空间O-D流模式发现与机理研究——以中国省际人口迁移流为例

Spatial origin-destination flows, whatever tangible entities such as persons and commodities or intangible ones such as capital, information or knowledge, take on some clustering or dispersal patterns across geographic space. The traditional spatial interaction modeling such as gravity model focuses on the structural characteristics of nodes (origins or destinations) and the distance decay effects between them, which ignores the spatio-temporal dependence among nodes and flows due to its classic independent assumption. Therefore, it is difficult to provide a sound interpretation of the complex spatial structure and dynamics of system evolution. Based on the first law of geography, this project attempts to explore the spatial patterns of O-D flows by using the network autocorrelation statistics and other exploratory data analysis methods.Then the appropriate spatial O-D models will be constructed by testing and incorporating spatial or temporal autocorrelation components into the traditional O-D modles. The feasibility of these techniques and methods in flow data mining and knowledge discovery will be demonstrated by a case study of Chinese interprovincial migration flows. This project in spatial O-D flows modeling and analysis will deepen the capability of GIS spatial analysis and the related spatial data mining and knowledge discovery fields. In addition, it will improve the development of quantitative geography to some extent due to the symbolic role of spatial interaction modeling in geographic research.

空间O-D流是空间网络系统中各个节点（O/D）之间相互作用的结果，以人流、物流或信息流等有形或无形的方式存在，并在地域上呈现一定的集聚或扩散模式。传统的空间相互作用模型（如重力模型）以经典统计学为基础，侧重于表达节点要素特征和距离衰减效应，往往忽视了节点间以及O-D作用流之间的相互依赖关系，无法表达周边环境对作用流的影响，难以解释网络系统的复杂结构和功能。本项研究基于地理学第一定律，围绕空间网络系统中各节点、节点环境和节点之间作用流等诸要素之间的相互依赖关系，以网络自相关为基础，探索区域相互作用过程中O-D作用流的空间模式特征，并通过对传统模型的改造，构建能够表征区域溢出效应的空间O-D模型，定量分析空间模式形成的内在机理。本项研究通过对中国省际人口迁移流的分析与建模，以实例形式表明空间O-D流模式发现在技术与方法上的可行性，将在一定程度上深化GIS空间分析和空间数据挖掘等领域的相关研究。

空间O-D流（Spatial Origin-Destination Flows）是区域网络系统中各个起讫节点（O/D）之间相互作用的结果，并以人流、物流或信息流等有形或无形的方式存在，在地域空间上呈现一定的集聚或扩散模式。本研究以中国省际人口迁移流为例，围绕节点、节点环境和节点之间作用流等诸要素之间的相互依赖关系，采用全局和局部网络自相关统计量探索省际人口迁移流的空间模式及其时间演变，通过构建表征溢出效应的中国省际人口迁移空间O-D 模型（包括时空O-D模型），对1985年以来的中国省际人口迁移格局与时空动力机制进行了分析，以实例形式表明空间O-D流模式发现在技术与方法上的可行性。初步得到以下成果：（1）形成了空间O-D流模式发现与机理解释的一系列技术与方法，包括网络空间关系的表达、网络自相关的测度以及各种不同版本的空间O-D模型和时空O-D模型的建立、估计和比较等；（2）探索了1985年以来中国省际人口迁移流的空间模式及其时间演变特征。迁出地和目的地均呈现空间集聚模式，并随着时间的推移而不断加强，其中迁出地的集聚模式更为明显；（3）定量分析了2005-2010年中国省际人口迁移流的空间溢出效应。正是由于空间溢出效应的存在，使得人口迁移的过程变得更为复杂。事实上，不仅迁出地和目的地要素对人口迁移产生推拉作用，迁出地和目的地要素也通过网络空间关系对整个人口迁移系统产生影响。其中距离要素和目的地实际工资率在各种影响因素中最为重要，稳居前两位，目的地人均GDP对人口迁移的作用并不显著。相比较，目的地迁移存量的影响十分显著，居第三位；（4）在考虑二阶时间滞后效应的时空O-D模型的基础上，对2010-2015年省际人口迁移流进行了预测。总体上，这期间省际人口迁移活动更为活跃，长三角和京津冀地区的人口迁移密度增长明显，与珠三角共同构成我国未来人口迁移的三极。本研究以地理学第一定律为基础，通过对空间O-D流所在的复杂网络系统空间关系的表达，将相互依赖的节点紧密联系在一起，为定量分析区域网络系统结构和功能的时空演化提供了可能。