基于GIS的麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局優(yōu)化研究

譚雪蘭,段建南,包春紅,朱紅梅

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,長(zhǎng)沙410128)

農(nóng)村居民點(diǎn)作為農(nóng)村人地關(guān)系的表現(xiàn)核心,是農(nóng)村人口生產(chǎn)和生活等綜合功能的承載體,也是土地利用的重要組成部分[1],進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái),農(nóng)村居民點(diǎn)問(wèn)題已經(jīng)成為土地利用/土地覆被變化計(jì)劃中的一個(gè)重要研究課題。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局缺少整體上的規(guī)劃指導(dǎo)與控制,特別是山區(qū)丘陵城市由于其特殊的自然地形條件,土地資源十分有限,而農(nóng)村居民點(diǎn)數(shù)量多,規(guī)模小,分布零散,再加上農(nóng)村居民點(diǎn)周邊多為耕地,對(duì)耕地資源減少的威脅比城鎮(zhèn)更大[2]。因此,本文采用GIS與景觀生態(tài)學(xué)結(jié)合的方法探討麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局的問(wèn)題,對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)劃、促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展及農(nóng)村土地集約與節(jié)約利用等具有重要的意義[3]。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)概況

麻陽(yáng)縣位于湖南省西部,懷化市西北部,東經(jīng)109°24′43″-110°06′22″,北緯 27°32′02″-28°01′46″,總面積156 092.57 hm2。全縣地貌輪廓為南、西、北三面較高,中部較低,朝東傾斜開(kāi)口,略似“簸箕”狀,從而形成南西北山地、東部丘陵和中部河谷崗地平原的地貌類(lèi)型。全縣轄6鎮(zhèn)17鄉(xiāng)312村,2005年末人口為37.3萬(wàn)人,其中農(nóng)業(yè)人口33.01萬(wàn)人,非農(nóng)業(yè)人口4.29萬(wàn)人[4]。

1.2 研究方法

本文以MAPGIS為研究平臺(tái),運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)研究數(shù)理和土地信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合。以2005年麻陽(yáng)縣土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),提取農(nóng)村居民點(diǎn)用地信息,應(yīng)用空間分析和景觀指數(shù)分析方法來(lái)研究麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局的現(xiàn)狀特征。選擇斑塊個(gè)數(shù)、斑塊總面積、最大斑塊指數(shù)、平均斑塊面積、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差、斑塊密度、平均斑塊形狀指數(shù)等景觀指數(shù)[5],并根據(jù)斑塊相應(yīng)的空間信息和屬性信息計(jì)算景觀指數(shù),在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局現(xiàn)狀特征。

2 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局的現(xiàn)狀特征與問(wèn)題分析

根據(jù)表1可以得出麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局的現(xiàn)狀特征及問(wèn)題如下：

表1 2005年麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)布局景觀指數(shù)分析

2.1 農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模與密度地域差異明顯

麻陽(yáng)縣境內(nèi)農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊總數(shù)達(dá)3 783塊,且各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)間分布的斑塊數(shù)量極其懸殊。最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)斑塊個(gè)數(shù)達(dá)383個(gè),最小的僅有88個(gè)。隨著各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間分布斑塊數(shù)量的差異,導(dǎo)致鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間斑塊總面積的差異也很明顯。從斑塊總面積和斑塊所占景觀面積的比例來(lái)看,綠溪口鄉(xiāng)農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積較大,占全縣農(nóng)村居民點(diǎn)總面積6.41%,蘭村鄉(xiāng)農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積最小,僅占3.14%。全縣的平均斑塊面積為0.83 hm2,總體看來(lái),舒家村鄉(xiāng)、蘭村鄉(xiāng)、郭公坪鄉(xiāng)、長(zhǎng)潭鄉(xiāng)、蘭里鎮(zhèn)、板栗樹(shù)鄉(xiāng)、隆家堡鄉(xiāng)、谷達(dá)坡鄉(xiāng)、呂家坪鎮(zhèn)、黃桑鄉(xiāng)、巖門(mén)鎮(zhèn)、石羊哨鄉(xiāng)、和平溪鄉(xiāng)、綠溪口鄉(xiāng)平均斑塊面積依次增大,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊的平均規(guī)模都未能達(dá)到全縣平均規(guī)模。從最大斑塊指數(shù)來(lái)看,堯市鄉(xiāng)、長(zhǎng)潭鄉(xiāng)、石羊哨鄉(xiāng)、拖沖鄉(xiāng)、蘭村鄉(xiāng)、板栗樹(shù)鄉(xiāng)、谷達(dá)坡鄉(xiāng)、隆家堡鄉(xiāng)、譚家寨鄉(xiāng)、蘭里鎮(zhèn)、和平溪鄉(xiāng)、綠溪口鄉(xiāng)、江口墟鎮(zhèn)、郭公坪鄉(xiāng)、高村鎮(zhèn)、大橋江鄉(xiāng)、巖門(mén)鎮(zhèn)、黃桑鄉(xiāng)、錦和鎮(zhèn)、栗坪鄉(xiāng)、舒家村鄉(xiāng)、呂家坪鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)其最大斑塊指數(shù)依次減少。從農(nóng)村居民點(diǎn)用地密度指數(shù)來(lái)看,全縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地密度為1.2個(gè)/hm2。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布不均,其中江口墟鎮(zhèn)、大橋江鄉(xiāng)、高村鎮(zhèn)、拖沖鄉(xiāng)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、堯市鄉(xiāng)、譚家寨鄉(xiāng)、栗坪鄉(xiāng)均高于全縣平均水平,分別為2.15,1.92,1.86,1.59,1.57,1.44,1.32,1.28,1.20個(gè)/hm2。

2.2 農(nóng)村居民點(diǎn)用地斑塊形狀不規(guī)則,地域差異小

從農(nóng)村居民點(diǎn)用地斑塊的形狀來(lái)看,平均斑塊形狀指數(shù)反映出農(nóng)村居民點(diǎn)矢量斑塊的復(fù)雜程度,形狀指數(shù)越大,說(shuō)明農(nóng)村居民點(diǎn)形狀越不規(guī)則,邊界的曲折度就越大。全縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均斑塊指數(shù)均大于1,其中平均斑塊指數(shù)最高的是蘭村鄉(xiāng)1.36,最低的是栗坪鄉(xiāng)1.11,全縣的平均斑塊指數(shù)是1.22;說(shuō)明全縣農(nóng)村居民點(diǎn)較規(guī)則,有利于農(nóng)村居民點(diǎn)用地集約化程度的提高,為挖掘土地利用潛力提供了條件,更需要科學(xué)的規(guī)劃來(lái)指導(dǎo)布局[5]。

2.3 農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局對(duì)耕地、交通網(wǎng)絡(luò)依存度高

運(yùn)用MAPGIS軟件圖層分離功能將耕地、交通網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)村居民點(diǎn)用地圖斑面狀要素單獨(dú)提取出來(lái)進(jìn)行分析(圖1)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在耕地集中,地形以平原為主的中部地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地比重較大,其中高村鎮(zhèn)、巖門(mén)鎮(zhèn)、綠溪口鄉(xiāng)、錦和鎮(zhèn)、文昌閣鄉(xiāng)、托沖鄉(xiāng)表現(xiàn)最為突出。而在西北山區(qū)和東側(cè)的丘陵地區(qū)的耕地較少的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地比重也較小,其中石羊哨鄉(xiāng)、板栗樹(shù)鄉(xiāng)、谷達(dá)坡鄉(xiāng)、和平溪鄉(xiāng)、蘭村鄉(xiāng)表現(xiàn)最為明顯,充分體現(xiàn)了以農(nóng)業(yè)為主業(yè)的區(qū)域經(jīng)濟(jì),農(nóng)村居民點(diǎn)對(duì)耕地依存度高的特點(diǎn)。

并在MAPGIS中對(duì)現(xiàn)狀道路圖層以間隔100 m為緩沖半徑做緩沖分析,按照小于100 m、100～300 m、300～500 m和大于500 m等4個(gè)級(jí)別進(jìn)行再分類(lèi),然后將圖層結(jié)果與農(nóng)村居民點(diǎn)用地分布圖進(jìn)行區(qū)對(duì)區(qū)判別分析,得出農(nóng)村居民點(diǎn)用地分布與交通網(wǎng)絡(luò)布局的關(guān)系,以反映麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地的交通狀況。不同距離范圍內(nèi)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出,絕大部分農(nóng)村居民點(diǎn)用地距離交通線路較近,便于對(duì)外交流,距離公路300 m以內(nèi)的居民點(diǎn)面積占了全縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地總面積的76.7%,而距離道路300～500 m以內(nèi)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積比重只有8.57%。由于麻陽(yáng)縣山地丘陵面積大,地域交通條件差,大于500 m以外的區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積占14.73%,有很大的整理和開(kāi)發(fā)空間[7]。

表2 麻陽(yáng)縣道路緩沖半徑內(nèi)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積統(tǒng)計(jì)

圖1 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地與耕地、交通網(wǎng)絡(luò)布局分布圖

3 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局優(yōu)化

3.1 麻陽(yáng)縣行政鄉(xiāng)、鎮(zhèn)的布局優(yōu)化分類(lèi)

依據(jù)麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、人口規(guī)模、區(qū)位、地理資源環(huán)境、發(fā)展?jié)摿驼咭?把麻陽(yáng)縣各行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)的布局優(yōu)化分為3類(lèi)：(1)行政區(qū)內(nèi)發(fā)展飽和、人地矛盾尖銳或因行政、環(huán)境等原因而需保留其農(nóng)村居民點(diǎn)特色的鄉(xiāng)鎮(zhèn),需要在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)整理,控制發(fā)展規(guī)模,為控制性鄉(xiāng)鎮(zhèn);(2)行政區(qū)內(nèi)擁有較好的交通、區(qū)位、地理資源環(huán)境,并具有一定的基礎(chǔ)設(shè)施條件和發(fā)展規(guī)模的鄉(xiāng)鎮(zhèn),需要農(nóng)村居民點(diǎn)聚集發(fā)展,進(jìn)一步完善基礎(chǔ)設(shè)施,形成一定的地域中心,為發(fā)展性鄉(xiāng)鎮(zhèn);(3)行政區(qū)內(nèi)由于發(fā)展條件或自然地理環(huán)境受到限制,交通落后、基礎(chǔ)設(shè)施缺乏,行政區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模過(guò)小、零散的鄉(xiāng)鎮(zhèn),需逐步將離散的農(nóng)村居民點(diǎn)用地萎縮并入相鄰離散度較低的農(nóng)村居民點(diǎn)用地中,為拆并性鄉(xiāng)鎮(zhèn)。此外,對(duì)行政區(qū)具有歷史文化保護(hù)價(jià)值的古村落的鄉(xiāng)鎮(zhèn),即便符合以上3種分類(lèi)要求,也只能通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?nèi)部?jī)?yōu)化,予以更好的保護(hù),而不能大拆大建,改變其原有的風(fēng)貌。

景觀指數(shù)斑塊總面積反映農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模,斑塊密度反映農(nóng)村居民點(diǎn)用地的空間布局。在對(duì)各行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行布局優(yōu)化時(shí),這兩個(gè)指數(shù)有重要的控制意義。通過(guò)分析麻陽(yáng)縣各行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地分布情況(表1),并結(jié)合麻陽(yáng)縣的城市規(guī)劃、自然地理、城鎮(zhèn)擴(kuò)張、交通、環(huán)境等因素。按照上述分類(lèi),提出布局優(yōu)化的對(duì)策和建議。

3.2 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化分析

不同區(qū)域土地資源條件,社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件,地類(lèi)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面都存在著差異。因此,在農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局中應(yīng)從實(shí)際出發(fā),因地制宜,分別制定各個(gè)區(qū)域的布局優(yōu)化方向,從微觀上對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地進(jìn)行控制[8]。根據(jù)麻陽(yáng)縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口、城鎮(zhèn)化水平和其他因素的影響,麻陽(yáng)縣可以形成3個(gè)不同等級(jí)的農(nóng)村居民點(diǎn)合理布局點(diǎn)。

(1)優(yōu)先發(fā)展兩個(gè)核心點(diǎn),即高村鎮(zhèn)中心城區(qū),與次中心城鎮(zhèn)錦和鎮(zhèn)。中心城鎮(zhèn)區(qū)位優(yōu)越,交通發(fā)達(dá),經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好,但人口密集,農(nóng)村居民點(diǎn)用地景觀指數(shù)斑塊總面積和斑塊密度都很大,人地關(guān)系矛盾尖銳。因而在以后的發(fā)展中,應(yīng)該抓住“兩型社會(huì)建設(shè)”的契機(jī),在充分發(fā)揮自身的區(qū)位優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,合理規(guī)劃、改善環(huán)境,起到全縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的門(mén)戶和環(huán)境保護(hù)示范性作用,帶動(dòng)其他區(qū)域科學(xué)發(fā)展。一方面,引進(jìn)資金、技術(shù)、人才要引導(dǎo)和發(fā)揮區(qū)域資源優(yōu)勢(shì),促進(jìn)工業(yè)、加工業(yè)和服務(wù)業(yè)的發(fā)展;另一方面,要注重環(huán)境保護(hù),通過(guò)科學(xué)規(guī)劃,改善人居環(huán)境,合理推進(jìn)城市化進(jìn)程[9]。

(2)在兩個(gè)核心地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中心合理擴(kuò)展、布局建設(shè)用地,形成區(qū)域次增長(zhǎng)極,即：巖門(mén)鎮(zhèn)、綠溪口鄉(xiāng)、蘭里鎮(zhèn)、栗坪鄉(xiāng)和長(zhǎng)潭鄉(xiāng)、文昌閣鄉(xiāng)、堯市鄉(xiāng)、托沖鄉(xiāng)、江口墟鎮(zhèn),其景觀指數(shù)斑塊總面積和斑塊密度都比較大。這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)是農(nóng)村居民人口密集地,交通條件較好,基礎(chǔ)設(shè)施比較完善,可作為中心城鎮(zhèn)向全縣進(jìn)行經(jīng)濟(jì)輻射的中轉(zhuǎn)站[10],要提高農(nóng)村居民聚集程度,引導(dǎo)其成為區(qū)域的主要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

(3)在區(qū)域次級(jí)增長(zhǎng)區(qū)合理布局建設(shè)用地,形成小的地區(qū)增長(zhǎng)點(diǎn),即：大橋江鄉(xiāng)、譚家寨鄉(xiāng)、舒家村鄉(xiāng)、蘭村鄉(xiāng)、郭公坪鄉(xiāng)、板栗樹(shù)鄉(xiāng)、隆家堡鄉(xiāng)、谷達(dá)坡鄉(xiāng)、呂家坪鎮(zhèn)、黃桑鄉(xiāng)、石羊哨鄉(xiāng)、和平溪鄉(xiāng)。這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)位優(yōu)勢(shì)和交通條件相對(duì)一般,基礎(chǔ)設(shè)施水平相對(duì)較低,農(nóng)村居民點(diǎn)用地斑塊密度比較低,居民點(diǎn)整合難度大可以考慮以更好的促進(jìn)城鄉(xiāng)建設(shè)用地的統(tǒng)籌發(fā)展,拆并區(qū)域內(nèi)零散居民點(diǎn),逐步提高農(nóng)村居民點(diǎn)用地的集約化程度。

農(nóng)村居民點(diǎn)用地的合理布局主要采取對(duì)現(xiàn)有居民點(diǎn)用地進(jìn)行空間整合,在充分考慮交通用地布局、人口、農(nóng)村居民收入水平、地形等因素影響的同時(shí),結(jié)合農(nóng)村居民點(diǎn)布局整理難易程度,按照空間整合和優(yōu)化分類(lèi)對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地實(shí)行分類(lèi)。

3.3 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化方案

農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局優(yōu)化方案的建立是一項(xiàng)涉及面廣、影響較大的工作,要根據(jù)當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然地理?xiàng)l件以及風(fēng)俗習(xí)慣的差異,因地制宜的統(tǒng)一規(guī)劃[11]。在前文對(duì)麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間布局現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上[12]。借鑒國(guó)內(nèi)外農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局的成功經(jīng)驗(yàn),基于適應(yīng)麻陽(yáng)縣社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要：有利于農(nóng)民的生產(chǎn)和生活;有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地的節(jié)約集約利用;有利于城鄉(xiāng)建設(shè)用地統(tǒng)籌安排的優(yōu)化原則。對(duì)全縣行政鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行布局優(yōu)化后,形成由2個(gè)控制性鄉(xiāng)鎮(zhèn),9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)組成的發(fā)展性腹地,以及由12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)組成的逐步歸并整合區(qū)(表3、圖2)。

表3 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化一覽表

圖2 麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化圖

4 結(jié)論

本文利用GIS空間分析技術(shù)與景觀生態(tài)學(xué)相結(jié)合的方法,對(duì)麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局的特征進(jìn)行研究。

(1)MAPGIS空間分析與景觀指數(shù)分析相結(jié)合的方法能較好地刻畫(huà)和揭露農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局現(xiàn)狀特征,是指導(dǎo)農(nóng)村居民點(diǎn)用地合理布局的可行方法。使用GIS軟件,以土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)提取農(nóng)村居民點(diǎn)用地信息,通過(guò)一些景觀指數(shù)的測(cè)算,可以得到關(guān)于村莊布局方面的定量支撐數(shù)據(jù),使用景觀指數(shù)可以有效地從空間角度分析農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布狀況,彌補(bǔ)了農(nóng)村居民點(diǎn)用地研究在微觀領(lǐng)域的不足,加深了對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局現(xiàn)狀特征的了解,為村莊規(guī)劃和整理工作提供更好的服務(wù)與支持。

(2)通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)麻陽(yáng)縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模與密度差異明顯,同時(shí),農(nóng)村居民點(diǎn)用地斑塊形狀不規(guī)則但地域差異小,在空間布局上存在著對(duì)耕地及道路依存度高的特征。

(3)在麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局現(xiàn)狀定量與定性研究的基礎(chǔ)上,利用GIS的空間分析功能,確定麻陽(yáng)縣農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化布局方案：控制性鄉(xiāng)鎮(zhèn)2個(gè),發(fā)展性鄉(xiāng)鎮(zhèn)9個(gè),拆并性鄉(xiāng)鎮(zhèn)12個(gè),形成宏觀的“兩核四軸”放射布局體系。

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