基于GIS的延边州地名文化景观空间分布特征研究
吴 静, 金石柱,2*, 郑文丽
(1.延边大学 地理与海洋科学学院；
2.延边大学 东北亚研究院:吉林 延吉 133002；
3.自然资源权益调查监测院，哈尔滨 150000 )
地名是人们赋予某一特定空间位置上自然或人文地理实体的专属名称[1]。地名文化景观具有丰富的文化内涵，是在一定的时空范围内对某一特定地域的统一称谓，承载了民族、国家主权、语言文化与地理特征等多维信息[2]，是文化地理学的重要研究内容，可以说地名景观是地域文明在地表的凝结和保留[3]，在很大程度上能够反映某一特定区域的自然地理和历史文化的特点。
随着地理信息系统(GIS)技术发展和成熟，越来越多的学者从文化地理学的角度出发，并基于GIS技术对地名文化景观的空间分布特征展开研究，硕果颇丰。20世纪90年代，随着计算机技术优化研究手段与方法在地名研究中的应用，国内外学者开始采用GIS技术与定量分析的研究方法，推进了地名文化景观的研究。如Stephen C Jett以亚利桑那州纳瓦霍锡安峡谷和青利大峡谷为研究对象，详细地探究了地名与环境和人们生活方式的关系[4]；
Stephan F利用GIS技术，以美国中西部日耳曼语地名为研究对象，认为地名由来与社会的关系极为密切[5]；
Capra G F等将GIS技术与数学模型相结合,认为人文地名的命名与自然环境有着莫大关系[6]。
国内对地名学的研究起步较晚，在建国后有了较大发展，并成立中国地名研究所，建立了中国地名数据库。王盼等利用GIS手段对新疆天山北麓的地名文化景观进行可视化分析，探究其空间分布与历史政治、自然等的关联[7]；
孙百生等将承德地区的乡村聚落作为研究对象，借助GIS中基于空间平滑分析法，解读承德乡村的空间分布特征[8]；
王雨涵以武威市乡村聚落为研究范围，从空间角度挖掘其分布特征，分析成因[9]。王洪波对保定不同类型聚落地名进行量化统计，基于GIS揭示了不同地名景观的空间分异规律[10]。苏都尔利用GIS技术分析扎鲁特旗的地名空间分布特征[11]。吴威龙通过计量方法和GIS技术分析恩施州国家级传统村落的时空格局等[12]。翁佳丽[13]、李艳[14]、谢焕景等[15]人运用GIS技术对晋江乡村旅游、石家庄道路网、聊城公园绿地展开研究。可以说，以文化地理学中文化景观的相关理论作为出发点，利用数理统计法与GIS手段相结合对地名文化景观展开相关分析研究，已变成地名文化研究的主旋律。
该研究以延边州的聚落地名为研究对象，揭示延边州地名所承载的自然和社会的各种信息，希冀为延边州地名保护、传承与发展提供一定的借鉴意义，并丰富地名学研究的应用价值。
延边州坐落于吉林省东部，是中国最大的朝鲜族聚居地。41°59′47″～44°30′42″N，127°27′43″～131°18′33″E。地处中、朝、俄3国交界处，东与俄罗斯滨海边境区交界，南与朝鲜隔江相望，西临吉林市、白山市，北接黑龙江省牡丹江市。依托黑、吉、辽东北3省的广阔腹地，成为东北沟通海内外的重要窗口，是东北亚区域地理重心的交汇点，也是联结欧亚与北美海陆运输格局的重要枢纽。延边州属于长白山区，地势西高东低，地形多样，以山地和高原为主，自西南、西北、东北3面向东南倾斜，属中温带湿润季风气候。全州总面积4.33万km2，辖6市2县，约占吉林省总面积的1/4[16](图1)。
图1 研究区
2.1 数据来源
该研究所使用的地名为延边州的聚落地名。地名数据由国家测绘地理信息局国家地理信息数据库的矢量地图摘录，并参照各县市地名志进行校对而得。使用聚落地名能够相对完整地体现研究区地名的特征，同时使用地名志数据能够确保地名信息的准确性。该研究选择的延边州地名共3 062个，自然地名1 753个，占比为57.25%，人文地名1 309个，占比为42.75%。
2.2 研究方法
2.2.1 核密度估计法
核密度分析法用于计算每个输出栅格像元周围的点要素的密度，通过考察规则区域中点密度的空间变化，研究点的分布特征，计算公式为[17]：
(1)
式中，s为待估计地名的位置；
si为落在以s为圆心、h为半径的圆形范围内的第i个地名的位置；
h的取值会影响到地名核密度值空间分布的平滑程度。
2.2.2 空间自相关分析法
空间自相关分析法是一种空间统计方法，用来表示空间变量的区域结构形态，也是检验某一要素属性值是否与其相邻空间点上的属性值相关联的重要指标[18]，其目的是确定某一变量在空间上是否相关及其相关程度[19]。常采用全局莫兰指数(Global Moran’s I)的检验方法来进行验证，该指数取值在[-1,1]，I<0代表负相关，I=0代表不相关，I>0代表正相关。对于全局Moran’s I指数,可以用标准化统计量Z来检验n个地域在空间上是否存在自相关关系,当Z大于0时,表示正相关；
当Z小于0时,表示负相关；
当Z等于0时,表示随机分布。对不同时间的同类要素的分布形态,Z值越大,聚集程度越大；
Z值越小,离散程度越大[20]。其计算公式为[21]：
(2)
式中，n为研究区空间观测对象的数量；
xi和xj分别为空间位置上第i个和第j个观测对象的值;X则是所有对象的平均观测值；
ωij为空间权重矩阵,表示空间位置上第i个和第j个观测对象的邻接关系。
根据书籍、电子资料、相关文献等资料与地理学中自然景观和人文景观的含义相结合，确定符合延边州特征的地名分类体系，将地名景观分成自然和人文2大类。其中，自然类地名分为山系、水系、方位、动植物、矿藏以及数字6类，人文类地名分为历史文化、经济、社会、姓氏、寄意等5类。其高频用字、数量以及占比见表1。自然地名中方位地名的比重最大，人文地名中寄意地名的比重最大。
表1 延边州地名用字分类Table 1 word classification of place names in Yanbian Prefecture
4.1 核密度估计
通过GIS中的核密度估计法(KDE)，制作出延边州各类地名景观的点密度分布图，并通过查阅相关文献资料，解读部分地名景观空间分布特征的形成原因。
4.1.1 自然类地名景观空间分布特征
自然地名点密度分布见图1。
图1 自然地名点密度分布
山系地名景观的点密度分布如图1a所示，因延边州有着54.8%的山地地形，使得山系地名的总体分布呈现出小分散、大集聚的特点。地名景观集中布局在和龙、龙井、延吉以及图们4市接壤的西南-东北向的盆地地带，这一带海拔较低、盆地底部较为平坦，气温相对较高，聚落多喜在此类地形区聚集，点密度值约为182.24～292.27 个/km2。
水系地名景观点密度分布如图1b所示，其总体特征呈现大分散、小集聚的特点。水系类地名主要分布在中南部，气候为温带大陆性季风气候，夏季凉爽多雨。因和龙、龙井两市接壤地带河网密集，主要有图们江、珲春河等，自然而然就成了水系地名最密集地带，点密度值约为254.81～427.47 个/km2。沿河而居，便有了与河流同名的村落，如敦化市大蒲柴河镇柳树河村，因处于富尔河支流柳树河河畔而得名[22]。
方位地名景观点密度分布如图1c所示，方位地名的布局形态与山系地名类似，但因沟谷相间的地貌类型，以方位命名的地名在数量上是最多的，占全部自然类地名的30.06%。其中，最密集区如龙井市中部点密度值高达573.86～845.87 个/km2。
矿藏地名景观点密度分布如图1d所示，有多个高密集区，如龙井(石油、天然气等)、延吉(煤、石油等)、图们(铜、铅等)、汪清(油页岩等)4市县接壤的广阔的西南—东北向的沟谷地带，其次是敦化市(煤、铁等)和安图县(金、钼等)境内的盆地地形区，以及珲春市(煤、沙等)南部。延边州地下宝藏极为丰富，矿藏在地名上有很多反映，例如炭矿屯即为龙井市的一个自然屯。
动植物地名景观点密度分布如图1e所示，最密集区在州内中部地带，延沟谷自西南向东北布局。季风气候雨热同期的特征有利于动植物生存繁衍，动植物资源丰富，野生动物共642种，野生植物约3 890种。在延边州境内，以梨命名的自然屯就有十几个，例如梨花洞、梨树洞、梨树屯等。
数字地名景观核密度空间分布如图1f所示，集中布局在敦化市中部和北部、图们市大部以及汪清县的西北部。因州内山脉、河流众多，以数字命名方便记录位置，如敦化市的二道沟村、三道沟村等。
4.1.2 人文类地名景观空间分布特征
历史文化地名点密度分布如图2a所示，其内涵包括历史古迹、宗教、文化以及学校等。因整个东北处于汉文化圈的外围，属于边疆史，是中国史的一个边缘部分。延边州的历史文化类地名自然就比较少，布局也较为分散，仅在和龙、龙井接壤的中部地带，形成了一个自西向东的小面积密集区。例如，早在唐朝就设忽汗州的敦化，因王权政治取自《中庸》“大德敦化”一语，寓意为“欲使民风敦厚有教化，须施以德政”[23]。
经济地名点密度分布如图2b所示，其内涵包括农、工、商、交通等产业活动。经济地名主要集中布局在敦化市，点密度值约为84.30～127.95 个/km2，呈长条状自南向北分布，说明这里历史上产业活动频繁，次密集区是延吉、龙井、图们3市接壤的小面积区域。
社会地名点密度分布如图2c所示，其内涵包括军事、行政及开拓地名3个部分。集中布局在和龙、龙井、图们、延吉4市接壤的盆地地形区，以及珲春市中南部，点密度值约为199.50～308.31 个/km2，空间上呈现点状分布。社会地名如珲春市的2个以炮台为名的村屯，东炮台村和西炮台村，均因有清代构筑的要塞式炮台而得名[23]。安图县的红旗村，因曾是清朝时期的军事组织而得名。
姓氏地名点密度分布如图2d所示，集中布局在敦化市中部的河谷平原以及和龙与龙井交界处，大体上呈点状分布。由于血缘或历史渊源，姓氏相同的人多喜聚集而居，例如张家屯、马家村等。
寄意地名点密度分布如图2e所示，高度集中布局在和龙、龙井和延吉3市接壤的盆地地形区，点密度值约为1 008.65～1 617.65 个/km2。寄意地名表达了人们追求美好生活的愿望，如延边州珲春市哈达门乡胜利村，因抗日战争胜利后，此地的生产、文娱活动等超过周围各屯，故得此名[24]。位于图们江上游安图县，意在祈祝图们江一带永远安宁。
图2 人文地名点密度分布
4.2 空间自相关分析
利用ArcGIS空间统计工具，导入延边州地名点要素，进行空间自相关分析，分别测算自然地名和人文地名的全局莫兰指数(表2)，分析延边州各类地名的全局空间自相关特征。通过全局自相关分析发现，延边州各类地名空间分布的Moran’s I估计值均为正，且通过显著性检验，表明延边州各类地名在空间上呈现集聚分布态势。其中，自然类地名的Moran’s I估计值均介于[0.5,1]，空间相关性很强，地名相关性程度由高到低依次为矿藏、数字、动植物、水系、山系以及方位地名。人文类地名的Moran’s I估计值介于[0.5,1],仅有社会、经济和姓氏地名，空间相关性远不及自然类地名。
表2 延边州各类地名文化景观的Moran’s I值和Z得分
4.3 高程分析
高程作为对地形进行评判分析的主要因子,影响人类在日常生活中获得各类生产与生活资料的便捷程度,影响聚落交通通达度,进而影响聚落的发展水平。基于ArcGIS地理信息系统，导入延边州DEM(高程)底图，通过聚类分析，按照100 m的间隔对延边州的高程分为10个区间：≤100 m、100～200 m、200～300 m、300～400 m、400～500 m、500～600 m、600～700 m、700～800 m、800～900 m、≥900 m(注：上含下不含)。
通过将延边州各类地名点与DEM高程图的叠加，并进行点提取分析，得出各区间海拔的地名数量分布情况(表3)。
表3 延边州各类地名文化景观高程分布统计
在高程分布中，自然类地名的平均海拔为392 m，大多布局于700 m海拔以下，所占比重为88.03%。人文类地名的平均海拔为373 m，大多布局于600 m海拔以下，所占比重为90.84%。此外，自然类和人文类地名景观在海拔200～600 m处是最多的,这一布局与延边州有74.5%的山地、丘陵面积有莫大关系。
4.4 坡度分析
坡度用来表征地表陡缓的程度，影响着地表的物质循环与能量交换的规模和强度，是制约土地生产力的重要因素[25]。依据国际地理学会联合地貌调查与地貌制图委员会关于地貌详图应用的坡地分门别类进行了7级划分方案，规定0°～0.5°为平原，0.5°～2°微斜坡，2°～5°为缓斜坡，5°～15°为斜坡，15°～35°为陡坡，35°～55°为峭坡、>55°为垂直壁。经测算，延边州自然类地名的均值为6.7°，人文类地名的均值为6.1°，属于斜坡。该研究按照3°的间隔将延边州的坡度划分为9个区间：≤3°、3°～6°、6°～9°、9°～12°、12°～15°、15°～18°、18°～21°、21°～24°、≥24°(注：上含下不含)。在ArcGIS中，将延边州的地名点数据与DEM高程图进行叠加，使用坡度分析，并进行点的提取与分类整理(表4)。
由表4可知，延边州各类地名大多位于12°以下的坡度处，自然类所占比重为87.28%，人文类所占比重为90.38%，2类地名的空间分布坡度值具有相似性。此外，2类地名在3°～6°的分布是最多的，自然类比重为34.28%，人文类比重为35.92%，即位于缓斜坡处，这是因为缓斜坡比斜坡和陡坡更利于耕种和劳作，聚落便集聚在这一坡度区间。
表4 延边州各类地名文化景观坡度分布统计
4.5 坡向分析
坡向对于山地生态的形成有着较大的影响作用，日照时数和日照强度取决于山地的方向，从而形成局部气候差异,也是影响聚落分布的因素之一[26]。对于北半球而言,太阳辐射在南坡被吸收最多,其次为东南坡和西南坡,再次为东坡和西坡、东北坡和西北坡,在北坡最少[27]。该研究将延边州的坡向划分为10个区间：-1°(平地)、0°～22.5°(北)、22.5°～67.5°(东北)、67.5°～112.5°(东)、112.5°～157.5°(东南)、157.5°～202.5°(南)、202.5°～247.5°(西南)、247.5°～292.5°(西)、292.5°～337.5°(西北)、337.5°～360°(北)。具体分布情况见表5。
表5 延边州各类地名文化景观坡向分布统计Table 5 Slope distribution statistics of cultural landscape of all kinds of place names in Yanbian Prefecture
由表5可知，延边州两类地名景观的平均坡向值分别为173.5°、169.8°，即都是南向，这是因为地处东北的延边州冬季漫长而寒冷，向阳处更利于采光和取暖。延边州地名景观在平地和正北方向分布较少，其他方位较为均匀，且各类地名数量都是南向大于北向。其中，南向和西南向的地名最为密集。
通过对延边州地名的数理统计，利用ArcGis进行可视化分析，得出如下结论：
1) 自然类地名中，延边州中部地名景观集聚性最强。其中，矿藏地名在延边州西北、西南、中部以及东北部都有集中分布的区域，数字地名集中布局在延边州的西北、中部以及东北部。
2) 人文类地名中，中部地区集聚着各类地名，西北部集聚了经济和姓氏地名，东北部集聚了社会地名。
3) 延边州各类地名空间分布的Moran’s I估计值均为正，表明延边州各类地名在空间上呈现集中分布的特征，且自然类地名的空间相关性大于人文类的。
4) 各类地名景观在各类因子的分布上呈现一致性，均集中布局于高程较低、坡度较缓、日照条件较好的阳面。
该研究对延边州地名文化景观进行了自然和人文属性的分析，丰富了延边州的文化资源，对于增强人们的地名保护意识具有重要意义。此外，研究中所收集和整理的数据能够为以后的地名学研究提供一定的借鉴和参考价值。不足之处在于局限在静态的分析，缺乏地名时空演变的探讨，今后还需深入剖析随着时间的变化，各类地名文化景观的空间扩散情况，力求实现地名空间变化规律的动态模拟。
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