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2019 , Vol. 21 >Issue 9: 1341 - 1351

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2019.190160

Multiscale Spatial Differentiation and Physical Influencing Factors of Urban and Rural Settlements in the Middle Reaches of the Yarlung Zangbo River Basin

  • QIAO Fuwei 1 ,
  • BAI Yongping , 1, * ,
  • ZHOU Liang 2, 3 ,
  • CHE Lei 4 ,
  • CAO Peng 1 ,
  • CHEN Zhijie 1
Expand
  • 1. College of Geographic and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
  • 2. Faculty of Geomatics, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China
  • 3. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographical Science and Natural Resource Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
  • 4. School of Architecture and Urban Planning, Nanjing University, Nanjing 210093, China
*BAI Yongping, E-mail:

Received date: 2019-04-08

  Request revised date: 2019-06-15

  Online published: 2019-09-24

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Fold

Abstract

The Qinghai-Tibet Plateau has a vast land area, but the space suitable for human habitation is highly concentrated on parts of the plateau. The middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin is the most important population residing area on the Qinghai-Tibet Plateau. In this case study of the middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin, the kernel density analysis, space hotspot detection, the Geodetector, and other methods were applied to reveal the spatial differentiation characteristics of the size, shape, and density of urban and rural settlements and to detect the influence of physical factors from the perspective of multiscale feature units of "point-polyline-polygon". The results show that: (1) At the basin scale, there is a large difference in the scale of townships in the middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin, basically forming a North-South symmetry with "Pengcuolin-Zengshi Township" as the axis. Moreover, the pattern of the urban and rural settlements is generally regular and the density is generally low. (2) At the transect scale, only the density distribution of the Lhasa River strip is linear, while the size, shape, and density of the Yarlung Zangbo River and Xiangqu-Nianchu River, and the shape and scale of the Lhasa River are nonlinear in their respective directions. In other words, in the east-west direction of the residential area, the distribution scale and shape are characterized by "large and small at both ends" and the distribution density "small and large at both ends". However, the scale, shape, and density of the north-south direction are characterized by "large in south and small in north". (3) At the patch scale, the size of settlements is generally small, with an area of less than 1000 m 2, up to 19 099, accounting for 55.14%. The shape of the settlement is relatively regular; there are 21 256 plaque shapes for the rule type, accounting for 61.37%. Finally, the overall distribution density is low (only 0.34/km 2). (4) The size, shape, and density of urban and rural settlements are affected by many physical factors, but the influence degree of each factor is different. Among them, precipitation has no significant impact on the size, shape, and density of residential areas, altitude has the greatest impact on the size and density of urban and rural settlements, while topography and river proximity have significant impact on the morphology. Our findings can provide theoretical basis for rational optimization of the population distribution pattern on the plateau and the formulation of scientific plateau development strategies, so as to better serve the national ecological security and the economic development of Tibet.

Key words： urban and rural settlements; spatial differentiation; agglomeration distribution; physical factors; the middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin

Cite this article

QIAO Fuwei , BAI Yongping , ZHOU Liang , CHE Lei , CAO Peng , CHEN Zhijie . Multiscale Spatial Differentiation and Physical Influencing Factors of Urban and Rural Settlements in the Middle Reaches of the Yarlung Zangbo River Basin[J]. Journal of Geo-information Science, 2019 , 21(9) : 1341 -1351 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2019.190160

1 引言

青藏高原独特的自然环境决定着高原居民点的空间分布格局,高原居民点的空间分布也体现着高原地区人地关系的演变。深入分析高原居民点的空间分布,对于把握高原地区居民点产生和发展的规律,优化高原地区居民点布局等方面具有十分重要的意义。居民点的研究一直是地理学的热点话题,国内外学者对高原地区居民点或人口分布已有相关研究,研究内容上,多集中在居民点的定居或演替模式[1,2]、高原人口的分布与经济活动[3,4,5,6]和历史时期高原人类活动的考证[7,8,9]等方面,旨在探明不同高原人口的分布和人类对高原环境的适应性。关于青藏高原居民点及高原人口的研究则主要集中在空间分布模式及演变[10,11,12]、人口与城镇[13,14,15,16,17]、人口空间分布[18,19,20,21]、居民点的形态[22,23]及青藏高原人口与可持续发展[24,25]等方面,研究方法上,许多学者采用核密度和空间热点探测法[26,27]、加权Voronoi图[28]等方法探究居民点的空间分布特征,通过空间叠置法[29]、空间面板回归[30]、地理探测器[31]等方法研究影响居民点空间分布的影响因素,影响因素选取上多集中于地形要素、交通要素、气候要素和社会经济等方面,部分学者还考虑到了政策要素的影响。鉴于青藏高原的特殊地理位置,国内学者的研究成果颇丰。但是,已有研究在雅鲁藏布江中游地区居民点的规模、形态和分布密度方面较为薄弱,且从多尺度进行深入研究的较少。
青藏高原作为地球上最独特的地理单元,是中国重要的国家安全和生态安全屏障,是中华民族特色文化保护和传承地,也是“一带一路”倡议西南通道的关键节点。同时,由于青藏高原特殊的高寒环境,生态敏感且环境极其脆弱[32],居民点空间分布的极不均衡性和空间的高度集聚性在一定程度上导致了高原局部区域资源短缺和生态环境恶化等问题。而雅鲁藏布江中游地区集中了年楚河、拉萨河等雅鲁藏布江重要支流,自然条件的优越,是西藏的“金三角”地区,属于西藏高原的人口重心地区,对西藏的发展具有举足轻重的作用。鉴于此,利用GIS空间分析方法,从“点-线-面”多尺度研究了雅鲁藏布江中游地区居民点（包含城市、建制镇、农村居民点）的规模、形态和密度的空间分布格局,并采用缓冲区和地理探测器方法分析了自然因素对其的影响,以期为高原河谷地区人口分布格局的合理优化和制定科学的西藏高原发展战略提供理论依据,更好地服务于国家生态安全和西藏经济发展。

2 研究区概况及研究方法

2.1 研究区概况

雅鲁藏布江中游地区位于西藏自治区南部（图1）,包括西藏高原最为重要的“一江两河”地区（雅鲁藏布江中游及其主要支流拉萨河、年楚河流域）,平均海拔4200 m,最低海拔为3256 m,最高海拔为7195 m。县级行政区包括西藏首府拉萨市的城关区、堆龙德庆区、达孜区、林周县、当雄县、尼木县、曲水县和墨竹工卡县,日喀则市的桑珠孜区、江孜县、白朗县、拉孜县、萨迦县、康马县、仁布县、南木林县、谢通门县,山南市的乃东区、扎囊县、贡嘎县、桑日县、琼结县和浪卡子县,共计5区18县,214个乡镇,行政区划数据来源于中国科学院数据中心（http://www.resdc.cn）,时间为2015年。该地区水资源充足,可供农业利用的土地资源丰富,是西藏自治区的重要农业生产区域,也是西藏人口最集中的区域,经济实力明显强于西藏其他地区。交通运输业在西藏社会经济活动中具有举足轻重的地位,主要交通干线有青藏铁路、青藏公路、川藏和中尼公路等。
图1 研究区范围及位置

注：该图基于西藏自治区测绘局网站下载的审图号为藏S(2017)015号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 1 Scope and location of the study area

2.2 数据来源

本文数据主要来源于：① 居民点斑块源自Google Earth影像数据,数据为高分辨率的真彩色卫片,空间分辨率高达2.38 m,成像时间为2016年12月;借助LocalSpace Viewer软件,并结合居民点独特的形状、大小、颜色、纹理、图型等直接或间接解译标志,通过对全域居民点信息的目视判读与解译识别,获取雅鲁藏布江中游地区城乡居民点的空间位置和形态分布,目视解译精度较高,满足研究需求;② 年均气温、年均降水量等自然要素数据均为中国科学院数据中心（http://www.resdc.cn）提供的栅格插值数据,时间为2015年;③ 县域行政边界、河流、道路等基础地理信息数据源自2017年12月西藏自治区测绘局（http://www.xzbsm.gov.cn/）编制的西藏自治区标准地图政区简图版经矢量获得,审图号为藏S（2017）015号。
需要说明的是：本文研究对象为2016年雅鲁藏布江中游地区的居民点,基于数据的可信性与准确性,基础地理数据以2017年12月西藏测绘局发布的标准地图为准;基于数据的可获取性,选取中国科学院数据中心提供的最新的年均气温和年均降水的格网数据获取气温和降水量因子,时间为2015年。另外,研究区河流变化、年均气温和年均降水量的年际变化均很小,利用相近年份替代法,能够满足研究需求。

2.3 研究方法

2.3.1 空间热点探测
Getis-Ord Gi*指数通过对雅鲁藏布江中游地区城乡居民点规模的z值得分进行空间表达,来反映居民点规模、形态和密度的局部高值（“热点区”）和低值（“冷点区”）的集聚[33]（式（1））。
G * ( d ) = ∑ j = 1 n w ij ( d ) x i ∑ j = 1 n x j
式中：xi和xj是居民点i和j的面积;n为居民点数量;wij（d）是居民点i,j的空间权重,其通过ArcGIS计算居民点i和j间的欧式距离d所得。一般情况下,对Gi*(d)进行标准化处理, Z ( G i * ) = ( G i * ) - E ( G i * ) / Var ( G i * ) 统计显著时,若Z（Gi*）>0,属高值集聚的热点区,若Z（Gi*）<0,属低值集聚的冷点区。
2.3.2 核密度估计
核密度估计是基于对象本身分布特征的非参数密度统计方法,本文以雅鲁藏布江中游地区居民点为对象,估算并直观地表示居民点的分布概率。核密度值表示研究对象在空间分布中的集中程度[34],计算方法见式（2）。
f x , y = 1 n h 2 ∑ i = 1 n k d i n
式中：f（x, y）表示核密度估计;n为观测数值;h为带宽;k为核函数;di为第i个观测居民点位置到（x, y）位置居民点的距离。
2.3.3 景观指数
景观指数能用来描述景观格局,进而建立景观结构与过程或现象的联系,更好地解释与理解景观功能,其包含多种指标,可以从斑块、斑块类型和景观3个层面阐释景观格局。鉴于本文研究对象为居民点,为单一景观类型,适用斑块层面的指数进行分析,故选取斑块层面的景观指数斑块面积（TA）、斑块形状指数（MSI）和斑块密度（PD）3个指标来反映雅鲁藏布江中游地区居民点的面积,形状和密度。
2.3.4 地理探测器
地理探测器具有识别地理事物空间分异的特性,可以探索影响地理事物的驱动力,而影响雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度的自然因素在空间上具有异质性,适宜于地理探测器的条件,地理探测器模型如下[35]：
q D , U = 1 - 1 n σ U 2 ∑ i = 1 m n D , i σ D , i 2
式中：qD,U为雅鲁藏布江居民点规模（形态或密度）自然因子D的解释力程度,qD,U取值范围为[0, 1],某一自然因素的qD,U值越大,说明该因子对雅鲁藏布江中游地区规模（形态或密度）空间分异的解释力越强;n为研究区的数量;nD,i为次一级区域数量;i为观测乡镇; σ U 2 为研究区居民点规模（形态或密度）的方差;U为居民点规模（形态或密度）。

3 不同尺度下居民点空间分布特征

3.1 全域尺度下居民点空间分布特征

分别统计雅鲁藏布江中游地区的214个乡镇居民点总面积（TA）、平均斑块形状指数（MSI）和斑块密度（PD）,结果表明雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度的空间分异特征明显。采用阈值划分方法会造成上限或下限类型的数量极少,而多数集中在中间分组,对数据特征刻画较粗略,对居民点的分组效果欠佳,而分位数法体现一种众数思想,划分等级建立在“相对量”的基础上,对等级划分具有自校正的特点,各组内数量相对均衡。因此,本文利用ArcGIS分位数法将各个景观指数划为高、较高、中、较低、低5种类型,规模分为小规模（<5.06）、较小规模（5.06~5.70）、中等规模（5.71~10.73）、较大规模（10.74~50.57）和大规模（>50.58）,形态分为规则（<1.10）、较规则（1.10~1.21）、中等规则（1.22~1.46）、较复杂（1.47~1.84）、复杂（>1.85）,密度分为低密度（<0.32）、较低密度（0.33~0.74）、中等密度（0.75~1.26）、较高密度（1.27~2.18）、高密度（>2.19）,并进行了空间可视化（图2）。
图2 2016年雅鲁藏布江中游地区居民点的TA、MSI、PD分布

注：该图基于西藏自治区测绘局网站下载的审图号为藏S(2017)015号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 2 Distribution of TA, MSI and PD of the settlements in the middle reaches of Yarlung Zangbo River Basin in 2016

居民点TA值的空间分布显示（图2(a)）,雅鲁藏布江中游地区乡镇居民点总面积空间差异明显,基本形成以“彭措林乡-增期乡”为轴线的南北对称态势。拉萨河中下游地区和雅鲁藏布江曲水-乃东段是居民点规模高值和较高值的主要分布区,是整个雅鲁藏布江中游地区居民点规模最大的分布区,雅鲁藏布江两岸和年楚河下游也是高值和较高值的分布区;拉萨河上游是较低值的主要分布区;日喀则市北部冈底斯山区和南部喜马拉雅山区是低值主要分布区,低值区呈现南北对称特征。中值区主要环绕分布于较高值周围。拉萨市城关区,山南市的泽当镇、琼结镇,桑珠孜区均是大规模居民点分布区,这些乡镇多为西藏中心城市的发源地,在整个西藏内区域小环境优势突出,有利于人口的集聚和大居民点的形成。位于喜马拉雅山北麓康马县和冈底斯山脉的谢门通县北部乡镇以牧业为主,乡镇居民点规模总体较小。总体而言,雅鲁藏布江及其河谷地区乡镇居民点规模较大,山区乡镇居民点较小。
居民点MSI值的空间分布显示（图2(b)）,乡镇居民点形状总体较为规则,地级市行政驻地乡镇居民点最复杂。中等规则及以下的乡镇共有189个,占比达到88.32%,高值仅有5个,占比为2.34%。空间分布上,北部的冈底斯山-念青唐古拉山地区绝大多数乡镇居民点的形状为低值区,即居民点形状规则分布区。拉萨市的城关区和东嘎镇、山南市的泽当镇、日喀则市的城南街道为居民点形状复杂区。形状指数较高的乡镇零散分布在研究区内,数量为20个,占比为9.35%。中等规则的乡镇基本分布在雅鲁藏布江各支流和浪卡子湖周围,数量最多,为74个,占比为34.58%。总体而言,河流谷地乡镇居民点形态比山区乡镇更为复杂,南部喜马拉雅山区比北部冈底斯-念青唐古拉山区复杂。这是因为南部山区河谷和河流阶地分布比北部山区更多,耕地资源较为丰富,居民点聚集程度较高,而北部山区相对而言,宽谷和河流阶地较少,牧业更为发达,居民点分布分散且形态规则。
居民点PD值的空间分布显示（图2(c)）,乡镇居民点密度总体偏低,且河谷乡镇内居民点数量明显高于山区乡镇。中等密度及以下乡镇数量高达153个,占比高达71.50%,意味着超过70%乡镇的居民点数量不足0.78个/km2。空间分布上,高密度乡镇在拉萨河、尼木河和年楚河零星分布,数量仅有8个,占比为3.73%;较高密度乡镇主要分布于拉萨河上游和年楚河流域,数量为53个,占比为24.77%;中密度主要分布在日喀则市雅鲁藏布江南北两岸及拉萨河流域上游和下游乡镇,数量为70个,占比为32.71%;低密度和较低密度的乡镇主要分布在北部冈底斯山脉地区和南部喜马拉雅山区。总体而言,拉萨河和年楚河流上游较高海拔区域气候较为湿润,海拔相对较低,适宜牧业发展的区域相对较大,居民点分布密度大,高海拔地区适宜牧区发展的地区有限,居民点分布密度较低。

3.2 样带尺度下居民点空间分布特征

雅鲁藏布江中游地区居民点的分布主要在雅鲁藏布江、年楚河和拉萨河谷底。因此,以3条河流沿岸的乡镇作为样本形成样带。雅鲁藏布江样带代表东西方向居民点的分布规律,而拉萨河和湘曲-年楚河样带代表上游和下游地区南北方向的分布。样带居民点景观指数趋势分析结果显示 （表1）：3条样带的农村居民点的规模（TA）、形态（MSI）、密度（PD）呈现多模式分布。
表1 雅鲁藏布江中游地区不同样带居民点景观指数趋势分析

Tab. 1 Trend analysis of the landscape indices of settlements in different sample zones in the middle reaches of Yarlung Zangbo River Basin

类型 TA MSI PD
雅鲁藏布江样带
拉萨河样带
湘曲-年楚河样带

注：“―”表示投影在东西方向的趋势线;“―”表示投影在南北方向的趋势线;“|”表示居民点TA、MSI、PD数值的大小;“·”表示数据在某一平面内的投影。

从样带居民点的TA值来看,3条样带居民点规模分布均呈现非线性变化趋势。① 雅鲁藏布江样带居民点规模呈现先减小后增大的非线性变化,表明雅鲁藏布江中游地区居民点规模具有东西两端大、中间小的分布特征。这是因为雅鲁藏布江中游地区东西两端存在面积较大的河谷平原,是日喀则市和山南市的重要农业区,居民点分布规模大,人口高度聚集,而尼木县至仁布县段雅鲁藏布江江面狭窄,沿岸乡镇居民点分布较少。② 拉萨河样带居民点南北方向呈现南北两端低、中间高的非线性变化,在拉萨市达到峰值,表明拉萨河中游地区是大规模居民点的主要分布区。这是因为拉萨河中游地区是拉萨河平原,是整个西藏的人口重心的分布区,居民点规模远远超出其他地区。③ 湘曲-年楚河样带居民点规模在南北方向拟合曲线呈现先增大后平稳的非线性变化,表明湘曲-年楚河样带居民点规模中部和南部高于北部地区。这是因为样带北部处于冈底斯山,居民点分布较少,而样带中部是雅鲁藏布江河谷地带,居民点分布较多,样带南部的年楚河是雅鲁藏布江右岸各支流中流域面积最大河流,流域内江孜县及以下地区河谷开阔,地势起伏小,是重要的农业区,居民点分布规模较大。
从样带居民点的MSI值来看,样带居民点形态分布与规模的曲线变化趋势相似但差异更加明显。① 雅鲁藏布江样带的MSI值呈现东西两端大、中间小的特征,表明雅鲁藏布江样带东西两端的居民点形态更为复杂,中间居民点更为规则,也从一定程度上反应出东西两端居民点连片发展,而中间居民以单户为主。② 拉萨河样带MSI值呈现南北小、中间大的特征,说明拉萨河上游和下游的居民点形状较为规则且以单户为主,而中游地区居民点形状复杂,居民点连接程度较好。③ 湘曲-年楚河样带居民点MSI值在南北方向呈现先增大后平稳的变化趋势,说明样带北部地区居民点形状规则,中部和南部形状复杂。
样带居民点分布密度PD值分析发现,除拉萨河样带呈线性分布外,其他两条样带分布呈现单峰非线性分布。① 雅鲁藏布江样带密度的分布与规模、形态的分布趋势相反,呈现两头小、中间大的单峰分布趋势,说明雅鲁藏布江东西两端的居民点数量少但规模大,而中部地区居民点的分布密度大而规模普遍较小。② 拉萨河样带居民点的密度分布由北向南呈线性增长的分布趋势,表明拉萨河上游居民点数量少且规模小,中游地区数量多且规模大,下游地区数量多但规模小。③ 湘曲-年楚河样带居民点密度呈南北低,中部高的分布趋势。说明年楚河和湘曲河上游居民点的数量均少,中部雅鲁藏布江沿岸的居民点数量多。

3.3 斑块尺度下居民点类型空间分布特征

全域和样带的视角下,雅鲁藏布江中游地区居民点的规模,形态和分布密度呈现出明显的异质性,说明不同尺度下居民点均存在区域集聚性和地方差异性。因此,为了进一步明确雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度的区域集聚和差异性,以每个居民点斑块为研究对象,分别研究居民点的规模、形态和密度特征（图3）。
图3 2016年雅鲁藏布江中游地区居民点斑块的TA、MSI热点图及核密度图

注：该图基于西藏自治区测绘局网站下载的审图号为藏S(2017)015号的标准地图制作,底图无修改。

Fig. 3 Hot/cold spots of TA, MSI, and kernel density of the settlements in the middle reaches of Yarlung Zangbo River Basin in 2016

3.3.1 规模特征
雅鲁藏布江中游地区居民点规模的频率呈现幂函数的分布形式,说明雅鲁藏布江中游地区居民点的规模普遍较低,其中面积小于1000 m2的居民点数量达到19 099个,占比达到55.14%,1000~2000 m2范围的居民点数量骤降为5877个,占比为16.96%,大于60 000 m2及以上各区间的居民点数量均在10个以下。总体而言,雅鲁藏布江中游地区居民点小规模占有绝对的优势地位。
空间“热点”探测结果显示（图3(a)）：拉萨市城关区是唯一的热点区,即大规模居民点的分布地区,日喀则市的桑珠孜区和山南市的乃东区是两个较大的次热点区,即较大规模居民点的分布区,“热点区”和“次热点区”形成“三足鼎力”之势。雅鲁藏布江及其支流的大部分河谷地区形成次冷点区,其中雅鲁藏布江的拉孜县、年楚河的江孜县、拉萨河的曲水县最为典型。高海拔山区为冷点区,即小规模居民点分布聚集区,当雄县、林周县、尼木县为集中分布区。这是因为拉萨市是西藏高原的政治、经济、文化、交通和宗教的中心区域,人口高度集中,拉萨市城关区与堆龙德庆区形成 70 km2的巨型居民点。日喀则市是西藏第二大城市,处于年楚河和雅鲁藏布江的交汇之处,存在桑珠孜区最大的平原,形成较大的居民点。山南市的乃东区处于雅砻河与雅鲁藏布江交汇之处,是藏族文化的最早发祥地,也是西藏自治区的商品粮基地之一。因此,拉萨市城关区、日喀则市的桑珠孜区和山南市的乃东区形成了雅鲁藏布江中游地区大居民点的聚集区。雅鲁藏布江及其支流河谷较窄地区不利于大斑块的形成,产生了数量较多的较小规模居民点。当雄县、林周县、尼木县居民点多分布于念青唐古拉山的山间宽谷盆地,而南木林县、谢通门县的居民点处于冈底斯山脉地区。受到高大山脉的影响,雅鲁藏布江北侧山区县域形成数量众多的小规模居民点。
3.3.2 形态特征
斑块形状指数的分布频率也呈现幂函数分布,说明雅鲁藏布江中游地区居民点斑块MSI值总体较低,斑块形状主要趋于规律,仅有少部分居民点斑块形状较为复杂。居民点斑块形状指数在1.00~1.10之间的数量有21 256个,占比为61.37%,而形状指数大于2.00的数量只有270个,占比仅为0.78%。
雅鲁藏布江居民点MSI值的“热点”分布图显示（图3(b)）,雅鲁藏布江支流河谷地区为居民点MSI值的热点区,斑块的形状趋于复杂;北部山区是居民点MSI值的主要冷点区和次冷点区,斑块的形状趋于规则。具体而言,在拉萨河中游地区、年楚河中游地区和雅砻河流域形成了形态复杂的居民点“热点”聚集区,北部念青唐古拉山地区,形成了形态规则的居民点“冷点”区,尤以当雄县东北部最为集中。此外,MSI较高值主要分布在西部和南部地区,较低值区域主要分布在雅鲁藏布江中游北岸的尼木县、南木林县南部、当雄县西南部。这是因为河谷地区居民点由多户连片组成,具有一定规模,居民点的斑块形状较为复杂,而处于河流上游和山区地区的居民多以单户居民点为主,斑块形状趋于规则。
3.3.3 密度特征
采用核密度估计方法对雅鲁藏布江中游地区居民点质心数据进行分析发现（图3(c)）：
（1） 雅鲁藏布江中游地区居民点呈现明显的河谷集聚特征。较大规模的高密度集聚区共有4个,其中3个分布在年楚河流域、雅鲁藏布江流域和拉萨河流域。较小规模的高密度集聚区均分布在雅鲁藏布江流域。此外,较高密度和中密度聚集区多数依次以扩张的形式分布于高密度周围,均呈现河谷聚集性特征。
（2） 核密度分布图显示,研究区整体密度低,仅为0.35个/km2,属低密度分布,并且空间差异明显。分区统计结果显示,密度最高的达孜县为1.03个/km2,其次是贡嘎县,为0.86个/km2,桑珠孜区、林周县、扎囊县的平均密度在0.70个/km2,处于边缘区的谢通门县、萨迦县、浪卡子县、拉孜县平均密度均小于0.20个/km2,而最低密度的康马县平均密度为0.08个/km2。
（3） 县行政驻地密度明显高于其他地区。核密度图显示出雅鲁藏布江及其支流沿线的县行政驻地出现串珠状的高密度和较高密度分布区,最典型的是曲水-贡嘎-扎囊-乃东-桑日一线。

4 影响居民点空间分异的自然因素

居民点的分布受自然因素和社会经济因素等多要素共同作用,其中自然要素是居民点分布和发展演变的基础,对居民点规模、形态和密度均具有一定的影响,而青藏高原特殊的地理环境决定了居民点规模、形态和密度受自然因素的影响更为强烈,并且自然因素是一个稳定因素,对增强居民点的空间分异具有持续的影响。鉴于数据的科学性和可获取性,选取海拔、坡度、年均气温、年均降水量、地势起伏度、河流邻近性6种自然因素,采用地理探测器方法侧重分析了自然因素对雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度的影响。
通过p值显著性检验可知（表2）：海拔和年均气温对居民点规模和密度影响通过95%显著性水平检验,对居民点形态影响未通过10%检验,说明海拔、坡度和年均气温对于雅鲁藏布江中游地区规模和密度影响显著,对居民点形态的影响不显著。年均降水量均未通过10%的显著性检验,说明雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度空间分异特征受降水量的影响不显著,主要原因是雅鲁藏布江中游地区属高原温带季风半干旱气候,年降水量稀少,生产生活用水基本靠流域水资源,对大气降水的依赖程度较低。地势起伏度和河流邻近性均通过1%的显著性检验,说明地势起伏度和河流对居民点规模、形态和密度均有显著影响。
表2 雅鲁藏布江中游地区居民点规模、形态和密度自然因素的探测结果

Tab. 2 Detection results of physical influencing factors on scale, shape, and density of the settlements in the middle reaches of the Yarlung Zangbo River Basin

海拔 坡度 气温 降水 地势起伏度 河流邻近性
规模 0.316 0.211 0.199 0.028 0.036 0.240
（0.00） （0.04） （0.00） （0.44） （0.08） （0.01）
形态 0.180 0.121 0.140 0.050 0.200 0.160
（0.80） （0.13） （0.30） （0.99） （0.03） （0.05）
密度 0.290 0.200 0.279 0.050 0.123 0.061
（0.00） （0.02） （0.00） （0.13） （0.00） （0.04）

注：（）内为显著性检验p值。

影响居民点规模的自然因子依次为海拔（0.316）、河流邻近性（0.240）、坡度（0.211）、年均气温（0.199）和地势起伏度（0.036）。雅鲁藏布江中游地区处于青藏高原,平均海拔在4200 m以上,而人类的生活和农业生产必需在一定的气温和气压下才能正常进行,随着海拔的不断升高,气温和气压急剧下降,适宜人类生存的空间范围也就越来越小,居民点的规模不断减小。海拔3600~4000 m范围内分布的斑块面积为22 421.7 hm2,占斑块总面积的80.21%,而海拔小于3600 m的居民点斑块面积为2213.22 hm2,占比50.69%。居民点的建立必需在一定的坡度范围内,坡度较小的地区居民点往往最终发展成为城市,坡度越大,越容易出现泥石流等自然灾害,不利于居民点的形成,因此,居民点在坡度小的地区规模大。雅鲁藏布江中游地区居民点分布在坡度小于9°地区的斑块面积为 24 904.99 hm2,占斑块总面积的89.08%。河流是雅鲁藏布江中游地区生产生活的最主要水源,也是农业区的命脉。雅鲁藏布江中游地区农田面积占西藏农田总面积的60%以上,人口占总人口的40%,河流谷地能够从事农业生产,往往形成居民点的规模较大,而在河流上游地区和山区形成的居民点规模较小。在雅鲁藏布江中游地区独特的气候条件下,年均气温主要通过影响土地利用类型来影响居民点规模,适宜农业发展的区域往往资源环境承载力高于畜牧业发展区,因此,气温较高的农区往往形成的居民点规模较大,气温较低的牧区形成较小规模居民点。地势起伏度较大的地区,不利于居民点的连片发展,形成的居民点规模较小,地势起伏度较小的地区形成的居民点规模较大,就雅鲁藏布江中游地区而言,拉萨河和年楚河河流谷地,地势起伏度较小,是大规模居民点的聚集区。
影响居民点形态的自然因素主要是地势起伏度（0.200）、河流邻近性（0.160）。地势起伏度越大,居民点空间外延性扩张的可能性越小,居民点多以单户型为主,形态相对规则,地势起伏度小的区域居民点连片发展,形态较为复杂。喜马拉雅山区和冈底斯-念青唐古拉山,地势起伏度大,居民点往往较为规则,而处于河谷地带,居民点呈团状发展,形态较为复杂。居民点的分布具有亲水性的特征,居民点沿河岸分布较为密集且呈带状分布,而远离河流的地区多以团状为主。
影响居民点密度的自然因素依次为海拔（0.290）、气温（0.279）、坡度（0.200）、地势起伏度（0.123）和河流邻近性（0.061）。由于雅鲁藏布江中游独特的自然环境,随海拔的升高,居民点密度并未出现下降趋势,而是呈现先增大后减小的趋势,4000 m以下的乡镇居民点密度在0.98~1.26个/km2,在4100 m左右的乡镇,居民点密度均在2.95个/km2,而4500 m以上的乡镇居民点密度在0.42个/km2,5000 m以上乡镇居民点密度不到0.01个/km2。这是由于雅鲁藏布江中游地区低海拔处于河谷平原上,居民点总体规模较大,数量较多,但是4100 m左右的乡镇多为牧区,居民点分散,密度高但规模小,海拔超过5000 m后,居民点密度急剧下降。受气温影响,河谷地带气温较高,农业发展较好,人口承载力高,居民点规模较大,密度也较大,而南北两侧的低海拔山地,气温较低,畜牧业发展较好,居民点密度增高,高海拔山地区,由于气温和气压过低基本无人类活动。年楚河和拉萨河不仅为居民点的提供了充足的水源,而且提供了广阔的发展空间,居民点密度较高,但受地势起伏度影响,在低海拔山区居民点分散性高,密度高于河谷地带但规模远小于河谷地区。随着坡度的增加,土地破碎的增大,居民点的成片发展的可能性降低,居民点数量多,密度大,但规模小。河流谷地坡度较小,自然灾害少,居民点密度分布高,在坡度9°以上区域的居民点密度占比在1%以下。

5 结论与讨论

为了深入研究雅鲁藏布江中游地区居民点的空间分布特征,利用景观指数、核密度和ArcGIS空间“热点”探测等方法,从“居民点斑块-样带-研究区全域”多尺度剖析了居民点的规模、形态和密度的空间分异特征,并分析了自然因素的影响。结果表明：
（1）雅鲁藏布江中游地区乡镇居民点总规模空间分异显著、形态规则、总体密度偏低。居民点总面积最大的拉萨市城关区为365.92 hm2,面积最小的金嘎乡为1.08 hm2;居民点属于规则类型的乡镇占比高达88.32%;超过70%乡镇的居民点密度不足0.78个/km2。
（2）雅鲁藏布江样带居民点规模和形态自西向东呈现“两端大中间小”的特征,分布密度呈现“两端小中间大”的特征;拉萨河样带居民点规模和形态从北向南呈现“两端大中间小”的特征,分布密度呈现线性增长的特征;湘曲-年楚河样带居民点规模和形态从北向南呈现先增加后平稳的特征,分布密度呈现“两端小中间大”的特征。
（3）居民点斑块呈现规模普遍较小、形态比较规则、分布密度整体偏低的特征。居民点数量超过50%的面积小于1000 m2,超过60%的斑块形状指数为规则类型,平均分布密度仅为0.35个/km2。
（4）自然因素中,海拔、气温、地势起伏度和河流邻近性对居民点规模和密度均有显著影响,但影响程度各异,其中海拔对规模和密度的影响程度最大,地势起伏度对规模的影响最小,而河流邻近性对密度的影响最小。地势起伏度和河流邻近性对居民点形态影响较大,且河流邻近性影响程度更为强烈。
佛教作为一种文化现象长期存在于藏族的社会生活中,藏民独特的朝拜方式使得寺庙成为了人口分布的聚集区,居民点的规模、形态和密度基本与寺庙的等级相匹配。然而,寺庙对于西藏居民点空间分布的影响却未能定量化表达。另外,随着西藏社会的变革和经济的发展以及对外开放的扩大和现代化进程的推进,外来人口的增加也成为西藏人口增加的重要组成部分,其对于西藏居民点分布格局也具有一定影响。因此,基于多期居民点数据研究西藏高原居民点空间演化格局及宗教文化因素将是下一步进行的重点工作。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within
[1]
Preucel R W . Settlement succession on the Pajarito Plateau, New Mexico[J]. Kiva, 2016,53(1):3-33.

[2]
Talbot R K, Wilde J D . Giving form to the formative: Shifting settlement patterns in the eastern Great Basin and northern Colorado Plateau[J]. Utah Archaeology, 1989,2(1):3-18.

[3]
Ahmed M . Rural settlement and economic activity: Olive oil and amphorae production on the Tarhuna Plateau during the Roman period[M]. Leicester: University of Leicester, 2010.

[4]
Rademaker K, Hodgins G, Moore K , et al. Paleoindian settlement of the high-altitude Peruvian Andes[J]. Science, 2014,346(6208):466-469.

[5]
杜本峰, 张耀军 . 高原山区人口分布特征及其主要影响因素——基于毕节地区的Panel Data计量模型分析[J]. 人口研究, 2011,35(5):90-101.

[ Du B F, Zhang Y J . Characteristics of population distribution in plateau mountainous areas and their major influencing factors: A panel data analysis in Bijie Area[J]. Population Research, 2011,35(5):90-101. ]

[6]
周春山, 余波, 史晨怡 , 等. 援藏与西藏自治区经济发展耦合协调分析[J]. 地理科学, 2018,38(2):206-213.

[ Zhou C S, Yu B, Shi C Y , et al. The coupling and coordinating analysis between aiding Tibet and economic development in Tibet autonomous region[J]. Scientia Geographica Sinica, 2018,38(2):206-213. ]

[7]
Meyer M C, Aldenderfer M S, Wang Z , et al. Permanent human occupation of the central Tibetan Plateau in the early holocene[J]. Science, 2017,355(6320):64-67.

[8]
侯光良, 曹广超, 鄂崇毅 , 等. 青藏高原海拔4000m区域人类活动的新证据[J]. 地理学报, 2016,71(7):1231-1240.

[ Hou G L, Cao G C, E C Y , et al. New evidence of human activities at an altitude of 4000 meters area of Qinghai-Tibet Plateau[J]. Acta Geographica Sinica, 2016,71(7):1231-1240. ]

[9]
Robbins G . Population dynamics, growth and development in Chalcolithic sites of the Deccan Plateau, India[M]. Eugene: University of Oregon, 2007. ]

[10]
杨阳, 侯光良, 孙璐 , 等. 青藏高原东北缘河谷地带史前聚落空间分布模式[J]. 干旱区资源与环境, 2016,30(5):58-64.

[ Yang Y, Hou G L, Sun L , et al. The spatial distribution patterns of prehistoric settlement of river valley in the northeast of the Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Journal of Arid Land Resources & Environment, 2016,30(5):58-64. ]

[11]
马文参 . 当曲河流域牧区聚落演变及其资源环境效应[M]. 北京: 中国地质大学(北京), 2017.

[ Ma W C . Settlements evolution in pastoral area and its effect of resources environment in Dangqu watershed[M]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2017. ]

[12]
赵衍君, 刘峰贵, 陈琼 , 等. 1373-1596年河湟谷地聚落格局的时空演变[J]. 干旱区资源与环境, 2016,30(8):68-74.

[ Zhao Y J, Liu F G, Chen Q , et al. The temporal and spatial changes of settlement pattern in Hehuang Valley from 1373 to 1596[J]. Journal of Arid Land Resources & Environment, 2016,30(8):68-74. ]

[13]
傅小锋 . 青藏高原城镇化及其动力机制分析[J]. 自然资源学报, 2000,15(4):369-374.

[ Fu X F . An analysis of urbanization and its dynamical mechanism in Qinghai-Tibet Plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2000,15(4):369-374. ]

[14]
石琳 . 西藏地区城镇空间结构演变研究[D]. 北京:北京建筑大学, 2016.

[ Shi L . Study on the evolution of urban spatial structure in Tibet[D]. Beijing: Beijing University of Civil Engineering and Architecture, 2016. ]

[15]
樊杰, 王海 . 西藏人口发展的空间解析与可持续城镇化探讨[J]. 地理科学, 2005,25(4):3-10.

[ Fan J, Wang H . Spatial analysis of population development and discussion of sustainable urbanization in Tibet[J]. Scientia Geographica Sinica, 2005,25(4):3-10. ]

[16]
肖碧微, 周伟, 唐伟 , 等. 藏北高原重点生态功能区人口迁移趋势及对城镇化格局影响[J]. 山地学报, 2014,32(4):497-504.

[ Xiao B W, Zhou W, Tang W , et al. Migration trends and effect on urbanization of key ecological functional areas of the Northern Tibetan Plateau[J]. Mountain Research, 2014,32(4):497-504. ]

[17]
唐伟, 钟祥浩, 周伟 . 西藏高原城镇化动力机制的演变与优化——以“一江两河”地区为例[J]. 山地学报, 2011,29(3):378-384.

[ Tang W, Zhong X H, Zhou W . The evolvement and optimization of urbanization dynamics in "Three-River Area" on Tibetan Plateau[J]. Journal of Mountain Science, 2011,29(3):378-384. ]

[18]
赵彤彤, 宋邦国, 陈远生 , 等. 西藏一江两河地区人口分布与地形要素关系分析[J]. 地球信息科学学报, 2017,19(2):225-237.

[ Zhao T T, Song B G, Chen Y S , et al. Analysis of population distribution and its spatial relationship with terrain elements in the Yarlung Zangbo River, Nyangqu River and Lhasa River Region, Tibet[J]. Journal of Geo-information Science, 2017,19(2):225-237. ]

[19]
廖顺宝, 孙九林 . 基于GIS的青藏高原人口统计数据空间化[J]. 地理学报, 2003,58(1):25-33.

[ Liao S B, Sun J L . GIS based spatialization of population census data in Qinghai-Tibet Plateau[J]. Acta Geographica Sinica, 2003,58(1):25-33. ]

[20]
廖顺宝, 孙九林 . 青藏高原人口分布与环境关系的定量研究[J]. 中国人口·资源与环境, 2003,13(3):62-67.

[ Liao S B, Sun J L . Quantitative analysis of relationship between population distribution and environmental factors in Qinghai-Tibet plateau[J]. China Population Resources and Environment. 2003,13(3):62-67. ]

[21]
钟静, 卢涛 . 基于地形起伏度的中国西南地区人口集疏格局演化研究[J]. 生态学报, 2018,38(24):8849-8860.

DOI

[ Zhong J, Lu T . Spatial pattern of population distribution and its correlation with relief amplitude in southwest China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018,38(24):8849-8860. ]

[22]
赵卫, 沈渭寿, 邹长新 , 等. 雅鲁藏布江源头区居民点分布的影响因素[J]. 山地学报, 2012,30(6):728-736.

[ Zhao W, Shen W S, Zou C X , et al. Effect on the distribution of residential points in the source region of the Yarlung Tsangpo River[J]. Mountain Research, 2012,30(6):728-736. ]

[23]
Li G, Jiang G, Jiang C , et al. Differentiation of spatial morphology of rural settlements from an ethnic cultural perspective on the Northeast Tibetan Plateau, China[J]. Habitat International, 2018,79(9):1-9.

[24]
成升魁, 沈镭 . 青藏高原人口、资源、环境与发展互动关系探讨[J]. 自然资源学报, 2000,15(4):297-304.

[ Cheng S K, Shen L . Approach to dynamic relationship between population, resources, environment and development of the Qinghai-Tibet Plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2000,15(4):297-304. ]

[25]
傅小锋, 郑度 . 论青藏高原人口与可持续发展[J]. 资源科学, 2000,22(4):22-29.

[ Fu X D, Zheng D . Population growth and sustainable development in the Qinghai-Tibet Plateau[J]. Resources Science, 2000,22(4):22-29. ]

[26]
Qu Y, Jiang G, Zhao Q , et al. Geographic identification, spatial differentiation, and formation mechanism of multifunction of rural settlements: A case study of 804 typical villages in Shandong Province, China[J]. Journal of cleaner production, 2017,166:1202-1215.

[27]
张天柱, 张凤荣, 谢臻 , 等. 精准扶贫背景下云南少数民族山区农村居民点空间格局演变[J]. 农业工程学报, 2019,35(9):246-254.

[ Zhang T Z, Zhang F R, Xie Z , et al. Spatial pattern evolution of rural settlements in mountainous areas of ethnic minorities in Yunnan Province under background of precise poverty alleviation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019,35(9):246-254]

[28]
卢德彬, 杨建, 毛婉柳 , 等. 山区农村居民点空间分布特征与空间重构研究[J]. 长江流域资源与环境, 2017,26(2):83-91.

[ Lu D B, Yang J, Mao W L , et al. Research on spatial distribution characteristics and space reconstruction of rural settlements in mountainous areas[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2017,26(2):83-91. ]

[29]
董光龙, 许尔琪, 张红旗 . 黄淮海平原不同类型农村居民点空间分布及变化特征研究[J]. 资源科学, 2017,39(7):1248-1258.

[ Dong G L, Xu E Q, Zhang H Q . The spatial distribution and evolution of different types of rural settlements on Huang-Huai-Hai Plain[J]. Resources Science, 2017,39(7):1248-1258. ]

[30]
杨勇, 邓祥征, 吴锋 , 等. 华北平原农村居民点演变及社会经济影响因素分析[J]. 人文地理, 2019,34(2):116-124.

[ Yang Y, Deng X Z, Wu F , et al. An analysis of rural settlement evolution and socioeconomic affect factors in North China Plain[J]. Human Geography, 2019,34(2):116-124. ]

[31]
Yang R, Xu Q, Long H . Spatial distribution characteristics and optimized reconstruction analysis of China's rural settlements during the process of rapid urbanization[J]. Journal of rural studies, 2016,47:413-424.

[32]
孙鸿烈, 郑度, 姚檀栋 , 等. 青藏高原国家生态安全屏障保护与建设[J]. 地理学报, 2012,67(1):3-12.

[ Sun H L, Zheng D, Yao T D , et al. Protection and construction of the national ecological security shelter zone on Tibetan Plateau[J]. Acta Geographica Sinica, 2012,67(1):3-12. ]

[33]
Yanbo Q, Guanghui J, Yuting Y , et al. Multi-scale analysis on spatial morphology differentiation and formation mechanism of rural residential land: A case study in Shandong Province, China[J]. Habitat International, 2018,71(1):135-146.

[34]
曾璇, 崔海山, 刘毅华 . 基于网络空间点模式的餐饮店空间格局分析[J]. 地球信息科学学报, 2018,20(6):837-843.

[ Zeng X, Cui H S, Liu Y H . Analysis on spatial distribution characteristics of restaurant based on network spatial point model[J]. Journal of Geo-information Science, 2018,20(6):837-843. ]

[35]
尹上岗, 李在军, 宋伟轩 , 等. 基于地理探测器的南京市住宅租金空间分异格局及驱动因素研究[J]. 地球信息科学学报, 2018,20(8):1139-1149.

[ Yin S G, Li Z J, Song W X , et al. Spatial differentiation and influence factors of residential rent in Nanjing based on geographical detector[J]. Journal of Geo-information Science, 2018,20(8):1139-1149. ]

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