地名視角下西藏冰川與水系時(shí)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?；谂c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(kù)，利用GWR分析、泰森多邊形分析、層次聚類(lèi)分析、貝塞爾曲線平滑等方法進(jìn)行定日縣及其周?chē)鷧^(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(shí)小冰川對(duì)氣候更敏感，其變化也會(huì)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(yàn)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(shí)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(guò)地名研究可探究地區(qū)歷史、經(jīng)濟(jì)、語(yǔ)言、社會(huì)文化、自然要素等多方位的歷史狀態(tài)，對(duì)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(lái)說(shuō)，地名可以分為自然景觀類(lèi)地名和人文景觀類(lèi)地名。自然景觀類(lèi)地名中包含地形地貌類(lèi)、水文類(lèi)、植物動(dòng)物類(lèi)地名。人文景觀類(lèi)地名中包含軍事防御類(lèi)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)類(lèi)、建筑工程類(lèi)、祈福、姓氏類(lèi)地名。不同的地名景觀反映了地形地貌特征、人類(lèi)的生產(chǎn)和建設(shè)活動(dòng)、城鎮(zhèn)化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。關(guān)于黎族地名時(shí)空格局挖掘分析，新增熱點(diǎn)的分布相對(duì)集中，這些區(qū)域近50年來(lái)與黎族有關(guān)的地名發(fā)生變化較少，黎族人口流動(dòng)也較少。古詩(shī)詞中的地名也有有趣的發(fā)現(xiàn)，以中國(guó)歷代著名詩(shī)詞為數(shù)據(jù)源，提取了3657個(gè)歷代詩(shī)人創(chuàng)作詩(shī)詞涉及的地名，該地名不僅是詩(shī)人空間感知的自然流露，還反映了中國(guó)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(guó)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(gè)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(duì)全球變暖的趨勢(shì)，冰川作為最大的淡水儲(chǔ)存資源，正在日益退縮，對(duì)于以冰川融水補(bǔ)給為主的河流影響巨大，利用地名識(shí)別河流水系是可行的。Jindrich Fajer等對(duì)地名進(jìn)行聚類(lèi)分析，利用地名識(shí)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(shí)還確定，與同一時(shí)期的魚(yú)塘消亡有關(guān)的地區(qū)現(xiàn)在面臨更頻繁的干旱。鐘愛(ài)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(dòng)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(kù)對(duì)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(shí)包含其周?chē)赜颉?/p>

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(wú)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(duì)研究區(qū)域進(jìn)行劃分。

2.1 地名數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

基于西藏統(tǒng)計(jì)年鑒、西藏地名數(shù)據(jù)詞典、民政部中國(guó)國(guó)家地名信息庫(kù)提取了共計(jì)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(lèi)型，地名識(shí)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(kù)，地名數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型見(jiàn)表1。

水文類(lèi)地名的分布可以指示環(huán)境變化，部分水文類(lèi)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(yǔ)中常用的方位詞大概有81個(gè)，藏語(yǔ)方位詞跟漢語(yǔ)典型的方位詞不能一一對(duì)應(yīng)，而且藏語(yǔ)方位詞還會(huì)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(kù)時(shí)，要排除方位誤導(dǎo)性地名如扎西林村（該地名中扎西藏語(yǔ)含義為“吉祥”，不代表方位），同時(shí)要排除混合類(lèi)方向描述的地名如普夏瓊（藏語(yǔ)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(duì)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(gè)10km×10km的格網(wǎng)單元中計(jì)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(gè)10km×10km的格網(wǎng)單元中地名的數(shù)量，S為每個(gè)柵格單元的面積。

利用公式（2）在每個(gè)10km×10km的格網(wǎng)單元中計(jì)算河流水系密度，其中∑L為每個(gè)10km×10km的格網(wǎng)單元中河流水系的總長(zhǎng)度，S為每個(gè)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(jì)方法，通過(guò)對(duì)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(duì)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(jì)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(xiàng)；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(gè)泰森多邊形內(nèi)只含有一個(gè)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(shí)別屬性，識(shí)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(duì)泰森多邊形進(jìn)行精簡(jiǎn)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(kù)及河流水系的特征

計(jì)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?chē)▍^(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(kù)重建歷史河流的可能性，通過(guò)GWR分析來(lái)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(yàn)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(cè)所得河網(wǎng)密度值的擬合程度更高，R2值超過(guò)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(shuō)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(lèi)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(duì)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(shí)，最后將泰森多邊形中相反方向地名對(duì)應(yīng)的公共邊提取出來(lái)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(jí)別中與水相關(guān)的地名之間的歐氏距離進(jìn)行層次聚類(lèi)如圖3所示。此外根據(jù)西藏河流的命名特點(diǎn)，一、二級(jí)河流名稱(chēng)中多含有“曲”“布”2個(gè)詞，據(jù)此特點(diǎn)從358個(gè)與水相關(guān)的地名中篩選出149個(gè)名稱(chēng)中含有“曲”和“布”的地名，對(duì)這149個(gè)地名按歐氏空間距離進(jìn)行層次聚類(lèi)，在聚類(lèi)結(jié)果的基礎(chǔ)上，將聚類(lèi)數(shù)目從6類(lèi)擴(kuò)展到12類(lèi)、18類(lèi)，隨著聚類(lèi)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(lèi)結(jié)果，很大程度上揭示了河流走向，接下來(lái)將結(jié)合人工識(shí)別、地形地貌和定性知識(shí)的應(yīng)用，對(duì)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(guò)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(shuō)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(gè)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(gè)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(shì)必會(huì)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(duì)河流的影響巨大，也正是這個(gè)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(duì)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(duì)氣候更敏感，冰川的變化也會(huì)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(shí)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(yǔ)

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(shí)、發(fā)現(xiàn)、總結(jié)自然人文現(xiàn)象的發(fā)展、歷史演變過(guò)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(kù)，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(lèi)分析等方法對(duì)地名數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘，拓展了地名在河流重建中的應(yīng)用，也驗(yàn)證了基于地名數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)于與方向相關(guān)的地名提取時(shí)只考慮到藏語(yǔ)中簡(jiǎn)單常用的“東、西、南、北”4個(gè)方向，除此之外，藏語(yǔ)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(lèi)別，方向類(lèi)別越細(xì)致對(duì)河網(wǎng)的重建越有利，因?yàn)楹泳W(wǎng)的重建很大程度上依賴(lài)于方向類(lèi)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(lái)源：《測(cè)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(duì)：歐陽(yáng)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(qǐng)參照原文）

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