農村居民點多維度特征組合布局分類研究

王居午， 雷國平， 馬鑫鵬， 鄭志志， 樂容潮

(東北農業大學資源與環境學院，黑龍江哈爾濱 150030)

農村居民點空間分布結構體現了鄉村聚落的風俗文化和生產方式，其結構優化是當前城鄉一體化建設及鄉村土地整理的重要環節[1]。

中國土地面積廣泛，自然地理環境、風俗習慣存在明顯的差異，農村居民點對土地的利用也各不相同。長期以來由于自然條件、歷史淵源、生活習俗、社會經濟因素以及缺少必要的規劃引導與增長控制，造成中國農村居民點普遍存在形態、布局、用地散亂，用途與功能配置不合理，生產、生活功能配套缺失等問題，這極大地阻礙了城鄉一體化的推進[2-4]。農村居民點合理布局是中國新農村建設的關鍵內容之一，為眾多學者所關注[5-8]。當前國內學者有關農村居民點布局的研究很多，如運用版塊密度、版塊形狀指數、聚集度等景觀指數[9-11]，空間引力測算[12-13]、Voronoi圖[14-15]等地理信息系統(geographic information system，簡稱GIS)空間分析方法，定量測算農村居民點的區位、形態以及空間聚集等特征，進而根據特征聚類方法劃分出農村居民點類型[16-17]。總得來說，當前農村居民點布局類型的研究多側重于對外在形狀的定性描述，同時類型劃分多依據區位、規模等單一的信息，不能顯示農村居民點布局各種維度的差異與特征，也無法提供農村居民點布局調整所需的多維度信息，不利于在實際工作中的應用。

華北平原是我國開發較早、人為活動影響較大的地區。河北省邯鄲市肥鄉縣地處華北平原南部，城鄉居民點和道路用地較多，人口密集。在當前我國城鎮化快速發展的進程中，對區域環境綜合影響下的農村居民點空間分布特征進行分析研究，有利于認識和掌握農村居民點的分布特點和用地情況，對改善人居環境和優化農村居民點布局具有重要的實踐指導意義[18]。

本研究以肥鄉縣為研究區，綜合運用GIS空間分析技術、景觀生態學等方法，研究肥鄉縣農村居民點規模、形態、區位等方面的特征，建立多維度特征評價指標體系，借助組合矩陣方法劃分多維度布局類型，進而探討農村居民點布局特征及其空間分布規律，以期為農村空間布局優化提供直接的可行性參考。

1　研究區概況與數據

1.1　研究區概況

河北省邯鄲市肥鄉縣地處河北省南部，位于晉、冀、魯、豫4省之間，屬華北平原腹地，地理坐標為114°37′～115°01′E，36°29′～36°40′N。總面積約503.22 km2，轄2鎮7鄉，263個行政村(圖1)。全縣境內地形呈西南略高，東北略低之勢；境內四季分明，屬溫帶季風氣候，地下水豐富，水利條件好，土壤肥沃。境內交通有公路和鐵路，縣內東西方向的G22青蘭高速、邯鄲繞城高速、G309國道、省道S234線為骨架與縣道及鄉道形成四通八達的交通網。2014年全縣總人口35.65萬人，其中建制鎮人口8.64萬人，農業人口27.01萬人。全縣生產總值86.95億元，農民人均可支配收入達到1.11萬元，處于快速經濟發展和城鎮化階段。全區共有2 047個農村居民點版塊，用地6 833.78 hm2，占土地總面積的13.58%，人均農村居民點面積191.69 m2，大大超過了國家《村鎮規劃標準》中規定的150 m2的標準，具有很大的整理潛力。受區域自然環境、社會經濟發展等眾多因素的影響，區域農村居民點布局呈現多種不同的類型。

1.2　數據來源與處理

本研究數據主要包括空間數據和社會經濟數據，其中空間數據包括來自肥鄉縣2015年土地利用變更調查數據，可以提取農村居民點、城鎮、道路、水系等信息；從肥鄉縣政府獲取的肥鄉縣2015年行政區劃圖；從肥鄉縣交通局獲取的肥鄉縣2015年交通圖。社會經濟數據由相應年份的肥鄉縣統計年鑒整理而得。

對空間數據的預處理包括：(1)將所有空間數據進行統一投影，使用WGS 1984進行空間配準。(2)利用ArcGIS 10.2軟件從土地利用現狀數據中提取2015年肥鄉縣農村和城鎮居民點用地信息，并將2015年居民點用地圖轉化為ESRIGRID格式，使其能夠在Fragstats 4.2軟件中計算各種景觀指數。(3)通過Excel對數據指標進行標準化，使不同維度的指標指數在0～1之間。由于高速公路和鐵路均對農村居民點的交通便利性沒有明顯的影響，所以不計算農村居民點版塊中心到高速公路和鐵路的距離。

考慮到平原區農村居民點規模較大的特點，為消除行政村邊界對研究結果的影響，將分屬不同行政村但緊密相連的居民點合并為1個斑塊，總共2 047個斑塊，其中得到204個主要的居民點斑塊區，包含9個鄉鎮居民點斑塊和195個農村居民點斑塊。

2　研究思路與方法

2.1　農村居民點布局的定量表征

2.1.1農村居民點布局指標體系運用景觀生態學及空間分析的理論方法，從規模、形態、區位等3個維度選擇指標，構建肥鄉縣農村居民點多維度特征布局評價指標體系(表1)[19]。

表1　農村居民點布局多維度特征評價指標體系

2.1.2農村居民點布局特征指數對各維度特征指標進行Min-max極值標準化處理，然后運用幾何平均法計算不同維度特征指數Fk(Xi)，公式如下：

式中：Xi表示不同維度特征指標歸一化值，i=1，2，3，...，n；k表示不同維度特征要素，k=1，2，3；Fk(Xi)表示不同維度特征指數，Fk(Xi)∈[0，1]。

2.2　農村居民點布局類型分類

為了全面揭示農村居民點布局的客觀規律，辨識和揭示農村居民點布局特征與類型之間的有機聯系，將多維度特征加以組合比對，充分體現多維度的特征。

為了保證農村居民點布局類型容易區分和比較，本研究用自然斷裂法將規模特征指數分成小、中、大(a1、a2、a3)3級，形態特征指數分為規整、中等規整、不規整(s1、s2、s3)3級，區位特征指數分成優勢區位、劣勢區位(l1、l2)2級，構成“3-3-2”組合矩陣，這樣理論上可以形成3×3×2=18種組合類型。

3　結果與分析

3.1　農村居民點布局特征

3.1.1規模特征肥鄉縣農村居民點用地規模特征差異性很大，最大的農村居民點面積為152.15 hm2，最小的農村居民點面積為2.74 hm2，平均值為33.93 hm2。按照各鄉鎮統計不同規模特征的農村居民點數量比例可知，肥鄉鎮的農村居民點在數量和規模上遠遠大于其他鄉鎮，其次是天臺山鎮、毛演堡鄉，最后是元固鄉，肥鄉西部地區的農村居民點在數量和規模上整體大于肥鄉東部地區，10～30 hm2的農村居民點數量約占全縣的75%；平均版塊面積較大的居民點普遍存在于縣城周圍，同時舊店鄉西北部的居民點平均版塊面積也比較大，平均版塊面積比較小的居民點幾乎都沿著主要交通干線分布。

規模特征指數結果(圖2)顯示，指數介于0.300 1～0.614 6 之間的農村居民點，平均規模為76.96 hm2，主要位于肥鄉鎮靠近縣城的村莊及位于辛安鎮鄉、元固鄉沿著國道和縣道的村莊等，這些區域緊鄰縣城和交通要道，交通條件優越，工業企業單位多，經濟發展水平高，便于形成大規模的農村居民點。而指數在0.152 7～0.300 0之間的農村居民點，平均規模達38.26 hm2，規模中等，數量約占全區的38%，分布比較廣泛。另外，指數低于0.152 7的村莊，平均規模為18.36 hm2，數量約占全區的48%，多位于肥鄉北部的毛演堡鄉和東漳堡鄉，主要是受高速公路和耕地資源匱乏等多重因素的限制，區域農村居民點比較狹小且緊密。

3.1.2形態特征總體來看，全區版塊形狀指數介于1.32～6.38之間，其中版塊形狀指數大于3的村莊占36%，說明村莊空間形態特征差異比較大，部分村莊成帶狀，且邊界十分曲折，復雜程度較高。從分維數結果來看，全區分維數介于1.05～1.29之間，分維數在1.2以下的居民點數量占全區的87%，表明該部分的居民點形狀接近正方形，空間邊界比較規整且空間發展態勢比較穩定。同時，平均最鄰近指數介于0.10～2.24之間，其中數值大于1.20的農村居民點數量占全區的50%，說明這一部分的農村居民點空間分布比較分散，缺乏有效的空間聚集性。

形態特征指數分級結果(圖3)顯示，介于0.471 6～0.812 8 之間的居民點，主要分布在國道沿線和道路交叉地帶，版塊之間距離較大，同時分布著較大的工廠企業，居民點主體邊緣空間分布比較分散。而指數介于0.255 4～0.471 5之間的農村居民點，形態規整程度一般，全區分布廣泛，其中毛演堡鄉和天臺山鎮分布最多。一方面，這些村莊農用地面積比較大，三大主體溝渠以及高速公路、鐵路經過村域，空間上缺乏有效的聚集，居民點邊界比較規整；另一方面，這些居民點經濟發展一般，鄉村經濟受到鄰近優勢居民點工業企業的影響，進一步制約了該區域居民點的空間發展變化。另外，形態特征指數小于0.255 4的居民點，空間形態較為規整，多為團塊狀，全區分布較少，主要分布在鄉界邊緣，區域內居民點分布比較集中。

3.1.3區位特征全區主要交通干道覆蓋面較為廣泛，75%的居民點都在距離主要交通干道1 000 m以內，整體的交通通達性良好。同時，靠近主要道路的居民點版塊多趨向道路沿線分布。此外，一半以上的農村居民點位于距離城鎮 10 000 m 范圍以內，距離在10 000 m左右的居民點約占25%，且分布較密。城鎮邊緣的居民點分布較稀疏，但居民點面積較大。

區位特征指數分級結果(圖4)顯示，指數大于0.264 4的農村居民點，多數受經濟發展水平的影響，空間發育比較緩慢，周圍的農村居民點受到的吸引弱，整體區位處于劣勢，多位于全區邊緣，遠離主要交通干道，少數居民點在主要干道之間分布；另外，指數小于0.264 5的農村居民點，交通便利，區位優勢明顯，數量約占全區的63%， 多數靠近縣城的邊緣，部分沿著主要道路分布。

3.2　農村居民點分布類型

以肥鄉縣203個主要的農村居民點斑塊區為對象，基于各維度特征指數的分級結果，采用組合矩陣的方法對其進行分類，共得到12種布局的組合類型(圖5、表2)。

表2　肥鄉縣農村居民點布局組合類型

3.2.1農村居民點布局類型分布從圖5可以看出，肥鄉縣北部和西南地區農村居民點的布局類型多為小、中規模與其他特征的組合(小規模-形態一般規整-優勢區位、小規模-形態一般規整-劣勢區位、小規模-形態不規整-優勢區位、中規模-形態一般規整-優勢區位、中規模-形態一般規整-劣勢區位、中規模-形態不規整-優勢區位)，而中南部地區(靠近309國道和肥廣線)多為中、大規模與其他特征組合(中規模-形態一般規整-優勢區位、中規模-形態不規整-優勢區位、中規模-形態不規整-劣勢區位、大規模-形態不規整-優勢區位)。

鄉鎮政府所在地和高等級交通要道對大規模的居民點的形成起著一定的推動作用；在鄉鎮政府所在地的居民點，基礎設施相對來說比較優越，往往存在大規模的工廠、中小學、商店等，人口比較多且集聚，便于形成較大規模的居民點；而在居民點分布密集的地區，由于人均農用地資源很少，導致適于擴展的居民點土地不足，加上交通條件的制約，農村居民點的規模普遍不大。

同時，肥鄉縣309國道所在的中部地區和一些主要干道交叉點地區居民點表現出較強的道路趨向性， 往往形成條帶型或隨機型；縣城附近的居民點表現出城鎮趨向性，空間形態一般不規整；而不緊鄰主要道路的村莊，空間規模小，受到交通條件的影響也比較小，空間形態往往比較規整。由此可以看出，城鎮的輻射和交通等基礎設施的通達性對農村居民點的空間發展形態具有一定的影響。

總體來看，全區有41%的農村居民點布局類型存在形態不規整的特點，53%的農村居民點布局類型存在形態一般規整的特點，這些地區往往交通等基礎設施相對良好，經濟快速發展，第二、第三產業發展有一定的潛力，但往往伴隨著宅基地、工廠、商服用地等隨意占用農用地并造成農業生產用地破碎化等問題。會給農業生產和經濟發展帶來一定的負面影響。

3.2.2農村居民點的優化方向大規模-形態不規整-優勢區位、大規模-形態一般規整-優勢區位、中規模-形態一般規整-優勢區位、中規模-形態不規整-優勢區位等4種類型的居民點，規模分別占全區的18.68%、6.74%、14.06%、8.99%，主要分布在肥鄉西部地區的辛安鎮和肥鄉鎮，東部地區的舊店鄉北部地區及屯莊營村、東漳堡村、元固村、天臺山等村莊周圍。這4類居民點多呈現出大規模和中等規模的集聚分布，區位優勢比較明顯，受到城鎮及交通干道的吸引強，居民點之間的連接程度高、分布程度較密。但是在經濟的快速發展下，特別是近年來邯鄲市經濟發展東移的影響下，這些區域周邊建設活動頻繁，加上缺乏有效的土地利用規劃，空間的邊界不規則。尤其是在肥鄉縣城邊界地區的居民點，社會經濟活動更加活躍，形態也變得不穩定。未來對這些地區要加強管理，通過制定合理的土地利用規劃，引導區域土地有效利用，對這些地區進行合理的整治，對新增建設用地予以嚴格的規劃管控，引導其空間朝著規整的方向發展。

大規模-形態一般規整-劣勢區位、中規模-形態一般規整-劣勢區位、中規模-形態不規整-劣勢區位等3種類型的居民點，規模分別占全區的4.76%、13.07%、6.91%，主要分布在大西韓鄉和屯莊營鄉等一些遠離交通干線的地區，普遍遠離縣城，局部范圍小而集中，多數布局不規則，空間形態破碎化嚴重，給農業生產和生活帶來了很多不便。未來應根據村莊的發展趨勢，加強村莊對外界交通等基礎設施的建設，注重村莊的集中布局，整合利用低效分散的居民點，完善村莊內部的基礎設施，實現居民點的合理布局。

小規模-形態規整-優勢區位、小規模-形態一般規整-優勢區位2種類型的居民點，規模分別占全區的0.93%、11.57%，主要分布在毛演堡鄉、大西韓鄉的東北部，空間整體區位條件好，形態比較規整。未來可以通過規劃等措施增加人口，進而適當發展空間規模，逐步實現空間的規模優化布局。

小規模-形態規整-劣勢區位、小規模-形態一般規整-劣勢區位、小規模-形態不規整-優勢區位等3種類型的居民點，規模分別占全區的1.50%、7.85%、4.94%，這些類型在全區分布零散，主要分布在毛演堡鄉和東漳堡鄉，居民點規模小、分布散，給規模化的農業生產帶來了不便。未來要結合空間演化趨勢，加強交通等生產設施建設，對規模特別小而分散的村落，可采取措施使其與周圍的居民點合并或將其整體搬遷，實現空間的優化布局。

4　結論與討論

本研究以肥鄉縣為例，從規模、形態、區位等3個維度綜合評價了農村居民點的布局特征，通過組合矩陣法劃分了農村居民點的布局類型，可以綜合反映農村居民點的布局特征信息。組合矩陣法則避免了采用綜合評價法綜合評價結果，掩蓋布局特征的不足，是劃分農村居民點布局類型的有效方法，可為農村居民點整理和布局優化工作提供直接信息。

肥鄉縣農村居民點布局各維度特征存在明顯的差異，在規模上表現為西部地區大于東部地區，北部地區農村居民點多是小規模高密度分布。在空間形態上，東部地區和毛演堡鄉多數農村居民點表現為分散和不穩定。在區位維度上，全縣一半以上的居民點表現為近道路、近城鎮趨向。全區農村居民點共區分為12種布局類型，以大規模-形態不規整-優勢區位、中規模-形態一般規整-優勢區位、中規模-形態一般規整-劣勢區位、小規模-形態一般規整-優勢區位等4種類型為主。

研究區農村居民點間多集中分布，甚至相鄰的居民點已連接在一起，如屯莊營鄉的申營村和賀營村，已經分辨不出兩者之間的邊界。本研究以版塊為研究單元，將緊密連接的居民點合并為1個居民點，消除了村級行政邊界對研究結果的影響。

本研究在前人的研究基礎上明確了農村居民點的具體研究單元，使研究結果更具有實踐性和操作性。農村居民點的空間布局是自然、經濟、社會等多種因素相互作用的結果，科學地對農村居民點的空間布局進行表示是開展村莊整治和優化布局的首要步驟。本研究僅對村域尺度農村居民點空間分布特征進行了類型劃分，未來將根據村莊的發展趨勢和城鎮化對村莊的要求進行進一步研究，對農村居民點進行優化布局。

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