2000-2018 年喀什地區人類活動強度時空變化特征及影響因素分析

閆伊亮，胡江玲，張發，徐治明

（1.新疆師范大學 地理科學與旅游學院，新疆 烏魯木齊 830054；2.新疆師范大學 人文社會科學重點研究基地絲綢之路經濟帶城市發展研究中心，新疆 烏魯木齊 830054）

人類活動強度作為評價和衡量人類對地球生態系統影響程度的重要指標，逐漸被學者所運用。人類活動強度的定量化與可視化是衡量和評價人類對生態環境作用的重要基礎，是反映區域人地關系的重要指標［1］。國外學者主要從人類活動強度及其對生態環境的干擾進行探究，針對河流，海濱等不同區域［2-4］、環境變化［5］、對水資源的影響［6-7］等不同的角度進行定量分析評價。國內對人類活動強度定量測評方法主要有兩種：一是以社會經濟統計數據為基礎，通過建立指標體系，結合數理統計進行定量評價，如文英［8］最早開始對人類活動強度定量化的初步研究，并應用于計算中國各省市人類活動強度，徐志剛、汪桂生、李香云、徐小任等［9-12］對該方法有了進一步的發展和完善；二是以空間數據為基礎，利用遙感和空間分析技術對研究區域的人類活動強度定量空間模擬，如劉采、賈艷艷、趙亮、殷興偉、章侃豐［13-18］等以多期土地利用數據為基礎，利用遙感和空間分析技術，采用景觀格局指數和人類活動強度模型等方法，分別對海南省、長江中下游流域、黃土高原、三峽庫區重慶段、元陽縣等地的空間分布特征以及人類活動強度時空變化特征進行分析。其中，土地利用是人類活動作用于生態系統最直接和最主要的表現方式，從土地利用的角度定量評價區域人類活動強度是目前最常用的方法之一。近年來，徐勇［19］提出以建設用地當量為度量基本單位，采用建設用地當量面積占區域總面積的百分比構建計算模型，測度人類活動強度。該方法普適性較強，在全國和區域尺度上都得到了很好的應用［13，20］。

喀什地區地處塔克拉瑪干沙漠西南緣，屬干旱半干旱地區，轄區內57% 是山地，23% 為沙漠戈壁，綠洲僅占18.8%，森林覆蓋率4.5%，農民人均耕地面積不足3 畝［21］。因其獨特的自然環境，易受到人類活動干擾［22-23］。隨著西部大開發及喀什經濟特區重要政策的實行，在“一帶一路”建設背景下，喀什地區的社會經濟快速發展。與此同時，人類活動對生態環境也產生了影響［24］。因此，探究喀什地區人類活動強度的時空變化特征對于區域可持續發展意義重大。本文以土地利用為視角，定量分析喀什地區人類活動強度的時空動態變化，以期為喀什地區制定土地利用政策和生態文明建設提供參考。

1 研究區概況

喀什地區位于新疆維吾爾自治區西南部，地理坐標為73°20'～79°57'E、35°20'～40°18'N。三面環山，東臨塔克拉瑪干沙漠，西靠帕米爾高原，南緣喀喇昆侖山，北有天山南脈橫臥，西南高，東北低，地勢由西南向東北傾斜；喀什地區屬暖溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，年、日氣溫變化大，降水少，蒸發大，氣候干燥?？κ驳貐^下轄1 市11 縣（圖1），全區總面積約1.63×105km2，東西寬約750 km，南北長535 km，總人口約4.62×106人。為提高研究的準確性和全面性，將圖木舒克市加入喀什地區的行政區范圍內進行計算。

圖1 喀什地區行政區劃示意圖Fig.1 Schematic diagram of administrative divisions in Kashgar area

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

本文使用的喀什地區土地利用分類數據由中國科學院資源環境科學數據中心（http：//www.resdc.cn）提供，共包含2000、2005、2010、2015 和2018 年五期。本文根據分類標準、含義、喀什地區土地類型特點將其重分類為耕地、林地、園地、草地、水庫、湖泊、河渠、永久性冰川積雪、城鄉用地、交通運輸及工礦用地以及其他未利用地11 種類型；人口密度數據來源于《喀什地區統計年鑒》《中國縣域統計年鑒》。

2.2 研究方法

2.2.1 人類活動強度的計算 喀什地區研究時段內人類活動強度的計算采用徐勇等提出的人類活動強度計算模型——建設用地當量面積占區域土地總面積百分比法［19］。計算公式為

式中：HAIi為第i個地區人類活動強度；SCLE-i為第i個地區建設用地當量面積；Si為第i個地區土地總面積；SLij為第i個地區第j種土地利用類型的面積；CIij為第i個地區的第j種土地利用類型的建設用地當量折算系數；m為第i個地區的土地利用類型數量。

2.2.2 空間自相關 空間自相關是確定某一要素屬性與其相鄰的要素在空間上是否相關以及相關程度如何，包括全局空間自相關和局部空間自相關兩種［25］。全局自相關可描述區域單元內空間要素的整體分布狀態及關聯程度，局部空間自相關可以確定空間要素的聚集情況以及聚集位置等［26］。

（1）全局空間自相關 Moran'sI是常用的全局自相關檢驗統計量。本文采用Moran'sI指數來進行定量分析，計算公式為

（2）局部空間自相關 熱點分析指數可以反映人類活動強度變化的冷熱點分布格局，以及確定高值區和低值區在空間上發生聚類的位置，基于ArcGIS Getis-Ord Gi*工具對各地區進行熱（冷）點分析［28］，識別喀什地區人類活動強度變化的熱（冷）點區域，公式為

式中wij為空間權重。若G*（Z值）為正，表明i地區周邊的值較高，Z值越高，熱點更加聚集；相反G*（Z值）為負，表明i地區周邊的值較低，Z值越低，冷點更加聚集。

3 結果分析

3.1 總體變化特征

根據上述公式計算，可得到2000—2018 年喀什地區建設用地當量面積與人類活動強度變化結果（圖2）。從整體上來看，喀什地區建設用地當量面積和人類活動強度在2000—2018 年均呈現穩步增長趨勢，形成了慢-快-慢的增長趨勢，表現為前期與后期增長平緩，中期增長幅度較大，建設用地當量面積由2000 年的5 408.44 km2增長至2018年的6 354.50 km2，增長了946.06 km2。2000—2005 年建設用地當量面積年均增長為 19.38 km2，2005—2015 年建設用地當量面積年均增長為74.54 km2，2015—2018 年建設用地當量面積年均增長為34.59 km2。人類活動強度由2000 年的4.82% 增長至2018 年的5.67%，增長了0.74%。2000—2005 年人類活動強度年均增長率為0.018%，2005—2015 年人類活動強度年均增長率為0.066%，2015—2018 年人類活動強度年均增長率為0.033%。2007 年國家提出加快南疆三地州扶貧開發力度的政策，2010 年喀什被設為國家第六個經濟特區以及國家對口援疆政策的實行等原因使得2005—2015 年人類活動強度增長較快，加速了喀什地區經濟的發展。

圖2 2000-2018 年喀什地區建設用地當量面積和人類活動強度變化圖Fig.2 Changes in the equivalent area of construction land and the intensity of human activities in Kashgar area，2000-2018

3.2 時空分異特征

喀什地區2000—2018 年人類活動強度變化及分布見表1、圖3 和圖4。由表1 可看出各縣（市）人類活動強度變化差異顯著。2018 年與2000 年相比，人類活動強度增幅最大的為喀什市，增幅為9.24%；其次為疏勒縣、圖木舒克市，增幅分別為5.45%、3.44%；疏附縣、英吉沙縣、澤普縣、伽師縣增幅均在2%～3% 之間；其他縣都在0.7% 以下。

表1 2000-2018 年喀什地區各縣（市）人類活動強度變化Tab.1 Changes in the intensity of human activities in various counties（cities）in Kashgar area，2000-2018 %

喀什地區各縣（市）之間人類活動強度差異較大且差異呈擴大趨勢。從人類活動強度時間變化來看，人類活動強度大于20% 的僅有喀什市和澤普縣，且均在2015 年之后達到20% 以上；2000 年人類活動強度在10%～20% 之間的有圖木舒克市、喀什市、疏勒縣和澤普縣，到了2018 年沒有增加，但是莎車縣（9.69%）、岳普湖縣（9.25%）和伽師縣（9.49%）人類活動強度十分接近10%；2018 年疏附縣、英吉沙縣、葉城縣、麥蓋提縣、巴楚縣、塔什庫爾干塔吉克自治縣6 個縣人類活動強度均在9% 以下，占了喀什地區所有縣（市）將近一半。2000 年喀什地區人類活動強度最高的縣（市）為澤普縣，最低的為塔什庫爾干塔吉克自治縣，人類活動強度分別為18.42%、2.5%，兩者相差15.92%；2018 年喀什地區人類活動強度最高的縣（市）為喀什市，最低的依舊為塔什庫爾干塔吉克自治縣，人類活動強度分別為22.89%、2.89%，差距達到20%。

由圖3 可看出，喀什地區人類活動強度空間分布整體上呈現北高南低，東北高西南低的空間結構，地區北部葉爾羌河流域和喀什噶爾河流域人類活動強度高，最北部、南部、西部山地高原地區人類活動低，東部塔克拉瑪干沙漠地區人類活動也比較低。從喀什地區人類活動強度空間分布情況具體來看，喀什地區行政公署駐地的喀什市和自治區直轄縣級市圖木舒克市人類活動強度尤為凸顯，其中喀什市西部圖木舒克市中部以及澤普縣東部地區構成了喀什地區人類活動強度的最高值區域，人類活動強度值在40% 以上；疏附縣東南部、疏勒縣北部、伽師縣西北部和東部、英吉沙縣北部、莎車縣西部以及麥蓋提縣西北部地區人類活動強度在10%～25%之間，構成喀什地區人類活動強度的次高值區域，這些區域大部分地處河流沖積平原，人口較多，經濟發展勢頭良好，受人類活動干擾程度較大；莎車縣南部、葉城縣北部、塔什庫爾干塔吉克自治縣東北部地區人類活動強度在1%～10% 之間，構成喀什地區人類活動強度的低值區域；葉城縣西北部、麥蓋提縣西部和巴楚縣南部區域緊鄰塔克拉瑪干沙漠邊緣，氣候干旱，水資源短缺，疏附縣西北部、巴楚縣北部、英吉沙縣西南部、莎車縣西部、葉城縣南部以及塔什庫爾干塔吉克自治縣西部和南部多為山脈高原地區，山體規模較大，海拔較高，人口密度低，不適宜開展規模生產，工農業發展條件差，人類活動強度低，構成了喀什地區人類活動強度的最低值區域。由圖4 可看出，喀什地區人類活動強度空間分布隨時間也發生了一定的變化?？κ彩腥祟惢顒訌姸仍龃笥葹槊黠@，其他高值區域和次高值區域也不斷擴大，地區內大部分區域增長不明顯，但總體格局基本保持穩定。

圖3 2000-2018 年喀什地區人類活動強度分布圖Fig.3 Distribution of human activity intensity in Kashgar area，2000-2018

圖4 2000-2018 年喀什地區人類活動強度變化圖Fig.4 Changes in the intensity of human activities in Kashgar area，2000-2018

3.3 空間自相關分析

3.3.1 全局空間自相關分析 喀什地區研究時段內人類活動強度全局自相關指標結果見表2。從表2 可以看出，2000 年、2005 年、2010 年、2015 年和2018 年人類活動強度的Moran'sI值均大于0 且值較大，表明喀什地區人類活動強度具有顯著的空間集聚特征。同時，2000—2018 年、2000—2005 年、2005—2010 年、2010—2015 年、2015—2018 年人類活動強度變化的Moran'sI值分別為0.48、0.37、0.50、0.35、0.34，表明相應時段內人類活動強度的變化也存在空間集聚。

3.3.2 局部空間自相關分析 為了深入探究喀什地區人類活動強度變化的空間分布格局，對各時段內喀什地區人類活動強度變化進行了冷熱點分析（圖5，已通過Z 值檢驗，P＜0.001）。從圖5 可以看出，2000—2018 年、2000—2005 年、2005—2010 年時段內喀什地區人類活動強度變化主要為熱點和冷點兩種類型，2010—2015 年、2015—2018 年主要為熱點一種類型?？傮w來看2000—2018 年喀什地區人類活動強度變化的熱點主要集中在包括喀什市、疏勒縣、伽師縣中西部、岳普湖縣西部、英吉沙縣北部、疏附縣東部的大喀什市經濟圈。冷點分布較為廣泛，主要分布在圖木舒克市以及莎車縣和葉城縣的交匯地帶。2000—2005 年喀什地區人類活動強度變化的熱點主要集中在一市兩縣（喀什市、疏附縣、疏勒縣）大喀什市一小時城市經濟圈以及圖木舒克市市區、麥蓋提縣西北部，其余伽師縣、莎車縣、巴楚縣、澤普縣也有零散分布，冷點零零散散分布在伽師縣、疏勒縣、岳普湖縣、莎車縣以及麥蓋提縣；2005—2010 年冷熱點變化較大，2007 年國家政策提出加快南疆三地州扶貧開發力度政策［29］，打造大喀什市二小時城市經濟圈，熱點在2005—2005 年變化的基礎上一市兩縣（喀什市、疏附縣、疏勒縣）城市經濟圈進行了擴張增加了伽師縣、岳普湖縣、英吉沙縣的部分區域，冷點主要分布在圖木舒克市以及莎車縣和葉城縣的交匯地帶；2010 年喀什經濟特區的設立使得2010—2015 年喀什地區人類活動變化的熱點進一步聚集與擴大，增加了伽師縣的一半區域；2015—2018 年三年變化不大，熱點較為零散地分布在喀什市、伽師縣、圖木舒克市、巴楚縣、英吉沙縣、葉城縣以及塔什庫爾干塔吉克自治縣等。

4 影響因素分析

4.1 自然環境因素

喀什地區的地形地貌與氣候特征是影響人類活動強度分布及其變化的重要因素，喀什地區三面環山，一面敞開，西南高，東北低，整個地勢由西南向東北傾斜。高原山地荒漠地區地形起伏較大，自然條件差，生態環境脆弱，土地承載力較低，且開發難度大，造成該地區人口急劇流失，大量人口向自然條件優越的地區流動，人類活動強度低，平原谷地地區因其優越的自然條件，吸引著大量人口的遷入，人口迅速增長，社會經濟快速發展，人類活動強度迅速增強。

喀什地區屬溫帶大陸性氣候，氣候干旱，降水稀少。因地形復雜，氣候差異大，可分為平原、沙漠荒漠、山地丘陵、帕米爾高原和昆侖山氣候區?？κ彩袑倨皆瓪夂騾^，四季分明，吸引了大量人口遷入，人類活動強度為喀什地區最高。葉爾羌河流域、喀什噶爾河流域等地區地勢平坦，土壤肥沃，水資源豐富，人類活動強度處于較高水平；最北部、南山地高原地區以及東部沙漠地區氣候惡劣，水資源短缺，生態環境脆弱，建設用地較少，人類活動強度低。

4.2 社會經濟因素

人口密度反映了人類活動的行為主體“人口”的空間分布狀況，對人類活動變化起著主導作用。通過相關性分析討論人口密度對人類活動強度的影響，采用2000 年、2005 年、2010 年、2015 年和2018 年五個年份的數據進行探討。相關性分析結果表明，五個年份的人類活動強度與人口密度符合線性相關關系且通過在0.01 水平的顯著性檢驗，Pearson 系數依次為0.789、0.772、0.816、0.822、0.842，復相關系數（R2）依次為0.615、0.596、0.665、0.675、0.709（表3）。

表3 喀什地區人類活動強度變化的線性擬合結果Tab.3 Linear fitting results of changes in the intensity of human activities in Kashgar area

人口、政策、經濟都是影響人類活動強度變化的重要因素。在“西部大開發”“對口援疆”等政策牽引下和建設絲綢之路經濟帶核心區的時代背景下，喀什地區迎來了經濟飛速發展的黃金時期，經濟的飛速發展也使得喀什地區人類活動強度逐年提升。

5 結論

基于2000 年、2005 年、2010 年、2015 年和2018 年5 期的土地利用數據，運用人類活動強度模型、空間自相關等方法探究喀什地區人類活動強度的時空變化規律，得出以下結論：

（1）喀什地區人類活動強度大致以2005 年和2015 年為界，前期和后期增長較為平緩，中期2005—2015 年增長迅速；2000—2005 年人類活動強度在5% 以下，2015 年達到5.57%，2018 年僅增至5.67%。

（2）喀什地區各縣（市）之間人類活動強度差異較大且差異呈擴大趨勢，2018 年與2000 年相比，喀什市人類活動強度增幅最大，達到9.24%，大部分縣（市）增長都在3% 以下；2000 年喀什地區人類活動強度最高和最低的縣（市）人類活動相差15.92%，到了2018 年差距達到20%。

（3）2000—2018 年喀什地區人類活動強度空間分布整體上呈現北高南低，東北高西南低的分布特點；綠洲平原地區高，山地高原沙漠地區低；人類活動強度高值區和次高值區不斷擴大；大部分地區增長不明顯，總體格局趨于穩定。

（4）空間自相關表明，研究時段內喀什地區人類活動強度具有顯著的空間集聚特征；人類活動強度變化的熱點主要集中在喀什市及周邊地區、葉爾羌河流域以及圖木舒克市等，冷點分布較為廣泛。

（5）喀什地區人類活動強度及其變化是自然環境因素和社會經濟因素共同作用的結果，人口密度對人類活動強度變化起著主導作用。

本文以土地利用的視角通過人類活動強度計算模型來分析喀什地區人類活動強度的變化，但是，在進行人類活動強度研究時，采用土地利用單類型數據指標使得研究結果的準確性有待提高，整合多源數據作為人類活動強度分析研究的數據支撐顯得尤為重要，所以整合多元指標、探尋綜合指標集成研究是以后研究的重點。