中国国家地质公园空间分布及其演化研究

何小芊，王晓伟，熊国保，刘 宇

(1.东华理工大学a.地质资源经济与管理研究中心，b.资源与环境经济研究中心，江西抚州344000;2.华中师范大学可持续发展研究中心，武汉430079)

0 引言

国家地质公园是以具有国家级特殊地质科学意义和较高的美学观赏价值的地质遗迹为主体并融合其他自然景观与人文景观而构成的一种独特的自然区域。1999年4月联合国教科文组织在第156次常务委员会议上提出建立世界地质公园(UNESCO Geoparks)计划，目标是在全球建立500个世界地质公园。为配合世界地质公园的建立，2000年8月由国土资源部组织成立了国家地质公园领导小组和国家地质公园评审委员会，并开展申报工作。2001年4月国土资源部正式批准授牌第一批11处国家地质公园，截至2013年12月，批准了七批共240处国家地质公园。随着国家地质公园的建设和发展，不同学科背景的学者逐步展开了对地质公园的研究，内容主要涉及:地质公园的概念、功能价值、地质基础、管理制度等基础理论问题以及界限范围界定、资源评价、旅游开发等应用问题［1-7］。有学者专门对国家地质公园的空间分布进行了研究，如黄金火分析了85处国家地质公园空间分布的类型和空间结构形态，探讨了地质公园空间分布与大地构造、区域经济发展水平和城市发展水平的关系［8］;弓晓鹏等对182处国家地质公园的分布规律进行了统计分析［9］。国家地质公园数量的不断增加，其空间分布状况必然发生新的变化。鉴于此，本研究从空间分布类型、分布均衡性、分布密度等方面探讨我国国家地质公园的空间分布特征，并分析国家地质公园空间分布的演化规律和动因。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

GIS空间分析的工作底图采用中国地图出版社2006年出版的《中华人民共和国省级行政单位系列图》，通过ArcGIS 10.0数字化(采用Lambert_Conformal_Conic坐标投影系统)，建立基础底图。底图的信息层有行政区划层(面状数据)、县界层(面状数据)、主要城市层(点状数据)，各数据层采用人工数字化的方法将地理位置精确定位。

对于240处国家地质公园的名称和数量，以国土资源部发布的七批国家地质公园审批公告为准;对于公园的具体位置，则根据国土资源部和各地方国土、旅游、环保部门公布的地理位置信息，并结合Google地图，以点状要素将国家地质公园按批次逐一在GIS基础底图上精确定位(图1)。

1.2 研究方法

本研究主要运用GIS空间分析技术，利用ArcGIS 10中的平均最近邻要素(average nearest neighbor)、密度(density)工具，数量化测度国家地质公园的空间分布类型和空间分布密度。在对国家地质公园空间分布的演化规律揭示上，利用ArcGIS 10.0的平均中心(mean center)、近邻分析(nearest neighbor analysis)工具，并采用数理统计和空间叠置分析方法。此外，本研究还运用数学地理方法进行定量分析，利用洛伦茨曲线对国家地质公园在全国各省区分布的均衡性进行测度。

图1 中国国家地质公园分布Fig.1 The spatial distribution of national geoparks in China

2 国家地质公园空间分布的特征

2.1 空间分布类型

国家地质公园在宏观上呈点状分布，点状要素有均匀、随机和凝聚3种空间分布类型，较为传统的方法是利用最邻近点指数进行判别［10］。本研究利用ArcGIS 10中toolbox的“平均最近邻要素”工具分析国家地质公园的空间分布类型。平均最近邻要素(average nearest neighbor)工具是根据每个要素与其最近邻要素之间的平均距离计算其最近邻指数。计算分析后，“平均最近邻”工具将返回5个值:平均观测距离、预期平均距离、最邻近指数、Z得分和P值。其中Z得分表示标准偏差，Z＜-1.65为显著凝聚类型，Z＞1.65为显著随机类型，-1.65＜Z＜1.65为中间过渡类型;P值表示要素分布是完全空间随机分布的概率。

输入相关的信息，进行统计运算，计算结果为:平均观测距离为91 658.24 m，平均期望距离为121 326.99 m，最邻近比率为0.76，Z得分为-7.25，P值为0。Z值为-7.25，P值为0，说明没有可能性会使该聚类模式是随机过程产生的结果，这表明我国国家地质公园在空间上呈现显著凝聚分布。

2.2 空间分布均衡性

中国240处国家地质公园分布在全国31个省、自治区、直辖市(除港澳台)。但是由于各省份之间的自然条件、人文环境和经济发展水平存在差异，各省份所拥有地质公园数量也有较大的差异。

为了进一步证实国家地质公园空间集群分布的态势，对地质公园进行数理统计，并借助洛伦茨曲线来检验分布的不均衡和集中程度。将240处国家地质公园的个数和占总数比例按各省、自治区、直辖市分别进行统计，并按照从小到大进行排序，逐个计算累计百分比。以所在省份排序位置为横坐标(x轴)，累计比重为纵坐标(y轴)，以国家地质公园比重为坐标点，连成一个曲线，即为国家地质公园空间分布的洛伦茨曲线(图2)。结果表明，洛伦茨曲线具有典型的下凹形式，这说明中国国家地质公园具有空间集群分布的特征。也可发现，仅云南、甘肃、广西、山东、河北、湖南、安徽、福建、河南、四川等10个省份所拥有的国家地质公园数量就达到了全国总数的一半以上。

2.3 空间分布密度

为了更精确地测度国家地质公园的空间分布特征，利用ArcGIS 10的toolbox中的密度(density)工具对240处国家地质公园进行空间分布密度分析。参数中的核密度(kernel)、搜索范围(search radius)和输出栅格大小(output cell size)采用默认值，面积单位(area units)选择960万km2。结果表明，我国国家地质公园平均分布为0.25处 /10 000 km2，分布的高密度地区呈1个带状和4个块状，带状区域是太行山—巫山—雪峰山—滇东北，块状区域为皖南与皖西山地、鲁中南山地、祁连山东段、川北秦巴山地(图3)。太行山—巫山—雪峰山是我国地势第二、三阶梯的过渡带，地质构造活动性较大、地形变化十分剧烈，地质遗迹发育完整，这一过渡带有国家地质公园50多处。祁连山—秦岭—大别山带是我国大地构造的主要纬向构造带，甘宁交界的祁连山东段、川北秦巴山地和皖西山地都位于这一构造带;鲁中南和皖南地区由于局部断裂活动影响而形成泰山、鲁山、沂山、蒙山和黄山、九华山、齐云山、天柱山、牯牛降等各具特色的地质遗迹，因而这四个区域呈现国家质公园局地密集分布状态。

图2 国家地质公园空间分布的洛伦茨曲线Fig.2 Levenz curve of spatial distribution of national geoparks

图3 中国国家地质公园分布密度图Fig.3 Distribution density of national geoparks in China

相关研究成果也表明国家地质公园呈密集分布状态，如黄金火通过分析发现，我国第一、二批国家地质公园主要分布在6个集聚带［8］;弓晓鹏也通过研究发现，第一至第五批国家地质公园主要集中分布在10个集聚带［9］。中国国家地质公园的空间分布呈带状和块状密集状态，充分说明了国家地质公园空间分布的不均衡性和集群性以及组团的空间分布形态。

3 空间分布的演化规律和动因

3.1 国家地质公园空间分布的演化规律

2001年4月至2013年12月，国土资源部正式批准授牌了七批国家地质公园，地质公园数量由最初的11处增加至240处;随着数量的不断增加，国家地质公园的空间分布格局不断地演化，并呈现出一定的规律性。

(1)分布重心向北迁移。重心也称为加权平均中心(weighted mean center)，应用重心研究物质和能量的迁移是地学分布研究中的常用方法［11］。考虑到各个国家地质公园在性质上是相同的，且在空间上表现为点状形式，是一种均质分布，因而在分析分布重心时不需考虑权数。利用ArcGIS 10中的平均中心(mean center)工具对国家地质公园的分布重心进行统计，分别对第一至第七批的分布重心进行测定，结果见图4。从图中可以看出国家地质公园分布重心出现由“湖北省宜昌市—河南省南召县—湖北省十堰市—河南省内乡县—河南省灵宝市—陕西省商洛市—河南省郏县”的空间位移过程，平均移动距离为180 km;分布重心呈阶段性向东北、西南方向移动，总体呈现出向北迁移的趋势。鄂、豫、陕三省交界处是“太行山—巫山—雪峰山”地势过渡带的中段，分布重心在这一区域内摆动，印证了这一带状区域是国家地质公园分布的高密度区。

据统计，在第一至第七批国家地质公园中，东部地区国家地质公园数量占每批次的比例呈现不断减少的趋势，中部地区、西部地区国家地质公园数量占每批次的比例呈中位摆动，总数呈不断增加趋势(图5)。中西部地区国家地质公园的数量占每批次的比例呈中位摆动，也从侧面印证了国家地质公园分布重心阶段性向东北、西南方向移动的过程。

(2)与区域中心城市的关系日趋紧密。国家地质公园与区域城市发展水平具有一定的耦合关系［8］。为定量分析国家地质公园与区域城市的空间关系，本研究选取距离各国家地质公园最近的区域一、二级中心城市为样本①考虑到当前行政区划为省、市、县、乡的行政区划制度，本研究中的一级中心城市为首都和省、区、直辖市行政中心所在城市，二级中心城市为地市级行政中心所在城市。，利用ArcGIS 10中的近邻分析工具，定量分析国家地质公园与其最近的中心城市的空间距离关系。结果表明，中国大部分国家地质公园位于距区域中心城市直线距离100 km内的范围，并且数量有不断增长的趋势(表1)。

开展旅游业从而带动地方社会经济发展和向游人进行地学科普知识普及是兴办地质公园的重要目的。在国家地质公园的评价中，需要考虑公园的区位、外部交通条件以及公园的客容量、客源市场、地区整个经济基础等［1］。在旅游开发研究中，可进入性是旅游资源所在地同外界(特别是主要客源市场地区)的交通联系以及该地内部交通的通畅程度和便利程度，便利的交通条件对于一个地区旅游开发的成功至关重要［12］。城市是区域政治、经济、文化最为集聚的场所，它既是重要旅游目的地，也是主要旅游客源地。因此，地质公园距离区域中心城市越近，其可进入性就越强，就越有利于发展旅游。国家地质公园与区域中心城市的空间关系日趋紧密，充分说明两个问题:一是一些国家地质公园原来就是各种类型的旅游景区，二是当前建设国家地质公园的主要目的是发展旅游业。

图4 中国国家地质公园分布重心迁移图Fig.4 Spatial change of the cravity center of national geoparks in China

图5 中国东、中、西部地区国家地质公园数量变化Fig.5 The number changes of national geoparks in the eastern，central and western regions in China

3.2 国家地质公园空间分布演化的动因

(1)受地质构造的控制。国家地质公园的“地质”内涵，指的是它所含有的“地质遗迹”内容［13］，这是地质公园区别于其他类型公园的主要标志。地质遗迹是在地球的历史时期，由内力地质作用和外力地质作用而形成的，是自然界中形成的具有典型特征的地质现象和地貌景观。因此，国家地质公园的分布与大地构造带具有明显的空间耦合关系，中国国家地质公园的空间分布与中国大地构造的纬向构造带、东部地区的新华厦系构造体系和环太平洋火山构造带、青藏高原隆起带等基本吻合［9］。前述研究结果也表明，第一至第七批国家地质公园大多数都位于地质构造运动较为活跃的区域，并且在主要构造带上呈密集分布。

表1 中国国家地质公园距区域中心城市直线距离统计Tab.1 The statistics of linear distance between national parks and regional key city

自然地理是地质构造格局的基本反映，地质构造格局控制着自然地理的发展。中国地势总的特征是西高东低，逐级下降，呈阶梯状展布，大致形成三级阶梯:青藏高原为第一级地形阶梯，从青藏高原往北、往东，至大兴安岭—太行山—巫山—雪峰山一线为第二级地形阶梯，此线以东为第三级地形阶梯［14］。地形阶梯过渡带上地质构造运动相对活跃，留下了许多较为典型的地质遗迹，因而中国国家地质公园有沿我国地势阶梯过渡带分布的明显特征。太行山—巫山—雪峰山带处于第二、三级地形阶梯的过渡带，这一过渡带正是我国国家地质公园分布最为密集的区域。

(2)受地质公园旅游化的影响。保护地质遗迹资源、促进社会经济的可持续发展是建立国家地质公园的宗旨。建立国家地质公园的主要目的是保护地质自然环境和自然地质遗存，促进科学研究，推动科普与环境教育［13］，并通过旅游开发带动地方经济发展。在我国国家地质公园建设的实践中，往往把发展旅游放在首要位置。地质公园的品牌因素与游客感知价值和重购意向的关联程度最为密切［15］，冠以“国家地质公园”的称号对旅游目的地就具有了较强的品牌效应。不少国家地质公园在设立前就已经是旅游景区，如第一至第三批国家地质公园中，全国知名景区占到了16%左右，第四批约占30%［16］;通过获得国家地质公园的称号，这些原本就是旅游景区的地质公园可增强品牌影响力，从而吸引更多的游客。一部分原本不是旅游景区和没有知名度的地质遗迹地，通过建设国家地质公园，能在短时间内树立品牌，进而发展旅游。

地质公园距离城市越近，越靠近经济发达的客源市场，就越有利于发展旅游。在国家地质公园作为属地新经济增长点的示范引导下，在地质公园的评价与审批中，除重视地质遗迹的科学性、典型性、稀有性、观赏性外，还考虑地质遗迹所在地的区位、外部交通条件以及区域社会经济发展状况。我国西部地区疆域辽阔，占全国总面积的71%，占据了中国的第一、二级地形阶梯，地貌类型复杂多样，地质遗迹资源非常丰富。但西部地区经济较为落后，城市密度远低于中、东部地区，因而西部12个省份的国家地质公园数量虽呈不断增长趋势，但目前也只占全国总数的41.7%。

(3)受拟建地政府部门认知水平和积极性的制约。地质遗迹是由地球内外力的地质作用而形成的，但地质公园是因保护和利用的需要而人为建立的。就报批程序而言，一个国家地质公园的建成是一项复杂的系统工程［17］，需要各方面都必须作好应做的各项工作，因而拟建政府部门的认知水平和积极性对地质公园的建设具有重要影响。如果政府相关部门高度重视，前期开展了地质调查工作，相关资料准备充分，一些并不典型的地质遗迹也可能成为地质公园;如果当地政府不支持、不重视，就会造成拥有特色地质遗迹的地区没有审报。如湖北省拥有丰富的地学资源、罕见的地质遗迹、优美的自然资源和独特的人文资源，然而到2004年底为止，还没有一个国家地质公园［18］。2005年初，两位省政协委员提出了《尽快申报神农架国家地质公园》的提案，省国土资源厅接到省政协交办的提案后及领导批示后，厅长立即表示全力支持，随后省、区各级政府迅速开展申报工作［19］，2005年8月神农架就成功获批为国家地质公园。

如前所述，国家地质公园的称号具有较强的品牌效应，出于要牌子、要资金目的，一些地方政府申报国家地质公园的积极性很高［1］。河南省拥有15处国家地质公园，在全国各省份中排名前列，这与省、市、县各级政府部门的支持力度和对旅游业的重视程度密切相关，如从2002年起，河南地质科学研究院就对全省的地质遗迹进行了摸底调查和深入挖掘，这为省内地质公园的申报和建设打下了坚实的基础。为促进当地旅游业的发展，河南焦作云台山积极申报国家级和世界级地质公园。在申报过程中，焦作市委、市政府专门成立了申报工作领导组，政府主要负责人亲自主抓申报工作，并聘请了国内外地质专家作为顾问，全程指导地质公园的申报、建设工作，因而云台山2002年批准为国家地质公园、2004评选为世界地质公园，而处于同一构造带、地质遗迹相似的山西壶关太行山大峡谷直到2005年才获批为国家地质公园，这充分说明了地方政府在地质公园申报和建设中具有重要的作用。

4 结语

地质遗迹是不可再生的地质自然遗产，是自然资源的重要组成部分，地质公园则是地质遗迹景观和生态环境的重点保护区。空间分析是地理学的传统研究范式，GIS是地理科学领域研究与应用的重要技术支撑。运用GIS空间分析技术，对国家地质公园的空间分布特征及空间演化规律进行分析，能够为我国地质公园的申报、管理和保护规划提供科学依据。研究表明，中国国家地质公园空间分布不均，具有空间集群分布的特征;分布的高密度地区为1个带状区域和4个块状区域。受自然、经济和社会因素的综合影响，中国国家地质公园空间分布呈现出分布重心向北迁移、与区域中心城市关系日趋紧密的演化规律。

目前，中国国家地质公园已形成较大的规模，但还存在数量扩张过快、类型集中、过度旅游化等诸多问题。在未来国家地质公园的审批中，应由数量增长转变为质量巩固，偏重真正体现地质公园特色的地质遗迹［3］;在区域分布格局上，还应继续向地质遗迹丰富的西部地区倾斜。国家地质公园的建设兼有保护地质遗产和发展经济的双重任务，保护是首要任务，旅游开发是重要组成部分。在实践中，很多地方是通过对地质公园进行旅游开发来带动地方经济的发展，将旅游带来的部分收益用于地质遗迹的保护。值得注意的是，地质遗迹的旅游价值是有限的，将地质公园开发成为旅游景区的欲望不能无限膨胀;地质公园的过度旅游化会使地质公园失去科普功能，并因过度利用而造成地质遗迹资源的破坏。因此，对地质遗迹的保护要贯穿于地质公园申报和建设的始终，以促进我国地质公园的可持续发展。

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