基于Voronoi圖的錦屏縣農村居民點空間分布特征研究

王詩文

摘要：改革開放40年來，我國農村地區的空間格局發生很大變化，但由于農村地區的發展缺乏系統的規劃，自發性建設的農村居民點呈現出破碎化的特點，不利于城鄉統籌發展。在新型城鎮化背景下，科學合理的分析農村居民點空間分布特征成為合理布局農村居民點的第一步。文章采用Voronoi圖的CV值和GIS空間查詢統計的方法，研究錦屏縣農村居民點的空間分布特征。研究結果表明，錦屏縣的農村居民點整體呈現出集聚分布的特征，其中15個鄉鎮的CV值均在60%以上，彥洞鄉的農村居民點空間分布特征呈隨機分布，其余鄉鎮均屬于集聚分布。

關鍵詞：Voronoi圖;農村居民點;錦屏縣

農村居民點是鄉村人們生活生產的重要載體，其空間分布特點可反映一個地區的自然、經濟、文化等特點，是人文地理、聚落地理學等學科的熱點研究問題。農村居民點空間分布的研究不僅可以指導其空間合理布局，而且可以引導土地整理，有利于實現農村地區土地的集約利用。近年來，學者們對農村居民點的空間分布模式與特點進行了大量的研究，主要使用ARCGIS的空間分析技術、Voronoi圖的CV值、景觀格局指數、引力模型等研究方法，研究區主要集中在山地丘陵和平原地區。本文在前人研究的基礎上，選取Voronoi圖CV值的研究方法，矢量分析錦屏縣農村居民點空間分布的特征，可對其農村居民點空間的優化布局提供了依據。

一、研究區概括

錦屏縣坐落于黔東南州東部，貴州省東南部，東鄰湖南省靖州縣，南鄰黎平縣，西界劍河縣，北抵天柱縣，是黔東南通往湖南、廣東、桂林的重要門戶，距黔東南自治州首府凱182km，距省會貴陽358km，轄區有7個鎮8個鄉（圖1）。地理坐標為地跨東經108°48′37″-109°24′35″，北緯26°23′29″-26°46′49″，南北寬39.6 km，東西長55.5 km。錦屏縣的主要地貌類型是丘陵和山地，其中丘陵和山地占了全縣2/3以上的面積，境內海拔一般在400～800米，最高海拔1344.7米，最低海拔282米。

二、研究方法與數據處理

（一）研究方法

Voronoi圖的定義如下：設平面上的一個離散發生點集為S={p1，p2，…，pn}，則任一點p1的Voronoi圖為：

式（1）中，d為歐氏距離，x表示集合Ti中的元素 。其中CV值是Voronoi多邊形面積的標準差與平均值的比值，其計算公式為：

CV值=標準差/平均值×100%。（2）

CV值可以衡量現象在空間上的相對變化程度。當某個點集的空間分布呈均勻分布，其Voronoi多邊形面積可能變小，CV值相對低;當空間分布為集群分布時，在集群內的Voronoi多邊形面積較小，而在集群間的Voronoi多邊形面積較大，CV值較高，當規則的周期結構和周期性重復出現的集群分布也會形成較高的CV值。農村居民點用地比例（PR）、農村居民點密度（PD）的計算公式分別為：

pR=ai/Ai（3）

PD=ni/Ai（4）

式中，aj 為農村居民點用地面積（km2）;Ai為研究區面積（km2）;ni為研究區農村居民點斑塊數。

（二）數據來源與處理

研究主要采用2017年錦屏縣土地利用現狀圖和其相關的一些規劃圖件。運用ARCGIS10.2提取出錦屏縣的2662個農村居民點斑塊，利用面轉點工具將農村居民點斑塊轉成點，生成研究所需的錦屏縣農村居民點Voronoi圖（圖2）。

三、結果分析

根據公式2計算出錦屏縣15個鄉鎮的CV值，結果見表1。依照DUYCKAERST提出的3個建議值，其分類標準為：CV值為33-64時，點集為隨機分布時;CV值≥64時，點集為集群分布時;CV值≤33時，點集為均勻分布。根據此分類標準，可知錦屏縣除了彥洞鄉的農村居民點分布屬隨機分布外，其它鄉鎮的農村居民點分布均屬集群分布（圖2）。錦屏縣全縣用地比例為1.05%，密度為1.64個/km2，CV值為77.35，全縣農村居民點分布特征屬集群分布。錦屏縣15個鄉鎮，除彥洞鄉的農村居民點分布特征屬隨機分布，其它14個鄉鎮的農村居民點分布特征都是集群分布，主要受錦屏縣地形環境的影響（圖3、4）。

錦屏縣地貌類型屬于丘陵山地，因此農村居民點的分布受地形的影響很大。圖2、3可以看出，錦屏縣西高東低，農村居民點總體集群分布在高程和坡度低的地帶，這符合丘陵山地地區農村居民點分布的典型特征。錦屏縣的地形是西高東低，彥洞鄉處在錦屏縣的西北方位，也是五溪原始森林的所在地，高程普遍在600米以上，基本沒有平地，地形環境的惡劣使彥洞鄉的農村居民點沒有集聚分布和均勻分布的條件。河口鄉和固本鄉處在西南方位，高程在500米的地域面積占了2/3，地形條件惡劣，但它們和彥洞鄉不同的一點是，河口鄉是清水江的流域，固本鄉是烏下江的流域，這給農村居民點沿河流的集聚分布提供了條件。啟蒙鎮的農村居民點最明顯的特征是沿道路集聚分布。三江鎮處在錦屏縣的東北地帶，典型的丘陵地帶，境內有清水江和小江，這就導致三江鎮的居民點沿河流和道路集聚分布。三江鎮是錦屏縣的行政中心，較好的自然和經濟條件決定了它的農村居民點密度是15個鄉鎮中最高的。新化鄉因地域范圍小，且農村居民點的面積大，因此它的居民點用地比例是最高的。偶里鄉的礦產資源豐富，農村居民點集聚分布在資源豐富地帶。平秋鎮農村居民點主要是沿坡度較緩的地帶集聚分布。平略鎮、茅坪鎮、大同鄉和鐘靈鄉是典型的丘陵地形，農村居民點沿地勢平坦和道路集聚分布。銅鼓鎮和敦寨鎮處在錦屏縣的東南方位，地勢相對平坦，農村居民點沿河流和經濟發展區集聚分布。銅鼓鎮的經濟發展水平僅次于三江鎮，交通便利，農村居民點沿經濟中心和道路集聚分布。敦寨鎮是亮江流域，隨著錦屏縣實施的“敦寨新城”建設規劃，使其農村居民點沿河流和經濟發展區集聚分布。

總的來說，結合CV值、高程和坡度來看，錦屏縣農村居民點的分布特征符合丘陵地區的分布特征，且呈現沿河流、道路和地勢平坦地區集聚分布的特征。

四、結論

Voronoi圖在空間分析上有著廣泛的應用，是界定空間目標影響范圍的常用方法。應用Voronoi圖分析錦屏縣居民點空間分布特征，研究結果表明，錦屏縣15個鄉鎮中，彥洞鄉的CV值61.52，是唯一一個鄉鎮農村居民點空間分布呈隨機分布，其余14個鄉鎮的的CV值均在64以上，農村居民點空間呈集聚分布特征，錦屏縣的CV值是77.35，全縣農村居民點的空間分布特征呈集聚分布，符合山地丘陵地區農村居民點分布的典型特征。本文對錦屏縣農村居民空間分布特征的研究只使用了通過Voronoi圖CV值來確定農村居民點空間分布特征，其結果具有一定的有效性，任需進一步的討論。

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