鎮江市鄉村聚落的形態分異與類型劃分

張榮天，焦華富

（安徽師范大學 國土資源與旅游學院，安徽 蕪湖 241003）

鎮江市鄉村聚落的形態分異與類型劃分

張榮天，焦華富

（安徽師范大學 國土資源與旅游學院，安徽 蕪湖 241003）

以鎮江市為例，運用空間韻律指數、ESDA分析模型及空間變差函數分析鄉村聚落的形態分異特征；并通過系統聚類法對鄉村聚落類型進行劃分。結果表明：整體上鄉村聚落規模分布非均衡性顯著，鄉村聚落規模高簇值主要分布在東部，而中西部為低值規模分布；鎮江東部地區鄉村聚落空間分布密集，而中西部地區空間分布較稀疏；鎮江東部地區聚落形態規則，而中西部聚落形態較不規則，鄉村聚落形態的空間分布格局具有較好的連續性和穩定性，由空間自相關引起的結構化分異較顯著，且形態分布表現出一定的各向異性，東北-西南方向的鄉村聚落形態呈現“山坡型”演變規律；鎮江市鄉村聚落整體上可劃分為Ⅰ鎮東平原區高密度條狀型、Ⅱ鎮中過渡區中密度團簇型、Ⅲ鎮中過渡區高密度散點型、Ⅳ鎮西丘陵區中密度散點型、Ⅴ鎮西丘陵區低密度散點型5種基本類型。

鄉村聚落；形態分異；類型劃分；鎮江市

鄉村聚落又稱農村居住點，是居民以農業為經濟活動主要形式的聚落[1]，是鄉村地理學重要的研究對象，主要探討鄉村聚落的形成、發展、形態演變及與地理環境之間相互作用關系[2-3]。國內外學者對鄉村聚落的研究已形成了較豐富的成果，國外學者J.G.Kohl[4]首次對鄉村聚落的形成進行了系統闡述，并分析鄉村聚落分布與地理環境及交通之間的關系 ，Demangeon[5]、Brunhes[6]、Hoffman[7]等 分 別 以 法國、德國、保加利亞等國的鄉村聚落空間分布及演變特征作了實證探討，20世紀60年代后鄉村聚落社會文化轉向，Cater[8]、John[9]等以社會學視角對鄉村聚分布進行了研究，類型劃分上，Pacione[10]、Hill[11]進行了較為全面的分析與總結；國內關于鄉村聚落的相關研究較晚，起步階段主要集中在農村聚落、農業區劃及農業土地利用等方面上[12]，近些年來，隨著我國城鄉統籌發展進程加快，以及社會主義新農村建設影響下，農村城鎮化、鄉村聚落演化、鄉村“空心化”及鄉村聚落格局優化調控的研究日益增多[13-15]，有的學者開始運用3S技術、數學模型（CA、CLUE-S等）及景觀格局等定量的手段來分析鄉村聚落的空間分布特征、影響因素及格局優化[16-18]，但鄉村聚落相關研究定性分析層面居多，定量分析仍顯不足；國內關于鄉村聚落類型劃分的理論探討與實證逐漸增多，并對東南沿海[19]、江蘇省[20]、蘇北地區[21]等地域大空間尺度的劃分作了探討，但是對于中觀及微觀尺度的鄉村聚落劃分仍顯不足。目前國內關于鄉村聚落的相關理論探討與實踐研究還較為薄弱，而鄉村聚落類型劃分、區域差異總結、空間整合規劃及空間轉型重構等是當前需要進一步強化的重點內容[22-24]。尤其黨的十八以后，對新型城鎮化、農村綜合整治關注提到一個更高層次，其中重要的方面就是治理“鄉村病”以及鄉村聚落重構與整治，而格局分析與類型劃分是鄉村聚落整理的重要前提工作，探討的實踐意義更大。

鑒于此，本文以鎮江市為研究案例地，基于鎮江市的第二次全國土地利用調查數據資料，首先選取相關景觀指數，運用軟件FRAGSTATS3.3，計算出鄉村聚落的各空間韻律指數； 其次基于ArcGIS9.3的軟件平臺，運用ESDA分析模型及空間變差函數，對鄉村聚落的形態分異特征進行分析；最后基于SPSS17.0軟件，通過系統聚類法劃分鎮江市鄉村聚落的基本類型（圖1所示），以期為鎮江市鄉村聚落整治規劃及空間重構提供有益參考。

圖1 技術路線圖

1 研究方法及數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 空間韻律指數 鄉村聚落空間格局主要是通過鄉村聚落規模分布、空間分布及形態分布等方面特征來進行表征，故本文采用與之相關的空間韻律指數來定量地反映鎮江市鄉村聚落空間格局的基本特征 （表 1所示）。本文選用平均斑塊面積（AREA_MN）、斑塊面積標準差（PSSD）、斑塊密度（PD）、平均最鄰近指數（ANN）、形狀指數（SHAPE）、分維指數（FRAC）來反映鄉村聚落的規模、空間及形態分布特征，指數通過Fragstat3.3軟件計算。

表1 空間韻律指數計算公式及內涵

1.1.2 ESDA分析模型 全局空間自相關是對研究對象屬性值在整個區域空間特征的描述，可以衡量鄉村聚落分布整體的空間關聯特征；局部自相關分析描述鄉村聚落分布局部空間異質性，識別鄉村聚落在不同空間位置上的“高值區”與“低值區”的分布規律[25]。

（1）Moran’s I指數

式中，Xi為區域的觀測值，Xj為區域的觀測值，Wij為空間權重矩陣，區域和區域空間相鄰為1，不相鄰為0。當I(d)＜0時，表示區域與其周邊地區的鄉村聚落分布具有顯著的空間差異；I(d)＞0時，表示鄉村聚落空間分布上呈現顯著集聚特征。

（2）Gi*指數

式中，Wij為空間權重矩陣，空間相鄰為1，不相鄰為0。如果Gi*為正且顯著，表明位置周圍的鄉村聚落分布相對較高(高于均值)，屬高值空間集聚；反之，如果Gi*為負且顯著，則表明位置周圍的鄉村聚落分布相對較低(低于均值)，屬低值空間集聚。

1.1.3 空間變差函數 空間變差函數是一個關于數據點的半變異值與數據點間距離的函數,是描述區域化變量隨機性和結構性特有的有效手段[26]。假設Z(xi)和Z(xi+h)分別是Z(x)在空間位置xi和xi+h上的觀測值(i=1,2,…,N(h))，運用空間變差函數可以有效地解釋鄉村聚落形態分布格局的特征，計算公式如下：

空間變差函數是一定滯后變量h的變差函數值γ(h)與該h的對應圖，它是在區域化變量滿足平穩和本征假設條件下來定義的。當半變異函數γ(h)增大時，則表示分布的空間自相關減弱，以此來判斷鄉村聚落形態分布格局的連續性及穩定性；另外，方向也是一個重要特征量，即分布的各向同性和各向異性，通過方向可以反映鄉村聚落形態分布的空間差異。

1.1.4 系統聚類方法 系統聚類分析（Hierarchical Cluster Analysis）是定量化研究多要素事物的分類及地理現象地域分區的一種多元統計方法，本文利用系統聚類分析方法，采用歐氏距離對鎮江市鄉村聚落進行聚類，從而劃分出這一區域鄉村聚落地域類型。其基本原理：1）將N個樣本各自分別看成一類，并規定好樣本之間距離和類與類之間距離，因每個樣本各自形成一類，故類之間距離與樣本之間距離是相同的；2)在所有的類中，選擇歐氏距離最小的兩個類合并成一個新類，并計算新類與其他各類之間的距離；3)接著再將距離最近的兩類進行合并，按照這個計算方式每一次合并兩個小類，如此循環，直至將N個樣本都合并成一類為止[27]。

1.2 數據來源

文中的分析數據來自于鎮江市第二次全國土地利用調查數據（2009年），分析數據為shp矢量文件格式。根據我國土地利用現狀分類系統（GB/T21010-2007）標準，并結合鎮江市域土地利用的現實情況，將鎮江市土地利用現狀數據劃分為8大類用地，依次分別是耕地、園地、林地、其它農用地、城鎮用地、鄉村聚落、交通水利用地及水域用地，并基于ArcGIS9.3分析軟件，對鎮江市域范圍內的鄉村聚落斑塊進行提取處理，形成鎮江市鎮域尺度的鄉村聚落分布格局圖；另外，鎮江市1∶250 000地形數據（2009年），來源于鎮江市測繪局；文中分析涉及到的水系及道路均從鎮江市第二次土地利用調查數據中獲取。

2 鄉村聚落的形態分異

2.1 規模分布非均衡性顯著，呈現“東高西低”的自相關性

引入平均斑塊面積（AREA_MN）、斑塊面積標準差 （PSSD）空間韻律指數分析鄉村聚落規模分布；另外，并以斑塊面積標準差（PSSD）為指標，測度出空間關聯指數Moran’s I、Gi*指數來探索鎮江市鄉村聚落規模分布及空間自相關性的基本特征。

（1）鄉村聚落規模整體上非均衡顯著，存在東西分異。鎮江市各鎮的鄉村聚落斑塊平均斑塊面積（AREA_MN）為6.12，標準差PSSD為3.05，表明鄉村聚落規模分布與均值的離散程度較為顯著，整體上鎮江市鄉村聚落規模分布的非均衡性較為顯著；鎮江市東部地區的平均斑塊面積（AREA_MN）要總體上高于鎮江中西部地區，東部地區鄉村聚落斑塊的平均規模較大；而中西部地區的鄉村聚落斑塊平均規模整體較小。總體上講，鎮江市鄉村聚落數量規模上呈現出“東部地區聚落規模大，而中西部聚落規模小”的分異規律。

（2）鄉村聚落規模上具有空間集聚的自相關特征。運用GeoDA095軟件，并以斑塊面積標準差（PSSD）為指標，計算全局自相關的Moran’s I指數（表2所示），Moran’s I估計值在0.1%的顯著水平上為0.3921，表明鎮江市鄉村聚落呈現出正的空間相關性，即相鄰鄉村聚落規模大的地區或小的地區出現相對集聚的空間分布現象，但Moran’s I估計值趨近于0，遠遠小于1，表明鄉村聚落規模格局上呈現顯著的弱集聚分布態勢。

表2 鎮江市鄉村聚落規模全局Moran’s I指數估計值

圖2 鎮江市鄉村聚落規模分布Gi＊指數分異

（3）鄉村聚落規模分布呈“東高西低”的特征。以斑塊面積標準差（PSSD）為指標，基于ArcGIS9.3空間統計模塊（Spatial Statistics Tools）計算出各鎮鄉村聚落的Gi*指數，運用Jenks自然斷裂點法將Gi*指數由低到高劃分為4種類型：低值區、次低區、次高區、高值區（圖2所示）。通過圖2可知：1)鄉村聚落規模分布的高值區主要分布在鎮江東部的揚中市域范圍內，鄉村聚落規模分布的低值區主要集中在鎮江市的市區附近的地域，以及句容市內的北部地區；2)鄉村聚落規模分布的次高區主要集中在丹陽市的東南部及新區的一些鄉鎮；而次低區集中分布在鎮江的丹徒區及句容市的南部地區；3)總體上而言，鎮江市鄉村聚落規模分布Gi*指數演化呈現出“東高西低”的分布態勢。

2.2 空間分布總體呈集聚分布模式，表現 “東密西疏”特征

選用平均最鄰近指數（ANN）和斑塊密度（PD）空間韻律指數來分析鎮江市鄉村聚落的空間分布特征，其中，平均最鄰近指數（ANN）能夠反映鄉村聚落間空間分布的相互鄰近程度，若ANN值越小，表明鄉村聚落空間分布越密集；另外，并根據斑塊密度PD值，基于ArcGIS9.3軟件平臺，運用空間分析模塊，提取鎮域鄉村聚落中心點，通過Kernel空間內插法生成鎮江市鄉村聚落空間分布密度圖（圖3所示）。

（1）鄉村聚落空間分布總體上呈集聚分布模式。通過空間韻律指數計算軟件FRAGSTATS3.3，得出鎮江市鄉村聚落的平均最小鄰接指數 （ANN）為0.56，表明市域鄉村聚落整體上呈現出集聚式的空間分布結構；另外，鎮江市東部揚中、新區的鄉村聚落平均最小鄰接指數ANN（0.61）要整體上高于西部地區（0.52），說明鎮江市東部鄉村聚落空間分布集聚的態勢高于西部地區。

（2）鄉村聚落空間分布呈“東密西疏”特征。1)通過鄉村聚落空間分布密度圖可知，鎮江市鄉村聚落空間分布的總體密度大致為5.8個/km2，這就說明整體上鎮江市屬于鄉村聚落空間分布密集區域；2)鎮江市東部地區揚中、新區平均分布密度在6.5～8.7個/km2之間波動，表明東部鄉村聚落空間分布密集程度較高；鎮江市中西部地區的丹徒、丹陽及句容鄉村聚落平均分布密度大致在3.5～4.5個/km2左右，說明中西部鄉村聚落空間分布較為稀疏密集程度較低；3)整體上來講，鎮江市鄉村聚落分布密度呈現出“東密西疏”的空間格局。

圖3 鎮江市鄉村聚落空間分布密度圖

2.3 形態分布規則程度呈東西分異，呈現“山坡型”演變規律

利用分維指數（FRAC）和形狀指數（SHAPE）空間韻律指數來探討鄉村聚落形態分布規律，其中，分維數 （FRAC）表示鄉村聚落形態分布規則性程度，若鄉村聚落FRAC值越大，說明鄉村聚落的形狀不規則程度越大，破碎化程度越高；另外，并以形狀指數（SHAPE）為指標，通過變差函數來表達鄉村聚落形態分布的空間變異性特征。

（1）鄉村聚落形態分布規則程度呈東西分異特征。整體上，鎮江市各鎮的鄉村聚落斑塊FRAC數值在1.02～1.08之間波動；從地域上看，東部地區揚中、新區的鄉村聚落的斑塊FRAC數值較小，基本在1.02～1.04之間變化，而中西部句容、丹徒及丹陽等地的鄉村聚落FRAC數值則較大，大致在1.04～1.08之間波動，表明鎮江市中西部地區的鄉村聚落形態的不規則性程度要高于東部地區，西部地區的鄉村聚落形態較為破碎。

（2）鄉村聚落形態分布具有較好的連續性，也呈現一定的各向異性。以各鎮鄉村聚落的形狀指數（SHAPE）為指標，將其作為屬性數據賦予各鎮幾何中心點，將采樣步長定為2000m，分別計算實驗變差函數，對樣點數據采用高斯模型、對數模型、指數模型等分別進行擬合，選擇效果最好的模型，并其進行Kriging插值，擬合結果如表3及圖4所示。通過擬合結果可知：1)從基臺值、塊金值等指標來看，基臺值C+C0為0.0387，而塊金值C0僅為0.0311，塊金系數也只有0.804，表明鎮江市鄉村聚落形態分布由數據變異等隨機成分引起的分異不強，而由空間自相關引起的結構化分異則較為顯著；2)從擬合選用的模型來看，通過最小二乘法選擇的空間擬合模型為高斯模型（Gaussian），且決定系數R2達到0.853，說明鎮江市鄉村聚落形態分布格局具有較好的穩定性及連續性，鄉村聚落形態分布的空間自組織較強；3)從Kriging插值擬合圖來看，各個方向上的γ(h)曲線走勢均具有一定的規律性，說明鄉村聚落形態分布格局具有自相關性特征；另外，空間分布形態存在特有的內部結構，以東北方向為頂點，距離東北向越遠,高度越低，呈現出“山坡型”的演化特征，這與這一方向上鄉村聚落形態結構變化有著直接關聯，東北部的揚中地區鄉村聚落整體上規則呈條帶狀，中部地區鄉村聚落不規則加大呈團簇及散點狀，到西南部句容地區鄉村聚落的破碎化程度更大呈散點分布形態。

表3 鎮江市鄉村聚落形態分布變差擬合模型參數

圖4 鎮江市鄉村聚落形態分布變差函數圖

3 鄉村聚落的類型劃分

由于受到自然地理環境（地形、地貌、氣候、水系等）以及社會經濟條件（人口、產業及民俗等）差異不同程度的影響，會導致研究區域范圍內鄉村聚落地域類型會存在較大的空間分異特征。目前鄉村聚落劃分標準具有多個維度，可以按照聚落規模（大型、中型及小型）、形態（集聚型、分散型）、密度（高密度、中密度及低密度）、地形（河谷、山丘及平原）及經濟（農業、工業及商業主導）等多層面進行綜合劃分，本文以鎮江地區鄉村聚落平均斑塊面積（AREA_MN）、斑塊面積標準差（PSSD）、斑塊密度（PD）、平均最鄰近指數（ANN）、形狀指數（SHAPE）及分維指數 （FRAC）6大空間韻律指數為指標變量，以鄉鎮級行政地域單元為分析的空間尺度，基于SPSS17.0軟件平臺，運用系統聚落的分析方法，用標準差對6項指標的原始數據進行標準化處理，采用歐氏距離測度53個鄉鎮之間的樣本間距離，生成聚類分析譜系圖，并基于ArcGIS9.3分析平臺，對53個鄉鎮的聚類結果進行空間可視化處理，形成鎮江市鄉村聚落基本類型劃分圖（圖5所示）。整體上將鎮江市鄉村聚落類型劃分為Ⅰ鎮東平原區高密度條狀型、Ⅱ鎮中過渡區中密度團簇型、Ⅲ鎮中過渡區中高密度散點型、Ⅳ鎮西丘陵區中密度散點型、Ⅴ鎮西丘陵區低密度散點型5種基本類型（表4所示）。

圖5 鎮江市鄉村聚落基本類型劃分

表4 鎮江市鄉村聚落的類型及基本特征

4 結論與討論

本文以鎮江市為例，運用空間韻律指數、ESDA分析模型、空間變差函數及系統聚類法，對鎮江市鄉村聚落形態分異及類型劃分進行了探討。得到了一些基本結論：（1）規模分布上，鄉村聚落規模分布非均衡性顯著，鄉村聚落規模高簇值主要分布在東部，而中西部為低值規模分布，呈現“東高西低”的自相關性特征；（2）空間分布上，鎮江東部地區鄉村聚落空間分布密集，而中西部地區空間分布較稀疏，呈現“東密西疏”的規律；（3）形態分布上，鎮江東部地區聚落形態規則，而中西部聚落形態較不規則，鄉村聚落形態的空間分布格局具有較好的連續性和穩定性，由空間自相關引起的結構化分異較顯著，且形態分布表現出一定的各向異性，東北-西南方向的鄉村聚落形態呈現“山坡型”演化特征；（4）類型劃分上，鄉村聚落整體上劃分為Ⅰ鎮東平原區高密度條狀型、Ⅱ鎮中過渡區中密度團簇型、Ⅲ鎮中過渡區中高密度散點型、Ⅳ鎮西丘陵區中密度散點型、Ⅴ鎮西丘陵區低密度散點型5種基本類型。

需要指出的是，本研究還存在的一定不足。文中僅僅分析了2009年鎮江市鄉村聚落靜態的分異特征，而忽視長時間尺度鄉村聚落空間格局演化規律；另外，缺乏對鄉村聚落形態分異的驅動機理的探討。因此，長時間尺度鄉村聚落格局演化及其驅動機理分析，鄉村聚落整合的優化策略以及構建鄉村聚落空間重構的具體模式將是本文重點深化的方向。

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[責任編輯：李榮富]

K901

A

1674-1104(2014)03-0047-05

10.13420/j.cnki.jczu.2014.03.015

2014-02-24

張榮天（1987-），男，江蘇溧水人，安徽師范大學國土資源與旅游學院博士研究生，主要研究方向為農業地理與鄉村發展、人文地理與城鄉規劃。