中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究.pdf

年 月第 卷 第 期 湖南师范大学自然科学学报 ，引用格式：杨利，曾凡宁，汤君辉，等 中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究 湖南师范大学自然科学学报，（）：，（）：中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究杨利，曾凡宁，汤君辉，张明雪（湖南师范大学旅游学院，中国 长沙 ）摘要西北地区国家湿地公园作为干旱环境下重要的自然生态系统，在区域发展过程中发挥不可替代的作用。以西北地区国家湿地公园作为研究对象，借助 空间分析法和可达性分析法研究西北地区国家湿地公园空间格局及可达性，并简要分析差异化现状的自然和社会经济方面的影响因素。研究结果表明：（）西北地区国家湿地公园在结构上呈凝聚型，空间分布失衡，呈东（略偏南）西（略偏北）走向。（）西北地区国家湿地公园与路网空间组合程度一般，与河流的空间组合情况良好。（）西北地区国家湿地公园可达性水平总体低下，在空间上表现出明显的差异化，可达性高值区占比 ，中值区占比 ，低值区占比 ，且在县级行政单元上这一趋势则更为明显。其中高值区占比仅为 ，次高值区所占比重为 ，中值区占比 ，次低值、低值区占比超过 。最后，从西北地区国家湿地公园空间格局及可达性两方面提出可行的发展策略。关键词国家湿地公园；空间格局；可达性分析；空间分析；西北地区中图分类号 文献标识码 文章编号 （），（，），（），（）（）（），（），收稿日期：基金项目：国家社科基金资助项目（）通信作者：杨利，博士，副教授，研究方向：旅游资源开发与湿地生态环境保护，：。杨利等：中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究 ，；湿地与森林、海洋并称为地球三大生态系统，在保护生物多样性、调节局部气候、改善区域环境、维持生态平衡等方面具有独特优势 。生态文明战略下湿地资源的生态保护备受重视，湿地旅游逐渐兴起，湿地的经济价值、生态价值得到发掘 。但是，随着经济快速发展，湿地生态系统因自然、人为两方面因素影响逐渐退化，具体表现为湿地面积逐渐萎缩，湿地景观破碎化程度加剧，湿地水质下降，湿地生物多样性锐减及湿地退化等诸多生态问题。在建立国家湿地公园后，湿地资源在一定程度上得到了保护、恢复与开发。在学术领域，湿地研究成为国内外学术界的热点议题，国外学者基于生态学、地理学、景观生态学等学科，聚焦湿地生态系统评价 、修复 、维持生态平衡 等方面。国内关于国家湿地公园的研究聚焦于湿地退化的诸多自然 、人为因素研究 、湿地保护与恢复 、湿地生物多样性 、湿地地下水生态 、湿地景观格局演变 、湿地土地利用 、湿地生态功能及价值分析 等领域。随着交通技术的发展，诸多学者对可达性展开相关研究，主要集中在公路 、铁路 、航空 、水路 等单一运输方式作为基础展开研究，地理单元也多集中在省级和市级层面。国家湿地公园的空间布局及可达性直接影响着旅游者出行的动力，理解与认识国家湿地公园的空间布局规律意义重大，有利于推动研究区域内人与自然的和谐发展。在国家大力推动生态文明发展的背景下，研究西北地区国家湿地公园的空间分布及可达性空间差异，可以为西北地区国家湿地公园的规划布局提供参考，有助于当地挖掘国家湿地公园的生态旅游发展潜力，发挥生态旅游资源优势，为旅游产业发展和湿地资源生态保护工作的开展提供理论支持。数据与方法 研究区域中国西北地区在行政区划上包括陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区以及新疆维吾尔族自治区 省（区），面积达 万 ，以山地、高原和盆地为主，大部分位于干旱半干旱区域，大部分地区多年降水量在 以下，属大陆性干旱半干旱气候，自然环境恶劣，是我国生态环境的脆弱区域。随着西部大开发战略的实施，依托丰富的矿产资源，通过“一带一路”倡议积极发展对外贸易。在“十三五”期间，西北地区旅游业发展势头旺盛，先后接待国内外旅游者达 亿人次，占全国旅游总人数的 。数据来源本研究选取西北 省（区）范围内国家湿地公园作为研究对象，数据来源于 年国家林业局公布的国家湿地公园名录（含试点）。截至 年西北地区共有国家湿地公园数量 处，并借助百度地图坐标拾取系统，逐个确定国家湿地公园的经纬度坐标，文中涉及到的行政区划空间数据来自于国家自然资源部，研究所需要的交通网络空间数据来源于地理空间数据云（：）。研究方法 标准差椭圆法标准差椭圆法主要用于分析点状要素的方向和分布情况。本文运用 软件对西北地区国家湿地公园进行分析，整体上度量国家湿地公园在空间尺度上的方向以及分布范围，展示区域内国家湿地公园的延展性以及中心性。最邻近指数最邻近指数表达的是在区域范围内点状要素的分布以及相互间的接近程度。根据指数的大小可以分为均匀型、随机型及集聚型 种情况，主要用于反映国家湿地公园在西北地区的空间分布情况。最邻近点指数的计算公式为 ，（）槡，（）第 期式中：珋为西北地区国家湿地公园与最邻近点之间距离的实际平均值，表示理论上最邻近距离，为国家湿地公园数量，为研究区域面积。核密度分析核密度分析用于计算点、线要素测量值在指定邻域范围内的单位密度。根据输入的点状数据要素直观地反映出离散测量值在连续区域内的分布情况。其公式为 （）（）。（）式中：（）表示西北地区国家湿地公园的核密度数值，为搜索半径内的国家湿地公园数量，为搜索半径，代表权重值，（）是国家湿地公园 到样本国家湿地公园 的距离 。时间成本分析可达性与交通线路的状况、目标空间分布格局以及区域发展水平等因素密切相关，且测度方法多样。本文借助时间成本分析法，探究区域内任意一点到达国家湿地公园所耗费的时间成本。其公式为 （）。（）式中：即为目标区域内点 的时间成本；代表区域内任意一点，为国家湿地公园 的权重值，赋值常数；为目标区域内点 前往西北地区任意某一国家湿地公园 的最短路线所耗费的路途时间，。本文依据 中华人民共和国公路工程技术标准（）以及西北地区交通实际情况，将不同等级道路平均通过 所花费的时间（）作为可达性测度的栅格设定时间成本值（表 ）。在此基础上，将西北地区道路矢量图以 的规格进行栅格化并赋值，针对重复的交通方式线路需要根据实际出行情况进行取舍，路网以外的区域按照游客步行的速度设计时间成本为 。表 道路类型的速度与时间成本值 道路类型普通铁路高速公路国道省道县道乡道其他速度（）时间成本 为更加直观地明晰国家湿地公园在西北地区的可达性，探究国家湿地公园在行政单元层面的整体空间分布格局，特此引入县域整体可达性。基于县级单元行政区划矢量图，利用时间成本栅格图进行统计分析，得出县域可达性的平均值，进一步得出国家湿地公园的在县域单元上的可达性水平。计算公式如下：。（）图 西北地区国家湿地公园核密度分布以及标准差椭圆分布 式中：是第 个县级单元到达国家湿地公园的可达性，为县级单元 范围内所包含的网格数量；为第 个栅格的国家湿地公园的可达性。结果分析 西北地区国家湿地公园空间格局 空间结构特征依据标准差椭圆刻画出西北地区国家湿地公园的空间分布的结构特征（图 ），得出相关结论：标准差椭圆涵盖了西北大部分地区，主要集中在新疆中东部、甘肃和宁夏全部、青海东部和北部、陕西中南部，椭圆长半轴与短半轴差距明显，空间分布具有显著指向性，总体布局呈东（略偏南）西（略偏湖南师范大学自然科学学报第 卷杨利等：中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究北）走向，与秦岭 祁连山 天山一线基本吻合。从自然方面分析，该走向多高大山脉，是西北干旱半干旱地区淡水补给的重要来源，发育众多的河流，为湿地的出现提供了基本条件。除此之外，关中平原、河西走廊、柴达木盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等地形区的分布方向与国家湿地公园的走向大致重合，导致这一现象的原因是地形相对平坦，为发育大型湿地提供了有利的条件。在社会经济方面，西北地区国家湿地公园分布走向与人口、聚落、交通等方面的空间分布走向基本一致，符合国家湿地公园充分发挥多种功能效益、开展湿地合理利用的原则。为更加直观表述其空间分布的结构类型，通过 软件测算西北地区 处国家湿地公园的最邻近距离，其中分别测算各省国家湿地公园最邻近指数以及西北地区整体的最邻近指数水平。根据式（）和式（），最终得出各区域的最邻近指数，确定西北 省中只有宁夏的国家湿地公园空间分布类型为均匀型，其余陕西、甘肃、青海及新疆 省最邻近指数 ，属于凝聚型分布，西北五省在整体分布上也呈现凝聚型（表 ）。表 西北地区国家湿地公园最邻近指数 省份理论平均距离 实际平均距离 最邻近指数 分布类型陕西 凝聚型宁夏 均匀型甘肃 凝聚型青海 凝聚型新疆 凝聚型西北地区 凝聚型图 西北 省国家湿地公园洛伦兹曲线 空间分布均衡程度西北 省区国家湿地公园洛伦兹曲线（图 ）显示：西北 省区国家湿地公园分布不均，在空间上呈现集聚型分布。为了更直接表达其空间分布均衡情况，通过计算得出基尼系数为 ，较为接近于 ，表明西北地区国家湿地公园在空间分布上呈现为不均衡状态。根据式（）对西北地区国家湿地公园核密度进行测算，其结果（图 ）进一步印证了空间分布的均衡程度，西北地区国家湿地公园整体趋势是东多西少，围绕陕西中部、南部形成核心区域，边缘区域为次核心地区的局势。国家湿地公园分布从东至西密度呈 级依次递减，层次分明。在西部边缘形成了核密度中值区，呈现出“两头密集，中间稀疏”的特征。国家湿地公园的形成与区域环境密切相关，核密度分布与气候、地形、河流分布、山脉走向等因素有千丝万缕的联系。从气候方面，可以发现核密度自东向西递减，与我国降水量变化趋势相吻合，气候干旱地区也是国家湿地公园分布的真空地带。从地形区划上，国家湿地公园在东部黄土高原分布最为密集、中部祁连山脉、西部天山山脉以及准噶尔盆地等区域是国家湿地公园分布的热点区域。从河流分布上，国家湿地公园主要分布于永久河流、季节性河流沿岸，其中黄河沿岸，黄河一级支流沿岸发育众多国家湿地公园。单从数量而言，新疆地区国家湿地公园数量最多（处），甘肃地区数量最少（处）。具体而言，国家湿地公园主要分布在西北地区的陕西南部、宁夏及甘肃中部、青海东部、新疆北部和西部等地区，而新疆南部、甘肃北部以及青海西部集中连片地区是国家湿地公园分布的低值区，国家湿地公园的数量寥寥无几。空间分布组合程度利用 软件进行缓冲区分析，分别建立以道路（铁路、高速、国道、省道）为轴心的 ，三级空间缓冲区（图 ），进一步探究西北地区国家湿地公园空间分布特征。结果表明（表 ），在国道 以内国家湿地公园数量为 个（占比 ），在高速 范围内国家湿地公园第 期数量为 个（占比 ），在铁路 范围内国家湿地公园数量为 个（），在省道 以内国家湿地公园数量 个（）。总体来看，国家湿地公园与各类型道路在空间上的组合程度一般，省道在 范围内所占比重较大。在 近距离范围内的国家湿地公园数量上，省道大于国道，大于铁路，大于高速，因此，相较于其他道路类型，省道与国家湿地公园组合程度最好。在空间分布上，陕西、宁夏、甘南等地区的道路与国家湿地公园具有良好的空间组合性，新疆地区省道与国家湿地公园的空间组合程度较高，其他道路类型组合情况不佳。值得注意的是，新疆南部、青海西部、甘肃北部国家湿地公园分布较少的区域，国家湿地公园却与道路在空间上具有密切的联系，具有较好的空间组合性。选取河流作为缓冲区轴心，探究国家湿地公园与河流的空间组合程度，结果显示（图 ）：在 的范围内有 处国家湿地公园（占比 ），在 的阶段，国家湿地公园数量 处（占比 ），在 范围内国家湿地公园数量 处（占比 ），超过河流 范围的国家湿地公园数量为 处（）。结果表明，国家湿地公园主要依托水体进行建设，河流是其主要的发源地，西北地区国家湿地公园与河流的空间组合程度良好。表 以道路为轴心的西北地区国家湿地公园分布情况 道路类型 个 个 个 个 累积频率国道 高速 铁路 省道 图 以道路为轴心的西北地区国家湿地公园缓冲区分布 图 以河流为轴心的西北地区国家湿地公园缓冲区分布 可达性研究 整体可达性测度根据式（）发现西北地区国家湿地公园可达性水平在空间分布上存在明显的差异（图 ），整体上将其划分为 个时间段，根据各个时间段的不同占比以及累积比重得出以下结论（图 ）：西北地区国家湿地公园的可达性差异明显，其中 以内的可达性占比最小，仅为 ，而介于 的区间所占比重最大，占比为 。总体来看，除 以内的两个阶段所占比重较低，其余各个时间阶段的比重都超过 。将 个时间段进一步总结为可达性高、中、低值区，整体分析西北地区国家湿地公园的可达性水平。其中 以内作为可达性高值区，阶段作为中值区，超过 的区间作为可达性的低值区。其中高值区占比 ，中值区占比 ，低值区占比 ，研究发现西北湖南师范大学自然科学学报第 卷杨利等：中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究地区接近一半的国家湿地公园可达性较低，可达性时间均超过 ，此类国家湿地公园的旅游发展前景并不乐观，可达性将会是制约其发展的主要因素。可达性中、高值区占比超过 ，意味着西北地区半数以上的国家湿地公园的可达时间介于 以内，基本满足旅游活动开展的要求。可达性高值区在空间上主要集中在西北地区的东部和西部，包括陕西、宁夏、甘肃东南部、新疆的西部和北部。其中，新疆地区可达性高值区主要围绕塔里木盆地、准噶尔盆地以及天山山脉分布，东部地区是可达性高值区的密集分布地区，主要沿黄河及其支流、河西走廊一线分布。可达性低值区在青海西部、新疆南部、甘肃中西部等广大区域内集中连片分布。究其原因，与该区域自然环境恶劣，气候干旱等因素密切相关。可达性中值区主要分布在高值区、低值区的外围边缘，大致呈条状零散分布在西北地区范围内。图 西北地区国家湿地公园整体可达性示意图 图 西北地区国家湿地公园可达时间的分布频率和累计频率 县域单元可达性为从宏观角度探究目标区域国家湿地公园的可达性水平，以西北地区县域行政单元作为研究单位，通过式（）计算得出西北地区国家湿地公园县域可达性（图 ），并将其划分为 个阶段（图 ）。结果表明县域可达性时间低于 的高值区占比仅为 ，零星分布于新疆、宁夏以及甘肃部分区域的交通枢纽或人口密集处，其中陕西中部地区分布较为集中。介于 的可达性次高值区所占比重为 ，在空间上呈斑块状集中分布于陕西以及宁夏高值区的外围。处于 这一区间范围的县域可达性中值区占比 ，除部分新疆西部、北部极少地区分布以外，宁夏大部、陕西中南部、甘肃南部地区分布较为集中，并以次高值区域为核心，沿边缘分布。超过 的次低值、低值区是西北地区国家湿地公园县域可达性的主体部分，占比超过 ，其中大于 的低值区占比达到 ，在新疆南部、青海西部、甘肃北部等邻近区域集中连片分布。个阶段在空间分布上亦呈现规律性，整体格局为：除北疆外，国家湿地公园在县级行政区域的可达性自东南向西北递减，呈现“核心 边缘”的分布态势，并且低可达性成为该地区的主要组成部分。西北地区国家湿地公园发展优化策略基于西北地区国家湿地公园的空间分布格局以及可达性等相关研究结果，从空间分布格局和可达性两方面提出相应的优化策略以期进一步推动西北地区国家湿地公园的保护与旅游开发（图 ）。空间格局优化策略 优化空间，提高质量以地方政府为主导，协调各部门，推动有条件的湿地建设申报国家级湿地公园，形成与区域人口多寡、密度相匹配的分布格局。陕西、宁夏、新疆北部地区国家湿地公园分布较为密集，自然环境、社会经济条件相对优越，应鼓励基础设施较好的省、市级湿地公园进行合理规划，进一步扩大规模、提高质量，努力创建国家湿地公园，提升该区域的核心地位。青海省、新疆南部国家湿地公园数量寥寥无几，应依托现有的各类沼泽、河流、库塘，按照国家湿地公园的标准作为发展指向，遵循生态保护的原则，充分第 期完善其服务功能，进而申报国家湿地公园，增加国家湿地公园数量，缓解西北地区国家湿地公园在空间分布上的失衡现象。图 西北地区国家湿地公园县域可达性示意图 图 西北地区国家湿地公园县域可达时间阶段分析 图 西北地区国家湿地公园发展优化策略 强化合作，集聚发展西北地区国家湿地公园空间分布结构整体上呈现凝聚型格局。陕西中部的关中平原上分布数量众多的国家湿地公园，彼此之间，距离较短。根据国家湿地公园的分布现状，深化国家湿地公园彼此之间的联系，设计专属旅游路线，通过交通将国家湿地公园串联并且发挥集聚效应。依托现有交通路网，发挥旅游直达线路的优势，设计不同的旅游观光方式，包括火车旅游专列、大巴观光专线，甚至发展小型客机低空观光航线，将国家湿地公园旅游与交通有机融合，一则通过直达交通提高国家湿地公园的可达性水平，二则开发新颖的旅游交通方式用以推动该区域国家湿地公园的旅游发展。可达性优化策略 建设枢纽，衔接东西西北地区国家湿地公园的可达性结果显示，可达性高值区主要集中分布在西北地区的陕西中南部、宁夏以及零散分布于新疆地区的天山两侧、准噶尔盆地和塔里木盆地边缘的城市区域，以东西两个可达性高值区作为交通网络的核心枢纽，在现有的交通路网的基础上完善中心城市通往周边区域的交通线路，强化“双核心”在区域网络中作用。依托“一带一路”倡议，恢复河西走廊这一历史区域交通要道的重要地位，构建交通网络的主干，依托交通路网的“点 轴”模式，更好地衔接西北地区的东西联系。湖南师范大学自然科学学报第 卷杨利等：中国西北地区国家湿地公园空间格局及可达性研究 构建框架，承接上下西北地区交通线路网络化程度低且分布不平衡，交通枢纽对于基层行政区划的影响阻碍因素较多，大型城市与乡镇之间的交通连接不畅。研究结果显示，西北地区国家湿地公园可达性的中值区占比 ，是西北地区国家湿地公园交通网络中的重要组成部分。在考虑区域经济发展水平、人口状况、聚落分布等现实情况的基础上，推动局部交通发展水平，通过修建新道路，加宽道路，硬化路面，提高车速等手段，减少交通枢纽与乡镇之间的阻碍因素，完善县、乡两级道路，进而推动“点 轴”模式朝区域交通网络化方向发展。完善网络，区域覆盖部分国家湿地公园分布在西北地区广袤的无人区，远离人口、聚落、交通线路，可达性水平低下。因此，加快基础交通设施建设，打通邻近聚落与国家湿地公园的通道，加强人类社会与国家湿地公园的联系，是完善西北地区国家湿地公园交通网络的最后组成部分，进一步将国家湿地公园这一点状要素镶嵌在整个西北地区交通网络结构中，整体上大幅度提高国家湿地公园的可达性，这无论是对于旅游发展还是国家湿地公园的生态服务价值的实现均有重要意义。结论与讨论 结论（）西北地区国家湿地公园空间结构为凝聚型，且地区间分布不均衡，整体呈现东多西少的趋势，布局呈东（略偏南）西（略偏北）走向。（）西北地区国家湿地公园与路网的空间组合状况整体一般，仍有较大的提升空间。其中，陕西、宁夏、甘南等地区的道路与国家湿地公园具有良好的空间组合性。另一方面，国家湿地公园与河流的空间组合状况整体良好。（）西北地区国家湿地公园整体可达性区域差异显著，其中 以内的可达性高值区占比 ，介于 的中值区占比 ，超过 的低值区占比 。（）基于县级行政单元的国家湿地公园可达性呈五级分布，低于 的高值区占比仅为 ，介于 的可达性次高值区所占比重为 ，处于 这一区间中值区占比 ，处于 的次低值区占比 、大于 的低值区占比达到 。讨论西北地区国家湿地公园在空间分布上呈现为东多西少、凝聚型结构特征，这与西北地区水资源分布密切相关。西北地区面积广大，区域内部空间差异较大，降水量自东向西逐渐递减，河流也呈现为东密西疏的特征，水资源分布不平衡，因此为西北地区国家湿地公园现今的空间分布结构的形成提供了可能性。国家湿地公园与河流的空间组合程度的分析结果也再次验证了国家湿地公园的分布与水资源的分布是具有相关性的。其次，西北地区国家湿地公园整体可达性水平较低，在空间分布上呈现明显的差异性，陕西、宁夏地区以及新疆天山山麓地带可达性相对较高。分析其原因，无外乎自然环境和社会经济两方面的影响。干旱是西北地区最突出的自然特征，人口、聚落主要分布在水资源较为丰富的平原、山麓、盆地边缘等地区，进而影响农业、工业、交通等经济要素的区域分布，这就决定了西北地区国家湿地公园在空间分布以及可达性方面存在明显差异。因此，国家湿地公园的空间分布与可达性水平除自然因素的约束外，还受外部社会、经济等因素的影响，通过合理的人为干预，优化空间布局，完善基础设施，改善道路条件，完善交通网络，促进区域经济发展等途径可以推动西北地区国家湿地公园的进一步发展。本文是在理想状态下开展的可达性研究，由于数据获取的局限性，在不考虑交通拥挤、突发事件、实际路况及交通方式的衔接等实际情况的前提下，默认不同级别道路速度不同，同级道路的速度是唯一的；西北地区高铁发展落后，线路单一且班次较少，在西北地区客运交通中所占比重较少，路网数据选取过程中未将高铁线路计算在内，这一点与真实的可达性水平相对而言会存在一定的误差。在后续研究中，完善路网研究数据的同时可以着重关注西北地区国家湿地公园空间格局、可达性等方面的时空演化，纵向分析，把握发展规律，进而预测其未来趋势。此外，本文因篇幅有限，只对空间分布及其可达性的影响因素进行了简要分析，在后续研究中可以从自然、社会经济等方面展开系统化的探究，分析其空间格局及可达性的影响因素及作用机制。第 期参考文献：蔡剑英，王?，李春晖等 湿地景观格局研究前沿热点及发展趋势 西南大学学报（自然科学版），（）：杨利，谢慧，谢炳庚 中国大陆 个省（市、自治区）湿地旅游网络关注度时空差异及其影响因素 湖南师范大学自然科学学报，（）：，（，），（）：，（）：，（）：?（），（，），（）：，：，（）：，：，（）：，（）：李晓东，傅华，李凤霞等 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