鄉村聚落空間演變特征分析

田雅絲，劉艷芳,3，孔雪松，劉格格

（1.武漢大學資源與環境科學學院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學教育部地理信息系統重點實驗室，湖北武漢 430079； 3.武漢大學地理空間信息技術協同創新中心，湖北 武漢 430079）

鄉村聚落空間演變特征分析

田雅絲1,2，劉艷芳1,2,3，孔雪松1,2，劉格格1,2

（1.武漢大學資源與環境科學學院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學教育部地理信息系統重點實驗室，湖北武漢 430079； 3.武漢大學地理空間信息技術協同創新中心，湖北 武漢 430079）

基于武漢市黃陂區2006和2013年土地變更調查數據，使用空間分析方法和景觀格局分析方法，對黃陂區鄉村聚落空間格局分布與變化進行深入分析。采用相關分析和逐步回歸模型，進一步探討鄉村聚落空間格局演變的驅動力。研究結果表明，2006～2013年黃陂區鄉村聚落空間格局發生明顯變化。演變特征可以歸納為聚集型、破碎型和連片發展型。通過驅動力分析，黃陂區鄉村聚落聚集化與道路建設、農民人均純收入、地區生產總值、農林牧漁產值、用電量呈顯著線性相關，鄉村聚落破碎化與土地管理制度、戶籍制度等政策相關，同時與農村居民的個人因素有關，鄉村聚落連片發展除了與地區社會經濟發展水平有關以外，也較大地受到政府調控與地方發展定位的影響。

鄉村聚落；空間格局；演變特征；驅動力分析

目前國內外關于鄉村聚落變化的研究主要關注于鄉村聚落的形態與類型的變化[1-7]、景觀格局與驅動機制[8-10]、重構模式[11-13]等方面。鄉村聚落分布的零散性和碎片化特征在一定程度上增加了其時空變化分析的難度，已有研究大多局限于一個時間節點上鄉村聚落的空間格局與驅動力分析，缺少多時間維度的演化格局與驅動機制分析，在一定程度上影響其分析的全面性和準確性。

鑒于此，本文基于武漢市黃陂區2006和2013年土地變更調查數據，綜合采用核密度分析與熱點分析方法分析其鄉村聚落空間格局演化特征，基于景觀格局指數，使用主成分分析方法評價鄉村聚落空間演變特征，使用相關分析方法識別鄉村聚落空間變化的驅動因素，為政府和規劃部門指導鄉村聚落空間規劃提供依據和決策支持。

1 研究思路與研究方法

1.1 研究思路

使用核密度估計和空間熱點探測方法分析黃陂區2006年與2013年鄉村聚落空間分布格局，總體上比較鄉村聚落的空間格局演變，使用主成分分析方法，在眾多景觀格局指數中提取能夠充分反映兩個年份鄉村聚落空間分布特征的主成分并進行綜合評價，進一步對比分析。選取能夠反映黃陂區社會經濟發展水平的指標，使用相關分析的方法，找出與鄉村聚落空間分布變化相關的因子，確定鄉村聚落空間演變的驅動因素。技術路線如圖1所示。

圖1 技術路線

1.2 研究方法

1）核密度估計。核密度分析主要用于估計位置的密度函數，是非參數檢驗方法之一。核密度估計的目的是給定數據x1,x2,…,xn，估計該總體的概率密度函數。

核密度估計的公式為：

式中，n為觀測數值；h為帶寬或平滑參數，K為核函數。

2）熱點分析。熱點分析用于識別具有統計顯著性的高值（熱點）和低值（冷點）的空間聚類，以村莊行政單元為統計單元，使用熱點分析方法，分析高值要素（鄉村聚落數量多的村莊）和低值要素（鄉村聚落數量少的村莊）在空間上發生聚類的位置，其計算公式如下：

式中，Wij(d)為以距離規則定義的空間權重；Xj是j區域的觀測值，Gi*(d)即為z得分。對于具有顯著統計學意義的正的z得分，z得分越高，高值（熱點）的聚類就越緊密。對于統計學上的顯著性負z得分，z得分越低，低值（冷點）的聚類就越緊密。

3）景觀格局分析。常用的景觀格局指數之間具有很強的相關性，反映的信息具有很大的交叉性和重復性。齊偉等[14]使用主成分分析的方法，對一組代表性景觀格局指數進行降維，從原來眾多的變量中篩選出可以充分反映景觀格局特征的指標。借鑒此方法，針對鄉村聚落計算關于地類的11個常用的景觀格局指數：TA（地類面積）、LPI（最大斑塊所占面積比例）、MPS（斑塊平均大小）、PSCV（斑塊面積均方差）、MSI（平均形狀指數）、NP（斑塊數量）、PD（斑塊密度）、LSI（景觀形狀指數）、COHESION（斑塊結合度）、SPLIT（景觀分離度）、AI（聚集指數），使用主成分分析方法，提取能夠充分反映鄉村聚落空間格局信息的指標。

4）驅動力分析。使用Pearson相關系數檢驗社會經濟因子與鄉村聚落空間演變指標的相關性，選出具有相關性的因子。Pearson相關系數是統計學中用于度量兩個變量X和Y之間的線性相關性大小，其值介于-1與1之間，當相關系數r為1時，表示兩個變量完全正相關；當r為-1時，表示兩個變量完全負相關，當r為0時，表示兩變量間無線性相關性。

2 研究區域與數據來源

黃陂區鄰近武漢市，地處武漢市北部，湖北省東部 偏北（114°8'E～114°37'E，30°39'N～31°21'N）。黃陂區面積2 261 km2，2015年，戶籍人口112.48萬人。本文主要分析黃陂區的15個街道和一個鄉鎮，共16個研究單元，643個行政村，7 036個農村居民點。

本研究基礎空間數據來自于2006年、2013年黃陂區土地利用變更調查圖（比例尺1︰10 000），按照第二次土地調查類型提取建制鎮與村莊用地，共同組成鄉村聚落用地[6,14]，社會經濟數據源于2007年與2014年《武漢統計年鑒》、《湖北縣域統計年鑒》和《黃陂統計公報》等統計資料。

3 黃陂區鄉村聚落格局時空變化特征

3.1 鄉村聚落空間分布

1）密度分布特征。黃陂區2006年和2013年鄉村聚落空間分布密度特征如圖2所示。總體來看，2006年黃陂區鄉村聚落空間分布已經形成沿道路密集分布的格局，主要集中在南部和中部道路附近；2013年，黃陂區內道路分布網較2006年更為密集，其新增鄉村聚落密集分布于區北部與南部道路沿線。同時，還可以發現以下特征：①2006～2013年，黃陂區鄉村聚落總體密度從 2.98 個 /km2增加至 3.78 個 /km2，鄉村聚落整體增多，并呈現集聚的態勢。②黃陂區鄉村聚落分布呈現中線密集、東西稀疏的格局。③2013年，南部的灄口、武湖街道，中部的前川街道以及北部的長軒嶺街道、姚家集鎮和蔡店鄉鄉村聚落的空間分布密度明顯增大，成為黃陂區鄉村聚落的密集分布區。

圖2 2006年（左）和2013年（右）黃陂區鄉村聚落分布密度圖

2）全局空間聚類分析。黃陂區2006年與2013年鄉村聚落空間聚類特征如圖3所示。總體來看，從2006～2013年，黃陂區鄉村聚落聚類低值區范圍較小，聚類高值區的空間分布變化較大。主要表現在北部鄉村聚落聚集區從顯著變為不顯著，而南部則出現了顯著的鄉村聚落高值區。從鄉村聚落數量和規模變化來看，從2006～2013年，蔡店鄉和姚家集鎮新增鄉村聚落147個，新增鄉村聚落面積1.13 km2。南北橫店、灄口和武湖3個街道，新增鄉村聚落948個，新增鄉村聚落面積44.1 km2。黃陂全區新增鄉村聚落1 895個，新增鄉村聚落面積71.44 km2。由此可見，南部地區新增的鄉村聚落無論數量還是規模都十分顯著。北部地區鄉村聚落則緩慢發展，與總體相比較，不再表現出明顯的聚集特征。而南部三鎮鄉村聚落快速發展，成為黃陂區新的鄉村聚落空間聚集區。

圖3 2006年（左）和2013年（右）黃陂區鄉村聚落空間聚類“熱點”圖

3.2 鄉村聚落景觀格局特征

通過黃陂區2006～2013年鄉村聚落空間分布變化研究發現，黃陂區鄉村聚落空間分布格局變化較大，空間演變現象顯著。為了進一步分析，根據選取的11個景觀格局指數，以每個鎮為單元計算2006年和2013個景觀格局指數，使用主成分分析方法進行降維，兩個年份各景觀指數在各主成分中的載荷情況基本保持不變，累計貢獻率分別為96.174%和94.998%。黃陂區鄉村聚落景觀格局分析指數因此降維成3個主成分，第一主成分包括的變量有：MPS,NP, PD（負相關）, AI；第二主成分包括的變量有： PSCV，MSI，PD，SPLIT；第三個主成分包括的變量有：LPI, LSI，COHESION，AI。根據這3個主成分各自所表征的鄉村聚落空間分布的特征（圖4），可將這三種演變特征歸納為聚集型、破碎型和連片型。

圖4 鄉村聚落演變類型

3.3 黃陂區鄉村聚落空間重構的驅動力分析

借鑒已有的研究[15-17]，根據黃陂區的實際情況，選擇17個社會經濟指標變化量，分別與鄉村聚落聚集指數變化、破碎指數變化與連片指數變化量作相關分析。這17個因子包括：X1地方生產總值（元）；X2農民人均純收入（元）；X3工業總產值（元）；X4農林牧漁產值（元）。X5第一產業從業人員比例（%）；X6第二產業從業人員比例（%）；X7城鎮化率（%）；X8戶數（戶）；X9人均住房面積（m2）；X10單位面積內道路里程（m/m2）；X11鎮區平均坡度（°），X12人口密度（人/km2），X13用電量（km h），X14農作物播種面積（畝），X15農作物總產量（噸），X16農作物產出效率（斤/畝），X17耕地面積（畝）。相關分析的結果如表1所示。

表1 黃陂區鄉村聚落空間分布格局相關分析

1）鄉村聚落空間聚集化。根據鄉村聚落空間聚集變化的回歸模型，單位面積道路里程具有最高的回歸系數，說明其對鄉村聚落聚集分布的影響程度最大。根據《武漢統計年鑒》（2007年、2014年），從2006～2013年，黃陂區農林牧漁從業人數比例從47.8% 降為 31.92%；工業從業人數比例從 9.39% 升至15.64% ；建筑業從業人數比例從 22.16% 升至 29.85%，其他非農從業人數比例從20.65%升至22.59%。非農從業人員比例的顯著上升（從52.2%到68.08%）說明，黃陂區非農產業特別是工業和建筑業發展迅速，公共道路作為連接地區、輸送人流、物流的橋梁，在黃陂區已經成為鄉村聚落集聚的重要影響因素。農業重要程度的下降以及本區普遍平坦的地勢地形，也使得傳統鄉村聚落的影響因子例如耕地、坡度[18-20]在本區鄉村聚落聚集變化的過程中作用并不顯著。除了道路因素，農民人均純收入對鄉村聚落空間聚集也具有比較顯著的影響。農民人均純收入、地方生產總值、農林牧漁產值、用電量都從不同方面表征著一個街道或鄉鎮的社會經濟發展水平，社會經濟的發展和進步，為鄉村聚落的聚集提供了物質基礎，促進了鄉村聚落聚集化的空間演變。

2）鄉村聚落空間破碎化。鄉村聚落的破碎化，是指街道或者鄉鎮內部在一段時間內出現了許多新的鄉村聚落，并且分布零散，并不呈現一定的規律。從2006～2013年，黃陂全區新增鄉村聚落1 895個，新增鄉村聚落面積71.44 km2。新增鄉村聚落的不規則分布導致一些鄉鎮鄉村聚落空間分布的破碎化。劉彥隨等學者[21-23]認為，城鄉二元結構的分割、宅基地制度的限制、土地管理制度的缺陷等因素是造成出現大量空閑宅基地和閑置土地的因素，導致農村居民點用地不能合理使用，從而造成農村空心化。同時，在快速城鎮化、工業化的過程中，大量農村居民涌入城市，但由于戶籍制度的限制，農民在城市落戶成為問題，使大部分農民保存了城鄉二元性，即在城市長期生活和工作，但同時也保留著在農村地區的居住住宅，對鄉村聚落的聚集發展存在一定的阻礙。此外，由于“鄉愁”、“歸屬感”等人文情懷的影響，基于養老或未來返鄉的考慮，部分農民在城市工作取得一定積蓄以后，也會在家鄉修建新的住宅，導致鄉村聚落的破碎化發展。

3）鄉村聚落空間連片發展。鄉村聚落連片發展與地方生產總值、農林牧漁產值和城鎮化率的相關性說明，鄉村聚落的融合、連片發展與街道或鄉鎮的整體社會發展水平有關。16個街道或鄉鎮中，武湖街道和灄口街道的鄉村聚落連片發展程度最為明顯。從2006～2013年，灄口街道的建制鎮面積從8.23 km2升至33.24 km2，武湖街道的建制鎮面積從0.42 km2升至13.34 km2。自2005年，武湖街道將全街63個自然灣集并為“兩鎮四村”，大力建設農業產業園區與工業產業園區，改變了原有單一農業的生產方式，社會經濟水平得到顯著提升。灄口街道西鄰天河國際機場、北靠武漢北鐵路編組站、東鄰武漢新港，交通地理位置優越，在將農業產業化、現代化的同時，也基于自己的交通區位優勢，發展成為輻射中部、影響全國的農產品物流中心。農業產業園的建立、物流集散地的興建使得灄口街道的鄉村聚落快速、集中發展。同時，在武漢市“工業倍增”計劃的影響下，大量工業企業進駐，極大地影響了鄰近武漢市區的武湖街道和灄口街道的鄉村聚落空間分布格局。產業園區的新建，使得大量綿延鄉村聚落出現，推動了鄉村聚落的連片發展。由此可見，除了社會經濟發展基礎，政府的調控、地區的發展定位是鄉村聚落的連片發展重要驅動力。

4 結 語

通過相關分析和逐步回歸分析，結合定性分析，探討了黃陂區鄉村聚落空間演變的驅動因素：①鄉村聚落聚集化發展與道路建設、農民人均純收入、地方生產總值、農林牧漁產值、用電量呈顯著線性相關，說明鄉村聚落的空間聚集分布受地方社會經濟發展水平影響較大；②鄉村聚落破碎化受土地制度、戶籍制度以及個人情感因素等多方面的影響，鄉村聚落連片發展除了與地方社會經濟發展水平相關，則與政府調控與地區發展定位有關。

[1]Paul C. An Introduction to Rural Settlement Panning[M].Agawam: Routledge, 2013

[2]馬曉東,李全林,沈一.江蘇省鄉村聚落的形態分異及地域類型[J].地理學報,2012,67(4)516-525

[3]李紅波,張小林,吳江國,等.蘇南地區鄉村聚落空間格局及其驅動機制[J].地理科學,2014,34(4):438-446

[4]李全林,馬曉冬,沈一.蘇北地區鄉村聚落的空間格局[J].地理研究,2012,31(1):144-154

[5]Tan Minghong, Li Xiubin. The Changing Settlements in Rural Areas Under Urban Pressure in China: Patterns, Driving Forces and Policy Implications[J]. Landscape and Urban Planning,2013(120): 170-177

[6]Long Hualou, Liu Yansui, Wu Xiuqin, et al. Spatio-temporal Dynamic Patterns of Farmland and Rural Settlements in Su–Xi–Chang Region: Implications for Building a New Countryside in Coastal China [J]. Land Use Policy, 2009, 26 (2): 322-333

[7]郭曉東,馬利邦,張啟媛.基于GIS的秦安縣鄉村聚落空間演變特征及其驅動機制研究[J].經濟地理，2012，32(7):56-62

[9]馬利邦,郭曉東,張啟媛.甘谷縣鄉村聚落時空布局特征及格局優化[J].農業工程學報,2012,28(13):217-225

[10]王介勇,劉彥隨,陳玉福.黃淮海平原農區典型村莊用地擴展及其動力機制[J].地理研究,2010,29(10):1 833-1 840

[11]陳玉福,孫虎,劉彥隨.中國典型農區空心村綜合整治模式[J].地理學報,2010,65(6):727-735

[12]劉建生,鄖文聚,趙小敏,等.農村居民點重構典型模式對比研究:基于浙江省吳興區的案例[J].中國土地科學,2013,27(2):46-53

[13]Tian Yasi, Kong Xuesong, Liu Yaolin, et al. Restructuring Rural Settlements Based on an Analysis of Inter-village Social Connections: A Case in Hubei Province, Central China[J].Habitat International, 2016(57): 121-131

[14]齊偉,曲衍波,劉洪義,等.區域代表性景觀格局指數篩選與土地利用分區[J].中國土地科學,2009,23(1):33-37

[15]周國華,賀艷華,唐承麗,等.中國農村聚居演變的驅動機制及態勢分析[J].地理學報,2011,66(4):515-524

[16]石詩源,鮑志良,張小林.村域農村居民點景觀格局及其影響因素分析:以宜興市8個村為例[J].中國農學通報,2010,26(8):290-293

[17]張建,程久苗,范樹平,等.農村居民點用地變化驅動力研究綜述[J].地域研究與開發,2010,29(3):106-109

[18]張榮天,張小林,李傳武.鎮江市丘陵區鄉村聚落空間格局特征及其影響因素分析[J].長江流域資源與環境,2013,22(3):272-278

[19]劉明皓,戴志中,邱道持,等.山區農村居民點分布的影響因素分析與布局優化:以彭水縣保家鎮為例[J].經濟地理,2011,31(3):476-482

[20]譚雪蘭,段建南,包春紅,等.基于GIS的麻陽縣農村居民點空間布局優化研究[J].水土保持研究,2010(6)177-180

[21]Liu Yansui, Yu Liu, Chen Yangfen, et al. The Process and Driving Forces of Rural Hollowing in China Under Rapid Urbanization[J].Journal of Geographical Sciences, 2010, 20(6): 876-888

[22]姜紹靜,羅泮.空心村問題研究進展與成果綜述[J].中國人口.資源與環境,2014,24(6):51-58

[23]李長印.“空心村” 形態特征與生成機理分析:以河南省農村為例[J].華中農業大學學報: 社會科學版,2014(2): 95-99

P274

B

1672-4623（2017）12-0076-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.024

2016-10-13。

國家自然科學基金資助項目（41371429）。

田雅絲，博士研究生，主要從事經濟地理和城鄉規劃方面研究。