shù)據(jù)，也可以探測(cè)定性數(shù)據(jù)，并且具有探測(cè)兩因子間的交互作用及其程度、類(lèi)型的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。地理探測(cè)器的PD，U值具有明確物理含義，沒(méi)有線(xiàn)性假設(shè)和條件限制的優(yōu)勢(shì)，能客觀地探測(cè)出自變量解釋100×PD，U%的因變量。地理探測(cè)器現(xiàn)在疾病地理學(xué)、土地利用變化、環(huán)境污染、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

式中，[PD，U]為驅(qū)動(dòng)因子對(duì)因變量的解釋力或決定力，n為整個(gè)區(qū)域的樣本數(shù)；m為次級(jí)區(qū)域的個(gè)數(shù)；整個(gè)區(qū)域[σ2U]為因變量變化動(dòng)態(tài)度的方差；[σ2UD，i]為次一級(jí)區(qū)域的方差，假設(shè)[σ2UD，i≠0]，模型成立。[PD，U]的取值區(qū)間為［0，1］，[PD，U= 0]時(shí)，表明因變量呈隨機(jī)分布，影響因子對(duì)因變量沒(méi)有解釋力或決定力；[PD，U=1]時(shí)，則完全相關(guān)，影響因子完全決定因變量；[PD，U]值越大，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)因子對(duì)因變量的影響越大，解釋力或決定力也越強(qiáng)。

2 湖北省人口空間格局特征分析

2.1 湖北省人口空間分布散點(diǎn)分析

基于湖北省人口網(wǎng)絡(luò)定位數(shù)據(jù)，對(duì)人口定位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到日平均人口定位數(shù)據(jù)，并運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行空間可視化得到湖北省人口空間分布散點(diǎn)圖。從圖1可以看出，湖北省人口空間特征為東密、西疏。湖北省人口空間分異特征為以武漢市為人口絕對(duì)中心，逐漸向外圍擴(kuò)散的現(xiàn)象；西部地區(qū)除主要行政城市中心具有一定的人口中心外，皆為人口稀疏地區(qū)。從東部地區(qū)總體人口分布來(lái)看，武漢市中心城區(qū)人口聚集度最高，其次為孝感市中部、荊州市西北部、咸寧市中北部、仙桃市中北部、黃石市北部、鄂州市北部地區(qū)，具有人口次集聚中心。從西部地區(qū)來(lái)看，除十堰市、襄樊市、宜昌市、隨州市、荊門(mén)市與恩施土家族苗族自治州等地區(qū)的行政城市為人口集聚次中心外，其他地區(qū)人口分布較少，并均勻分布于全域地區(qū)。結(jié)合湖北省城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)湖北省除武漢市為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)城市外，其他地區(qū)城市仍處于城市發(fā)展的初步階段，屬于典型的人口稀疏地區(qū)。

2.2 湖北省人口空間分布核密度分析

基于湖北省日平均人口定位數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析得到湖北省人口空間分布核密度分析圖（圖2）。從核密度分析圖中，清晰地發(fā)現(xiàn)湖北省人口空間分布呈東南密、西北疏的特征。人口聚集高地區(qū)主要分布于東南地區(qū)，主要分布于武漢市中心、黃岡市西部、黃石市北部、孝感市東部、天門(mén)市中部、荊州市西部與宜昌市東南部等地區(qū)。而西北部地區(qū)除襄陽(yáng)市中部與恩施土家族苗族自治區(qū)中北部地區(qū)具有中等人口集聚中心外，其他地區(qū)皆為人口低密度的均勻分布狀態(tài)。湖北省東南部地區(qū)的城市發(fā)展?fàn)顩r更好，因此更多人口進(jìn)入東南部地區(qū)，而西北部更多地區(qū)為未開(kāi)發(fā)利用地，地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)較弱，因此人口吸引力較低，人口聚集程度亦較低。

3 自然環(huán)境對(duì)湖北省人口空間分布格局的影響分析

3.1 自然環(huán)境影響因子選擇

人口空間分布的影響因素最開(kāi)始是自然環(huán)境因子。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與城鎮(zhèn)建設(shè)的加速，社會(huì)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響力逐漸提升，但自然環(huán)境因子對(duì)人口空間格局的影響力依然存在，人們對(duì)生活的質(zhì)量逐漸提高，使得自然環(huán)境對(duì)現(xiàn)狀人口空間分布的影響力越發(fā)增加。因此，研究自然環(huán)境的不同因子對(duì)人口空間格局的影響機(jī)制具有重要的意義。

本研究把自然環(huán)境因素分為3類(lèi)：氣候影響因子（年平均氣溫、年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度）、地形影響因子（凈初級(jí)生產(chǎn)力、平均高程、相對(duì)高差、地表粗糙度）與水系影響因子（河網(wǎng)密度）。氣候影響因子是以國(guó)家統(tǒng)一收集數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行提取后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理。地形影響因子中凈初級(jí)生產(chǎn)力是以國(guó)家數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行相關(guān)處理，植被覆蓋指數(shù)、高程、地形起伏度與坡度是基于DEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS與ENVI軟件進(jìn)行相關(guān)處理得到的數(shù)據(jù)。水系影響因子是基于湖北省水網(wǎng)數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行的相關(guān)處理。

3.2 湖北省自然環(huán)境影響因素分析

3.2.1 氣候影響因子分析 合適的氣候環(huán)境更加適合人類(lèi)的生活與發(fā)展，才能吸引人口的聚集。年平均氣溫、年平均降水量、干燥度與相對(duì)濕度作為人類(lèi)最直接的體感要素，是影響人類(lèi)選擇生活場(chǎng)所的直接因素。并且要素之間因水而結(jié)合于相互聯(lián)系，因此各要素對(duì)人口空間分異擁有不同的影響作用，但又擁有一定的內(nèi)部相關(guān)性。

由圖3氣候影響因子分析可知，年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度具有相同的趨勢(shì)分布，為東側(cè)和西南側(cè)地區(qū)具有相同的氣候特征，與中北部地區(qū)形成明顯的對(duì)比；并且西南部地區(qū)比東側(cè)地區(qū)具有更高的氣候條件，不論是高還是低。而年平均氣溫分布趨勢(shì)呈西部地區(qū)與中東部地區(qū)劃分的現(xiàn)象，東部地區(qū)越靠近邊界，氣候條件等級(jí)越高，而西部地區(qū)氣候條件等級(jí)較為均衡。

3.2.2 地形影響因子分析 地形環(huán)境是承載人類(lèi)生存與發(fā)展的基礎(chǔ)條件，極大程度上決定了人類(lèi)生存條件的適宜程度，因此對(duì)地形環(huán)境的解析是探討人口空間分異現(xiàn)狀的必經(jīng)過(guò)程。由圖4可以看出，平均高程、凈初級(jí)生產(chǎn)力、地表粗糙度和相對(duì)高差具有相似的趨勢(shì)，皆為中部地區(qū)等級(jí)偏低，而周?chē)h(huán)繞著高等級(jí)環(huán)境，其中以西部地區(qū)等級(jí)最高。主要原因是西部地區(qū)為湖北省高山地區(qū)，因此平均高程、地表粗糙度與相對(duì)高差相對(duì)較高；而凈初級(jí)生產(chǎn)力指生物通過(guò)光合作用所吸收的碳減去植物自身呼吸的碳損耗所剩的部分，因此與植被具有直接性關(guān)系，與地形因子具有間接關(guān)系，但又不僅僅由地形因子決定，與氣候環(huán)境因子和人口分級(jí)分布具有一定的關(guān)系，因此其趨勢(shì)與地形因子相似，也具有一定的自我特征。

3.2.3 水系影響因子分析 水是人類(lèi)生存的必需條件，人類(lèi)的生存發(fā)展離不開(kāi)水。在人類(lèi)發(fā)展的歷史中，人類(lèi)生存活動(dòng)體現(xiàn)出明顯的親水性特征，因此發(fā)現(xiàn)河流水系是人口空間分異特征的重要影響因素，是研究人口空間分布特征的必要因子。由圖5a湖北省河流水系現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，湖北省由長(zhǎng)江貫穿中間偏下地區(qū)，漢江通過(guò)湖北省中間偏上地區(qū)，并擁有大大小小的支流遍布湖北省全域。湖北省水資源條件良好，基本全域皆具有一定的水源條件，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)鼐用袢粘Ｉ钚枰?/p>

以湖北省河流水系現(xiàn)狀數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，結(jié)合GIS的核密度分析工具，以人類(lèi)日常生活半徑結(jié)合水資源運(yùn)輸成本等相關(guān)性因素來(lái)選定搜索半徑為" 1 km，進(jìn)行河流水系的核密度分析。從圖5中可以發(fā)現(xiàn)，水資源良好地區(qū)與長(zhǎng)江脈絡(luò)基本吻合，并于武漢市與孝感市、宜昌市與荊州市的中間地區(qū)為水資源最集中地區(qū)。對(duì)比湖北省人口分布，發(fā)現(xiàn)水資源集中地區(qū)與人口密集地區(qū)呈現(xiàn)高度的一致性，因此可以證明河流水系對(duì)人口空間分布具有重要的影響作用，說(shuō)明河流水系是人口空間分布特征研究中必要的因素之一。

3.3 自然環(huán)境影響因子與人口空間分布的相關(guān)性關(guān)系

選取自然環(huán)境影響因素中的年平均氣溫、年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度、凈初級(jí)生產(chǎn)力、平均高程、相對(duì)高差、地表粗糙度與河網(wǎng)密度作為基礎(chǔ)影響因子，運(yùn)用地理探測(cè)器進(jìn)行湖北省人口空間格局與自然環(huán)境因子之間的相關(guān)性影響分析，解析不同自然環(huán)境影響因子對(duì)人口空間格局的影響作用。本研究運(yùn)用GIS軟件于湖北省行政范圍內(nèi)進(jìn)行5 km′5 km漁網(wǎng)的創(chuàng)建，選取范圍內(nèi)合適的點(diǎn)進(jìn)行裁剪，共選取7 028個(gè)點(diǎn)要素。按自然間斷法等方法對(duì)9類(lèi)基礎(chǔ)要素進(jìn)行重分類(lèi)，并提取至點(diǎn)，以此進(jìn)行人口空間分布與自然環(huán)境之間的相關(guān)性分析。

地理探測(cè)器因子探測(cè)結(jié)果如表1所示，不同自然環(huán)境因子相對(duì)映q值排序?yàn)槟昶骄鶜鉁豨t;平均高程gt;相對(duì)高差gt;地表粗糙度gt;河網(wǎng)密度gt;年平均降水量gt;相對(duì)濕度gt;干燥度gt;凈初級(jí)生產(chǎn)力。年平均氣溫、平均高程、相對(duì)高差、地表粗糙度和河網(wǎng)密度的解釋力大于35%，而解釋力越高，則說(shuō)明對(duì)人口空間格局的影響力越大，因此這5種因子對(duì)湖北省人口空間格局的影響力最大，是主要的影響因子。而剩下的4類(lèi)因子解釋力遠(yuǎn)小于35%，因此對(duì)人口空間格局的影響作用力較小，是次要的影響因子。

通過(guò)地理探測(cè)器生態(tài)探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除年平均降水量與相對(duì)濕度之間無(wú)顯著性差異外，其他自然環(huán)境影響因子之間皆存在顯著性差異，從而反向證明9類(lèi)自然環(huán)境影響因子之間的獨(dú)立性，因子選擇覆蓋范圍較完整，正面證明該研究自然環(huán)境因子選擇的正確性。生態(tài)探測(cè)結(jié)果再次證明了因子探測(cè)結(jié)果的正確性，進(jìn)一步證實(shí)了各因子對(duì)人口空間格局的影響力排序（表2）。

交互探測(cè)研究的目的在于解析兩種影響因子之間的相互作用力，對(duì)人口空間格局分布是具有正面還是反面的效果分析。依據(jù)交互探測(cè)結(jié)果的不同，主要分為5類(lèi)：非線(xiàn)性減弱｛q（X1∩X2）lt;Min（q（X1），q（X2））｝；單因子非線(xiàn)性減弱｛Min（q（X1），q（X2））lt; q（X1∩X2）lt;Max（q（X1），q（X2））｝；雙因子增強(qiáng)" " " "｛q（X1∩X2）gt;Max（q（X1），q（X2））｝；獨(dú)立｛q（X1∩X2）=q（X1）+q（X2）｝；非線(xiàn)性增強(qiáng)｛q（X1∩X2）gt;q（X1）+" " "q（X2）｝。通過(guò)表3交互探測(cè)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，任意兩種因子之間的交互作用皆為增強(qiáng)作用，其中凈初級(jí)生產(chǎn)力與年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度和河網(wǎng)密度與干燥度、相對(duì)濕度之間的相互作用為非線(xiàn)性增強(qiáng)，其他因子之間的交互作用為雙因子增強(qiáng)。從交互影響具體數(shù)據(jù)來(lái)看，年平均氣溫∩年平均降水量（q值0.669）、年平均氣溫∩相對(duì)濕度（q值0.669）、年平均降水量∩平均高程（q值0.675）、相對(duì)濕度∩平均高程（q值0.665）。結(jié)合生態(tài)探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，年平均氣溫與平均高程為主導(dǎo)影響因素，年平均降水量與相對(duì)濕度為次要影響因素。

凈初級(jí)生產(chǎn)力與年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度的交互作用產(chǎn)生了非線(xiàn)性增強(qiáng)的結(jié)果，而凈初級(jí)生產(chǎn)力主要產(chǎn)生于植物，說(shuō)明在合適的降水量、干燥度與濕度的地區(qū)，植物生長(zhǎng)情況越好，對(duì)植物產(chǎn)生直接的作用力，使得人居聚集情況相對(duì)更好。河網(wǎng)密度與干燥度、相對(duì)濕度之間也為非線(xiàn)性增強(qiáng)，從河網(wǎng)密度屬性來(lái)看，干燥度和相對(duì)濕度不是直接對(duì)河網(wǎng)密度產(chǎn)生影響，而是在人口往河網(wǎng)密集地區(qū)聚集的同時(shí)，干燥度與相對(duì)濕度相對(duì)較好的地區(qū)更容易吸引人群生活，因此是輔助作用。凈初級(jí)生產(chǎn)力與年平均降水量、干燥度、相對(duì)濕度產(chǎn)生的解釋力小于30%，河網(wǎng)密度與干燥度、相對(duì)濕度產(chǎn)生的解釋力大于50%，但小于60%。說(shuō)明凈初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)人口空間格局分布影響力較小，河網(wǎng)密度的影響力較大，但仍不是對(duì)人口空間格局分布的主要影響因素。

因此，不同自然環(huán)境因子單獨(dú)對(duì)人口空間分異的解釋力大小，同時(shí)深入解析兩兩自然環(huán)境因子相互作用的情況下對(duì)人口空間分布的解釋力，從而更清晰地了解自然環(huán)境與人口空間分布之間的相關(guān)性，并在地理探測(cè)器結(jié)果相互驗(yàn)證的情況下，增強(qiáng)其結(jié)果的正確性。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本研究基于LBS網(wǎng)絡(luò)定位大數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行空間可視化分析，解析湖北省人口空間格局，并利用自然環(huán)境9種不同影響因子，結(jié)合地理探測(cè)器進(jìn)行人口空間格局與自然環(huán)境因子之間的相關(guān)性探討，解析單個(gè)影響因子或不同影響因子交互作用對(duì)人口空間格局的影響機(jī)制，得出以下結(jié)論：

1）湖北省人口空間格局呈明顯的東密西疏、南聚北分特征。湖北省東側(cè)人口空間布局呈明顯的以武漢市為絕對(duì)核心，逐漸帶動(dòng)外圍地區(qū)人口集聚的空間擴(kuò)散效益；而西側(cè)地區(qū)除中心行政城市具有人口次集聚中心外，大部分地區(qū)為初步開(kāi)發(fā)利用地區(qū)，人口分布較為稀疏。

2）據(jù)地理探測(cè)器因子探測(cè)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)自然環(huán)境因子對(duì)人口空間格局的影響力排序?yàn)槟昶骄鶜鉁豨t;平均高程gt;相對(duì)高差gt;地表粗糙度gt;河網(wǎng)密度gt;年平均降水量gt;相對(duì)濕度gt;干燥度gt;凈初級(jí)生產(chǎn)力。其中以年平均氣溫與平均高程作為主要影響因子，相對(duì)高差與地表粗糙度其次，其他自然環(huán)境因子影響作用相對(duì)較低。

3）在9種自然環(huán)境影響因子中，除年平均降水量與相對(duì)濕度不具有顯著性差異外，其他因子之間皆具有顯著性差異。表明選擇的9 種影響因子之間不具明顯的重復(fù)性，覆蓋面之間無(wú)交叉，正面增加了因子探測(cè)結(jié)果的可信度。

4）從交互探測(cè)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，年平均氣溫∩年平均降水量（q值0.669）、年平均氣溫∩相對(duì)濕度（q值0.669）、年平均降水量∩平均高程（q值0.675）、相對(duì)濕度∩平均高程（q值0.665）。結(jié)合因子探測(cè)與生態(tài)探測(cè)結(jié)果，表明年平均氣溫與平均高程為人口空間格局的主要影響因素，而年平均氣溫與相對(duì)濕度為輔助影響因素。

4.2 討論

人口空間格局及其影響因素研究一直是國(guó)內(nèi)人口研究的熱點(diǎn)主題。對(duì)人口空間格局的主要影響因素可以分為自然環(huán)境影響因素與社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響因素。自然環(huán)境因素是人口生存與發(fā)展的基礎(chǔ)條件，良好的自然環(huán)境是人口聚集的初始條件；社會(huì)經(jīng)濟(jì)是人口空間發(fā)展到一定程度后，再次進(jìn)行人口聚集的后續(xù)條件。本研究以自然環(huán)境作為人口空間格局的主要影響因素，而社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)人口空間格局具有何種影響，并對(duì)自然環(huán)境具有何種反饋?zhàn)饔?，是下一步的主要研究?wèn)題。

本研究采用了LBS網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)中一周的日平均人口空間分布數(shù)據(jù)，人口空間格局于一定時(shí)間段內(nèi)不會(huì)有巨大的變化，因此本研究仍可以很好地解釋自然環(huán)境對(duì)人口空間格局的影響作用。然而，不同時(shí)期人口對(duì)自然環(huán)境與社會(huì)環(huán)境的依賴(lài)程度不同，不同時(shí)期的自然環(huán)境與社會(huì)環(huán)境狀況也不盡相同。本研究重點(diǎn)探討了近年的自然環(huán)境對(duì)人口空間格局的影響作用，需考慮多年人口空間格局與自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境之間的影響機(jī)制。

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