基于景觀結構的農村居民點整治優化研究

張敏惠++張永福++雷亞君++楊成樂++任巖

摘要：運用ArcGIS的空間分析和統計功能以及Patch Analyst的定量分析方法，分析疏附縣農村居民點的空間特征、農村居民點與自然條件和經濟社會條件的關系，并運用多因子綜合評價法，建立農村居民點空間格局優化。結果表明，疏附縣的農村居民點布局受海拔高度、坡度、河流、水澆地、城鎮和園區的綜合影響。疏附縣農村居民點分為優先發展區、保留發展區、限制發展區3種類型。

關鍵詞：農村居民點；Patch Analyst；空間特征；多因子綜合評價；空間格局優化

中圖分類號：F301.23 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）16-3054-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.16.014

Research for Regulation Optimization of Rural Residential Areas

Based on Landscape Structure

ZHANG Min-huia，b，ZHANG Yong-fua，b，LEI Ya-juna，b，YANG Cheng-lea，b，REN Yana，b

（a.School of Resources and Environment Science；b.Key Laboratory of Oasis Ecology，Ministry of Education，

Xinjiang University，Urumqi 830046，China）

Abstract： Based on the spatial analysis technique，statistic analysis of ArcGIS and Patch Analyst method of quantitative analysis， the spatial distribution characteristics and influencing factors of rural settlements as a case of Shufu country with the natural conditions and economic and social conditions were studied. Using the multi-factor comprehensive evaluation method， the optimization of rural residential area was established. The results showed that the spatial distribution of Shufu country affected by altitude， slope， river， irrigated land， town and industrial park. The rural residential patches were divided into corresponding types， including the priority development areas， the retaining development areas and the limited development areas.

Key words： rural settlements； Patch Analyst； spatial characteristics； multiple factors superposition； spatial distribution optimization

農村居民點布局評價與空間格局優化對于統籌城鄉規劃、農村居民點動態監測、新農村規劃具有重要意義。隨著經濟的不斷發展和城鎮化速度的加快，城鎮建設用地的需求量與耕地保護之間的矛盾日益突出，農村居民點出現了占地面積大，布局分散，“空心村”等現象，導致大量土地閑置浪費。目前研究農村居民點區位和其空間分布方面的學者比較多，姜廣輝等[1]、陳振杰等[2]主要從居民點空間分布特征出發，分析居民點空間變化的驅動力；孫華生等[3]、姜廣輝等[4]從影響居民點空間分布的因素出發，分析居民點空間分布特征；閆慶武等[5]應用多種方法研究居民點空間格局分布，以反映出不同方法對居民點密度空間分布的地域和細部差異；王煥等[6]、孔祥斌等[7]、郭月婷等[8]、曲衍波等[9]對農村居民點空間模式進行研究。農村居民點用地是生產和生活等綜合功能的載體，對區域發展起宏觀控制的作用，同時也影響著區域發展的規模和方向[10-12]。此外，農村居民點又是農村聚落的主要景觀形態，是在特定的地理環境和社會經濟背景中，人類活動與自然、社會經濟相互作用的綜合結果，其分布受到自然條件和社會經濟條件等因素的共同影響[13-15]。以上研究大多是從分布特征或過去的時空變化規律來分析，而忽略了就現狀分布來研究其未來空間分布格局，并提出優化方案。

本研究以疏附縣為研究對象，運用GIS技術和景觀格局指數，從自然、社會經濟兩方面評價農村居民點區位，運用多因子綜合評價法，在了解單個影響因子作用下的農村居民點區位適宜性基礎上，確定居民點斑塊綜合的區位適宜性，據此將農村居民點劃分為不同的發展類型。以期為農村居民點動態變化監測以及新農村規劃提供參考和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

疏附縣位于新疆維吾爾自治區西南，帕米爾高原東北麓，塔克拉瑪干大沙漠的西緣，地處于北緯38°55′00″-39°42′30″，東經75°15′00″-76°37′30″。東與伽師縣相連，西與克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣為鄰縣，南與疏勒縣接壤。北隔喀拉塔格山、庫瑪塔格山與克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿圖什市相望。南北最寬91 km，東西最長113 km。疏附縣城距自治區首府烏魯木齊市1 481 km，距喀什市15 km。endprint

疏附縣行政轄區土地總面積316 275.41 hm2，其中地方使用316 157.95 hm2，兵團使用117.46 hm2，含1個鎮、10個鄉和農三師41團。疏附縣是一個以維吾爾族為主，漢、柯爾克孜、塔吉克等20個民族組成的多民族聚居地區，2013年末27.06萬人（不含兵團人口），其中非農業人口3.19萬，農業人口23.87萬。2013年人均農村居民點用地面積為512.58 m2，遠遠超過2020年321.00 m2的規模（圖1）。

1.2 數據來源與處理

數據資料包含疏附縣2013年土地利用變更調查數據，土地利用規劃圖（2010～2020年）、基本農田保護區圖、DEM數據（30 m×30 m）、疏附縣城市總體規劃圖（2010～2030年）和疏附縣政府工作報告（2011～2013年）。

首先，將紙質資料通過掃描、配準、矢量化等，現有矢量數據則按照要求轉換成合適的投影坐標系統；其次，利用ArcGIS軟件從DEM數據中提取高程、坡度等數據；最后，利用ArcGIS 9.3加載河流、水澆地、城鎮、園區等數據圖層，并分別與農村居民點圖斑疊加。

1.3 研究方法

景觀指數是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置某些方面的簡單定量指標[16-20]。通過ArcGIS的景觀參數計算模塊Patch Analyst，計算基本景觀格局參數，確定布局特征。選取了7項具有代表性的景觀指標（表1），利用ArcGIS空間分析和景觀指數定量分析相結合的方法，研究疏附縣農村居民點空間格局現狀特征，并分析自然和社會經濟兩個因子對農村居民點空間格局的影響。同時，運用多因子綜合評價法，在了解單個影響因子作用下的農村居民點區位適宜性基礎上，確定居民點斑塊綜合的區位適宜性，據此將農村居民點劃分為不同的發展類型。

1.3.1 自然條件指標 高程、坡度和河流是影響農村居民點空間分布的重要因素。因此，本研究選擇地形高程、坡度和河流3個指標來描述。

1.3.2 社會經濟環境指標 社會經濟環境是農村居民點布局的又一重要影響因素，主要表現在中心城鎮、園區、耕地等方面。采用上述3個指標反映農村居民點的社會經濟環境。

2 結果與分析

2.1 農村居民點分布特征分析

運用ArcGIS的景觀參數計算模塊Patch Analyst計算出疏附縣景觀生態指標，結果見表2。由表2可知，2013年疏附縣農村居民點用地總面積 13 456.36 hm2，總而言之，疏附縣農村居民點空間分布的密度大小、規模、形狀特征差異明顯。斑塊總面積（CA）指標中，布拉克蘇鄉的農村居民點面積最大，其次是英吾斯塘鄉，面積最小的是鐵日木鄉；斑塊密度（PD）指標中，鐵日木鄉最高，吾庫薩克鄉和英吾斯塘鄉最低，表明鐵日木鄉的農村居民點的景觀破碎度較高，吾庫薩克鄉和英吾斯塘鄉的農村居民點的景觀破碎度最低，景觀破碎度越低，則說明農村居民點空間分布形態越穩定，吾庫薩克鄉和英吾斯塘鄉的農村居民點在空間分布形態上呈集中連片狀態；平均斑塊形狀指數（MSI）指標中，托克扎克鎮、吾庫薩克鄉和阿克喀什鄉最大，鐵日木鄉最小，表明托克扎克鎮、吾庫薩克鄉和阿克喀什鄉的農村居民點大部分呈不規則形狀，且形狀也最為復雜，而鐵日木鄉的農村居民點大都呈規則形狀；平均斑塊面積（MPS）指標中，英吾斯塘鄉和吾庫薩克鄉的農村居民點平均斑塊面積最大，大約是全縣平均水平的兩倍以上，表明其分布比較聚集；鐵日木鄉的農村居民點平均斑塊面積最小，表明其分布比較破碎；面積加權的平均斑塊分維數（AWMPFD）指標中，最小的是烏帕爾鄉和木什鄉，最大的是阿克喀什鄉，形狀指數相差很大，研究區內斑塊的形狀明顯，由此可以看出烏帕爾鄉和木什鄉處于一種穩定狀態，形成的斑塊不會輕易發生改變，而阿克喀什鄉分維數大，穩定性小，形成的斑塊很容易受人為因素的影響而發生改變。

疏附縣農村居民點景觀指數結果從景觀學的角度分析，除了鐵日木鄉以外，其他鄉（鎮）的景觀破碎度都較低，表明疏附縣農村居民點空間形態穩定，自然景觀保護較好，受人類干擾較少；疏附縣的居民點斑塊形狀除鐵日木鄉、塔什米里克鄉和站敏鄉外，其他鄉（鎮）的農村居民點大部分呈不規則形狀，且形狀也很復雜；疏附縣農村居民點的形狀指數相差很大，相對來說，烏帕爾鄉和木什鄉處于一種穩定狀態。

2.2 農村居民點分布與自然條件的關系

2.2.1 農村居民點分布與海拔高度的關系 按照疏附縣的地形特征，將海拔高度分為3種類型，<1 300 m，1 300～1 600 m，>1 600 m。通過ArcGIS 9.3的Reclassify功能對DEM進行重復采樣，并轉換成矢量數據，最后用Intersect功能把疏附縣農村居民點數據與DEM數據進行疊加分析，結果見表3。

隨著海拔的增加，居民點的各項景觀指數呈現不同的變化趨勢，在平均海拔高度附近范圍內達到極大值或極小值。當海拔高度為1 300～1 600 m時，CA、NP、MPS達到最大值，該區域農村居民點分布總量最大，分布范圍最廣，MPS達到最大值，該區域農村居民點密度小，形狀小、且平均斑塊分維數小，說明農村居民點斑塊破碎卻布局集中。海拔高度<1 300 m時，PSSD、MSI、AWMPFD達到最大值，該區域農村居民點大部分呈不規則形狀，且形狀也最復雜，穩定性也最小。海拔高度>1 600 m時，PD達到最大值，該區域農村居民點分布較少，在空間布局上也顯得過于分散。綜上所述，在不同海拔高度的農村居民點呈“倒U”字形，隨著海拔高度的增加，農村居民點的分散度逐漸增大，農村居民點空間布局逐漸零亂，海拔高度較低的地方，農村居民點空間分布相對密集。這主要是因為較低的海拔有利于基礎設施建設和農作物的生長，更適合農村居民點的聚集。

2.2.2 農村居民點分布與坡度的關系 首先，將坡度值分為4個級別，<3°為平地，3°～8°為緩坡，8°～15°為中坡，>15°為陡坡，按照相同的方法將坡度轉為shp數據，再與農村居民點進行疊加，結果見表4。由表4可知，農村居民點斑塊主要分布在<3°和3°～8°范圍內，即坡度小于8°時，自然環境限制小，居民點總量大。endprint

隨著坡度的增加，CA、NP、MPS、PSSD、MSI、AWMPFD逐漸減小，而PD呈現逐漸增大的趨勢。53.68%的農村居民點分布在3°以下，42.39%的農村居民點分布在3°～8°，居民點斑塊形狀復雜，空間分布零散，集聚程度低。當坡度超過15°時，僅有0.28%的農村居民點，由于可供人類居住地面積變得不足，生態環境變得惡劣，對人類居住造成一定難度與限制，已經不適于居住。從總量上看，農村居民點受坡度影響明顯，坡度越低，越適宜人居住，居民點的總量越多。隨著坡度增加，宜居水平下降，總量必然減少。農村居民點的斑塊大小和均勻度的變化受地形的影響更加明顯，當坡度低于8°時，農村居民點受地形限制較弱，地勢越平坦，農村居民點斑塊越大；坡度處于8°～15°，農村居民點較分散地分布于較平坦之處，斑塊大小也相對減??；當坡度大于15°時，受制于地形的變化，相對平坦之處較少，農村居民點分布也相對集中，雖然數量少，但密度很大。綜上所述，坡度的變化是影響農村居民點布局的重要因素，坡度越小，越有利于建設，農村居民點也更容易聚集。

2.2.3 農村居民點分布與河流的關系 河流的走向對農村居民點的布局有很大的影響。因此本研究利用ArcMAP中的Multiple Ring Buffer工具構造多環緩沖區，并以500 m為間距進行緩沖處理，將結果與農村居民點進行疊加分析，得到不同河流緩沖區的居民點分布情況，結果見表5。由表5可知，農村居民點的分布與其距離河流的遠近有密切的關系。隨著農村居民點與河流距離的增加，居民點的數量逐漸下降，但是在500～1 000 m時，農村居民點的斑塊總面積達到了最大值，農村居民點斑塊密度最大，分散度最小，居民點集約利用程度高，表明這個距離是農村居民點聚居的最佳位置，農村居民點主要沿河流附近集聚，說明農村居民點分布的河流指向性明顯。

2.3 農村居民點分布與社會經濟環境的關系

2.3.1 農村居民點分布與水澆地的關系 隨著經濟發展，農村居民點的分布受耕地影響，尤其是在新疆的喀什地區，農戶常因耕作地而聚集。因此，以500 m為間距進行緩沖處理，緩沖結果與農村居民點數據疊加，經過計算得出農村居民點在水澆地因素作用下的景觀格局指數，結果見表6。由表6可知，在500 m以內，CA、NP、MPS、PSSD達到了最大值，其集聚度也最高，隨著離耕地距離越來越遠，農村居民點的斑塊面積、斑塊數量逐漸減少；在2 500～3 000 m，MSI、PD和AWMPFD達到了最大值，說明距離耕地越遠，農村居民點斑塊越不規則，形狀越復雜，也越不穩定。充分顯示，農村居民點布局的耕地指向非常明顯，在喀什地區居民點布局是沿耕作而居，傳統種植觀念依然在貧困的農村大量存在。

2.3.2 農村居民點分布與園區的關系 疏附縣受到廣州市的支援，經濟發展突飛猛進，疏附國際物流產業園和廣州工業城作為疏附縣的兩個自治區級園區，都積極招商引資，為實現疏附縣經濟社會跨越式發展而努力。居民喜歡將居住場所布局在方便上班的地方。因此，本研究以500 m為間距對園區進行緩沖處理，分析全縣農村居民點規模、分布，結果見表7、表8。

疏附廣州工業城位于薩依巴格鄉，314國道北側，東西約4.3 km，南北約2.7 km，面積998.6 hm2，全部土地為國有未利用的戈壁灘荒地。由表7可知，在500 m以內CA、NP、MPS、PSSD最大，規模最大，并呈現出距離園區越遠，農村居民點規模越小的趨勢。說明距離廣州工業城500 m是農村居民點聚集的最佳位置，農村居民點主要沿園區附近集聚，表明農村居民點的園區指向性明顯。

疏附國際物流產業園區位于吾庫薩克鄉，距喀什市中心僅有8 km，是大喀什的重要功能區。土地總面積432.73 hm2。由于園區位于中心城區，農村居民點的分布呈“U”字形，隨著距離園區越來越遠，農村居民點呈現先減小后增大的趨勢。由表8可知，在500 m以內，CA、MSI、AWMPFD最大，說明距離疏附國際物流產業園區500 m是農村居民點聚集的最佳位置，且該區域農村居民點大部分呈不規則形狀，且形狀也最復雜，穩定性也最小，顯示出了較強的園區取向。

2.3.3 農村居民點分布與城鎮距離的關系 隨著農村居民點與城鎮距離的增加，居民點分布的數量越來越少，景觀指數CA、NP、MPS、PSSD、MSI、AWMPFD逐漸變小，而PD逐漸變大。當農村居民點處于距離城鎮500 m時，農村居民點集聚度最高，景觀破碎度最低，空間分布形態最穩定。AWMPFD從1.04～1.08，形狀指數相近，表明斑塊的形狀差異不明顯（表9）。綜上所述，農村居民點的數量與距城鎮距離呈“正相關”關系，與城鎮距離越遠，農村居民點的數量越少。這主要是2013年廣州市對疏附縣的支援，整體城鎮化程度提高，距離城鎮1 500 m以內的區域城鎮用地規模較大。

2.4 農村居民點空間格局優化

農村居民點空間格局優化是農村發展的重要內容，采用GIS多因子綜合評價法評價農村居民點的區位適宜性。將農村居民點的區位適宜性劃分為3個等級：高適宜、中適宜、低適宜或不適宜，分別對應優先發展型、保留發展型和限制發展型。優先發展型農村居民點位于地理位置最優的區域，自然條件最優，出行也最便利，未來實現城鎮化的可能性更大，是重點發展的農村居民點類型；保留發展型農村居民點由于受自然環境和社會經濟的影響，可以保留，在適當條件下可以實現逐步持續發展；限制發展型農村居民點適宜性較差，應當限制其發展。疏附縣農村居民點空間格局優化見圖2，該空間格局下的居民點現狀景觀指數見表10。

由圖2、表10可知，優先發展型農村居民點除了集中分布在中心城區外，還廣泛分布于各個鄉（鎮），這符合疏附縣未來的發展。在疏附縣，該類型面積為1 174.69 hm2，占全縣農村居民點面積的8.84%，主要分布在8°以下，海拔1 600 m以下，距離河流和水澆地近，距離園區和城鎮近的地帶。該區域斑塊總面積為1 174.69 hm2，斑塊個數為191，平均斑塊面積6.15 hm2/個，密度0.16個/hm2，密度最大，說明該區域農村居民點聚集度較強且斑塊面積較大，在今后的居民地整治過程中此區域屬于優化集聚區。endprint

保留發展型農村居民點分布也較廣泛，主要分布在較適宜區域外沿，大部分位于坡度較高，且離河流和水澆地較遠的地帶。該類型面積10 732.99 hm2，占全縣農村居民點面積的80.80%，密度0.10個/hm2，說明該區域農村居民點較分散，在今后的發展中可保留現狀。

限制發展型農村居民點主要分布在區位條件較差，宜居性不高的地帶。該類型面積為1 375.83 hm2，占全縣農村居民點面積的10.36%，斑塊總面積為1 375.83 hm2，斑塊個數為98，平均斑塊面積14.04 hm2/個，密度0.07個/hm2，從自然條件、社會經濟條件和土地利用總體規劃考慮，應限制發展，開展合村并點等工程。

3 小結與討論

1）疏附縣農村居民點總體呈現出向平地聚集，靠近河流、水澆地、城鎮的分布格局，農村居民點斑塊分布不均勻，數量和密度差異較大，斑塊大小、均勻度和形狀規則度也不同。

2）通過GIS的空間分析功能和統計功能，結合景觀格局指數，得出疏附縣的農村居民點布局受海拔高度、坡度、河流、水澆地、城鎮和園區的影響。隨著河流、水澆地、城鎮、園區緩沖半徑的增加，居民點所占比例也逐漸縮??；隨著坡度的增加，農村居民點規模逐漸減小。表明疏附縣農村居民點分布受地形、社會經濟條件制約比較嚴重。

3）在綜合考慮了自然條件和社會經濟條件對農村居民點布局的影響基礎上，利用ArcGIS的空間分析功能，構建了疏附縣域范圍內的農村居民點空間優化布局，分為優先發展區、保留發展區、限制發展區3種類型。各個行政區內的農村居民點可根據其類型選擇合理的整治方向。優先發展型的農村居民點空間區位最優，是重點發展的農村居民點類型；保留發展型的農村居民點區位條件較優，但不宜繼續發展，可保持現狀；限制發展型的農村居民點區位條件較差，宜居性不高，應限制發展，逐步搬遷到條件更優的區域。

借助GIS技術和景觀格局指數分析疏附縣同一時期的農村居民點空間分布特征，并反映自然和社會經濟對農村居民點空間布局的影響，揭示其分布特征及演變規律。研究方法具有一定的可行性和可靠性，能為今后同類研究提供一定的方法借鑒和技術支撐。研究結果可為疏附縣新農村建設規劃、城鄉規劃、農村土地綜合整治等提供決策參考。

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