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类型地理探测器在史前聚落人地关系研究中的应用与分析.PDF

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  • 上传时间:2019-05-08
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    关 键  词:
    地理探测器在史前聚落人地关系研究中的应用与分析.PDF
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    1、地理探测器在史前聚落人地关系研究中的 应用与分析 毕硕本 , 计 晗, 陈昌春 , 杨鸿儒 , 沈 香 ( 南京信息工程大学地理与遥感学院 , 南京210044) 摘 要 : 遗 址 河 流 距 离 是 史 前 聚 落 遗 址 人 地 关 系 研 究 的 重 要 内 容 。 本 文 以 河 南 省 卢 氏 县 为 例 , 引 入 地 理 探 测 器 模 型 , 采 用 基 于 P D , H 值 计 算 的 连 续 性 地 理 数 据 最 优 离 散 法 , 获 取 遗 址 河 流 相 关 性 定 量 数 值 , 讨 论 和 总 结 模 型 中 等 间 距(EI) 、 百 分 位(QV) 、

    2、自 然 断 点(NB) 、 几 何 间 隔(GI)4 种 分 类 方 法 , 分 别 在 裴 李 岗 时 期 、 仰 韶 前 期 、 仰 韶 后 期 、 龙 山 时 期 所 表 现 的 性 能 及 适 用 情 况 ; 并 在 此 基 础 上 揭 示 聚 落 的 结 构 、 发 展 规 律 、 分 布 和 范 围 规 律 。 研 究 结 果 表 明 : 4 个 文 化 时 期 分 别 采 用NB 、 QV 、 NB 、 GI 及 其 分 类 数 分 别 为8, 8 , 8 , 6 时 , 为 离 水 距 离 因 子 的 最 优 离 散 。 该 因 子 对 遗 址 密 度 分 布 的 决 定 力

    3、分 别 为39.5% 、 70.8% 、 73.0% 和59.8% ; 洪 水 切 割 作 用 导 致 河 岸 两 旁 的 阶 地 逐 渐 崩 塌 , 阶 地 的 面 积 越 来 越 小 , 古 人 类 为 了 赢 得 更 多 的 生 存 空 间 , 将 遗 址 沿 河 散 开 呈 条 带 装 分 布 。 当 阶 地 面 积 小 到 一 定 程 度 , 聚 落 沿 河 流 长 度 扩 展 的 成 本 过 高 , 便 开 始 向 远 离 河 流 部 分 扩 张 , 因 此 离 河 距 离 因 子 呈 先 升 后 降 ; 从 Q 值 提 升 强 度 看 , NB/EIGIQV ; 从 提 升 效

    4、率 看 , EI/GINBQV ; 从 决 定 力 大 小 来 看 , GIQV/NBEI ; 聚 落 结 构 由 裴 李 岗 时 期 的 简 单 、 稀 疏 和 松 散 不 断 发 展 , 分 别 在 仰 韶 前 、 后 期 和 龙 山 时 期 出 现 两 极 化 、 三 段 式 , 聚 落 发 展 影 响 因 素 由 人 口 数 量 增 长 变为社会内部结构变化 , 聚落的分布和古人类活动范围距河流约正常人步行12.5h 的距离, 且不断扩大 。 关 键 词: 史前聚落; 遗址河流距离; 人地关系 ; 地理探测器 1 引 言 在 大 量 聚 落 与 环 境 考 古 研 究 中 , 关 于

    5、遗 址 与 各 种 形 式 的 水 系 因 子( 包 括 河 流 、 海 洋 等) 关 系 的 探 讨 是 研 究 热 点( 朱 丽 东 等,2010; 郭 晓 东 等,2012; 吴 立 等, 2012; 杨 小 燕, 2012) 。 遗 址 与 河 流 等 自 然 环 境 因 素 在 空 间 分 布 上 存 在 相 关 性 这 一 结 论 也 被 国 内 大 多 数 史 前 聚 落 研 究 所 支 持( 何 仁 伟 等, 2012)。 在 各 类 地 区 中 , 北 至 西 辽 河 流 域 , 古 遗 址 区 域 的DEM 模 型 清 晰 地 展 示 了 河 谷 地 貌 与 遗 址 在70

    6、% 以 上 的 对 应 关 系 , 揭 示 了 文 化 景 观 格 局 对 水 源 具 有 较 大 依 附 性 的 规 律( 胡 金 明 等,2002) ; 南 至 闽 台 石 器 文 化 遗 址 , 在 其 扩 散 、 迁 移 及 居 住 地 的 空 间 选 择 上 , 呈 现 沿 山 岗 分 布 、 沿 河 流 阶 地 分 布 以 及 沿 滨 海 的 分 布 模 式 ( 王 彬 等, 2012) ; 而 在 中 国 中 部 , 安 徽 省 新 石 器 时 代 的 遗 址 分 属 淮 河 流 域 、 长 江 流 域 、 新 安 江 流 域 , 占 尽 取 水 和 渔 猎 之 利( 朱 光 耀

    7、 等,2005) 。 其 中 , 遗 址 与 河 流 之 间 的 距 离 是 研 究 史 前 聚 落 人 地 关 系 中 最 重 要 的实质性指标( 杨林等,2012) 。 在 对 遗 址 与 河 流 距 离 这 一 连 续 地 理 数 据 的 分 析 和 研 究 方 法 中 , 除 了 极 少 部 分 建 立 数 学 模 型( 张 虎 勤 等,2007; 李 忠 轩 等,2011) 外 , 多 数 采 用ArcGIS 缓 冲 区 分 析 工 具( 陈 诚 等,2008; 夏 慧 君 等,2010), 根 据 经 验 人 为 划 定 离 水 距 离 区 间 , 统 计 在 等 间 隔 距 离

    8、内 的 遗 址 数 量 , 来 探 究 史 前 聚 落 遗 址 分 布 与 水 系 的 相 关 性 。 用 这 种 主 观 性 较 强 的 方 法 归 纳 遗 址 河 流 相 关 规 律( 如 遗 址 密 度 随 遗 址 离 水 系 距 离 的 变 化 等) , 虽 然 得 到 的 距 离 范 围 数 据 较 准 确 , 但 仅 仅 对 遗 第34 卷 第1 期 2015 年1 月 地 理 科 学 进 展 Progress in Geography Vol.34, No.1 Jan.2014 收稿日期 : 2014-09; 修订日期 : 2014-11 。 基金项目 : 国家自然科学基金项目(

    9、41071253 , 41271410) 。 通讯作者 : 毕硕本(1965-) , 男, 山东潍坊人 , 博士, 教授 , 博士生导师 , 主要方向为空间数据挖掘 , 三维可视化 , E-mail: 。 引 用 格 式 : 毕 硕 本, 计 晗, 陈 昌 春, 等.2015. 地 理 探 测 器 在 史 前 聚 落 人 地 关 系 研 究 中 的 应 用 与 分 析J. 地 理 科 学 进 展,34(1):118-127.BiSB,JiH, ChenCC,etal.2015.Applicationofgeographicaldetectorinhuman-environmentrelatio

    10、nshipstudyofprehistoricsettlementsJ.Prog- ressinGeography,34(1):118-127. DOI:10.11820/dlkxjz.2015.01.014 118-127 页第1 期 毕硕本 等 : 地理探测器在史前聚落人地关系研究中的应用与分析 址 进 行 了 简 单 分 类 , 不 能 保 证 同 一 类 中 的 聚 落 具 有 内 在 规 律 的 相 似 性 , 因 而 可 能 难 以 有 效 地 揭 示 遗 址 空 间 分 布 规 律 , 同 时 也 没 有 给 出 可 度 量 的 相 关 性 数 值 。 本 文 以 河 南 省 卢

    11、 氏 县 为 研 究 案 例 , 以 遗 址 河 流 距 离 为 切 入 点 , 引 入 地 理 探 测 器 计 算 模 型 , 采 用 基 于 P D , H 值 计 算 的 最 优 连 续 地 理 数 据 离 散 化 方 法 , 自 动 对 离 水 距 离 这 一 自 变 量 进 行 最 优 离 散 , 定 量 化 计 算 遗 址 河 流 相 关 性 , 讨 论 并 总 结 模 型 中 具 体 的 4 种 分 类 方 法 分 别 在 各 个 文 化 时 期 所 表 现 的 性 能 及 适 用 度 , 揭 示 聚 落 结 构 特 征 、 发 展 规 律 、 分 布 和 范 围 情 况 , 为

    12、 进 一 步 深 入 研 究 本 区 人 地 系 统 的 相 互 作 用 机 制 提 供 参 考 , 也 为 聚 落 和 环 境 考 古 学 在 研 究 聚 落 与河流关系的方法方面提供新思路 。 2 数据与方法 2.1 研究区概况 关 于 河 南 省 内 的 聚 落 遗 址 研 究 , 有 从 全 省 范 围 探 讨 的( 李 忠 轩 等, 2011), 有 围 绕 环 嵩 山 地 区 的( 鲁 鹏 等, 2012) , 有 探 讨 郑 州 、 洛 阳 地 区 的( 杨 林 等, 2012) , 其 研 究 均 针 对 大 量 密 集 的 遗 址 点 数 据 、 或 位 于 河 南 省 较

    13、中 心 、 地 理 位 置 较 重 要 处 。 而 本 文 所 研 究 的 卢 氏 县 遗 址 地 处 河 南 郑 洛 地 区 相 对 边 缘 的 地 位 , 该 区 环 境 考 古 研 究 相 对 滞 后 。 这 里 遗 址 点 的 数 量 虽 不 多 , 但 却 很 集 中 , 多 近 河 分 布 , 有 利 于 本 文 对 遗址河流相关性的定量计算分析 。 卢 氏 县 位 于 河 南 省 最 西 边 , 3333 3423 N 、 11035 11122 E 之 间 。 北 邻 灵 宝 市 , 东 连 洛 宁 县 、 栾 川 县 , 南 接 西 峡 , 西 和 西 南 与 陕 西 省 接

    14、 壤 。 地 势 西 高 东 低 , 南 高 北 低 , 主 要 由 中 山 、 低 山 、 丘 陵 和 河 谷 盆 地 组 成 。 处 于 亚 热 带 与 暖 温 带 过 渡 带 , 属 大 陆 性 季 风 气 候 。 卢 氏 县 境 内 河 流 水 系 资 源 丰 沛 , 主 要 围 绕 熊 耳 山 岭 , 往 北 为 洛 河 , 往 南 为 老 灌 河 、 淇 河 。 此 外, 还有索峪河 、 哺育河 、 杏家河等及其支流(图1) 。 2.2 数据源 本 文 综 合 了 国 家 测 绘 局 制 定 的 全 国1 : 25 万 地 形 图 数 据 库 、 1 : 400 万 国 家 基 础

    15、 地 理 信 息 数 据 、 中 国 文 物 地 图 集 河 南 分 册 矢 量 化 得 到 的 河 南 省 卢 氏 县 遗 址 点 的 空 间 位 置 数 据( 国 家 文 物 局, 1991) 。 采 用 赵 春 青(2001) 的 考 古 学 年 代 体 系 , 分 别 将 遗 址 点 图 层 划 分 为 裴 李 岗 文 化 时 期(6000-5000 aBP) 、 仰 韶 文 化 前 期(5000-3500 aBP) 、 仰 韶 文 化 后 期 (3500-2500 aBP) 和 龙 山 文 化 时 期(2500-2000 aBP) ( 毕 硕 本 等,2013) 。 其 中 , 境

    16、内 主 要 河 流 为1: 400 万 国 家 基 础 地 理 信 息 中 河 流 与 全 国1 : 25 万 地 形 图 数 据 库 中 河 流 中 心 线 的 并 集 。 由 文 物 地 图 集 可 知 , 该 县 在 裴 李 岗 文 化 时 期 , 境 内 存3 处 遗 址 : 袁 家 岭 、 薛 家 岭 和 祁 村 湾 遗 址 ; 在 仰 韶 文 化 前 期 , 有16 处 遗 址 : 杜 店 、 薛 家 岭 、 杨 家 沟 、 曲 里 、 涧 北 、 小 岭 、 小 棱 、 果 角 、 涧 西 、 留 书 、 陶 家 沟 、 祁 村 湾 、 东 坪 、 花 园 、 东 寨 、 涧 底

    17、 遗 址 ; 在 仰 韶 文 化 后 期 , 有27 处 , 分 别 为 杜 店 、 岗 台 、 西 照 村 、 南 原 、 竹 园 、 王 家 村 、 胡 洼 、 小 岭 、 南 窑 、 黑 马 渠 、 望 家 西 、 望 家 东 、 小 棱 、 虢 台 、 涧 西 、 灰 胡 同 、 石 岭 头 、 留 书 、 陶 家 、 东 寨 、 祁 村 湾 、 东 坪 、 苗 村 、 骨 垛 、 竹 园 沟 、 涧 底 、 八 顺 沟 遗 址 ; 在 龙 山 文 化 时 期 , 有30 处 遗 址 : 在 仰 韶 文 化 后 期 的 基 础 上 加 上 胡 凹 、 文 峪 、 麻 家 湾 遗 址 。

    18、 有 的 遗 址 存 续 时 间 长 , 因 此 延 续 到 了 下 个 时 期 。 各 时 期 遗 址 的 地 形 属 盆 地 , 均 分 布在河流两岸阶地 。 2.3 研究方法 2.3.1 模型及其指标 地 理 探 测 器 模 型 基 于 空 间 分 异 理 论 , 可 以 有 效 获 得 因 子 变 量 和 结 果 变 量 的 相 关 性 。 最 先 运 用 于 健 康 风 险 评 估 领 域(Wang et al, 2010) , 通 过 衡 量 疾 病( 如 死 亡 率) 与 可 能 的 风 险 因 子( 如 地 震 强 度 、 人 口 密 度 、 距 主 要 水 源 距 离 等)

    19、在 空 间 分 布 上 的 一 致 性 程 度 , 揭 示 了 汶 川 地 震 中5 岁 以 下 儿 童 死 亡 率 与 风 险 因 子 之 间 的 关 系(Huetal,2011)。 该 模 型 在 城 市 经济增长评价领域亦有所运用(丁悦等 , 2014) 。 地 理 探 测 器 模 型 主 要 使 用 决 定 力(PowerDeter- 图1 研究区 Fig.1 Studyarea 119地 理 科 学 进 展 第34 卷 minantValue) 指 标 。 假 设 研 究 区 域 为 A , A 上 分 布 着 某 种 疾 病 发 生 率 H 。 H 被 采 集 在 A 内 由 采

    20、样 单 元gi= (i=1,2 ,n, n 为 总 采 样 单 元 数) 组 成 的 格 网 系 统 G 中 。 假 设 D = D i ( i 为 因 子 分 类 数) 是 一 种 可 能 的 致 病 风 险 因 子 , 当 i 取 不 同 的 值 时 , D i 分 别 代 表 对 因 子 的 不 同 分 类 。 不 妨 设 分 类 数 i 的 大 小 为 m 。 为 了 检 查 病 发 生 率 H 和 致 病 风 险 因 子 D 的 空 间 相 关 性 , 叠 置 H 和 D 图 层 , 在 风 险 因 子 D 的 每 个 子 区 域 内 , H 的 离 散 方 差 被 记 为 2 H

    21、D , i ( ) i = 1, 2, . . . , m 。 风 险 因 子 D 对 疾 病 发 病 率 H 的 决定力大小 P D , H 定义为(WangJFetal,2010) : P D , H = 1 - 1 n 2 H i = 1 m ( n D , i 2 H D , i ) (1) 式 中 : n D , i 代 表 在 风 险 因 子 D 的 子 区 域 i 内 的 样 本 数; n 代 表 在 整 个 研 究 区 域 A 内 的 所 有 样 本 数 , n = i = 1 m n D , i ; 2 H 代 表 整 个 区 域 的 离 散 方 差 。 当 D 对 疾 病

    22、具 有 决 定 力 , 则 每 个 子 区 域 的 离 散 方 差 2 H D , i 会 很 小 , 而 子 区 域 之 间 的 方 差 很 大 。 当 2 H D , i 0 , 是 某 种 疾 病 分 布 完 全 由 该 因 子 决 定 的 理 想 状 态 。 此 时 , P D , H = 1 。 综上 , P D , H 值代 表了 风险 因子 D 对某 种 地 理 现 象 空 间 分 布 的 控 制 力 , 本 文 将 其 借 鉴 到 探 求 遗 址 离 河 距 离 对 遗 址 空 间 分 布 作 用 的 史 前 聚 落 遗址研究中 。 2.3.2 模型运行流程 首 先 , 确 定

    23、 样 本 值 和 采 样 点 。Wang 等(2010) 将 疾 病 发 生 率 作 为 样 本 值 , 而 对 史 前 聚 落 遗 址 的 研 究 来 说 , 本 文 以 遗 址 的 密 度 为 样 本 值 。 同 时 , 在Wang 等(2010) 的 研 究 中 , 采 样 点 完 全 均 匀 分 布 在 各 县 内 , 各 县 的 死 亡 率 是 已 知 的 确 定 值 。 但 对 于 古 遗 址 研 究 , 某 点 遗 址 密 度 值 为 零 却 不 能 代 表 该 处 一 定 没 有 遗 址 存 在( 可 能 尚 未 发 掘) 。 而 根 据 众 多 的 遗 址 与 水 系 分 布

    24、 的 相 关 性 研 究 , 离 水 近 的 地 方 甚 至 更 有 可 能 存 在 新 遗 址 。 若 实 际 采 样 点 包 含 离 河 流 距 离 较 近 、 但 遗 址 密 度 为 零 的 采 样 点 , 其 对 所 得 到 的 决 定 作 用 力 数 值 是 没 有 意 义 的 , 应 予 以 排 除 。 故 为 了 提 高 研 究 的 准 确 率 , 本 文 以4 个 时 期 遗 址 点 离 水 距 离 的 均 值( 分 别 为319 、 790 、 1576 、 1638 m) , 提 取 离 水 距 离 在 该 值 之 内 且 无 遗 址 密 度 的 格 网 , 再 在 所 有

    25、 的 采 样 点 中 排 除 这 部 分 格 网 内 的 采 样 点 , 得 到 最 终 需 要 的 能 较 准 确 反 映 遗 址 密 度 与 离 水 距 离 关 系 的 采 样 点 和其对应的样本值 ( 图2 ) 。 接 着 , 对 风 险 因 子 分 类( 即 连 续 地 理 数 据 的 离 散 化), 得 到 分 层 后 的 因 子 变 量 。 因 为 本 文 只 涉 及 离 水 距 离 这 一 个 因 子 , 对 该 因 子 不 同 的 离 散 方 法 会 得 到 不 同 的 P D , H 值 , 为 了 与 可 能 的 其 他 因 子 的 P D , H 值 进 行 区 分 ,

    26、把 对 离 水 距 离 因 子 不 同 分 类 得 到 的 P D , H 值 计 算 结 果 记 为 Q 值 。 式 (1 ) 中 的 P D , H 值 可 以 作 为 连 续 数 据 离 散 化 有 效 程 度 的 定 量 评 价 指 标 。 这 是 因 为 : 当 用 某 种 离 散 分 类 法 在 某 个 因 子 下 对 地 理 空 间 进 行 划 分 , 若 获 得 的 Q 值 较 高 , 代 表 在 该 种 离 散 分 类 法 下 , 风 险 因 子 对 地 理 现 象 的 影 响 更 强 , 即 风 险 因 子 的 分 类 更 能 代 表 地 理 现 象 的 分 类 , 从 而

    27、 更 好 地 揭 示 地 理 现 象 本 身 的 空 间 分 布 规 律 。 为 了 获 取 不 同 的 Q 值 进 行 选 择 和 比 较 , 用 户 需 要 为 连 续 变 量 按 不 同 的 分 类 数 使 用 几 种 不 同 的 分 类 方 法 。 具 体 地 , 本 文 采 用 的 非 监 督 分 类 法 有 以 下 几 种(Cao etal,2013) : (1) 等 间 距 法(EI,EqualIntervalMethod) 。 将 全 部 数 据 以 最 小 值 和 最 大 值 为 端 点 , 按 照 相 等 的 距 离 间 隔 进 行 划 分 。 这 种 方 法 强 调 总

    28、量 的 大 小 , 优 势 在 于 简 单 快 速 , 且 当 数 据 呈 正 态 分 布 时 效 果 较 好 , 但 缺 陷 为 : 没 有 考 虑 数 据 的 局 部 分 布 情 况 , 分 类 间 断 点 仅 仅 依 赖 整 个 的 数 据 范 围 和 分 类 数 。 (2) 百 分 位 数 值 法(QV,QuantileValueMethod) 。 将 一 组 数 据 按 从 小 到 大 的 方 法 排 序 , 计 算 相 应 的 累 计 百 分 位 , 则 某 一 百 分 位 置 对 应 的 数 值 称 为 这 一 百 分 位 的 百 分 位 数 。 这 种 方 法 适 用 于 样

    29、本 容 量 较 大 、 呈 线 性 分 布 的 情 况 , 多 运 用 于 医 学 领 域 。 优 点 是 能 充 分 地 考 虑 到 某 个 具 体 的 数 据 在 全 体 数 据 中 所 处 的 位 置 , 不 足 之 处 为 没 有 考 虑 值 的 实 际 大 小 , 因 此 可 能 出 现 同 一 分 类 间 隔 中 数 据 大 小 相 差 很 大 的 情 况 。 此 外 , 该 方 法 会 对 边 缘 数 据 造 成 较 大 的 波 动 性 。 (3) 自 然 断 点 分 级 法(NB, Natural Break Meth- od)。 自 然 断 点 分 级 法 是 为 减 少 同

    30、 一 级 中 差 异 、 增 加 不 同 级 间 差 异 而 采 用 统 计 公 式 确 定 属 性 值 的 自 然 聚 类 。 这 种 方 法 使 组 内 的 平 均 离 散 方 差 最 小 , 而 组间的平均离散方差最大 。 (4) 几 何 分 类 间 隔(GI, Geometrical Interval Method) 。 这 种 分 类 方 法 最 大 的 优 点 在 于 能 处 理 非 正 态 分 布 数 据 , 比 如 数 据 形 态 呈 倾 斜 的 或 含 重 复 数 据 的 数 据 集 , 每 组 内 的 数 据 平 方 和 最 小 , 且 组 间 的 间 隔 连 续 变 化

    31、。 但 该 方 法 可 能 并 不 是 最 好 的 数 据 展示方式(Charlie,2014) 。 120第1 期 毕硕本 等 : 地理探测器在史前聚落人地关系研究中的应用与分析 最 后 , 计 算 各 类 分 类 方 法 中 因 子 的Q 值 , 以 此 判 断 风 险 因 子 变 量 与 样 本 变 量 之 间 的 关 联 程 度 , 并 作 进 一 步 分 析 。 最 终 的 P D , H 值 为 所 有 结 果 中 的 最 大 Q 值 , 其 对 应 的 分 类 方 法 即 为 所 有 可 选 分 类 方 法 中对遗址离水距离的最优离散法 。 3 结果与分析 3.1 因子决定力计算

    32、与分析 运 行 模 型 , 得 到 各 时 期 遗 址 河 流 距 离 因 子 对 遗 址 密 度 变 量 的 决 定 力 大 小 , 及 其 随 分 类 方 法 和 分 类 数 变 化 的 计 算 统 计 结 果 ( 表1-4 ) 。 为 直 观 地 表 示 并 总 结 变 化 趋 势 , 绘 成 折 线 统 计 图 , 其 中 横 坐 标 为 分类数目 , 纵坐标为其对应的Q 值( 图3) 。 在 裴 李 岗 文 化 时 期 , EI 和QV 分 类 方 法 得 到 的 Q 值 都 随 着 分 类 数 量 的 增 加 而 增 加 , 而EI 法 获 得 的 Q 值 提 升 效 率( 即 同

    33、 等 级 差 内Q 值 上 升 的 百 分 比) 高 于QV(32.6%22.7%) 。 对 于GI 分 类 法 , 在 分 类 数 目 4 后 表 现 出 较 大 起 伏(17.3%-10.4%-34.3% - 11.6%) 。 由 此 可 见 , 随 着 分 类 数 的 提 高 , GI 分 类 法 的 稳 定 度 降 低 , 准 确 性 下 降 。NB 分 类 法 获 得 的 Q 值 在 分 类 数 5 时 趋 于 恒 定 , 且 其 Q 值 在 所 有 分 类 数 下 的 分 类 方 法 中 最 高 。 因 此 , 以8 为 分 类 数 的NB 分 类 法 对 裴 李 岗 文 化 时

    34、期 卢 氏 县 遗 址 离 水 距 离 作 了 最 佳 划 分 , 离 水 距 离 因 子 对 遗 址 密 度 分 布 的 决 定 力大小约为39.5% 。 在 仰 韶 文 化 前 期 , GI 和NB 分 类 法 下 都 表 现 出 Q 值 随 分 类 数 增 长 至5 时 达 到 最 大 值 , 在 分 类 数=6 图2 4 个文化时期遗址点与实际采样点的空间分布 Fig.2 Spatialdistributionofthesitesandtheactualsamplingpointsforthefourstudiedperiods 121地 理 科 学 进 展 第34 卷 和7 时 有

    35、所 回 落 , 最 后 在 分 类 数 为8 时 又 上 升 的 总 趋 势 。 其 中 , GI 法 的 最 大 值(70.8%) 高 于NB 法 的 最 大 值(65.5%) , 而GI 的 最 大 提 升 量( 即 Q 值 的 最 大 最 小 值 之 差) 低 于NB(56.9%59.0%) , 故 两 者 在 这 一 时 期 相 差 不 大 , 各 有 优 势 。EI 法 和QV 法 在 分 类 数 7 时 Q 值 都 随 分 类 数 递 增 , 但 在 分 类 数 7 后 , EI 法 获 得 的 Q 值 不 断 下 降 , QV 法 的 Q 值 持 续 上 升 。 可 见 在 分

    36、类 数 较 小 时 , EI 法 的 提 升 效 率 远 远 高 于QV 。 但 对 大 分 类 数 , QV 比EI 优 势 明 显 。 在 所 有 方 法 中 , 以8 为 分 类 数 的QV 分 类 法 是 对 仰 韶 文 化 前 期 卢 氏 县遗址离水距离的最优划分 , 决定力约70.8% 。 在 仰 韶 文 化 后 期 , EI 、 GI 、 QV 都 呈 现 先 上 升 后 下 降 的 总 趋 势 , 分 别 在 分 类 数 为5 、 6 、 7 时 达 到 最 大 值(64.8% 、 64.9% 、 64.9%) , 各 自 的 最 大 提 升 量 为 60.1% 、 54.5%

    37、 、 51.5% 。 因 此 , 三 者 中EI 的 提 升 强 度 ( 即 最 大 提 升 量) 和 提 升 效 率 都 是 最 大 的 , QV 效 率 较 低 , GI 强 度 不 小 效 率 也 不 低 。 对 于NB 分 类 法 , 其 Q 值 在 分 类 数 为3 时 迅 猛 提 升(21.8%55.1%) , 之 后 都 平 稳 于 这 一 数 值 , 直 到 分 类 数 为8 时 达 到 最 大 Q 值 73.0% , 是 仰 韶 文 化 后 期 卢 氏 县 遗 址 离 水 距 离 的 最 优 划 分 , 对 大 分 类 值 反 映 出 较 大 的 影 响 力 提 升 潜力 。

    38、 在 龙 山 文 化 时 期 , EI 与GI 分 类 法 对 应 的 Q 值 随 分 类 值 递 增 , 各 自 增 加 到 分 类 数 为5 、 6 时 , 达 到 最 图3 遗址河流距离最优离散的模型运行流程 Fig.3 Flowchartofsite-riverdistancediscretizationmodeling 表1 裴李岗文化时期 Q 值计算结果 Tab.1 PowerofthedeterminantforthePeiligangperiod 分类 方法 EI GI NB QU 分类数 2 0.01667 0.04441 0.02533 0.04302 3 0.03373

    39、0.05612 0.05420 0.07599 4 0.05612 0.10423 0.07921 0.11561 5 0.08636 0.17327 0.16678 0.13715 6 0.13715 0.10423 0.39511 0.17329 7 0.22179 0.34312 0.39511 0.20316 8 0.34311 0.11561 0.39513 0.27035 表2 仰韶文化前期 Q 值计算结果 Tab.2 Powerofthedeterminantforthe EarlyYangshaoperiod 分类 方法 EI GI NB QV 分类数 2 0.04057 0.

    40、13817 0.06521 0.13817 3 0.13817 0.22117 0.20195 0.24305 4 0.29731 0.35095 0.64659 0.35095 5 0.59661 0.70693 0.65471 0.45029 6 0.70609 0.64747 0.65471 0.55045 7 0.65371 0.67930 0.44502 0.64750 8 0.66678 0.70674 0.55686 0.70752 表3 仰韶文化后期 Q 值计算结果 Tab.3 Powerofthedeterminantforthe LateYangshaoperiod 分类

    41、方法 EI GI NB QV 分类数 2 0.04603 0.10388 0.07415 0.13360 3 0.12811 0.18779 0.21837 0.21853 4 0.30613 0.39736 0.55100 0.34759 5 0.64750 0.55198 0.52209 0.42732 6 0.54933 0.64898 0.52369 0.54168 7 0.52970 0.59036 0.52090 0.64861 8 0.49308 0.55466 0.72968 0.53735 表4 龙山文化时期 Q 值计算结果 Tab.4 Powerofthedetermina

    42、ntsfortheLongshanperiod 分类 方法 EI GI NB QV 分类数 2 0.04387 0.09827 0.07037 0.12616 3 0.11743 0.17243 0.20069 0.20092 4 0.28161 0.36584 0.50909 0.32005 5 0.59644 0.50953 0.45757 0.39366 6 0.50717 0.59832 0.45939 0.49937 7 0.46825 0.52725 0.44752 0.59787 8 0.43521 0.51280 0.54062 0.47510 122第1 期 毕硕本 等 :

    43、地理探测器在史前聚落人地关系研究中的应用与分析 大 值59.5% , 而 后 随 分 类 数 递 减 。 其 中 , 以6 为 分 类 数 的GI 分 类 法 对 龙 山 文 化 时 期 聚 落 遗 址 离 水 距 离 的 划 分 最 优 。NB 分 类 法 在 分 类 数 为5 、 6 、 7 时 保 持 Q 值基本恒定 , 而QV 分类法几乎持续递增 。 离 河 距 离 因 子 对 遗 址 密 度 分 布 的 决 定 力 大 小 从 裴 李 岗 文 化 时 期 的39.5% , 到 仰 韶 文 化 前 期 的 70.8% , 再 到 仰 韶 文 化 后 期 的73.0% , 最 后 龙 山

    44、 文 化 时 期 的59.8% , 从 地 学 上 有 理 可 据 。 卢 氏 县 地 处 盆 地 , 聚 落 遗 址 点 主 要 分 布 在 河 流 两 岸 的 阶 地 上 。 由 于 河 流 洪 水 的 切 割 作 用 随 时 间 不 断 加 强 , 河 岸 两 旁 的 阶 地 渐 渐 崩 塌 , 阶 地 的 面 积 会 越 来 越 小 , 在 有 限 的 面 积 内 , 为 了 赢 得 更 多 的 生 存 空 间 , 遗 址 将 沿 河 散 开 呈 条 带 状 分 布 , 此 时 遗 址 对 河 流 的 依 附 效 应 是 加 强 的 , 因 而 出 现 从 裴 李 岗 到 仰 韶 文

    45、化 后 期 的 河 流 决 定 力 的 攀 升 。 而 当 阶 地 面 积 小 到 一 定 程 度 , 聚 落 沿 河 流 长 度 扩 展 的 成 本 过 高 , 便 开 始 渐 渐 脱 离 河 流 距 离 的 限 制 , 向 远 离 河 流 的 陆 地 部 分 扩 张 , 故 龙 山 文 化 时 期 的 离 河 因 子 决 定 力 较 前 期 出 现 了 一 定 的 下降 。 3.2 离散化方法比较 将4 种 方 法 综 合 来 看( 图4 ) , 对 于EI 分 类 法 , 除 了 在 裴 李 岗 文 化 时 期 持 续 递 增 外 , 在 其 他3 个 时 期 均 出 现 先 上 升 后

    46、 下 降 的 趋 势 , 分 别 地 , 在 仰 韶 文 化 前 期 分 类 数 为6 、 仰 韶 文 化 后 期 分 类 数 为5 、 龙 山 文 化 时 期 分 类 数 为5 处 取 得 最 大 值 。 其 提 升 效 率 优 于 QV , 尤 其 在 分 类 数 较 小 时 。 对 于GI 分 类 法 , 在 裴 李 岗 和 仰 韶 文 化 前 期 , 分 类 数 4 时 整 体 Q 值 振 幅 较 大 。 在 仰 韶 文 化 后 期 和 龙 山 文 化 时 期 先 增 后 减 , 分 类 数 为6 时 Q 值 最 大 。 同 时 , GI 代 表 的 因 子 决 定 力 是 综 合 较

    47、 强 的 。 对 于QV 分 类 法 , 在 裴 李 岗 、 仰 韶 文 化 前 期 和 龙 山 文 化 时 期 Q 值 均 持 续 上 升 , 只 在 仰 韶 文 化 后 期 分 类 数=7 时 出 现 下 降 , 提 升 效 率 比EI 、 GI 都 低 。 但 在 大 分 类 数 下 , 可 能 具 有 较 大 的 因 子 决 定 力 潜 能 。 对 于NB 分 类 法 , 在 裴 李 岗 、 仰 韶 文 化 后 期 和 龙 山 文 化 时 期 都 保 持 了 分 类 数 从5 开 始 的 Q 值 平 稳 。 在 仰 韶 文 化 前 期 分 类 数 为5 时 达 到 最 大 值 , 之

    48、后 下 降 , 最 后 回 升 。 在 两 个 文 化 时 期 中 的 因 子 决 定 力 都 最 高 。 因 此 , 不 同 的 离 散 化 方 法 描 述 了 因 子 变 量 对 结 果 变 量 的 作 用 力 随 分 类 数 的 增 加 而 变 化 的 不 同 表 现 形 态 : EI 法 更 能 解 释 离 水 距 离 因 子 对 密 度 分 布 的 作 用 力 随 分 类 数 增 加 先 增 后 减 的 情 况 ; QV 更 能 表 达 作 用 力 随 分 类 数 持 续 上 升 的 情 况 ; 对 作 用 力 随 分 类 数 增 加 而 平 稳 变 化 的 , NB 方 法 最 佳

    49、 ; 作 用 力 随 分 类 数 增 加 无 明 显 变 化 规 律 且 数 值 起 伏 较 大 的 , 多 为 GI 法 。 从 强 度 看 , NB 、 EI 最 强 , GI 次 之 , QV 最 弱 ; 从 提 升 效 率 看 , QV 最 低 , EI 和GI 最 强 , NB 次 之 ; 从 决 定 力 大 小 来 看 , GI 最 大 , QV 和NB 居 其 次 , EI 最 小 。 3.3 离散化结果综合分析 进 一 步 地 , 将 各 个 时 期 由 其 各 自 的 最 优 离 散 法 得 到 的 遗 址 等 级 、 区 间 内 遗 址 密 度 、 遗 址 离 河 距 离 分类区间的定量化计算结果汇总 , 如表5 。 从 遗 址 等 级 划 分 一 列 看 , 卢 氏 县 裴 李 岗 文 化 时 期 应 该 根 据 分 类 数8 得 到 遗 址 等 级 的8 级 划 分 , 但 因 为 在3-8 级 内 遗 址 密 度 均 为 零 , 故 在 表 格 中 从 等 级3 开 始 省 略 。 其 他 没 有 列 到8 级 的 时 期 同 样 如 图4 4 个时期决定力大小随分类方法和

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