基于地形因素的秦巴山区人口-经济空间格局及其影响机制研究

地形是影响区域人口分布和社会经济发展的重要因素,尤其在山地区域其影响和约束作用更加明显。以秦巴山区为例,基于SRTM数据提取高程和地形起伏度,借助多种空间分析和地统计学方法,分多个尺度对人口、经济空间的格局和分异特征进行分析,重点从地形要素定量揭示其与人口、经济空间的相互关系和影响程度。研究表明：① 秦巴山区人口经济空间分异特征明显,Lorenz曲线和基尼系数结果显示,人口分布具有不均衡性,但不均衡程度低于全国水平,Moran's I指数结果说明人口、经济空间具有一定集聚特征,且在像元尺度下集聚程度更明显;②人口、GDP密度呈现外围热、内部冷的空间格局,通过像元尺度的空间要素密度分析发现人口、经济要素在垂直方向上的分异十分明显;③ 样带研究中人口、GDP密度与海拔的变化曲线呈反向相关,人口、经济在小尺度范围对地形有一定的适应性;④ 经济发展对地形条件依赖性更强,人口和村庄对地形的适应性更加明显;地形的垂直分异特征导致自然环境和区域发展条件的空间差异,进而影响着人口、经济的空间分布格局。     

基于栅格的豫西山区地形起伏特征及其对人口和经济的影响

地形起伏是约束山区人口分布和经济发展的关键因素,尤其在山地平原过渡带其约束作用更为显著。以位于秦岭-黄淮平原过渡带的豫西山区为例,基于200 m分辨率DEM数据,采用均值变点法确定地形起伏度的最佳统计单元,并提取地形起伏度;以1∶10万土地利用、乡镇人口和县域各产业数据为基础,建立人口和经济空间化模型,同时生成200 m分辨率的栅格人口和经济密度图;在系统分析地形起伏度、人口和经济密度空间分布规律的基础上,借助统计分析方法基于栅格单元定量揭示了地形起伏度对人口和经济的影响,并与其他地形因子的影响进行对比分析。结果表明：① 豫西山区地形起伏度以低值为主,58.6%的区域地形起伏度小于等于0.5个基准山体的高度（相对高差≤ 250 m）;空间上呈西高东低、中间高南北低的格局,与海拔、坡度均呈较强的正相关,且与坡度的相关性更大。② 被选作验证的人口和经济数据与对应模拟值的线性拟合度分别为0.943和0.909,表明空间化结果能反映人口和经济分布的实际状况。③ 地形起伏度对人口和经济的影响强于其他地形因子的影响,与人口密度和经济密度呈较好的对数拟合关系,拟合度分别为0.911和0.874;豫西山区88.65%的人口居住在地形起伏度不超过0.5的地区,88.03%的生产总值分布在地形起伏度不超过0.3的地区。相对人口分布,研究区的经济发展向地形起伏度低值区的集聚态势更加明显。     

基于GIS的关中-天水经济区地形起伏度与人口分布研究

地形起伏度作为影响人口分布的重要因素之一,是人居环境自然评价的一个重要指标,在小尺度人居环境自然评价方面也具有较高的准确性和实际应用价值。基于关中-天水经济区栅格数字高程模型,采用窗口分析等方法,利用ArcGIS软件空间分析模块中的邻域分析,提取了基于栅格尺度的关中-天水经济区地形起伏度,并从比例结构、空间分布和高度特征3个方面系统分析了关中-天水经济区地形起伏度的分布规律及其与人口分布的相关性。研究结果为:①关中-天水经济区的地形起伏度以中低值为主,地形起伏度小于2.4的区域占总面积的96.66%,其中平地比例占总体的32.4%;地形起伏度越高的地区,平地比例越低,反之亦然。②关中-天水经济区的地形起伏度呈现南北高中间低的空间格局,最高值为宝鸡市太白县,最低值为关中平原;经度上的变化规律不是很明显,纬度上的地形起伏度无论从南到北还是从北到南都是先下降后增高的。③随着海拔高度的增加,地形起伏度呈现逐渐升高趋势,但变化幅度不大。④地形起伏度对区域人口分布有较强的影响,关中-天水经济区近90%的人口居住在地形起伏度小于1.5的地区,人口密度与地形起伏度的曲线拟合度非常高。     

黔桂喀斯特山区植被变化及其地形效应

为科学认识喀斯特山区植被变化及其地形效应,基于MODIS NDVI数据,采用统计学方法,系统分析2000-2016年喀斯特山区植被变化的时空特征及其与海拔、地形起伏度、坡度、坡向的关系。研究表明,黔桂喀斯特山区植被绿度中部高,西北及东南较低,年均NDVI随海拔和地形起伏度的增加呈单峰曲线变化,峰值位于400~600 m,NDVI随坡度和坡向的变化不明显;2000-2016年大部分地区NDVI呈增长趋势,其中超过20%的地区呈显著增长（P<0.05）,年均增长率约0.0018。西部和东南部绿化趋势最为显著,仅在东北和中东部,NDVI呈下降趋势;NDVI呈增长趋势的比例随海拔的增加而增加,说明该喀斯特山区近年来植被恢复向着良性化方向发展,高海拔植被恢复速率更快,低海拔缓坡处的植被生态建设需要进一步加强。     

基于投影寻踪模型的河南县域交通与经济协调性评价

通过建构县域交通优势度与经济发展水平综合评价指标体系,运用投影寻踪模型对2003 年和2008 年河南省各县域单元的交通优势度和经济发展水平进行综合评价与比较。进而采用耦合协调度模型对河南县域交通优势度与区域经济发展水平的耦合协调性进行评价、比较与分类。研究表明,2003-2008 年期间河南省各县市交通优势度与经济发展水平均获得了较大幅度的提升,但区域分异现象还较为突出。县域交通优势度由2003 年的沿主要交通干线带状分布向团块状连片分布态势演进,中原城市群地区县市交通优势度高于外围地区,平原地区县市交通优势度高于山区县市;而县域经济综合发展水平西部普遍高于东部,山区资源县市高于平原农业县市。交通优势度与县域经济耦合作用强度普遍较高,并呈明显的增强态势,但多数地区交通与经济的协调发展度还有待提升,大多数县市交通发展水平超前于经济发展水平。因此,如何在既有的交通优势条件下推进河南县域经济的快速发展,是实现河南交通与经济协调发展的关键问题。     

1989-2009年河南省农作物地理集聚及其演化机制

以河南省17 种农作物为对象,采用1989-2009 年的地市级数据,对农作物的集聚特点、专业化格局及其演化机制进行分析。研究结果表明:河南省农作物的集聚水平低且整体增长缓慢,尤其是遍在农作物;部分农作物有分散化的趋向,而水稻的集聚程度一直很高,较大程度上影响了河南省农作物整体的集聚水平;经济作物的集聚与区域专业化程度均高于粮食作物,且分布格局变化不大,仍集聚于研究时段初始时的优势区域;蔬菜类作物专业化程度较低,其空间分布与城市化水平高度相关,不断向郑汴地区集聚;水果类作物不断向豫西山地尤其是三门峡市集中,而部分水果类作物如葡萄、桃等则出现分散化的趋势。总体来说,各市域间农作物结构相似度高,分工与专业化生产初现雏形。在此基础上,构建了基于演化经济地理学的“稳定—变化—选择—适应”过程分析框架,对河南省农作物集聚与专业化格局的形成演化机制进行阐释。     

贵州省乌江流域人口分布与地形的关系

研究流域人口分布与地形的关系,有助于了解地理环境对人口分布的影响。以贵州省乌江流域为研究区,基于DEM数据和人口数据,提取海拔、坡度、起伏度等地形因子,研究人口分布与地形因子的关系。研究结论：① 人口数量在海拔800~1400 m的地区超过60%,人口密度在1000~1200 m的地区最高。② 人口数量与人口密度随着坡度上升总体呈下降趋势。③ 人口密度在起伏度小于50 m的地区超过1000人/km ²,人口密度随着起伏度上升总体呈下降趋势。     

长沙市基础教育资源空间可达性和供需匹配度评价

以长沙市为例,基于POI、夜间灯光、土地利用、路网、DEM等影响人口空间分布的变量因子,构建随机森林模型将2018年乡镇人口分解到100 m格网中,然后利用成本加权距离法分析基础教育资源的空间可达性,最后利用改进潜能模型计算基础教育资源的供需匹配度。结果表明：1）在村级（社区）尺度,人口空间化结果与统计数据的线性拟合R²达到0.73,优于WorldPop数据集;长沙市人口分布整体呈现“一主两副多点”的空间格局,能细致地刻画分布特征。2）长沙市基础教育资源空间可达性整体较好,分别有97.72%、96.20%和89.46%的居民能在30 min内到达最近的小学、初中和高中;城乡差异明显,设施密集、交通发达区域的基础教育资源可达性较好;可达性较差的村（社区）集中分布在辖区面积大、多林地山区的县（市）。3）长沙市主城区和浏阳、宁乡城区基础教育资源多处于供需均衡状态,但仍有部分区域的资源配置有待加强;镇区基础教育资源供需匹配度处于偏高状态,乡村地区基础教育资源在其服务半径内多处于匹配度高值状态,强度以设施点为中心向外逐渐降低,需要加强校车配置和接收寄宿学生的能力,以扩大生源范围。     

中国典型山区农业水土资源匹配格局变化——以太行山区、横断山区、黔桂喀斯特山区为例

为了解中国典型山区农业水土资源分布的匹配程度及其格局变化,研究以区域内单位面积耕地拥有的农业水资源量刻画太行山区、横断山区和黔桂喀斯特山区农业水土资源的时空匹配情况。结果表明：① 三大山区耕地分布的集中程度较高。太行山区的耕地主要分布在河北境内的北段地区和山西境内的南段地区,横断山区的耕地主要分布在南段地区,喀斯特山区的耕地分布呈现“南北多中部少”的格局。② 三大山区农业水资源的分布及变化都主要集中在低海拔地区。太行山区的农业水资源主要分布在山西、河南段,横断山区的农业水资源主要分布在四川境内,喀斯特山区的农业水资源较均匀地分布在广西和贵州境内。③ 太行山区农业水土资源匹配程度较差,横断山区、喀斯特山区农业水土资源匹配程度较好。2000—2015年间,太行山区中部、横断山区东部、喀斯特山区南部地区的农业水土匹配程度有变好趋势,而太行山区南部、横断山区西南部、喀斯特山区北部地区的农业水土匹配程度有变差趋势。研究时段内,太行山区的水田转旱地情况突出,太行山区也是三大山区中农业水土资源匹配程度最差的,应该关注太行山区的用水压力,重视农田水利设施维护和农田灌溉水有效利用。     

基于栅格的关中平原城市群人居环境质量综合评价

基于自然与人文多重栅格数据,构建人居环境质量综合指数评价模型,分析2015年关中平原城市群人居环境的空间分异格局,并对人口分布与人居环境质量的协同性进行探讨。结果表明:(1)人居自然环境呈现出自东向西,由山地、高原向平原、谷地依次递减的空间分布格局,受地形影响最为明显,地形起伏度与人居自然环境呈负相关关系。(2)人居人文环境表现出平原低、山区高,城镇高于乡村的空间分布格局,受城市行政层级影响显著。(3)关中平原城市群人居环境综合质量指数介于0.216~0.716之间,呈现出以关中平原、汾河谷地向外梯级递减的带状空间分布格局。(4)关中平原城市群人口密度与人居环境质量空间分布显著一致,总体呈现出平原高于山地,城市高于乡村的空间分布规律,人居环境质量越高,人口密度越大,土地利用也越充分。     

基于栅格的安徽省人口-经济耦合关联及地形梯度差异

基于2018年的人口数据和经济数据,采用土地利用影响模型对社会经济指标空间化,探讨安徽省人口-经济空间关系对地形的响应.结果表明:1)空间化模型预测的人口和经济密度能够反映实际状况,并将人口-经济空间关系划分为超前型、滞后型和协调型3种类型.皖南山区以滞后型为主,经济集聚滞后于人口集聚;皖北地区以协调型为主,人口和经济...     

Association of elevation error with surface type,vegetation class and data origin in discrete-returns airborne LiDAR

Airborne LiDAR (light detection and ranging) data are now commonly regarded as the most accurate source of elevation data for medium-scale topographical modelling applications. However, quoted LiDAR elevation error may not necessarily represent the actual errors occurring across all surfaces, potentially impacting the reliability of derived predictions in Geographical Information Systems (GIS). The extent to which LiDAR elevation error varies in association with land cover, vegetation class and LiDAR data source is quantified relative to dual-frequency global positioning system survey data captured in a 400-ha area in Ireland, where four separate classes of LiDAR point data overlap. Quoted elevation errors are found to correspond closely with the minimum requirement recommended by the American Society of Photogrammetry and Remote Sensing for the definition of 95% error in urban areas only. Global elevation errors are found to be up to 5 times the quoted error, and errors within vegetation areas are found to be even larger, with errors in individual vegetation classes reaching up to 15 times the quoted error. Furthermore, a strong skew is noted in vegetated areas within all the LiDAR data sets tested, pushing errors in some cases to more than 25 times the quoted error. The skew observed suggests that an assumption of a normal error distribution is inappropriate in vegetated areas. The physical parameters that were found to affect elevation error most fundamentally were canopy depth, canopy density and granularity. Other factors observed to affect the degree to which actual errors deviate from quoted error included the primary use for which the data were acquired and the processing applied by data suppliers to meet these requirements.     

基于乡镇尺度的河南省人口分布的地统计学分析

基于地统计学方法,以乡镇层面的第六次人口普查数据为基础,对河南省人口分布及其影响因素进行分析。结果表明：全省人口分布基本上可划分为山区低密度、平原中密度和城市高密度三种类型;变异函数在东西、南北、东北—西南和西北—东南四个方向上趋向相近,距离超过80 km后,各向异性增强;变异函数的指数模型拟合效果最好,插值结果直观地表现了人口疏密的梯度变化;洛阳至淮滨一线为全省较明显的人口分界线;山区和平原两种地形条件是影响该省人口空间格局的基本因素;在平原地区,区位条件和社会经济发展的互动作用又成为影响城镇人口分布的主要因素。在推进城镇化的进程中,应结合主体功能区划和新型城镇化战略,有序推进城乡人口的再分布。     

土地覆被类型空间格局与地形因子的定量关联及其应用

以全国1∶25万土地覆被数据、全国公里网格DEM数据和县级行政区划数据为基础,首先,在国家尺度上宏观分析地形因子对土地覆被类型空间分布格局的影响,土地覆被类型空间分布宏观格局受海拔高度、坡度、地表起伏度的影响明显,而与坡向的关系并不显著;其次,以县级行政单元为统计分析样本,利用多元线性回归分析方法,在国家和区域两个尺度建立土地覆被类型面积占比与主要地形因子之间的定量模型,在6类土地覆被类型中,除草地以外,其他5类土地覆被类型的面积占比均与地形因子之间呈显著相关关系,显著性由高到低的排列顺序依次为森林、农田、荒漠、聚落和湿地水体;最后,以相关性最好的森林的空间分布为例,说明了将所建立的模型应用于栅格单元上某种土地覆被类型面积占比估算的可能性,虽然估算结果与实际情况存在差异,但总体趋势基本保持一致,特别是土地覆被类型面积占比大的区域。     

秦巴山区乡村交通环境脆弱性及影响因素——以陕西省洛南县为例

山区乡村长期处于地形地貌制约、自然灾害频发的风险胁迫之下,乡村交通系统网络化水平低、抗灾能力弱,交通环境脆弱性问题突出。以秦巴山区洛南县为例,基于人地关系脆弱性的暴露、敏感、应对能力3个维度构建了涵盖风险事件、地理特征、关键出行路径、路网结构、交通工具、家庭资本等要素的乡村交通环境脆弱性基本构成框架,并针对性建立了评估指标体系。依托ArcGIS和GeoDa软件解析了洛南县交通环境脆弱性的空间结构和空间自相关特征,运用地理加权回归模型探寻了自然、人口、社会、经济因素对交通风险应对能力的影响及空间差异。结果显示：交通环境脆弱性以县城及城郊为中心向外递增形成圈层结构,且垂直差异显著;暴露度、敏感性均与应对能力呈现显著的空间负相关性,脆弱性局部“热点”区域广泛分布于北部中山地带,且陷入了高暴露、高敏感、低应对能力的窘境。“冷点”区域多为城郊或邻近镇区的村庄,敏感性低,应对能力高;地形条件、产业分布、人口结构与受教育程度、家庭规模对交通风险应对能力有显著影响,影响性质及强度存在空间差异。     

山区贫困县中小学空间格局变化与可达性分析——以河南省嵩县为例

山区贫困县具有经济落后、交通不便、人口分散且居住空间格局快速变化等特点,使得其中小学空间格局变化及可达性分析在教育公平中具有重要意义。本文以豫西山区贫困县嵩县为例,利用1997、2007、2015年中小学数据,运用趋势面分析和引力模型等方法对其空间格局变化及其空间可达性进行研究。主要结论为：①嵩县中小学空间布局在一些地形条件地区局部集中：小学在浅山丘陵区和低山区分布相对较多,初中则局部集中在浅山丘陵区;②撤点并校使中小学数量减少,各行政村内学校数量的分布差距缩小,趋势线逐渐平缓;③Voronoi模型的Cv值结果显示,中小学空间分布呈集聚分布状态,随着中小学数量的减少其空间集聚程度逐渐下降,在县域北部沿东北—西南走向呈现面状密集分布区,沿境内两条主要干线路(G311和S247)分别形成南北和东西向狭长带状分布区;④2015年中小学空间可达性区域差别明显,小学最远入学距离为最近入学距离的160倍,有26.1%的村庄初中入学距离达10 km以上,且全部位于中山和低山地区;⑤地形、交通、人口、经济、政策因素等对嵩县教育资源的分布具有重要影响。     

The spatio-temporal heterogeneity of county-level economic development and primary drivers across the Loess Plateau,China

Unbalanced economic growth is a ubiquitous phenomenon while investigating the regional development at a large spatial scale.Therefore,it is of great significance to analyze the spatio-temporal pattern of regional economic growth and the drivers to understand and facilitate the economic development of low development areas.Taking a county as a funda-mental study unit,we used the county-level per capita GDP data on the Loess Plateau from 2005 to 2017,and geographic variables such as slope,elevation,and population density to analyze the spatio-temporal differences and the driving factors of the county-level economic development in the Loess Plateau by employing both conventional and advanced quantitative methods including Exploratory Spatial Data Analysis(ESDA)and the geographic detector model.Our results suggested that:(1)The selected indicators,including absolute difference,the fluctuation of relative difference and total difference of economic development on the Loess Plateau,all show steady increasing trends,respectively.(2)There are 64.5％of the counties with economic development being below the average level of the whole Loss Pla-teau region.The relatively high developed counties are distributed in the"A"-shaped regions in Inner Mongolia Autonomous Region,Shaanxi,and Henan provinces,however,the low development counties are mainly located in the"V"-shaped regions in Gansu and Shanxi provinces.(3)GDP,investment in fixed assets and urbanization rate are the major driving factors influencing the regional economic development,and the combined effects are far greater than that of any individual factor.     

地块质量特征对西南山区梯田撂荒的影响——以贵州剑河县白都村为例北大核心CSCDCSSCI

为分析西南山区梯田撂荒地块质量特征及影响因素,厘清山区梯田撂荒与可持续利用机制,本文以贵州省剑河县白都村为例,综合运用农户调查数据与无人机高分辨率影像数据探讨梯田的撂荒规模、空间分布情况及地块质量特征;构建二元Logistic回归模型,对影响梯田撂荒的各地块质量因素作用大小进行定量分析。结果表明:①白都村样本农户的梯田面积为62.518 hm^(2),多集中分布于耕作高差、坡度和耕作距离较大区域,其撂荒面积为21.354 hm^(2),撂荒率为34.16%。②梯田的地块质量因素对其撂荒的贡献程度表现为:灌溉条件>动力使用状况>田埂坍塌状况>耕作面积>综合地形条件,其中灌溉条件、动力使用状况、耕作面积与梯田撂荒均呈负相关,田埂坍塌状况和综合地形条件与梯田撂荒呈正相关。研究结果对于推进西南山区梯田的可持续利用与管理具有重要的理论及实践意义。     

Relief degree of land surface and its influence on population distribution in China

The relief degree of land surface (RDLS) is an important factor for describing the landform at macro-scales. This study defines a concept for RDLS and applies the concept for population distribution study of the entire country. Based on the concept and macro-scale digital elevation model datum and ARC/INFO software, the RDLS at a 10 km×10 km grid size of China is extracted. This paper depicts systemically the spatial distributions of RDLS through analyzing the ratio structure and altitudinal characters of RDLS in China. The con-clusions are drawn as follows: the RDLS in more than 63% of the area is less than one (1) (relative altitude is less than 500 m), reflecting the fact that most of RDLS in China is low. In general, the RDLS in the west is larger than that in the east and so is the south than that of the north in China. The RDLS decreases with the increase of longitude and latitude and the change of RDLS at the latitudes of 28°N, 35°N, 42°N, as well as at the longitudes of 85°E, 102°E, 115°E could reflect the three major ladders of China. In the vertical direction, the RDLS increases with the increase of altitude. Analysis of the correlation between RDLS and population distribution in China and its regional difference shows that the R2 value between RDLS and population density is 0.91 and RDLS is an important factor influencing the spatial distribution of population. More than 85% of the people in China live in areas where the RDLS is less than one (1), while the population in areas with RDLS greater than 3 accounts only for 0.57% of the total. The regional difference of correlation between RDLS and population within China is significant and such correlation is significant in Central China and South China and weak in Inner Mongolia and Tibet.     

Expert-driven semi-automated geomorphological mapping for a mountainous area using a laser DTM

In this paper a semi-automated method is presented to recognize and spatially delineate geomorphological units in mountainous forested ecosystems, using statistical information extracted from a 1-m resolution laser digital elevation dataset. The method was applied to a mountainous area in Austria. First, slope angle and elevation characteristics were determined for each key geomorphological unit occurring in the study area. Second, a map of slope classes, derived from the laser DTM was used in an expert-driven multilevel object-oriented approach. The resulting classes represent units corresponding to landforms and processes commonly recognized in mountain areas: Fluvial terrace, Alluvial Fan, Slope with mass movement, Talus slope, Rock cliff, Glacial landform, Shallow incised channel and Deep incised channel. The classification result was compared with a validation dataset of geomorphological units derived from an analogue geomorphological map. For the above mentioned classes the percentages of correctly classified grid cells are 69%, 79%, 50%, 64%, 32%, 61%, 23% and 70%, respectively. The lower values of 32% and 23% are mainly related to inaccurate mapping of rock cliffs and shallow incised channels in the analogue geomorphological map. The accuracy increased to 76% and 54% respectively if a buffer is applied to these specific units. It is concluded that high-resolution topographical data derived from laser DTMs are useful for the extraction of geomorphological units in mountain areas.