地名視角下西藏冰川與水系時空耦合關(guān)系研究

江西地名研究

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摘要：地名是自然環(huán)境特征和文化的重要載體，其中蘊(yùn)涵著豐富的待挖掘信息。基于與水相關(guān)地名和與方向相關(guān)地名構(gòu)建了地名數(shù)據(jù)庫，利用GWR分析、泰森多邊形分析、層次聚類分析、貝塞爾曲線平滑等方法進(jìn)行定日縣及其周圍區(qū)域的歷史河流重建。重建結(jié)果在河谷地區(qū)與現(xiàn)今河流的分布吻合得很好，在冰川分布的區(qū)域存在較大差異，主要原因是該區(qū)域的大型冰川在流域冰川總資源中的地位突出，河流受冰川影響巨大，同時小冰川對氣候更敏感，其變化也會很大程度上影響該區(qū)域河流的徑流量。該研究拓展了地名在歷史河流重建中的應(yīng)用，驗證了基于地名大數(shù)據(jù)挖掘重建歷史河流的可行性。

關(guān)鍵詞：歷史河網(wǎng)重建；定日縣；冰川和水系；時空耦合關(guān)系

0引言

地名是自然環(huán)境特征和文化的重要載體，隨著自然環(huán)境和人文環(huán)境的變遷而不斷演變。通過地名研究可探究地區(qū)歷史、經(jīng)濟(jì)、語言、社會文化、自然要素等多方位的歷史狀態(tài)，對于還原和重現(xiàn)地區(qū)歷史狀況和發(fā)展歷程具有重要指示性作用。

從地名景觀的角度來說，地名可以分為自然景觀類地名和人文景觀類地名。自然景觀類地名中包含地形地貌類、水文類、植物動物類地名。人文景觀類地名中包含軍事防御類、經(jīng)濟(jì)活動類、建筑工程類、祈福、姓氏類地名。不同的地名景觀反映了地形地貌特征、人類的生產(chǎn)和建設(shè)活動、城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。關(guān)于黎族地名時空格局挖掘分析，新增熱點(diǎn)的分布相對集中，這些區(qū)域近50年來與黎族有關(guān)的地名發(fā)生變化較少，黎族人口流動也較少。古詩詞中的地名也有有趣的發(fā)現(xiàn)，以中國歷代著名詩詞為數(shù)據(jù)源，提取了3657個歷代詩人創(chuàng)作詩詞涉及的地名，該地名不僅是詩人空間感知的自然流露，還反映了中國歷史重心的轉(zhuǎn)移。

冰川與河流水系間存在密切相關(guān)關(guān)系，截至2018年，中國現(xiàn)存冰川53238條，主要分布在喀喇昆侖山、喜馬拉雅山、念青唐古拉山、橫斷山、天山和昆侖山等6個地區(qū)，冰川變化在流域徑流變化和調(diào)節(jié)方面起著至關(guān)重要作用。面對全球變暖的趨勢，冰川作為最大的淡水儲存資源，正在日益退縮，對于以冰川融水補(bǔ)給為主的河流影響巨大，利用地名識別河流水系是可行的。Jindrich Fajer等對地名進(jìn)行聚類分析，利用地名識別滅絕的水體，論證了地名指代滅絕池塘的高集中度區(qū)域的存在。同時還確定，與同一時期的魚塘消亡有關(guān)的地區(qū)現(xiàn)在面臨更頻繁的干旱。鐘愛妮等提取地名重建歷史河網(wǎng)，重建的河網(wǎng)與現(xiàn)今大部分河網(wǎng)吻合，能夠部分反映古代文獻(xiàn)記載的歷史河流動態(tài)。因此，為了探究西藏冰川與水系之間的耦合關(guān)系，將依據(jù)地名數(shù)據(jù)庫對歷史河流水系進(jìn)行重建。

1 研究區(qū)

定日縣位于西藏自治區(qū)西南邊陲，雅魯藏布江中游南部，地處喜馬拉雅山脈中段北麓珠峰腳下，縣域內(nèi)河網(wǎng)密布，冰川林立，矗立著著名的復(fù)式山谷冰川——絨布冰川。自然景觀的分布不以行政單元為區(qū)分，為了全面探究西藏冰川與水系之間的耦合關(guān)系，本文研究區(qū)以定日縣為主，同時包含其周圍地域。

2 研究方法

河流水系和地名在空間上的分布與行政單元無關(guān)，主要和地形地貌、自然環(huán)境有關(guān)，因此，本文在研究尺度上選擇了10km×10km的格網(wǎng)對研究區(qū)域進(jìn)行劃分。

2.1 地名數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

基于西藏統(tǒng)計年鑒、西藏地名數(shù)據(jù)詞典、民政部中國國家地名信息庫提取了共計6901條地名數(shù)據(jù)，從中篩選出723條準(zhǔn)確可用的地名數(shù)據(jù)。根據(jù)地名、地名類型，地名識別唯一編碼、地名含義，經(jīng)緯度坐標(biāo)等創(chuàng)建地名數(shù)據(jù)庫，地名數(shù)據(jù)庫類型見表1。

水文類地名的分布可以指示環(huán)境變化，部分水文類聚落點(diǎn)與現(xiàn)代河流湖泊距離較遠(yuǎn)，可能與一些河流流量減少甚至消失有關(guān)。

藏語中常用的方位詞大概有81個，藏語方位詞跟漢語典型的方位詞不能一一對應(yīng)，而且藏語方位詞還會出現(xiàn)同義多形、一詞多義的情況。因此，在篩選與方向相關(guān)的地名數(shù)據(jù)庫時，要排除方位誤導(dǎo)性地名如扎西林村（該地名中扎西藏語含義為“吉祥”，不代表方位），同時要排除混合類方向描述的地名如普夏瓊（藏語含義為“位于小山谷的東北”）。本文選取了日常生活中使用最廣泛的單一方位名詞“東”“西”“南”“北”對地名進(jìn)行篩選得到與方向相關(guān)的地名。

2.2 地名與河流水系的相關(guān)分析

利用公式（1）在每個10km×10km的格網(wǎng)單元中計算與水相關(guān)的地名密度（Dwater）、與方向相關(guān)的地名密度（Ddirection），其中A為每個10km×10km的格網(wǎng)單元中地名的數(shù)量，S為每個柵格單元的面積。

利用公式（2）在每個10km×10km的格網(wǎng)單元中計算河流水系密度，其中∑L為每個10km×10km的格網(wǎng)單元中河流水系的總長度，S為每個柵格單元的面積。

GWR（geographically weighted regression）技術(shù)將地理學(xué)第一定律深度融入局部空間統(tǒng)計方法，通過對獨(dú)立抽樣的分析點(diǎn)分別進(jìn)行回歸分析模型解算，得到與空間位置一一對應(yīng)的空間回歸系數(shù)，隨著空間位置不同而變化的參數(shù)估計量化表征空間關(guān)系異質(zhì)性特征。GWR分析中核心的原理為公式（3）：

其中，（ui，vi）表示點(diǎn)i處的坐標(biāo)值；yi為點(diǎn)i處的河網(wǎng)密度值；xik（k=1，2···，m）為點(diǎn)i處與方向相關(guān)地名的密度值或與水相關(guān)地名的密度值；β0（ui，vi）為截距項；βk（ui，vi）為回歸系數(shù)。

2.3 泰森多邊形中“東西南北”方向的區(qū)分

利用與方向相關(guān)的地名建立泰森多邊形，每個泰森多邊形內(nèi)只含有一個與方向相關(guān)的點(diǎn)，根據(jù)此特性，給不同的與方向相關(guān)的地名賦予識別屬性，識別與“東、西”相關(guān)的地名和與“南、北”相關(guān)的地名如圖1所示。泰森多邊形的每一條公共邊兩側(cè)與方向相關(guān)的地名正好相反的話，這條公共邊極易為河流所在地，依據(jù)此原則對泰森多邊形進(jìn)行精簡剔除，以尋找河流走向。

3結(jié)果與討論

3.1 地名數(shù)據(jù)庫及河流水系的特征

計算得到的河網(wǎng)密度、與水相關(guān)的地名密度、與方向相關(guān)的地名密度，總體上三者的密度低值分布在定日縣南部喜馬拉雅山脈及周圍冰川區(qū)域，三者密度的最大值分別為1.693、0.080和0.15，表明研究區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布。與水相關(guān)的地名和與方向相關(guān)的地名為歷史河流水系重建提供了重要的依據(jù)。

3.2 GWR相關(guān)性分析

為了確定基于地名數(shù)據(jù)庫重建歷史河流的可能性，通過GWR分析來探索河流密度和與方向有關(guān)地名的密度以及與水有關(guān)地名的密度之間的相關(guān)性，驗證該重建方法的可行性。GWR分析中，得到的R2值的范圍是0—1之間，該值越大表示局部回歸模型與觀測所得河網(wǎng)密度值的擬合程度更高，R2值超過0.36表示具有較強(qiáng)的關(guān)系。以河流密度為因變量，與方向相關(guān)地名的密度為自變量，如圖2（a）所示，模型的殘差平方和為1.846，R2值為0.693，因此，河網(wǎng)密度和與方向相關(guān)的地名顯示出很強(qiáng)的相關(guān)性。以河流密度為因變量，與水相關(guān)地名的密度為自變量，如圖2（b）所示，模型的殘差平方和為2.351，R2值為0.622，河網(wǎng)密度和與水相關(guān)的地名也顯示出很強(qiáng)的相關(guān)性。說明與水相關(guān)的地名以及與方向相關(guān)的地名在空間上和河網(wǎng)的分布存在著相關(guān)性。

3.3 層次聚類分析

利用與方向相關(guān)的地名在研究區(qū)域內(nèi)構(gòu)建泰森多邊形網(wǎng)，對與方向相關(guān)的地名中相反方向的地名“東、西”和“南、北”賦予屬性值進(jìn)行標(biāo)識，最后將泰森多邊形中相反方向地名對應(yīng)的公共邊提取出來作為歷史河流重建的雛形。但泰森多邊形篩選初步提取的河網(wǎng)在空間上分布雜亂，掩蓋了真實(shí)的河流走向，為了優(yōu)化重建特定的歷史河流形狀，使用特定河流級別中與水相關(guān)的地名之間的歐氏距離進(jìn)行層次聚類如圖3所示。此外根據(jù)西藏河流的命名特點(diǎn)，一、二級河流名稱中多含有“曲”“布”2個詞，據(jù)此特點(diǎn)從358個與水相關(guān)的地名中篩選出149個名稱中含有“曲”和“布”的地名，對這149個地名按歐氏空間距離進(jìn)行層次聚類，在聚類結(jié)果的基礎(chǔ)上，將聚類數(shù)目從6類擴(kuò)展到12類、18類，隨著聚類數(shù)目的增加，河流的形狀細(xì)節(jié)部分更清晰，能夠揭示部分河流的走向。

3.4 歷史河網(wǎng)重建

篩選得到的泰森多邊形和與水相關(guān)地名的層次聚類結(jié)果，很大程度上揭示了河流走向，接下來將結(jié)合人工識別、地形地貌和定性知識的應(yīng)用，對河網(wǎng)重建結(jié)果進(jìn)行修正，避免河流支離破碎。最后采用貝塞爾曲線平滑算法將經(jīng)過上述方法處理后的河網(wǎng)線條進(jìn)行平滑處理，得到最終的歷史河流形態(tài)重建結(jié)果如圖4所示。

從圖中可以看出重建的歷史河網(wǎng)與定日縣水系中的雅魯藏布江、葉如藏布、朋曲等重合得很好，說明河谷地區(qū)河流重建結(jié)果較好。但是在紅色橢圓標(biāo)記的A、B、C三個區(qū)域中，部分重建的歷史河網(wǎng)與定日縣水系存在顯著的差異。主要原因有以下幾點(diǎn)：

1）A、B、C三個區(qū)域冰川林立，尤其是A區(qū)域，包含了著名的大冰川—絨布冰川，其中又分為中絨布冰川、西絨布冰川和東絨布冰川。聶寧等研究發(fā)現(xiàn)，雅魯藏布江流域地處青藏高原南部邊緣，降水、冰雪融水總和占河流徑流補(bǔ)給的比例在部分河段可達(dá)到70%以上。大型冰川在流域冰川總資源中的地位突出，流域內(nèi)氣候、冰川變化背景下，河流水資源勢必會受到影響。結(jié)合重建的歷史河網(wǎng)分析可知，A區(qū)域內(nèi)冰川的變化對河流的影響巨大，也正是這個原因?qū)е绿崛〉臍v史河流與現(xiàn)今定日縣的水系存在差異。

2）B區(qū)域中冰川也廣泛分布，相較于A區(qū)域，B區(qū)域的冰川趨于分散化和小型化。許君利等的研究發(fā)現(xiàn)，小冰川對氣候的敏感性比大冰川大，較大面積的冰川也可能出現(xiàn)后退較大的情況，B區(qū)域的小冰川對氣候更敏感，冰川的變化也會影響該區(qū)域河流的徑流量等，導(dǎo)致了重建的歷史河網(wǎng)與現(xiàn)如今河流水系之間存在差異。

3）C區(qū)域位于雅魯藏布江中游日喀則河段，C區(qū)域同時受到冰川和喜馬拉雅沉積碎屑物的影響，河流走向和侵蝕程度受此影響很大，這在一定程度上解釋了該區(qū)域重建的歷史河網(wǎng)與現(xiàn)如今河流水系之間存在差異的原因。

4 結(jié)束語

地名中包含著豐富的待挖掘的信息，也具有一定的穩(wěn)定性，其中蘊(yùn)含的信息能夠輔助我們更好地認(rèn)識、發(fā)現(xiàn)、總結(jié)自然人文現(xiàn)象的發(fā)展、歷史演變過程等。

本文構(gòu)建了與水相關(guān)的地名和與方向相關(guān)的地名數(shù)據(jù)庫，為了提高歷史河網(wǎng)重建的精度，采用了GWR分析、泰森多邊形分析、層次聚類分析等方法對地名數(shù)據(jù)庫進(jìn)行時空數(shù)據(jù)挖掘，拓展了地名在河流重建中的應(yīng)用，也驗證了基于地名數(shù)據(jù)庫重建歷史河流的可行性。然而，該研究受區(qū)域內(nèi)地名的提取和空間分布特征影響較大，對于與方向相關(guān)的地名提取時只考慮到藏語中簡單常用的“東、西、南、北”4個方向，除此之外，藏語中還有很多表示方向的詞匯地名，后續(xù)研究中將增加地名的方向類別，方向類別越細(xì)致對河網(wǎng)的重建越有利，因為河網(wǎng)的重建很大程度上依賴于方向類地名構(gòu)建的泰森多邊形。

作者：曹雅迪，鄧忠軍，馬菌

李建軍，袁龍，和冬娟，晉良高，趙飛

來源：《測繪與空間地理信息》2025年第9期

選稿：賀雨婷

編輯：杜佳玲

校對：歐陽莉艷

審訂：楊 琪

責(zé)編：耿 曈

（由于版面內(nèi)容有限，文章注釋內(nèi)容請參照原文）

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