鄱陽湖生態經濟區農村居民點空間格局變化與特征分析

鄧金連，李 欣，葉長盛*

(1.東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013；2.江西省數字國土重點實驗室，江西 南昌 330013)

鄱陽湖生態經濟區農村居民點空間格局變化與特征分析

鄧金連1,2，李 欣1,2，葉長盛1,2*

(1.東華理工大學 地球科學學院，江西 南昌 330013；2.江西省數字國土重點實驗室，江西 南昌 330013)

以鄱陽湖生態經濟區為例，結合GIS技術，采用核密度、擴展強度、平均斑塊面積、緊湊度等方法分析了近20多年來農村居民點的空間格局變化特征和演變過程，希望為農村居民點用地的整理與合理規劃、科學有序推進新農村建設提供決策方案。結果表明：(1)鄱陽湖生態經濟區農村居民點面積由1990年的105186.71 hm2擴展至2013年的111718.61 hm2，增長了6531.90 hm2；(2)鄱陽湖生態經濟區農村居民點集中分布在西南、東南城市周邊及環鄱陽湖東北地帶；農村居民點用地初期擴展較快，且具有很強的階段性，地域分化較明顯，在2010～2013年擴展呈減緩趨勢；農村居民點規模大多分布在5.15～14.77 hm2之間，新建、安義、德安、永修縣等地農村居民點的平均斑塊面積增長顯著；農村居民點面積較大的區縣其緊湊度偏低，用地相對粗放，節約集約利用的潛力較大。

農村居民點；空間格局；特征分析；鄱陽湖生態經濟區

0 引言

作為農村社會的基本地域單元，農村居民點是農村人地關系的表現核心，其規模、時空分布狀態及變化反映了當地的社會經濟關系和生態環境狀況[1-2]。農村居民點的外在特征與空間結構在不斷地發生變遷，這不僅體現出社會發展與進步過程中人地關系演變的趨勢，也是影響區域經濟發展的一個非常重要的因素[3]。隨著我國經濟社會的快速發展和城鎮化水平的提高，城市已成為居民聚居的主要選擇，但農村居民點在一段時間內仍然是我國居民居住用地的重要形式[4]。研究農村居民點空間格局變化規律，對于促進農村居民點用地的整理與合理規劃、指導社會主義新農村建設具有重要意義。

隨著GIS技術的不斷發展與完善，特別是空間分析理論與技術的應用，農村居民點的相關研究逐漸由定性分析逐步轉變為定量分析[5]。眾多學者運用GIS、RS技術和景觀生態學研究方法，對不同區位條件下的農村居民點用地空間格局及其變化規律進行了探討。研究表明，城市化比例越高的地區，農村居民點用地擴展指數反而越高[6-12]。自然環境、社會經濟、歷史淵源、文化習俗等[13-16]是導致農村居民點發生變化的主要因素，該研究結果對于促進農村居民點的整治與合理規劃具有重要的理論和實踐意義。然而，現有研究區域主要針對平原、山地以及丘陵地區，而對大湖平原地區的研究相對較少，長時間段農村居民點演變特征及規律的研究更少。本研究以我國第一大淡水湖平原地區——鄱陽湖生態經濟區為例，利用GIS技術與景觀生態學方法，分析了1990～2013年間農村居民點的規模、分布及演化特征，以期發現其內在的空間格局變化規律，希望為當地區域農村居民點用地的整治和科學規劃，合理有序推進新農村建設提供決策依據。

1 研究區概況

鄱陽湖生態經濟區位于長江中下游南岸，江西省北部，以鄱陽湖為核心包括南昌、景德鎮、鷹潭3個市所轄縣(市、區)，以及宜春、新余、九江、上饒、吉安、撫州所轄的部分縣(市、區)，共計38個縣(市、區)，其土地總面積為5.12萬km2，占江西省國土面積的30.68%。2013年年末總人口2001.85萬人，其中農村人口1330.59萬人，GDP為8452.55億元，人口密度為391人/km2。

根據研究數據的需要，各地級市的各個市轄區數據未單獨分開處理，而是合并為一個統一的評價單元。將東湖區、青云譜區、西湖區、灣里區以及青山湖區合并稱為南昌市區，珠山區和昌江區合并稱為景德鎮市區，月湖區稱為鷹潭市區，潯陽區與廬山區合并稱為九江市區，臨川區則為撫州市區，渝水區稱為新余市區，共青城并入德安縣，合計31個縣(市、區)進行分析[17]。

2 數據來源與處理

本文原始數據源為1990、2000、2005、2010和2013年5個時期的Landsat TM遙感影像，空間分辨率30 m×30 m，經輻射糾正、幾何校正、圖像配準和人工解譯等處理后得到土地利用現狀圖，土地利用類型包括耕地、林地、草地、水域、建設用地(城鎮用地、農村居民點用地、其他建設用地)、未利用土地，從中提取出研究區1990、2000、2005、2010、2013年5期農村居民點分布圖(圖1)。

圖1 鄱陽湖生態經濟區農村居民點分布圖

3 結果與分析

3.1 農村居民點空間分布現狀特征

2013年，鄱陽湖生態經濟區農村居民點面積為111718.61 hm2。分布密集區集中于西南部的樟樹市和新余市區，受益于城市快速發展的輻射與帶動，城市周邊城鎮化水平較高，經濟發展水平較高，地理條件好，交通便利，基礎設施健全，為農村居民點的選址和農民建房的積極性創造了良好的條件。較稀疏區分布于西北的武寧縣、德安縣、南昌市區、星子縣、永修縣以及東北的浮梁縣，除南昌市區主要受城市化的影響，農村居民點分布從較密集區轉為較稀疏區，其余區(縣)則因多山地、丘陵地理環境以及交通不便等因素，在一定程度上限制了當地社會經濟發展和農村居民點的擴展。

3.2 農村居民點數量變化

1990～2013年，鄱陽湖生態經濟區農村居民點面積顯著增長，呈現明顯的區域差異性和階段性(圖2)。1990、2000、2005、2010和2013年農村居民點總面積分別為105186.71、105298.51、106718.91、111870.79和111718.61 hm2，總面積增長了6531.90 hm2，2010～2013年略有減少。農村居民點面積較大的區(縣)主要分布在其東北部的鄱陽縣以及西南的新余市區、豐城市、南昌縣、樟樹市、高安市。1990～2013年，農村居民點年變化最明顯的是鄱陽縣、豐城市、安義縣、高安市、新建縣及新余市區(圖2)，受中心城市以及周邊城市的輻射與吸收、優越的交通等條件的影響，鄱陽縣和豐城市年增長量分別達到49.69和46.99 hm2。從各研究階段看，研究區農村居民點年變化量波動較大、差異顯著；1990～2000年整體變化不大；2000～2005年，除南昌縣、新建縣、余干縣、新余市區呈小幅負增長外，其余區(縣)保持原有或有小幅增長；2005～2010年鄱陽縣、豐城市、新建縣增長最明顯，增長量分別為239.93、197.30和143.89 hm2，與此同時，南昌市區、貴溪市、九江市區以及南昌縣等區(縣)隨著城鎮化進程的推進，呈現縮減態勢；2010～2013年大部分區(縣)農村居民點呈緊縮態勢，趨于緊湊式發展。

圖2 不同時期農村居民點變化情況

3.3 農村居民點空間變化特征

3.3.1 農村居民點密度變化分析 農村居民點的用地比重可直接反映出相同區域農村居民點的差異性和不同區域農村居民點的疏密程度。其表達式為[18]：

PR=Ui×100/Ai

(1)

式(1)中，PR為居民點用地比例；Ui為i區域農村居民點用地面積；Ai為i區域農村居民點土地總面積。根據已有的研究，當PR<0.001%時，定為稀疏區；當PR<1%時，定為較稀疏區；當PR<5%時，定為較密集區；當PR≥5%，定為密集區[19]。

鄱陽湖生態經濟區農村居民點用地呈現以下幾個特征(圖3)：(1)研究區1990、2000、2005、2010、2013年的農村居民點用地比重在2.05%～2.19%之間，比重逐漸提高；(2)各區(縣)農村居民點用地比重相對較大的主要集中于西南、東南城市周邊以及東北環鄱陽湖一帶，西北及東北山區、丘陵地帶農村居民點用地比重相對偏低；(3)新余市區和樟樹市在各個研究節點的農村居民點用地比重均超過5%，屬密集區；武寧、浮梁、德安、星子及永修的農村居民點用地比重低于1%，屬于較稀疏區；其余區(縣)農村居民點用地比重在1%～5%之間，屬于較密集區。隨著城市化進程的加快，南昌市區農村居民點用地比重呈現明顯減少趨勢，由1990年的1.43%降至2013年的0.82%，由較密集區變為較稀疏區；(4)農村居民點用地的比重在1990～2010年呈現明顯增長態勢，但隨著城鎮化的推進，其發展速度受到一定的限制，2010～2013年部分區(縣)農村居民點用地比重有所縮減，其中變化最明顯的是鷹潭市區，比重減少了0.28個百分點。

為更好地表達農村居民點分布變化情況，本研究引入了空間分析中廣泛運用的非參數估計方法、核密度(Kernel)分析法，用于計算要素在其周邊領域中的密度。該方法以特定要素點位置為中心，將該點的屬性分布在半徑為h的閾值范圍內，中心點的密度最大，隨著中心位置往外延伸密度逐漸減小，極限遠距離處密度為0[20-21]。衰減的快慢是由特定的核密度函數決定，且整個閾值范圍內密度積分的和正好與中心點的屬性值相等，對于獨立分布的點而言，其屬性值則為1。該方法的計算公式如(2)[21-23]。假定x1,x2，…，xn是分布密度函數為f的總體中所抽取的獨立同分布樣本，f在點x處估計值則為f(x)，其公式為[24]：

(2)

式(2)中：k()為核函數；h>0是帶寬；x-xi是估計點x至樣本xi處的距離。

圖3 農村居民點用地比例

利用ArcGis 10.1軟件采用自然斷裂法將研究區農村居民點分布分為5類，分別為低密度區(0～0.2個/km2)、次低密度區(0.2～0.5個/km2)、中密度區(0.5～0.8個/km2)、次高密度區(0.8～1.1個/km2)、高密度區(1.1～1.4個/km2)。

結果顯示(圖4)：農村居民點核密度較大的區域主要分布在西南、東南和東北環鄱陽湖一帶，呈半月形；西南和東南部的農村居民點主要受益于城市經濟發展的輻射與帶動，而環鄱陽湖的東北地帶農村居民點則與鄱陽湖得天獨厚的淡水資源和宜居的生態環境密不可分；上述農村居民點與用地比重研究結果相一致。農村居民點低密度區域主要集中在經濟比較落后的山地區域，如武寧、德安和浮梁縣，其有限的人均耕地面積和不便的交通地理環境，在一定程度上限制了當地社會經濟發展和農村居民點的擴展。

3.3.2 農村居民點擴展強度分析 擴展強度是農村居民點用地擴展強弱與快慢的一個重要評價指標。其表達公式為[25]：

I=[(Ub-Ua)/n]×100/Ai

(3)

式(3)中，I為農村居民點用地的擴展強度指數；Ub為研究期末農村居民點用地的面積；Ua為研究期初農村居民點用地的面積；n為研究時段；Ai為研究單元土地的總面積。利用公式(3)進行計算，可得研究區內各單元農村居民點用地擴展強度指數的變化情況(圖5)。

1990～2013年，研究區農村居民點擴展強度指數為0.0055，擴展較快且具有很強的階段性，地域差異顯著。其中東北部的鄱陽縣擴展最快，擴展強度指數為0.0010，其次是西南部的豐城市、安義縣、高安市、新建縣、新余市區、新干縣以及永修縣，擴展強度指數在0.0003～0.0009之間，主要受中心城市及周邊城市經濟發展與擴展以及鄱陽湖優勢生態資源的影響，擴展較快，2005～2010年尤為明顯(圖5)；隨著城鎮化進程的加快，農村居民點用地也呈現緊縮態勢，如南昌縣、南昌市區、貴溪市、湖口縣、九江市區、彭澤縣、武寧縣、星子縣農村居民點用地擴展呈現負增長，其中南昌縣和南昌市區最明顯，分別為-0.0003和-0.0002。從圖5可以看出，研究區農村居民點用地在1990～2010年間整體擴展較快，但從2010～2013年31個區(縣)中有18個趨于負擴展，表明其用地在緊縮。

圖5 農村居民點擴展強度

3.3.3 農村居民點規模變化分析 農村居民點的規模可通過農村居民點平均斑塊面積公式計算得出，其表達式為[18]：

AU=Ui/Ni

(4)

式(4)中，AU是居民點用地的平均斑塊面積；Ni為i區域農村居點用地的斑塊數。1990～2013年，鄱陽湖生態經濟區農村居民點用地平均斑塊面積為7.52～8.14 hm2，各區(縣)農村居民點用地平均斑塊面積集中分布于5.15～14.77 hm2，變化較明顯。唯有武寧縣受地形等因素制約，農村居民點用地平均斑塊面積均未超過5.00 hm2，并且變化不大(圖6)。西北地區的安義、德安、永修以及西南部的新建縣農村居民點平均斑塊面積變化較大，規模增長最明顯，其增長最多的為安義縣和新建縣，分別為2.49和2.32 hm2，反映出農村居民點的規模正在逐步擴大，呈現出由居住分散向集中發展的趨勢，尤其是西北的山區地帶。其次，中心城市南昌市區農村居民點用地的平均斑塊面積變化最突出，從1990年的6.79 hm2快速擴張至2005年的11.43 hm2，之后開始緊縮，其農村居民點用地規模縮減至5.29 hm2，2013年小幅上漲為5.51 hm2，保持緊湊性發展。

圖6 農村居民點平均斑塊面積

3.3.4 農村居民點形態變化分析 農村居民點形態可用緊湊度來表示，可分為填充式和外延式。如果農村居民點內部的空隙慢慢被填充，農村居民點的邊緣凹凸性則會縮小，而其外圍的輪廓形態就會趨于緊湊性；反之，農村居民點用地擴展呈外延式發展，就會導致其形態向非緊湊性發展，其計算公式為[26-27]：

(5)

式(5)中，D為緊湊度；U為農村居民點的用地面積；C為農村居民點的用地輪廓周長。D值在0到1之間。緊湊性值越大，表明其形狀越具緊湊性；反之形狀的緊湊性越差。通過公式(5)計算得出研究區各研究時期的農村居民點用地擴展緊湊度(圖7)。

從圖7可以看出，鄱陽湖生態經濟區1990～2013年農村居民點整體形態變化趨于填充式緊湊性發展，緊湊度在0.0067～0.0070之間；其緊湊度相對較大的區(縣)主要分布在鷹潭市區、景德鎮市區、南昌市區、德安縣以及星子縣，其緊湊度值分別是0.1302、0.1241、0.1045、0.0942和0.0894，其中變化最明顯的是南昌市區、鷹潭市區，緊湊度分別增長了0.0199、0.0133，這些地區農村居民點形狀較為緊湊，用地相對緊湊，呈現明顯的填充式擴展；豐城市、撫州市區、高安市、南昌縣、鄱陽縣、新余市區、樟樹市的農村居民點緊湊度較小，處在0.0255～0.0291之間，反映出這些地區農村居民點緊湊性較差，用地相對粗放，以外延式擴展為主，節約集約利用的潛力較大。

圖7 農村居民點緊湊度

4 結論與討論

通過運用GIS技術，利用核密度、擴展強度、平均斑塊面積、緊湊度等方法，揭示了鄱陽湖生態經濟區20多年以來農村居民點的時空分布變化規律和演變過程，以期為經濟欠發達地區農村居民點用地的節約集約利用、潛力挖掘提供科學依據。研究表明：

(1)研究區農村居民點空間分布特征分為密集區、較密集區和較稀疏區三類；密集區和較密集區主要集中在西南、東南部城市周邊及環鄱陽湖東北部地帶，呈半月形分布，具有明顯的區域和階段性差異，受地形條件限制較小，且有向城鎮用地滲透與轉型傾向；而較稀疏區則位于西北部的武寧縣、德安縣、星子縣、永修縣和東北部的浮梁縣多山地、丘陵地區，受地形、交通等因素影響，農村居民點分布較稀疏、用地則相對較少。

(2)鄱陽湖生態經濟區農村居民點總面積由1990年的105186.71 hm2擴展至2013年的111718.61 hm2，共增長了6531.90 hm2；1990～2013年農村居民點用地擴展強度指數為0.0055，1990～2010年整體擴展較強且快，尤其是東北部的鄱陽縣、西南部的豐城市、安義縣、高安市、新建縣等區(縣)擴展強度指數在0.0005～0.0010之間，2005～2010年增長尤為明顯；但隨著城鎮化的推進，2010～2013年31個區(縣)中有18個趨于負擴展，表明其農村居民點用地在緊縮；不同時期研究區農村居民點規模大多在5.15～14.77 hm2之間，其中安義縣和新建縣，分別增長了為2.49和2.32 hm2，農村居民點的規模在逐步擴大，并由居住分散向集中發展，尤其是西北部山區地帶。從緊湊度變化來看，研究區農村居民點整體形態變化趨于填充式緊湊性發展，緊湊度在0.0067～0.0070之間；其中變化最明顯的是南昌市區和鷹潭市區，緊湊度分別增長了0.0199與0.0133，而新余市區和鄱陽縣農村居民點的緊湊度僅為0.0255和0.0259，表明農村居民點以外延式擴展為主，用地相對粗放，節約集約利用的潛力較大。

(3)由于農村居民點的變化是一個復雜動態過程，受多種因素影響，本文缺乏對于研究區農村居民點用地擴展驅動力的分析。而且采用遙感解譯數據分析農村居民點，雖然有跨度長、時效性好以及減少成本等優勢，但會受影像精度影響誤差較大，因而還需結合農戶調查數據，因此這將是本文接下來的研究方向，以期使研究結果更加客觀實用。

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(責任編輯：管珊紅)

Analysis of Spatial Pattern Changes and Characteristics of Rural Residential Areas in Poyang Lake Ecological Economic Zone

DENG Jin-lian1,2, LI Xin1,2, YE Chang-sheng1,2*

(1. College of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, China;2. Jiangxi Provincial Key Laboratory of Digital Land, Nanchang 330013, China)

Taking Poyang Lake Ecological Economic Zone as an example, this study used GIS technology and the methods of kernel density analysis, sprawl intension index, average spot area, and compact degree to analyze the spatial pattern variation characteristics and evolution regularity of rural residential areas in recent 20 years. It will provide references for the land saving and intensive utilization and the construction of new countryside in undeveloped rural residential areas. The results showed that: from 1990 to 2013, the rural residential area of Poyang Lake Ecological Economic Zone has expanded from 105186.71 hm2to 111718.61 hm2, with an increase of 6531.90 hm2. The rural residential areas of Poyang Lake Ecological Economic Zone were concentrated in and around the cities of the southwest and southeast, as well as around the northeast of the Poyang Lake. The expansion of rural residential land at the initial stage was faster with strong stage and obvious regional differentiation; while it revealed a decreasing trend from 2010 to 2013. The scale of rural settlements was mostly between 5.15 hm2and 14.77 hm2, and the average spot area of some rural residential areas such as Xinjian, Anyi, De’an and Yongxiu showed a significant increase. The rural residential areas with a larger area had lower compact degree, indicating that the land use was relatively extensive and the potential of land saving and intensive use was relatively large.

Rural residential area; Spatial pattern; Characteristic analysis; Poyang Lake Ecological Economic Zone

2016-07-02

江西省數字國土重點實驗室開放基金(DLLJ201611)。

鄧金連(1982—)，女，湖南邵陽人，碩士研究生，研究方向：區域經濟和城鄉規劃。*通訊作者：葉長盛。

F301

A

1001-8581(2017)01-0124-07