石油城市縣域農(nóng)村居民點空間格局分析

張 鵬，雷國平，李 佳

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030）

我國目前的城市化水平不高，農(nóng)業(yè)人口比重大，農(nóng)村居民點是農(nóng)業(yè)人口聚居的主要形式［1］。農(nóng)村居民點是社會經(jīng)濟發(fā)展達(dá)到特定歷史階段的產(chǎn)物。其作為農(nóng)村人地關(guān)系的核心，是人們進(jìn)行生產(chǎn)和生活等活動的綜合功能的承載體，也是我國農(nóng)村土地利用的重要組成部分［2－3］。許多學(xué)者通過不同的方法對農(nóng)村居民點的空間格局進(jìn)行了大量的研究，如姜廣輝等［4］應(yīng)用GIS技術(shù)和景觀生態(tài)學(xué)的方法，對不同區(qū)位條件下農(nóng)村居民點用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征演變的區(qū)位特點進(jìn)行了分析，揭示農(nóng)村居民點用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)的地域分異規(guī)律。劉明皓等［5］運用景觀生態(tài)學(xué)理論與GIS空間分析技術(shù)，以彭水縣保家鎮(zhèn)為例，對西南山區(qū)農(nóng)村居民點的分布特點及其影響因素進(jìn)行了分析。陶軍德等［6］以黑龍江省哈爾濱市阿城區(qū)農(nóng)村居民點為研究對象，利用2008年第二次土地調(diào)查矢量數(shù)據(jù)和地形圖等數(shù)據(jù)，采用景觀指數(shù)法、相關(guān)分析法、緩沖區(qū)分析法等多種方法，應(yīng)用GIS軟件，分析了哈爾濱市阿城區(qū)農(nóng)村居民點用地規(guī)模與布局特征及其影響因素。朱亮等［7］以渝北、萬州和秭歸移民區(qū)作為三峽典型區(qū)，利用面向?qū)ο蠓诸惡捅O(jiān)督分類相結(jié)合的方法基于高分辨率遙感影像提取了農(nóng)村居民點，在此基礎(chǔ)上利用GIS手段對農(nóng)村居民點空間分布規(guī)律特征和制約農(nóng)村居民點分布的要素如海拔、坡度、坡向、道路、水源等進(jìn)行了分析。

國內(nèi)學(xué)者對農(nóng)村居民點的研究多為大城市郊區(qū)，內(nèi)容上更加關(guān)注于土地整理潛力評價和農(nóng)村居民點演變驅(qū)動力機制的研究，所采用的技術(shù)方法多為景觀生態(tài)學(xué)的方法和GIS的技術(shù)手段，依據(jù)農(nóng)村居民點距道路和河流等重要景觀的距離以及高程和坡度等對農(nóng)村居民點的影響來分析其空間分布，多認(rèn)為公路等景觀對建設(shè)用地（包括工礦用地和農(nóng)村居民點）空間格局有影響。對資源型城市，尤其是石油城市這種“地上服從于地下”即先安排油田用地的區(qū)域農(nóng)村居民點的空間分布關(guān)注較少。對道路等重要景觀建立的緩沖區(qū)多表現(xiàn)為步長短，個數(shù)少，多從相對微觀的角度著手進(jìn)行研究，所建立的緩沖區(qū)并不能覆蓋整個研究區(qū)界限，多認(rèn)為其對較遠(yuǎn)距離，如10km緩沖區(qū)以外的農(nóng)村居民點布局影響微乎其微［5，8－12］。本文擬以大慶市肇源縣為例，在對研究區(qū)進(jìn)行大量的實地調(diào)查基礎(chǔ)上，通過對遙感影像的解譯，并應(yīng)用GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，揭示肇源縣農(nóng)村居民點空間格局，以期為石油城市縣域農(nóng)村居民點布局優(yōu)化研究提供一定參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

肇源縣位于黑龍江省西南部、松嫩兩江左岸，長春、哈爾濱、大慶“金三角”的中心，隸屬于大慶市，位于北緯45°23′—45°59′，東經(jīng)123°47′—125°45′。西北與杜爾伯特蒙古族自治縣、大慶市，北與肇州縣，東與肇東市接壤，西南以松、嫩兩江主航道為界與吉林省鎮(zhèn)賚縣、大安縣、前郭爾羅斯蒙古族自治縣、扶余縣和黑龍江省雙城縣隔江相望。縣境東西狹長，略呈羊角形。全縣轄7個鎮(zhèn)、9個鄉(xiāng)、135個行政村、11個社區(qū)，其中全縣16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)中有3個蒙古族自治鄉(xiāng)（超等蒙古族鄉(xiāng)、浩德蒙古族鄉(xiāng)、義順蒙古族鄉(xiāng)）。全縣總?cè)丝?4.6萬人，其中，非農(nóng)業(yè)人口9.3萬人，約占20.85%，全縣幅員總面積407 280.2hm2。肇源縣自然條件得天獨厚，資源極其豐富，地下蘊藏著大量石油、天然氣等礦產(chǎn)資源，目前已探明油氣總儲量達(dá)7億t。截至2009年，肇源縣農(nóng)村居民點個數(shù)為1 982個，面積為13 293.1hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文主要數(shù)據(jù)來源為肇源縣2009年土地利用現(xiàn)狀圖，1∶5萬地形圖，shp格式的肇源縣行政區(qū)界限，《大慶市統(tǒng)計年鑒—2010》［13］和大慶市石油管理局提供的相關(guān)資料。結(jié)合實地調(diào)查，對2009年9月拍攝的分辨率為2.5m的SPOT 5遙感影像進(jìn)行人機交互解譯，輔以交通圖，掃描及電子地圖，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)處理主要是應(yīng)用ArcMAP 9.3軟件進(jìn)行。

2 研究方法

2.1 遙感影像的處理

應(yīng)用ERDAS 9.2平臺，將1∶5萬地形圖錄入計算機，對地形圖進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換與誤差校正，之后將SPOT 5影像錄入計算機，以地形圖為依據(jù)，選取肇源縣內(nèi)的8個控制點進(jìn)行幾何校正處理。然后應(yīng)用ArcMAP 9.3軟件用shp格式的肇源縣行政區(qū)界限進(jìn)行裁剪之后進(jìn)行解譯，提取肇源縣農(nóng)村居民點，依據(jù)大慶市石油管理局提供的相關(guān)資料提取油田用地，并參照地圖和交通圖提取公路（包括國道、省道、縣道和鄉(xiāng)道，不包括農(nóng)村道路）。經(jīng)過實地外業(yè)調(diào)查和與《大慶市統(tǒng)計年鑒—2010》的對比分析，使圖斑屬性的解譯精度達(dá)到96%以上，平均相對面積的精度達(dá)到95%以上［14］。經(jīng)過ArcMAP 9.3軟件處理后得到肇源縣油田用地（面文件），公路（線文件），農(nóng)村居民點（面文件）的矢量化文件。

2.2 漸變尺度研究方法

采取 等 步 長 變 距 離 緩 沖 區(qū) 分 析 法［8，10，15］，通 過ArcMAP 9.3軟件的buffer工具分別對油田用地和公路建立等步長的、范圍為整個肇源縣行政區(qū)界限的緩沖區(qū)，之后對不同緩沖區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到油田用地和公路周圍的農(nóng)村居民點的空間格局。

2.3 GIS空間分析

應(yīng)用ArcMAP 9.3軟件中的Spatial Analysis工具，對油田用地周圍的農(nóng)村居民點進(jìn)行統(tǒng)計分析，建立不同集中程度的油田用地集中區(qū)，分別統(tǒng)計不同集中程度的油田用地集中區(qū)內(nèi)居民點個數(shù)和面積占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的比例，之后與該集中程度下油田用地集中區(qū)內(nèi)油田用地面積占全部油田用地的比例進(jìn)行對照，分析油田用地的集中程度對農(nóng)村居民點空間格局的影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 油田用地對農(nóng)村居民點的空間格局的影響

3.1.1 油田用地周圍農(nóng)村居民點的分布 對肇源縣內(nèi)的油田用地以1km為步長，建立12個緩沖區(qū)，確保緩沖區(qū)的個數(shù)正好覆蓋整個肇源縣。通過ArcMAP 9.3的統(tǒng)計查詢功能，分別統(tǒng)計各緩沖區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點個數(shù)和面積。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積隨著與油田用地的距離的增加逐漸減少，在3km以內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的比例都很大，分別占82.3%和82.6%；在5km以外的緩沖內(nèi)農(nóng)村居民點的個數(shù)很少，面積也很小，分別只占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的4.9%和2.7%；10km以外的緩沖區(qū)無農(nóng)村居民點。宏觀上隨著與油田用地距離的增加呈現(xiàn)明顯的先快后慢的遞減趨勢，如圖1和圖2所示。

圖1 油田用地緩沖區(qū)農(nóng)村居民點個數(shù)比例分布

圖2 油田用地緩沖區(qū)農(nóng)村居民點面積比例分布

3.1.2 油田用地集中區(qū)的農(nóng)村居民點的分布 利用ArcMAP 9.3空間分析工具Spatial Analysis中的distance工具對肇源縣的油田用地按照不同的集中程度進(jìn)行處理，約定油田用地分布密集的地方油田用地集中程度高，油田用地分布稀疏的地方油田用地集中程度低，根據(jù)distance工具中straight line按鈕，設(shè)定不同的集中程度。以0～300m為例對集中程度進(jìn)行解釋，如果兩個油田用地圖斑之間的直線距離為0～300m，則兩塊圖斑都位于0～300m集中程度的集中區(qū)內(nèi)，如果第三塊圖斑距離兩塊圖斑任何一個之間的直線距離也為0～300m，則此圖斑也被認(rèn)定為在0～300m集中程度的集中區(qū)內(nèi)，0～300m集中程度的集中區(qū)也因第三塊圖斑的加入范圍開始變大，依此類推，直到第N塊圖斑無法劃入0～300m集中程度的集中區(qū)內(nèi)為止，那么開始繪制300～600m集中程度的集中區(qū)，直到各集中程度的集中區(qū)鋪滿整個肇源縣行政區(qū)為止。根據(jù)相關(guān)資料和實地調(diào)查得知，單個油田用地即抽油機機位和附屬設(shè)施的尺寸為200 m×200m左右，在此考慮油田用地集中程度在1.5 km之內(nèi)的農(nóng)村居民點，認(rèn)為集中程度＞1.5km的油田用地不夠集中。將0～300m和300～600m集中程度的集中區(qū)累加得到油田用地集中程度為0～600 m集中區(qū)，同樣的方法得到油田用地集中程度為0～1 500m的集中區(qū)，分別統(tǒng)計各油田用地集中區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積。經(jīng)分析得出，各油田用地集中區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的比例，與該集中程度下油田用地集中區(qū)內(nèi)油田用地面積占全部油田用地面積的比例有很強的相關(guān)性，證明肇源縣農(nóng)村居民點空間格局受油田用地集中程度的顯著影響（表1）。

表1 不同集中程度油田用地集中區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點統(tǒng)計

3.2 公路對農(nóng)村居民點分布的影響

對肇源縣內(nèi)的公路，以1km為步長，建立15個緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的個數(shù)確保正好覆蓋整個肇源縣。通過ArcMAP 9.3的統(tǒng)計查詢功能，統(tǒng)計各緩沖區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點個數(shù)和面積。經(jīng)過分析得出農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積隨著與公路的距離的增加逐漸減少，在4km以內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的比例都很大，分別占81.8%和86.9%；在6km以外的緩沖內(nèi)農(nóng)村居民點的個數(shù)很少，面積也很小，分別僅占全部農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的8.1%和3.0%；12km以外的緩沖區(qū)無農(nóng)村居民點。宏觀上隨著與公路距離的增加呈現(xiàn)明顯的先快后慢的遞減趨勢，分別如圖3、圖4所示。

圖3 公路緩沖區(qū)農(nóng)村居民點個數(shù)比例分布

圖4 公路緩沖區(qū)農(nóng)村居民點面積比例分布

由于提取公路時并沒有提取農(nóng)村道路，而農(nóng)村道路對農(nóng)村居民點的布局也有一定的影響，故類似于上述油田用地集中區(qū)農(nóng)村居民點的研究方法并不適用于“公路集中區(qū)”的農(nóng)村居民點研究中，在此只研究公路周圍農(nóng)村居民點的分布情況。

4 結(jié)論與討論

通過對油田用地和公路建立的各緩沖區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點個數(shù)和面積的統(tǒng)計和分析可知，油田用地和公路在宏觀上對石油城市縣域內(nèi)農(nóng)村居民點的空間格局有著十分顯著的影響，表現(xiàn)出油田用地和公路對農(nóng)村居民點的引導(dǎo)作用，即距離油田用地和公路的距離越遠(yuǎn)，農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積都呈現(xiàn)出明顯的先快后慢的遞減趨勢。但在此必須指出的是本文從宏觀角度進(jìn)行研究，并未從中微觀角度即建立步長短、范圍小的緩沖區(qū)進(jìn)行分析。

通過統(tǒng)計不同集中程度的油田用地集中區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民點個數(shù)和面積，可以明顯發(fā)現(xiàn)隨著油田用地集中程度的降低，集中區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積占全部農(nóng)村居民點的個數(shù)和面積的比例，隨集中區(qū)內(nèi)油田用地面積占全部油田用地面積的比例，呈現(xiàn)明顯的一致性，結(jié)果再一次表明油田用地對農(nóng)村居民點空間布局的顯著影響。同時還應(yīng)指出的是在對油田用地建立不同集中程度的油田用地集中區(qū)時，由于國內(nèi)外對此的研究近乎空白，所選的集中程度的尺度有待于探討。

由于油田用地和公路對石油城市縣域農(nóng)村居民點的空間格局具有宏觀上的影響，油田用地的集中程度也關(guān)系到該區(qū)域內(nèi)農(nóng)村居民點的分布，所以對于今后新增油田用地和公路的選址以及對現(xiàn)有油田用地和公路的改動必須以土地利用總體規(guī)劃為指導(dǎo)，進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和合理布局，還應(yīng)組織力量進(jìn)行專項規(guī)劃編制，為農(nóng)村居民點的合理布局提供保障。

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