基于空间自相关的东莞市主体功能区划分

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1、第33卷第2期地理研究Vol.33,No.22014年2月GEOGRAPHICALRESEARCHFebruary,2014基于空间自相关的东莞市主体功能区划分林锦耀，黎夏（中山大学地理科学与规划学院，广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室，广州510275）摘要：中国“十一五”规划纲要明确提出，根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力，统筹考虑未来中国人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局，将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。至今已有不少学者开展主体功能区划分研究，但所用方法工作量大，或带有一定的主观性，且未考虑同类功能区

2、集聚或分散程度。因此提出利用遗传算法改进传统聚类方法，自动划分主体功能区，在划分过程中考虑区域的全局空间自相关特性，使同类功能区在空间上呈集聚分布的格局。以近年来城市快速扩张的东莞市为例，验证了此方法的可行性，能简单有效地进行主体功能区划分。与常用的K-means聚类方法相比，新方法划分结果更符合实际情况，能进一步推广应用到其它地区的主体功能区划分。关键词：主体功能区；空间自相关；遗传算法；东莞DOI:10.11821/dlyj2014020131引言[1,2]城市化是全球普遍发生的重要社会经济现象。城市化推动了中国经济和社会的发展，一定程度上改善了居民的生活条件。

3、然而当前中国城市化渐渐脱离循序渐进的原则，[3]超出了正常的发展轨道。造成中国空间开发无序的重要原因是长期以来对空间布局方面[4]的规划的忽视。中国的快速城市化给国土空间开发带来一系列的经济、人口、生态问[5,6][7,8][9]题，例如耕地面积大幅度减小、城乡和区域发展不协调、生态破坏严重等。因此国家在“十一五”规划纲要中提出将国土空间划分为四类主体功能区，即优化开发区、重点[10]开发区、限制开发区及禁止开发区，以规范空间开发秩序，形成合理的空间开发结构。主体功能区的概念形成后，国内学者相继对此开展研究。樊杰探讨了我国主体功能区[4][11]划的科学基础；朱传耿

4、等利用空间分析及聚类方法划分江苏省新沂市主体功能区；顾[12]朝林等结合传统区划与多因子分析方法划分江苏省盐城市主体功能区；丁于思等结合[13]K-means聚类和层次聚类方法对湖南省进行主体功能区划分；Rao等利用神经网络进行[14]广西都安县功能区划分等。然而，《国务院关于印发全国主体功能区规划的通知》明确提出，优化开发和重点开发区域应相对集中分布，避免遍地开花。现有研究在区划过程中很少考虑同类功能区集聚与分散的程度。陆大道院士也曾指出，在区域发展过程中，大部分社会经济要素在“点”（各级居民点和中心城市）上集聚，并由线状基础设施（交通干收稿日期：2013-07-

5、15;修订日期：2013-11-23基金项目：国家自然科学基金项目（41371376）作者简介：林锦耀（1989-），男，广东广州人，硕士，从事地理模拟与优化等研究。E-mail:ljy2012@foxmail.com通讯作者：黎夏（1962-），男，教授，博士生导师。E-mail:lixia@mail.sysu.edu.cn349-357页350地理研究33卷线、水源通道等）联系在一起而形成“轴”。随着区域社会经济的进一步发展，“点—轴”必然发展到“点—轴—集聚区”。要使区域最佳发展，就要求以“点—轴”系统模式对社[15]会经济客体进行组织。因此，很有必要在主体功

6、能区划分过程中考虑集聚的因素。空间自相关理论可以用来解决这一问题，它衡量同一个变量在不同空间位置上的相关性。空间对象具有自相关性，空间位置越靠近的现象就越相似。已有不少学者利用空间自[16-18]相关原理分析各种地理现象，其能很好地反映特定区域内地理要素的集聚与分散程度。根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力三项指标划分不同主体功能区的同时，也要满足区域的空间自相关程度较高。常用的区划方法难以达到要求，需要引进人工智能算法进行优化。遗传算法是基于达尔文“自然选择”及“适者生存”理论的全局性概[19,20]率搜索算法，适用于解决各学科的复杂优化问题。遗传算法已被

7、成功地运用在解决各[21-24]种地理优化问题中，因此，本文提出改进常用的K-means聚类方法，利用遗传算法解决主体功能区划分的优化问题。本文以近年来城市快速扩张的东莞市为例，根据2010年的统计资料，利用遗传算法自动划分各类主体功能区，在区划过程中考虑区域的全局空间自相关特性。研究结果表明，该方法能简单有效地进行功能区划分。与常用的K-means聚类方法相比，划分结果更符合区域的实际情况。2主体功能区划分方法[13]禁止开发区一般界限明确，不依赖于评价指标，不需要重新划分。因此，只需将区域划分为优化开发区、重点开发区以及限制开发区三类，再与禁止开发区图层叠加