基于GIS的新疆人口空间分布研究

　　0 引言

　　人口在不同的地域环境中表现为不同的分布形态.人口分布是在指一定时间内、一定空间上的分布状况,是人口过程在空间上的表现形式[1-3].其分布受社会生产方式、经济发展水平、生产布局特点、自然地理环境等因素的综合制约[4-6].研究人口分布的意义在于揭示该地区人口分布的空间特征,并探究引起这种地域差异的原因,为实现人口、资源、环境的可持续发展以及制定人口空间结构优化措施提供参考,以解决当前的人口问题.目前在对人口空间分布状况的研究中最为常用的指标之一是人口密度,其与土地使用状况、交通状况、环境和生活质量等因素密切相关,常用于人口空间分布的研究.因此,本研究基于GIS的人口空间分布研究侧重于建立人口密度模型,从而揭示人口空间分布变化特征.

　　1 研究区概况

　　1.1 区位特征

　　新疆维吾尔自治区,地处73°40′-96°18′E,34°25′-48°10′N 之间.位于中国西北边陲,面积 166.49 万 km²,占中国国土总面积的六分之一,是中国面积最大的省级行政区.目前,新疆维吾尔自治区管辖2个地级市(乌鲁木齐市、克拉玛依市)、7个地区(吐鲁番地区、哈密地区、塔城地区、阿勒泰地区、阿克苏地区、和田地区、喀什地区)、5个自治州(昌吉回族自治州、伊犁哈萨克自治州、博尔塔拉蒙古自治州、巴音郭楞蒙古自治州、克孜勒苏柯尔克孜自治州),此外还有4个自治区直管县级市(石河子市、五家渠市、图木舒克市、阿拉尔市).

　　1.2 地貌形态

　　整个新疆地貌为"三山夹两盆":北面是阿尔泰山,南面是昆仑山,天山横亘中部,把新疆分为南北两部分,南部是塔里木盆地,北部是准噶尔盆地,习惯上称天山以南为南疆,天山以北为北疆.新疆属典型的温带大陆性干旱气候,年均天然降水量155 mm.区内山脉融雪形成众多河流,绿洲分布于盆地边缘和河流流域,绿洲总面积约占全区面积的5%,具有典型的绿洲生态特点.

　　1.3 人口概况

　　2011 年 5 月 5 日,新疆维吾尔自治区统计局公布了第六次全国人口普查新疆人口普查数据,全区常住人口为21813334人,乌鲁木齐市常住人口为3110280人.新疆是个少数民族聚居的地方,世居于此的主要是维吾尔、汉、哈萨克、回、蒙古、柯尔克孜、塔吉克、锡伯、乌孜别克、满、达斡尔、塔塔尔、俄罗斯等13个民族,因此其人口分布特征与各民族风俗习惯也是相关的.就是在这样一片土地上孕育着几百万人口,并且有着显着的差异,因此研究这片区域上的人口空间分布特征,对指导全疆乃至西北干旱区的发展具有很现实的意义.

　　2 数据来源及方法

　　2.1 数据来源

　　以新疆行政区为基本空间单元,选取了新疆统计年鉴2000年、2005年、2009年的各个区域的人口、面积、自然增长率作为主要的数据,以新疆行政区图作为成图的底图.其中由于部分区域为最近年份划分的,数据不完全,因此本文主要针对乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市、阿勒泰地区、塔城地区、伊犁直属县(市)、博尔塔拉蒙古自治州、昌吉回族自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番地区、哈密地区15个单元的数据进行了分析与处理.

　　2.2 研究方法

　　2.2.1 首位度 首位度是衡量城镇区域人口空间分布特征的重要指标.它反映区域城镇规模序列中的顶头优势性,也表明区域中各种资源的集中程度.一般用一个地区最大城市与第二大城市人口规模之比来表示这个最大城市的首位度,它通常用来反映该国或地区的城市规模结构和人口集中程度.一般认为,城市首位度小于2,表明结构正常、集中适当;大于2,则存在结构失衡、过度集中的趋势.

　　2.2.2 集中指数与不均衡指数 集中指数是指某个指标在一定区域内的集中程度,其计算公式为式(1).

　　公式(1)中的c表示集中指数,n为区域内单元个数,xi为i单元的人口数占总人口数的比重,yi为i单元土地面积占总土地面积的比重;c的数值越小说明该区域人口空间结构越均衡,反之则越不均衡.

　　不均衡指数是指某个指标在一定区域内的分布均匀程度.其计算公式为式(2).

　　公式(2)中的u表示不均衡指数,n、xi、yi与公式(1)中所表达的含义相同;u的数值越小说明该区域人口空间结构越均衡,反之则越不均衡.

　　2.2.3 人口自然增长率 人口自然增长率指一定时期内人口自然增长数(出生人数减去死亡人数)与该时期内平均人口数之比,用于说明人口自然增长的水平和速度的综合性指标.通常以年为单位计算,用千分比来表示,计算公式为式(3).

　　2.2.4 人口密度 人口密度及其分布是一种社会经济现象,是一定时期内人口的空间存在形式,既是特定时空背景下人与自然环境以及社会经济关系的一种反映,又对自然环境演变和社会经济发展产生深刻的影响[7- 8].

　　人口密度被看作是衡量人口分布的重要指标,它反映一定地区的人口密集程度,是指在单位面积上居住的人口数量,通常用每平方千米常住的居民数量来表示,称为人口算术密度,计算公式为式(4).

　　其中D为该地区的人口密度,P为该地区的人口总数,S为该地区的土地总面积.为了研究引起人口密度区域变化的原因,又将人口密度和经济、资源紧密结合,把人口密度分为农业人口密度、比较人口密度、经济人口密度.此外还根据人口密度的不同分为不同的等级:第一级:人口密集区>100 人/km²;第二级:人口中等区25~100人/km²;第三级:人口稀少区1~25人/km²;第四级:人口极稀少区<1 人/km².

　　3 结果分析

　　3.1 新疆人口分布特征

　　3.1.1 首位度 该研究区的首位度即乌鲁木齐市人口数与石河子市人口数之比,经计算新疆区域的人口首位度为2.77(2000年),3.03(2005年),3.80(2009年)(图1)可以看出新疆的首位度呈现逐年上升的趋势,并且长期维持在一个偏高的水平,显示了首位城市充分发展、中等城市缺乏、小城市较多的结构特征,反映了该区域等级规模结构的不合理.首位城市及其周围一定范围内人口聚集,且与二级城市相差极大,易引发首位城市人口、交通等社会问题.

　　新疆人口分布有向大城市聚集的现象.从2000-2009 年首位城市的首位度上升显着,据全国第六次人口普查,乌鲁木齐市的人口已经超过300万人,其首位度已经高达5,远远大于正常值2,说明城市规模等级序列不完整,结构失衡,区域内再无强经济牵引力和人口容纳能力的大城市.与小城市相比中等城市具有较强的集聚效应,基础设施的规模大、较完备,因而又具有内涵式发展的内在动力.所以中等城市是大小城市之间的纽带,既可以为大城市的发展提供支持与配合,又可以为小城市的发展提供依托和动力[9-10],但是新疆缺乏中等城市.

　　3.1.2 集中指数和不均衡指数 由公式(1)、(2)计算可以得出 2000 年的新疆区域的人口分布集中指数为0.42241,不均衡指数为 0.05604;2005 年的新疆区域的人口集中指数为0.41394,不均衡指数为0.05512;2009年的新疆区域人口分布集中指数为0.416402,不均衡指数为0.05506(图2).从图2中可以看出从2000年到2009 年其人口分布集中指数、不均衡指数先减小后增大.说明2000年的城市集聚效应还不是很明显,随着城市的快速发展,大城市出现快速集聚发展的势头,人口分布集中于大城市,分布不均衡化,说明该区域内正处在向大城市快速集聚发展的阶段.而中国东部沿海地区,城镇发展过程已经出现由大城市极端化发展向中 等 城 市 和 小 城 市 齐 头 并 进 的 城 市 扩 散 阶 段演变[11- 13].长三角地区 2003 年的不均衡指数只有0.0244[14-15],而新疆2005年的不均衡指数为0.05512已经远远大于长三角地区,而且还在增长,2009年不均衡指数已达0.05506,相对东部沿海发达地区其人口分布的不均衡性较为显着,所以应采取措施加快中小城市的发展,以求均衡发展.

　　3.1.3 人口自然增长率 根据相关数据(由于 2000 年的数据不完全,因此在此只对2005年和2009年的人口自然增长率进行了分析),对新疆各区域2005年和2009年的人口自然增长率做了分析研究得出下表1.

　　从表1中可以看出从2005-2009年石河子市和伊犁直属县两个区域的人口自然增长率在下降,但不是说该区域人口数量在下降,只是人口增长的幅度减小了.其他区域人口数量不但在上升而且增长幅度也在加大,尤其是克孜勒苏柯尔克孜自治州、喀什地区、和田地区较为显着.新疆人口总体上仍处于上升趋势,2005 年新疆人口自然增长率为 7.91‰,2009 年已经上升为11.23‰.并且区域内人口自然增长率差异大.

　　人口自然增长率最大的区域克孜勒苏柯尔克孜自治州及其他人口自然增长率较大的地区喀什地区、和田地区、阿克苏地区都在南疆,而人口自然增长率较小的区域石河子市、克拉玛依市、乌鲁木齐市、昌吉回族自治州,甚至出现负增长的区域石河子市和昌吉回族自治州都处于北疆.

　　3.1.4 人口密度 经计算,可以得出新疆各个区域 2000年、2005年、2009年的人口密度变动表2.

　　运用MapInfo软件,将2009年新疆各区人口密度数值与新疆行政区图结合生成新疆各区域人口密度图3.具体成图步骤如下:用 MapInfo 软件,先对新疆行政区图进行配准校正,然后对划分的15个区域进行矢量化,再将该研究区2009年的人口密度的数值作为属性数据赋值,最后添加图例、图名等信息得出2009年新疆各区域人口密度图3.

　　由于五家渠市、阿拉尔市、图木舒克市是国家近年才划分出来的自治区级直辖市,在2005年以前是和原区域合并在一起的,所以在此只有2009年才有这3个市的数据.根据上图可以分出人口密度等级:人口密集区有3个分别是乌鲁木齐市、石河子市和五家渠市;人口中等区有5个为克拉玛依市、伊犁直属县(市)、喀什地区、阿拉尔市、图木舒克市;人口稀少区有10个为昌吉回族自治州、阿勒泰地区、塔城地区、博尔塔拉蒙古自治州、阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州、和田地区、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番地区、哈密地区;人口及稀少区没有.可以看出新疆各区域人口分布多为人口稀少区,且各区域之间人口密度差异大.从时间上来看,各个区域除了昌吉回族自治州和石河子市近年人口密度有下降的趋势,新疆人口整体上处于上升的趋势,其中伊犁地区、克拉玛依市、喀什地区有较为明显的上升.

　　新疆各地区人口密度悬殊大,人口密度最大的区域石河子市人口密度可达1381人/km²(2009年),人口密度最小的区域巴音郭楞蒙古自治州,人口密度只有2.7 人/km²(2009年).南北疆地区人口分布差异显着,人口密度大的区域石河子市、乌鲁木齐市、伊犁直属县(市)、昌吉回族自治州、克拉玛依市、喀什地区,除了喀什地区几乎都是北疆的区域;而人口密度小的区域巴音郭楞蒙古自治州、和田地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州等几乎都属南疆.其人口密度在某种程度上与距乌鲁木齐市的实际距离相关,可从图3看出.距离乌鲁木齐较近的昌吉回族自治州、石河子市的人口密度都有一个较大值,而石河子市又可以影响一定区域人口分布,即某地区的发展状况、规模结构会影响该区域人口分布.

　　3.2 影响人口分布的因素

　　3.2.1 人口分布与自然地理环境之间的关系 人口的分布在很大程度受到地理环境的影响.新疆虽地缘辽阔,但可利用地少,本就处于大陆内部远离海洋,其内部的地貌形态又具有明显的分异,且受"三山夹两盆"的地形影响,人口分布不均匀.新疆的地理环境在一定程度上影响了新疆的水热分配状况,进而影响了新疆的气候及降雨的时空分配.北疆地区有来自北面的气流影响故其降雨量较充沛,气候较湿润,而南疆由于天山的阻隔气流无法到达,因此气候较干燥雨水也缺乏.在吐鲁番地区距离气流影响范围较远,故其也易形成高温干燥少雨的气候特点.吐鲁番地区的连续高温以及阿勒泰地区的寒冷气候都对人口的分布起到一定的作用.绿洲河谷地带人口密集,而旱地荒漠地带很少有人口分布.且地区间差异大,区域东疆和北疆人口密度比南疆西疆大,其主要受交通和经济因素影响.

　　3.2.2 人口密度与经济水平相关性分析 人口的分布不仅受到自然地理环境的影响还叠加了现代经济因素[16- 18].农业方面,水资源是重要的决定因素.由于北疆的水资源相对丰富,因此农业发展较好,甚至在一些河谷地带出现了南疆所没有的水稻种植业.工业方面,由于工业区位论原理的要求,北疆的集聚效应比南疆较强.虽然南疆也有发展较快的城市,但由于首府的吸引力使得北疆更具集聚效应.第三产业方面,北疆在交通、自然资源方面比较有优势,使得旅游业发展很快.因此可以看出各个区域经济差异很显着,在现在这个飞速发展的时代,经济因素对人口分布起了很大作用.乌鲁木齐市作为区域内唯一的特大城市是典型代表,其经济发达,工作生活条件优越,吸引了大量人口聚集与此.用MapInfo软件,先对新疆行政区图进行配准校正,然后对划分的15个区域进行矢量化,再将该研究区2009年的人均GDP的数值作为属性数据赋值,最后添加图例、图名等信息得出2009年新疆各区域经济状况分布图4.

　　将其与人口密度分布图对比可以发现,社会经济状况与人口集中程度之间有一定的相关性.人口密度高的,集聚程度高的地区如乌鲁木齐市、克拉玛依市、石河子市,人均GDP的数值都在区域内靠前,而人口密度小的,集聚程度低的区域如和田地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州的人均GDP的数值在区域内较靠后.

　　也有例外的区域,如巴音郭楞蒙古自治州的人口密度为最低的地区,但是其人均GDP却较高,这主要是由于巴州地域面积较大但人口少;喀什地区人口密度较高但是其人均GDP却比较低,这与它较大的人口基数是分不开的.

　　3.2.3 历史及人文因素对人口分布的影响 人口素质,即人口接受教育程度对区域人口分布的影响.人口素质的高低影响地区的经济发展水平.高素质人口聚集的地方经济较发达,而经济的发展反过来影响了人口的分布,吸引更多的高素质人才,使得大城市的集聚效应更明显.新疆是个少数民族聚居的地区,少数民族人口比重比汉族人口比重大,且少数民族人口自然增长率比汉族人口自然增长率高.加上一些文化习俗、宗教信仰使得占主体的少数民族人口分布具有一定的集聚特点.

　　3.2.4 政策因素对人口分布的影响 政策因素是影响区域人口分布的又一重要因素.针对人口增长过快现象,国家提出了计划生育的政策,同时允许人口较少的少数民族地区的居民生养超过一个的子女,对于新疆这样一个少数民族自治的区域,使得少数民族人口增长比汉族人口增长快,人口居住呈现"大杂居,小聚居"的特征.同时经过国务院批准于2002年9月将图木舒克、批准设立为新疆维吾尔自治区直辖县级市,2004年1月19日将阿拉尔、五家渠批准设立为新疆维吾尔自治区直辖县级市,2011年12月28日将北屯镇设立为北屯市.这样增加了中小城市的数量,缓解大城市的人口容纳压力,带动区域发展,吸引更多的人力物力到该区域,以改变大城市集聚的现象,从而对人口的分布产生一定的影响.

　　4 结论

　　(1)从城市首位度看该研究区城市首位度较大,而且处于上升趋势.城市首位度过大会造成各种人口问题.造成首位城市人口压力过大,就业压力大,区域出现交通问题、环境问题,造成贫富差距显着,因此新疆应注重中小城市的发展,尽量发展两座150万人口的城市来解决首位城市的压力,促进区域协调发展,人口均匀分布.

　　(2)新疆人口空间分布不均衡指数和集中指数处于增加的趋势,新疆人口分布不均衡现象越来越明显.为此应该加快发展慢的地区的发展,缩小南北疆之间的差距,使其发展趋于均衡,从而使得人口分布趋于不均衡化缩小,进而达到人口均衡分布.

　　(3)从新疆人口密度分布图看,各个地区人口密度差距大,中心城市人口密度大,随着离中心城市距离的增加人口密度减小.人口密度大的地区可达到每平方千米可超过1000人,而人口密度小的地区可小至每平方千米2人.经济发展、社会环境、自然环境、历史因素,都会影响各地区经济发展,从而造成人口分布的不均衡.资源是基础支撑,环境是限制条件[19-20].总体来看,新疆人口密度空间格局的决定性因素是经济因素,因此要使得各区域人口趋于均衡化,需改变现有区域经济状况,注重提高经济欠发达区域的经济发展,从而改变区域人口分布的不均衡性.

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