7.6 地理信息系统地学研究与社会服务

地理信息系统具有地理数据采集、存储、处理、管理、分析、表达、传输、发布等功能，已经广泛应用于资源开发、环境保护、城市规划、国防建设、交通管理等领域，也普遍应用于定位导航、健康监测、通信交流等方面。有些技术能够快速、有效地解决现实中的一些实际问题，可以给决策者提供强有力的数据支持和科学保障。这一节将综合前几节介绍的GIS方法应用到典型案例以解决具体需求。下面分别从地理信息分析和社会服务方面介绍两个典型案例：胡焕庸线和学校选址问题。其中胡焕庸线是可持续发展问题，关于学校选址的GIS社会服务的敖找」问题属于人地关系问题。

7.6.1地理信息分析：胡焕庸线

    1935年，我国著名人口地理学家胡焕庸先生依据中国县级单元的人口疏密状况，提出了从黑龙江缓浑（现黑河）到云南腾冲的人口地理分界线，即著名的“胡焕庸线”，揭示了中国人口分布的巨大空间分异。

    胡焕庸线作为人地关系的重要地理大发现之一，揭示了中国人口分布东密西疏的重要特征，是人文与经济地理学对社会的重要贡献之一。胡焕庸线以东的中国东南半壁，面积约占全国的36%，而当时人口却占全国的％％；以平原、水网、丘陵、喀斯特和丹霞地貌为主要地理结构，自古以农耕为经济基础。胡焕庸线以西的西北半壁面积约占全国的64%，而当时人口仅占全国的4%，人口密度极低。胡焕庸线的提出具有重要意义：首次定量刻画了中国人口的空间特征，揭示了东南半壁和西北半壁人口密度存在巨大悬殊的事实，被称为“Hu line”。胡焕庸线又不仅仅是一条人口地理分界线，也是一条综合的生态环境界线，充分体现了地理学的综合性、区域差异和空间格局研究的特色，胡焕庸线被赋予更为广泛内涵，其影响超出了人文地理学甚至是地理学的范围。2009年，由《中国国家地理》杂志社与中国地理学会发起中国地理百年大发现评选活动，胡焕庸线当选为30项重大成果之一。

    2014年11月28日，李克强总理提出胡焕庸线该不该破、怎么破之问。李克强总理对胡焕庸线的关注，使其迅速成为学术界、社会媒体和政府高度关注的一个热词，胡焕庸线提出80年后又一次引发了广泛热议。诸多人士认为，胡焕庸线能否突破，事关缓解乃至消除地区发展不平衡，促进少数民族地区和边疆地区发展以及加强国家安全建设等重大问题。对于胡焕庸线能不能破以及如何破存在以下一些观点。

    （1）胡焕庸线在世界上具有普遍性，美国人就能突破他们的“胡焕庸线”，中国人要突破自己的胡焕庸线，要发挥第二地理本性的作用，推动第三地理本性的变化，即交通、人口一产业和信息化助力突破胡焕庸线。

    （2）胡焕庸线刚性约束下的中国城市发展空间格局不可能有实质性突破。

    （3）胡焕庸线80多年来总体稳定，但也呈现出向西北半壁微移的新态势。“一带一路”建设和创新驱动战略实施将有利于提升西北半壁的人口与经济集聚能力，有助于突破胡焕庸线。

    (4）胡焕庸线是自然环境承载力决定的，破不了！中国西半部或气候干旱、或海拔太高，难以承载高密度的人口。

  （5)胡焕庸线是人口地理格局基线，不是城镇化和发展水平衡量线，较长时期内难以显著改变胡焕庸线人口图景，突破胡焕庸线贵在“质”不在“量”，山区新型城镇化是调整胡焕庸线走向的重要驱动力。

    （6)在今后相当长时期内，胡焕庸线仍是中国人口与国民经济发展的限制性因素。随着“一带一路”倡议的实施，中国的人文一自然空间分异格局、过程与机制，胡焕庸线的作用与位置必然会发生变化，中国西北部会获得更多的发展条件与机遇。

    （7)胡焕庸线两侧人口分布的巨大差异，是长期以来人口分布适应资源环境、社会经济条件的“自然选择”的必然结果，人为硬性的突破胡焕庸线将付出相应的成本或代价，也无必要。应在西部地区大力推行节水技术，发展环境友好型产业，实现西部地区更高质量的城镇化。

    （8)探索与国土空间本底相适应的城镇化路径，推动全域国土空间利用质量的均衡，是突破胡焕庸线的一种创新性思维。

    （9)胡焕庸线是人文与经济地理学发现的重要规律之一，所揭示的人口分布东密西疏格局不能人为打破，但通过政策引导和合理空间组织，中西部地区可以实现更高水平和    目前，对于胡焕庸线两侧差异性的判断没有定量的研究，无法支撑胡焕庸线能否突破，以及如何破等问题的进一步研究。

采用地理探测器这一空间异质性分析的软件和方法，可以对胡焕庸线两侧不同时期中国人口的整体差异性及其变化进行定量分析；地理探测器（图7.52）研究方法由王劲峰研究团队提出并不断完善（http: //www.geodetector.cn/），主要用于探测地理要素的差异性及其对研究对象空间分布的影响因素。地理探测器对于分异性的测度可以用来分析地理空间各类型区之间的整体差异性。具体来说，当各类型区内部各基本单元是完全均质的，而各类型区之间又各不相同时，分层异质性强度为1；而各类型区内不同类型基本单元都是随机分布的，则分层异质性强度为0。地理探测器的具体公式为

式中，h＝1，…，L为变量Y或因子X的分层（strata），即分类或分区；戈和N分别为层h和全区的单元数；。受和。“分别是层h和全区的Y值的方差。SSW和SST分别为层

内方差之和（within sum of squares）和全区总方差（total sum of squares）。q的值域为仁。，1」，值越大说明Y的空间分异性越明显；如果分层是由自变量X生成的，则q值越大表示自变量X对属性Y的解释力越强，反之则越弱。极端情况下，q值为1表明因子X完全控制了Y的空间分布；q值为。则表明因子X与Y没有任何关系，q值表示X解释了100Xq%的Yo原始胡焕庸线在历次人口普查结果中的分层异质性q值如表7.2所示。

7.6.2 GIS社会服务：选址规划问题

    GIS的计算分析功能应用十分广泛，并且在一些领域中发挥着十分重要的作用。根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，其中一个常见的应用是用于学校选址。GIS依靠其强大的空间分析和可视化功能使学校选址更具直观性和可行性。

    合理的学校空间位置布局，有利于学生的上课与生活。学校的选址问题需要考虑地理位置、学生娱乐场所配套、与现有学校的距离间隔等因素，从总体上把握这些因素能够确定出适宜性比较好的学校选址区。

如果要合理规划出学校的位置，我们需要其所在地的土地利用图、地面高程图、娱乐场所分布图、现有学校分布图等数据来综合分析。同时，新学校选址需要注意以下几点：①新学校应位于地势较平坦处；②新学校的建立应结合现有土地利用类型综合考虑，选择成本不高的区域；③新学校应该与现有娱乐设施相配套，学校距离这些设施越近越好；④新学校应该避开现有学校，合理分布。这些要求都是在学校选址的时候需要综合考虑的，但是，每个因素对选址的影响力是不同的，我们给这些因素赋以不同的权重。

在分析过程中我们可以使用GIS的计算分析和空间可视化表达功能，具体包括：坡度计算、直线距离制图等功能。首先利用现有学校数据、现有娱乐场所数据和高程数据计算出坡度，以及到现有学校、娱乐场所的距离。因为不同数据量纲不同，为了消除各个数据的量纲影响，需要重分类数据到相同的等级范围，再按照上述数据在学校选址中的影响率赋权重值，最后合并这些数据即可计算得到适宜性较高的区域为推荐学校选址区域。