基于GIS的崇義縣農村居民點空間分布特征及其影響因素

丘麗清 賀德春 姜珊

摘 要：綜合運用數理統計、GIS空間分析方法，對贛南低山高丘區崇義縣農村居民點的空間分布特征及其在不同自然、社會因素影響下的分布變化情況進行了研究。結果表明：崇義縣農村居民點斑塊分布細碎，呈現出“北密南疏密度低”的特點，具有顯著的聚類空間結構特征;崇義縣農村居民點的分布面積隨著海拔高度、坡度、離道路緩沖距離的增加而明顯減少，隨著離河庫水系緩沖距離的增大，其減少幅度較小;崇義縣部分農村居民點仍分布在較高海拔、坡度較大的山區，其發展建設受到客觀條件的制約，宜優先考慮納入整治優化或易地搬遷。

關鍵詞：農村居民點;核密度;空間分析;整治優化;崇義縣

中圖分類號 K901.8文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0001-05

Abstract：This paper studies the spatial distribution characteristics of rural settlements and their distribution changes under the influence of different natural and social factors in Chongyi county in the low-mountain and high-hill of southern Jiangxi province by means of mathematical statistics and GIS spatial analysis. The conclusion includes three aspects. Firstly，the patches of rural residential areas in Chongyi county are finely distributed，showing the feature of “dense north，sparse south and low distribution density”，which has significant spatial structure characteristics of clustering. Secondly，the area of rural residential areas decreases obviously with the increase of altitude，slope and buffer distance from roads，while the decrease range is smaller with the increase of buffer distance from river reservoir system. The last，some rural residential areas are still located in mountainous areas with higher elevations and higher slopes，and the development and construction are restricted by objective conditions，which should be given priority to the improvement or relocation in other places.

Key words：Rural residential areas;Kernel density;Spatial analysis;Remediation optimization;Chongyi Country

農村居民點是農村人口空間分布的載體[1]，作為農村人口分布生產、生活的主要場所，其空間分布格局受到了自然地理條件、經濟發展水平、社會制度政策等一系列因素的影響[2]。近年來，國內外學者面向國家戰略布局和發展需求，圍繞農村發展格局、鄉村振興和新農村建設等方向，對農村居民點的地理空間分布特征、格局演變分析、布局優化調整、用地整理適宜性等領域都開展了廣泛而深入的研究[3-10]。本文以贛南低山高丘地形為主的崇義縣為研究區，結合數理統計和GIS空間分析方法，研究縣域內農村居民點的空間分布特征及其在不同自然、社會因素條件下的分布變化情況，擬篩選自然條件相對薄弱的農村居民點，以期為崇義縣實施鄉村建設規劃提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況 崇義縣位于江西省西南邊陲、贛州市西部，地處N25°24′～25°55′，E113°55′～114°38′之間。全縣總面積2206.27km2，下轄16個建制鄉鎮（6鎮10鄉）共8個居委會、124個村委會、1480個自然村。2017年，縣域總人口21.6萬人，地區生產總值80.92億元。崇義縣地處中低緯度，屬中亞熱帶季風濕潤區，年降水量1615.2mm。境內山脈縱橫交錯，群峰起伏連綿，地勢由西南向東北方向傾斜。按地貌特征，崇義縣大致可分為中山、低山、高丘、河谷階地四種類型，山地（海拔500m以上）占土地總面積47.67%，高丘（海拔300～500m）占45.06%，低丘及河谷階地（海拔300m以下）占7.27%。全縣1000m以上的山峰有232座，其中西北部思順鄉的齊云山海拔2061.3m，為境內最高點。縣域內江河屬長江流域贛江水系，累計有大小河流83條，總長度980.9km。

1.2 資料獲取和預處理 本研究采用資料來源于縣生態環境局、縣自然資源局、縣城鄉規劃建設局等，包括2016—2020年土地利用規劃調整數據庫、崇義縣水功能區劃圖、崇義縣總體規劃、9m×9m數字高程影像圖等。利用上述原始資料，借助ArcGis10.1軟件，提取農村居民點斑塊矢量數據，矢量化得到縣域水系、道路（高速公路、國道、省道和鄉道）矢量數據，使用表面分析功能提取縣域坡度、坡向等地形數據。

1.3 研究方法

1.3.1 平均最近鄰分析[11] 平均最近鄰指數（Average Nearest Neighbor Ratio，簡稱ANN）反映的是居民點最近鄰點距離的均值與隨機模式中距離均值的偏離程度。如果該平均距離小于假設隨機分布中的平均距離，則將所分析的要素分布視為聚類要素;反之，則將要素視為分散要素。以此來判斷農村居民點分布特征，計算公式如下：

式中：Do為實測要素與其最近鄰要素質心距離的平均值;DE為要素隨機分布平均距離;n為農村居民點樣本數;di為要素i與其最近鄰要素的距離;n為區域要素數量;A為所有要素面積。如果 ANN>1，則為隨機分布;如果ANN<1，則為集聚分布。

1.3.2 核密度估計[11] 核密度（Kernel Density）估計是在概率論中基于研究對象分布特征，用來估計未知的密度函數，能夠使研究對象的分布概率表現得更直觀，核密度值的高低表示著研究對象在空間上集聚程度的大小。本研究通過核密度分析對崇義縣農村居民點的空間分布特征進行可視化。計算公式如下：

式中：Fn（x）為農村居民點的核密度估計值;h為搜索半徑;k為核密度函數;n為農村居民點的樣本數量;（x-xi）為2個農村居民點之間的估計距離。

2 結果與分析

2.1 空間分布特征分析 崇義縣農村居民點斑塊數量共計5672個，總面積2501.84hm2，用地密度1.13%，平均斑塊面積0.44hm2，最大斑塊面積45.15hm2，小于平均面積的斑塊共計4513個，占79.57%。本研究利用ArcGis10.1，采用自然斷點分類法（Natural Breaks（Jenks））對崇義縣農村居民點的面積（S）規模進行劃分：S≤2.0hm2的農村居民點斑塊共計5440個，總面積1464.91hm2;2.0

通過ArcGis10.1的空間數據分析模式工具集，對崇義縣的農村居民點進行平均最近鄰分析，結果顯示，ANN=0.40，小于1，表現為聚類模式;Z=-85.73，小于-2.58，且P=0.00，小于0.01，可以拒絕零假設，呈顯著性水平。綜上可知，崇義縣農村居民點在空間分布上呈現顯著的聚類空間結構特征。

借助ArcGis10.1對崇義縣農村居民點進行核密度分析，可以直觀顯示農村居民點的空間聚集程度和擴展情況，詳見圖1。從圖1可以看出，崇義縣農村居民點核密度值普遍處于低值區即0～0.536個/km2，其中南部的文英鄉、樂洞鄉全鄉核密度值低于0.536個/km2;核密度最大值是2.146個/km2，僅出現在西部的上堡鄉和東南部的鉛廠鎮。整體來看，崇義縣農村居民點斑塊分布總體呈現“北密南疏密度低”的特點。

2.2 影響因素分析 本研究利用ArcGis10.1的空間分析工具，結合已掌握資料和崇義縣自身特征，選取海拔高度、坡度、坡向、水系、道路5種自然社會因素，分析其對農村居民點空間分布特征的影響。

2.2.1 海拔高度 本研究采用自然斷點分類法[Natural Breaks（Jenks）]將崇義縣海拔高度分為139～352.08m、352.08～521.08m、521.08～704.77m、704.77～917.85m、917.85～1189.71m、1189.71～2020.00m等6個級別，通過重分類工具、柵格轉矢量工具得到崇義縣海拔高度分級矢量圖層，與居民點斑塊矢量數據進行疊加分析（見圖2），得到統計結果（見表1）。由表1可知，海拔較低的丘陵區（≤521.08m）農村居民點分布面積為2300.84hm2，占比為91.97%，其中低丘（≤352.08m）分布占71.37%，主要位于上猶江、揚眉江、小江、聶都河、義安河等主要河流的中下游或和其他支流交匯的河谷地帶;海拔較高的山地區（>521.08m）農村居民點分布面積為201hm2，占比為8.03%，主要分布在樂洞鄉和上堡鄉、思順鄉、豐州鄉的西部山區，其中海拔高度大于704.77m的區域分布有3.24%的農村居民點。總體來看，崇義縣農村居民點的分布情況受海拔高度變化的影響明顯，隨著海拔高度的增加，農村居民點分布面積顯著減小。

2.2.2 坡度 本研究使用表面分析功能提取縣域坡度地形數據，將崇義縣坡度分為平地0°≤i<6°、緩坡地6°≤i<15°、斜坡地15°≤i<25°、陡坡地25°≤i<35°、急坡地35°≤i<65°等5個級別。通過重分類工具、柵格轉矢量工具得到崇義縣坡度分級矢量圖層，與居民點斑塊矢量數據進行疊加分析（見圖3），得到統計結果（見表2）。由表2可知，崇義縣農村居民點主要分布于平地和緩坡地，兩者分布比例相當，面積之和占總面積的76.63%，但由于坡度較小的河谷階地分布少，有20.79%的農村居民點分布在坡度為15°≤i<25°的斜坡地，占比較高，而坡度大于25°的陡坡地、急坡地區域，仍分布了2.59%的農村居民點。

2.2.3 坡向 本研究使用表面分析功能提取縣域坡向地形數據，包括9個坡向級別：水平向、北向、東北向、東向、東南向、南向、西南向、西向、西北向。通過重分類工具、柵格轉矢量工具得到崇義縣坡向分級矢量圖層，與居民點斑塊矢量數據進行疊加分析（見圖4），得到統計結果（見表3）。由表3可知，崇義縣農村居民點在東北向、東向、東南向、南向的分布居多，面積之和占總面積的66.47%，主要是由于縣域山脊線多為南北走向，東北向、東向、東南向、南向均為向陽坡，而生活在南方山區的村民通常喜陽坡而居;此外，農村居民點北向、西向、西北向、西南向等背陰坡亦有分布，占農村居民點總面積的33.19%。由此可知，分布特征在一定程度上受到了河流流向的影響，崇義縣主要干流流向以西南向東北為主，其支流則自東南、南向匯入或從西北向匯入，地處在低海拔區域的農村居民點主要分布于河流兩岸，因此在各個坡向均有所分布。

2.2.4 河庫水系對農村居民點分布影響分析 本研究以縣域主要河庫按300m為間距做緩沖區分析，共分為<300m、300～600m、600～900m、900～1200m、1200～1500m、1500～1800m、>1800m7個級別，將各級別緩沖圖層與居民點斑塊矢量數據進行疊加分析（見圖5），得到統計結果（見表4）。由表4可知，900m緩沖距離范圍內的農村居民點面積占66.19%，1800m緩沖距離范圍外的農村居民點面積占17.01%，且隨著緩沖距離的增大，居民點分布面積的變化幅度較小。現場調研了解到當地的山泉水來源豐富，村民傾向于選擇臨河而居，這主要是由于河流兩岸地勢較平緩，交通便利。

2.2.5 道路 道路是影響農村居民點分布格局的重要因子[12]，本研究以縣域高速公路、國道、省道和鄉道等主要道路按500m為間距做緩沖區分析，共分為<500m、500～1500m、1500～2500m、2500～3500m、3500～4500m、>4500m等6個級別，將各級別緩沖圖層與居民點斑塊矢量數據進行疊加分析（見圖6），得到統計結果（見表5）。由表5可知，崇義縣屬于山地丘陵區，公路是主要的交通方式，居民點多分布于距公路較近的區域，2500m以內居民點面積占84.19%，其中500m內占45.60%，2500m以外的居民點分布面積隨著離道路距離的增大變化不明顯。

3 結論與討論

本研究利用GIS的空間分析功能，結合數理統計方法，對以低山高丘地形為主的崇義縣農村居民點空間分布特征及其影響因素進行了分析，從中篩選發展建設受自然條件約束較大的農村居民點。研究結論如下：

（1）崇義縣農村居民點用地密度低，且以細碎斑塊分布為主;核密度最大值為2.146個/km2，呈現“北密南疏密度低”的特點;使用平均最近鄰指數法分析結果顯示，ANN=0.40，Z=-85.73且P=0.00，崇義縣農村居民點呈現顯著的聚類空間結構特征。

（2）崇義縣農村居民點分布面積受地形因素影響變化最為明顯，當海拔高度高于521.08m、坡度大于25°時，農村居民點分布面積占比分別顯著減少至8.03%、2.59%，東北向、東向、東南向、南向等向陽坡向的分布面積占總面積的2/3。其次是道路，隨著緩沖距離以500m遞增，相應的農村居民點分布面積比例逐漸減小且變化較為明顯。相對而言，離河庫水系距離的遠近對崇義縣農村居民點分布面積變化情況的影響最小。

（3）通過GIS疊加分析發現，崇義縣分布于較高海拔地區（>704.77m）或坡度較大地區（>25°）的農村居民點有137.10hm2，占總居民點面積的5.48%。其中，既分布在較高海拔地區且位于坡度較大地區的農村居民點有8.81hm2，主要位于思順鄉西南部、上堡鄉西部和東北部、豐州鄉西北部、樂洞鄉中部的山區。上述區域地勢高陡，道路、醫療等公共基礎服務設施建設成本高，且發生自然地質災害的可能性較大，宜優先考慮實施整治優化或易地搬遷。具體實施計劃，建議結合衡量農村居民點發展潛力的交通區位、人口規模、產業特色、耕地資源等關鍵指標進行進一步的論證。

參考文獻

[1]馮應斌，楊慶媛.農村居民點空間格局演變及效應研究評述[J].人文地理，2015，5：7-11.

[2]張天柱，張鳳榮，謝臻，等.精準扶貧背景下云南少數民族山區農村居民點空間格局演變[J].農業工程學報，2019，35（9）：246-254.

[3]曹競文，李淑杰，齊魯，等.基于泰森多邊形的汪清縣農村居民點空間分布特征及其影響因素[J].世界地質，2019，38（1）：268-276.

[4]張雪松，鄧振，張晗，等.多尺度下農村居民點空間分布特征及其影響因素研究[J].中國農業資源與區劃.2019.40（6）：8-17.

[5]田鵬，李加林，史小麗，等.農村居民點時空變化特征及影響因素分析——以寧波市象山縣為例[J].山地學報.2019.37（2）：271-283.

[6]曹浩成，譚雪蘭，段建南，等.長株潭農村居民點時空格局的演變研究[J].中國農學通報，2012，28（23）：181-185.

[7]邵新娟.基于生態安全格局的農村居民點布局優化研究[J].湖北農業科學，2018，57（17）：99-105.

[8]許婷，饒磊，趙小敏，等.貴溪市農村居民點布局適宜性評價與優化研究[J].江西農業學報，2017，29（4）：123-129.

[9]李巖，李剛.基于多因素定量分析的農村居民點用地整理可行性研究[J].地域研究與開發，2017，36（4）：130-135.

[10]劉玉，劉彥隨，郭麗英.環渤海地區農村居民點用地整理分區及其整治策略[J].農業工程學報，2011，27（6）：306-312.

[11]何炬，張雪松，鄧振，等.低山丘陵地區農村居民點空間分布特征及影響因素——以湖北省隨縣為例[J].江蘇農業科學，2019，47（14）：310-315.

[12]閆慶武，譚學玲.基于半干旱農牧交錯區農村居民點分布特征研究——以內蒙古伊金霍洛旗為例[J].干旱區資源與環境，2017，31（5）：107-112.

（責編：張宏民）