基于GIS的農村居民點人居適宜性評價及整治分區研究

摘要：農村居民點人居適宜性研究是居民點整治分區的基礎，也是改善農村生產生活條件、統籌城鄉發展的重要途徑。以伊犁河谷察布查爾錫伯自治縣為研究區，結合研究區實際地形特點，綜合運用分布指數、GIS空間分析和結構熵權等方法建立了基于伊犁河谷地區的農村居名點人居適宜性評價體系，并運用引力模型計算居民點的城鎮影響分值。結果表明，地勢較陡且距離水系越近的區域，人居適宜性越低，適宜性分布指數表明察縣面積73.41%的農村居民點位于最適宜區，建議通過對內部改造區、遷移并點區等不同整治分區的初步整合，對農村居民點進行合理引導，為農村居名點的整治優化提供決策支持。

關鍵詞：農村居民點；分布指數法；適宜性評價；引力模型評價；整治分區評價

中圖分類號：K928.5 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）12-3249-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.062

Abstract： Human settlement suitability research of rural residential areas is the basis of consolidation division of residential areas， it is also an important way to improve production and living conditions of rural areas and balance the urban and rural development. Taking Qapqal xibe autonomous county of Ili river valley as the study area，combined with its terrain characteristics， the human settlement suitability evaluation system of rural residential areas in Ili river valley was established with distribution index method，GIS spatial analysis and structure entropy weight method，and using the gravity model to calculate the influence scores of the residential areas. The results showed that，the steeper the topography， and the closer the residential area was near to water system，the lower the suitability of human settlements. The distribution indexes of suitability indicated that， 73.41% of the rural residential areas of Qapqal county located in the most suitable region. The rural residential areas should be reasonably guide through the preliminary integration of different consolidation divisions such as internal transformation areas，migration and fixed-point areas，to provide decision support for the regulation and optimization of rural residential areas.

Key words： rural residential areas； distribution index method； suitability evaluation； gravity model； consolidation division

1 研究背景

農村居民點是農村人口居住在一起進行經濟、政治和文化等活動而聚集的定居場所[1，2]。由于中國長期對農村居民點的建設缺乏統一規劃和管控，因而引起農村居民點空間布局散亂、集聚能力差的現象，這種現象不利于土地集約利用和城鄉一體化建設。

目前進行居民點適宜性方面的評價案例較多，各學者運用不同的評價方法對不同的研究區進行了評價。如程文仕等[3]運用SPSS聚類分析等多種研究方法對西南山區丘陵區進行適宜性評價及分區優化研究；郭月婷等[4]運用多因素綜合評價法對三峽庫區的農村居民點用地進行適宜性評價；孔雪松等[5]對平原地區農村居民點用地適宜性評價的整治進行了分區研究；李四高等[6]使用多指標綜合評價法結合層次分析法，研究了土石山區人居環境適宜性分布規律及其評價體系；孟霖等[7]選取自然、社會、經濟、政府和農戶意愿5方面12個指標對江蘇省徐州市農村居民點進行了整理適宜性評價；朱亮等[8]應用從高分辨率遙感影像提取的居民點數據結合多指標綜合評價法和層次分析法對三峽典型區進行了人居環境適宜性評價；雙文元等[9]利用AVC理論構建農村居民點適宜性評價體系，根據吸引力、生命力和承載力評價值和其適宜性綜合值，對大同市南郊區居民點進行了適宜分區；張穎等[10]利用最小累積阻力模型進行農村居民點適宜性分區，為金牛湖街道未來居民點整理和村鎮建設提供了科學依據。

從以上研究成果來看，對于河谷地區的農村居民點人居適宜性的研究較少，本研究結合研究區地形特點，綜合運用分布指數法、GIS空間分析法和結構熵權法確定各影響因子的指標權重與量化標準，建立了伊犁河谷地區農村居名點人居適宜性評價體系，并引用引力模型計算城鎮影響力，將其結合適宜性評價結果對研究區農村居民點進行初步整治分區，為新增居名點選址及移民安置提供了一定依據和借鑒。

2 研究區概況與數據處理

2.1 研究區概況

察布查爾錫伯自治縣（此后稱為“察縣”）位于新疆西天山支脈烏孫山北麓伊犁河以南遼闊的河谷盆地。地形東窄西寬，地勢南高北低，由東南向西北傾斜。地理位置介于東經80°30′00″-81°45′00″、北緯43°15′00″-43°57′30″之間，東鄰鞏留縣，南與烏孫山分水嶺與特克斯縣、昭蘇縣接壤，北與伊寧市、伊寧縣、霍城縣與伊犁河隔水相望，西與哈薩克斯坦共和國接壤。全縣土地總面積364 041.95 hm2（不含兵團面積），轄2鎮、11鄉、5場、1軍分區。2013年末全縣地方常住人口16.73萬人，其中農業戶籍人口11.16萬人，GDP達39.89億元，地方財政總收入9.99億元。根據察縣土地利用變更數據庫，全縣農村居民點用地8 314.34 hm2，占全縣土地總面積的2.28%，按常住人口計算，人均農村居民點用地高達496.97 m2/人，遠遠高于國家標準規定的上限，農村居民點整理的理論潛力較大，因此選用該研究區為靶區進行探討。

2.2 數據來源及處理

本研究以農村居民點人居適宜性為研究對象，研究中用到的數據主要來源于察縣1∶100 000土地利用現狀圖（2013年）、數字高程模型數據DEM、察縣城市總體規劃（2012-2030年）、察縣土地利用總體規劃（2010-2020年）以及察縣基本農田保護區圖（2013年）等。

本研究首先將柵格圖件掃描幾何校正進行矢量化，然后將不同的矢量數據類型利用ArcGIS 9.3統一轉為shp格式進而提取本研究所需的數據信息，主要信息包括面狀農村居民點、建制鎮及基本農田等面狀要素、線狀交通及水系要素以及地形高度、坡度數據等信息。

3 研究方法

3.1 分布指數法

由于研究區地理因子特殊，而地理因子受面積影響較大，無法直接反應其對農村居名點分布的影響，因此本研究采用分布指數法[11]，計算公式為：

Qr=（SiA/Si）/（SA/S） （1）

式中，Qr為r類分布等級的分布指數；SiA為A因子在r類分布等級下農村居名點的面積；Si為察縣農村居名點的面積；SA為A因子在r類分布等級下的總面積；S為察縣行政區總面積。

當Qr=1時，表示A因子的r類分布等級在農村居民點與在全縣分布的影響比重上相同；若Qr>1時，表示A因子對全縣農村居民點的分布影響比重較大，說明r類分布等級是農村居民點分布的優勢影響因子，Qr越大，優勢越顯著；若Qr<1，說明r類分布等級是農村居民點分布的非優勢影響因子。

3.2 結構熵權法

結構熵權法是一種定性與定量相結合的權重系數確定法，其結合特爾斐與模糊分析法確定“典型排序”，通過熵值計算和盲度分析，并對數據進行歸一化處理得到指標權重值。具體步驟如下：

1）應用特爾斐法確定“典型排序”。

2）對“典型排序”進行盲度分析。對“典型排序”進行定性與定量，隸屬度函數為：

式中，？琢ij是指專家i對第j個指標的評價定性排序數，m=j+2為轉化參量；bij為？琢ij的定量轉化值，bij=μ（aij），計算隸屬度矩陣B=（bij）k×n。

將k個專家對指標j的一致看法記為bj，稱為評價認識度，

記專家對因素j由認知產生的不確定性為認識盲度，記作Qj，

Qj=|{[max（b1j，b2j，…，bkj）-bj]+[min（b1j，b2j，…，bkj）-bj]}/2| （4）

顯然Qj≥0。定義全體k個專家對指標j的總體認識度為xj，則：

xj=bj（1-Qj），xj>0 （5）

即得到全體專家對指標j的評價向量X=（x1，x2，…，xn）。

3）歸一化處理。對xj=bj（1-Qj）進行歸一化處理，得到指標的權重，

即得到指標集U={u1，u2，…，un}的權重集W={w1，w2，…，wn}。

3.3 人居適宜性評價

3.3.1 人居適宜性評價體系建立 農村居名點的分布與眾多自然、社會和生態因素有極其密切的關系，而居名點的整治規劃是改善居民生活、生產的過程，受多種因子的制約和影響，要結合研究區未來規劃模式與區位要求，按照因地制宜及效益兼并的原則，對影響農村居名點的各種限制及驅動因子進行評價。本研究根據察縣農村居民點現狀眾因子的分布指數選取部分自然、社會和生態因子建立農村居民點人居適宜性評價體系。

1）自然因子。主要選取了地形、水系和土地利用類型。由于察縣位于新疆西天山支脈烏孫山北麓、伊犁河以南遼闊的河谷盆地，地形分布復雜多變，且坡度較大的地區容易發生地質災害，而地勢比較平坦的土地可以減少建設的工程量與經濟投入。察縣不僅濱臨伊犁河，而且其所位于的天山山麓地帶縣內有諸多冰川河流穿流，河流對居民點的建設不僅有關聯性，也存在水體污染等限制性。從古至今居民點大多依水而建，鄰近河流生產、生活方便快捷，但是隨著科技的發展，根據生態環境保護要求，居民點建設應該與河流保持距離。不同的土地利用類型影響到居民點整治規劃的便利性和可行性，一般在原農村居民點上進行居民點整治投入低，且居民滿意度高；而對于已經是城鎮及其他建設用地或冰川水域等地類，若拆遷改造進行居民點建設則成本高，難以實現。

2）社會因子。主要選取道路和城鎮極點緩沖區進行分析。交通的便利程度直接影響居民的生產和出行，進而影響到居民點的經濟和生活水平。交通便捷度的衡量可以根據不同半徑緩存區來分析，以劃分不同的適應性等級，距離道路越近便捷度越高，其適應性越大。城鎮極點的分析根據是選取特定的極點，根據這些極點利用緩沖區分析，研究不同等級極點在不同緩存距離內對居民點建設的影響分值大小。本研究選取已建成城鎮、斑塊面積大且位于眾多基礎村包圍的居民點為中心村以及中心村周圍的基礎村三種級別的極點，根據對不同等級的極點設定不同的緩沖區半徑，用于了解不同等級極點對居民點建設的影響度和適應性。

3）生態因子。選取那些對居民點整治具有限制性的因子。根據建設不破壞生態且保障基本農田不被占用的前提，本研究選取基本農田、生態保護區、人文景觀保護區等生態因子作為評價指標。基本農田作為保障國家糧食安全的特殊用地是不可建設區，故在基本農田中禁止居民點的布局建設。生態保護區是為保護生態環境而設立的禁止建設區，且在保護區周圍一定區域內要保證其生態的原始性，不易就近建設居民點。人文景觀保護區作為人類發展的瑰寶，應該傳承下去，故居民點的建設也應該遠離保護區，保證不破壞保護區的原始建設面貌。

3.3.2 指標量化方法 根據居民點人居適應性評價要求，需要將各指標因子劃分為不同的適應性等級，并對其賦予不同的分值，本研究將分值等級分為1～5分，適應性等級隨分值升高而上升。根據不同因子的適宜性分值劃分單因子適宜性等級圖。本研究在給不同因子賦值時，根據各因子分布指數并且結合相應的規程要求進行量化賦值。高程、坡度主要根據其分布指數高低進行賦值，將其分布指數大小劃分為5個等級，分布指數越高賦值越高。適應性影響因子中城鎮極點、道路、河流等的緩沖距離按照《水土保持技術規范》及相關研究[12-18]結合研究區實際情況進行賦值。考慮到基本農田和生態保護區的禁止建設性以及已建成城鎮建設用地轉變為農村居名點的可行性與經濟性，在對這些區域賦值時賦為空值。

在此基礎上根據察縣居民點分布現狀，結合專家及相關部門的意見，運用結構熵權法確定不同等級指標權重與量化標準，見表1。

3.3.3 評價方法 本研究中人居適宜性主要采用多指標法通過累加各個因素的加權分值計算得出，其公式為：

式中，Rij為第ij個柵格人居適宜性的總分值； f（ij）r為第r個地理因子在第ij個柵格的分值；wr為第r個地理因子的相對權重，在ArcGIS當中對各單因子的分布圖進行疊加分析得到察縣人居綜合適宜度圖層，最后結合實際情況將察縣分為最適宜區、高度適宜區、中度適宜區、低度適宜區、不適宜區5個分區，繪制出地理因子的分級表。

3.4 居民點整治分區方法

農村居民點的發展在一定程度上受到城鎮的影響，一般城鎮經濟通過帶動區域居民收入的提高進而可以促進農村居民點的發展，但一旦居民點受城鎮影響因子超過一定限度，將會制約居民點的進一步發展，使其不斷并入城鎮區或停止不前。因此在進行農村居民點整治規劃時，要先將受城鎮影響大的居民點劃出，列為城鎮化區，不再進行居民點的整治遷并。本研究引入基于牛頓引力的負冪式引力模型，具體公式為：

式中，Iij為居民點j受到城鎮i的影響引力；Mi、Mj分別為城鎮i與居民點j的影響質量；G為經驗系數，本研究取1；r為城鎮i與居民點j的影響半徑；b為距離摩擦系數，本研究取2。

根據有關研究表明[19]，質量M通常與聚落的規模、人口、收入有一定的聯系。本研究選取城鎮與居民點的建設用地規模、常住人口及經濟收入為影響因子，通過熵權法結合有關專家意見確定質量影響因子的權重（表2）。影響半徑取居民點與城鎮最近距離，其中將距離值為0的“城中村”直接劃分為城鎮化區。

根據城鎮影響引力計算結果與本次適宜性評價結果，將城鎮影響引力值通過量化，運用空間疊加頻率直方圖統計分析，以頻率突變點劃分等級，將受城鎮引力值最大等級的居民點劃為城鎮化區；將適宜性評價結果與城鎮影響引力進行疊加，將位于最適宜區、高度適宜區且城鎮影響引力相對較大的居民點劃為可以進行遷村并點的中心內部改造區；將剩余的適宜性較低、城鎮影響引力較小的零星居民點劃為遷移并點區。

4 結果與分析

4.1 人居適宜性評價分析

結合察縣具體數據，將各個影響因子圖層按等級分類標準進行重分類，運用柵格運算及疊加分析各個影響因子適宜性等級圖，生成察縣適宜性分布圖，對適宜性圖進行重分類，計算各個等級的居民點分布指數（圖1）。由圖1可以看出，察縣農村居民點最適宜區和高度適宜區主要分布在察縣南部靠近伊犁河較為平坦的地區，這里交通便利、河流密布并且距察縣縣城較近，利于居民點的建設，在察縣北部分布有少量最適宜和高度適宜區域，主要是這些地方雖然地勢較高，但冰川河流密布，利于居民的生活與生產；而中度適宜區主要分布于察縣中部地勢較為平緩的地區，這里主要地類為未利用草地等，且河流相對減少，對居民的生活和生產有一定的限制；低度適宜區主要分布在北部地勢陡峭的山區；不適宜建設區主要分布在伊犁河沿岸一些濕地灘涂等不利于建設的區域。運用分布指數法結合察縣農村居民點分布現狀計算出各個適宜性等級的居民點分布指數（表3），可以看出察縣分布在最適宜區的居民點最多，其分布指數高達19.22，分布面積占整個縣農村居民點的73.41%，但仍然有26.59%的居民點沒有達到最適宜建設的條件，需要進行優化調整。

4.2 居民點整治分區分析

根據前述居民點整治分區方法，運用引力模型計算出城鎮對居民點的影響引力，結合ArcGIS 9.3的圖層重分類及疊加處理分析，得到察縣農村居民點整治分區圖（圖2）。從圖2可以看出，城鎮化區主要集中在察縣各鄉鎮已建成的城鎮建設用地四周，其中納達齊牛錄鄉、堆依齊牛錄鄉所占比重較大，主要是因為這兩個鄉距離察縣中心城區較近，受到城鎮引力值較大；遷移并點區主要分布在察縣北部地勢較高的區域及南部沿伊犁河區域離散分布的居民點，建議這些離散的居民點以基礎村為遷并中心，并根據就近原則進行遷村并點整理，統籌內部改造和城鎮化區，提高農村居民點集約利用。按鄉鎮情況來看，孫扎齊牛錄鄉、托博種羊場這些鄉鎮南部分布有大量草地，居民大多以放牧為主，故居民點分布較為零散，需要對規模較小且分散的居民點進行遷并整理，提高居民點土地集約利用率，改善居民生產生活水平；對于內部改造區的居民點需要發揮城鎮集聚和中心村的牽引作用，兼顧遷并及內部改造，加強基礎設施建設，實現城鄉統籌發展。按鄉鎮情況來看，闊洪奇鄉、扎庫齊牛錄鄉需內部改造的居民點較多，主要是因為這兩個鄉均位于中心城區東部，靠近伊犁河平坦的區域，居民點適宜性較高，中心城區可以影響帶動其中具有一定規模的居民點的發展，因此這些居民點可作為重點發展區及用于遷并的中心區域。

5 結論

本研究從察縣的自然、社會和生態三個方面對伊犁河谷農村居民點進行適宜性分析，綜合運用分布指數法、GIS空間分析法和結構熵權法實現了對察縣農村居民點人居適宜性評價分級。通過分布指數法對適宜性分級結果進行分布指數分析，并結合引力模型對察縣已建成的農村居民點進行整治規劃分區，得到如下結果：

1）地形起伏及多樣性與居民點的人居適宜性具有高度相關性。鄰大型水系發展的地區為保證生態環境的影響，要求距河流200 m以內為禁止建設區，高程和坡度不僅會造成滑坡泥石流等自然災害，對居民點的建設成本等要求也比較高，而且復雜的地形不利于農作物的種植，進而一定程度制約了居民點集約。由于察縣位于天山山麓，依伊犁河畔而居，其地型復雜多變，故本次自然因子的權重較社會與生態因子的權重大一些。

2）通過對適宜性分級結果進行分布指數分析，可知察縣73.41%的農村居民點分布在最適宜區，19.04%的農村居民點分布在高度適宜區，7.55%的居民點分布在中、低度適宜區，沒有居民點分布在不適宜建設區。

3）城鎮的建設與人居適宜性的高低直接影響著居民點整理規劃的布局和方向。居民點整治規劃與城鎮建設是一個時間同步、空間相連的相互作用，本研究依據城鎮影響引力的大小及適宜性分區結果確定了居民點城鎮化區、內部改造區和遷移并點區。

通過對察縣農村居民點進行適宜性評價并且通過評價結果對察縣初步整治分區，可以為察縣未來居民點的整治優化提供科學依據。但居民點空間結構的復雜多變及其眾多因子的相互影響會加大居民點適宜性與整治分區之間關系的復雜性；如何在居民點整治的過程中更好地體現不同村鎮整治意愿，以加大整體整治力度，提高整治水平，這方面的研究還需要在今后的研究中加強，以進一步完善農村居民點的整治分區體系。

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