微觀尺度下莎車縣鄉村聚落演變及其影響機制

古力孜熱·買買提 馬利剛 王宏衛

摘要：基于2010年、2016年的土地利用調查數據，提取建制鎮、村莊、耕地、林地、草地、水體和沙地等土地利用類型數據，運用最近鄰方法、核密度估算法、生態景觀法、擴張指數法等方法，精準解剖莎車縣聚落演變與周圍土地利用變化的關系，并解析聚落演化過程中的驅動因素。結果表明：（1）2010—2016年莎車縣聚落斑塊面積和數目均有所增長，而平均斑塊面積變化不明顯;莎車縣聚落斑塊擴張強度比較大，演變過程中依然保持聚集模式;（2）對聚落形態特征分析發現，在2時期聚落斑塊形狀指數整體較高，表明在研究時間段內聚落趨于不規則化，散亂且缺乏規劃，同時土地利用效率較低;（3）研究區聚落演變過程受自然環境和人文因素共同作用，表現出“低高程、低坡度、沿河流、沿交通線”的分布特征，其中聚落的生態、生活、生產“三生條件”及土地利用變化因素對農村聚落分布狀況影響較大，城鎮的帶動作用明顯;鄉村聚落對農業的依賴性較強，在用地迅速擴展的同時對周圍土地利用變化帶來負面影響。

關鍵詞：莎車縣;聚落演變;土地利用;驅動因素;擴張強度;聚落斑塊

中圖分類號： C922;F323.1 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）15-0033-09

鄉村聚落也被稱為農村居民點，包括農村獨有的單戶住宅、有多戶的村子以及尚未達到城市建設規模的農村集鎮，是居民主要以農業作為其經濟活動形式的聚落。農村居民點的形成、發展、分布和形狀變化過程及其與地理環境的關聯是人地關系系統研究的重要部分，它的科學布局能夠促進農村生產、生活更加均衡地發展，提高農村治理效率，優化居民生活品質[1-2]。因此，農村聚落的規劃布局是否科學合理，不僅關系到新時代鄉村振興戰略能否高效推進，也是“三農問題”能否順利解決的關鍵[3-4]。

鄉村聚落是人地關系系統的重要研究范疇[5]。國外對農村居民點的系統研究始于20世紀20年代，一般經歷了從簡單到全面，從定性描寫到定量分析，從空間分析到人文社會范式的發展過程[6-11]。雖然國內對于鄉村聚落的研究如改革開放和社會主義新時期建設措施的落實起步較晚，但已逐漸從早期的政策制度研究走向解決空間結構、景觀開發和農村居民點的形狀和類型轉變、優化、監管的綜合研究[12-13]。近些年，在內容上更加關注對鄉村聚落時空分異與格局重構[14]、鄉村聚落格局演變及驅動因素[15]、鄉村聚落景觀的保護與發展[16]、基于生態保護的鄉村聚落空間重構[17]、鄉村生態旅游背景下鄉村風貌的規劃[18]、鄉村聚落演變特征與土地利用和覆蓋變化（LUCC）響應[19]等方面的研究。鄉村聚落演變特征能夠反映聚落的規模、形態、位置、時間和空間格局、功能變化，這些對居民點空間結構的研究具有深遠的影響[20-24]。目前，關于鄉村聚落演變特征及內在驅動因素方面的研究主要集中在內地平原、山地、丘陵區域，針對我國西部干旱區綠洲鄉村聚落的研究較少，尤其缺乏基于微觀尺度的對不同時期鄉村聚落演變特征、聚落演變與其他土地利用類型變化關系及演變的內在驅動因素的研究。

新疆莎車縣是葉爾羌河的主要流經區域，鄉村聚落的分布和演變過程深受高程、坡度、河流、交通便捷性等因素的影響。部分專家學者對西部地區進行了土地利用/覆蓋變化、土地荒漠化、極端干旱地區的生態環境格局等方面進行了研究[25-28]，但關于鄉村聚落演變過程及影響因素分析方面缺乏系統的研究，因此本研究以莎車縣鄉村聚落為研究對象，探索研究區居民點時空演變特點和演化過程及其與土地利用類型變化的關系，以期為優化莎車縣居民點空間格局、推動新農村建設，以及鄉村聚落格局優化和美麗鄉村建設提供決策參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區域概況

莎車縣處于新疆喀什地區南部（圖1），位于昆侖山北麓、帕米爾高原南部、塔里木盆地西南部葉爾羌河沉積扇區[29]。全縣總面積9 037 km2，耕地面積11.53萬hm2，轄8個鎮、21個鄉、1個街道服務處、491個行政村、73個社區，常住人口85.16萬人，農村人口22.99萬人，農村人口占比超過74.05%。隨著防沙治理、退耕還林、禁牧、新農村建設、城鄉基礎設施建設、“平安房建設”、土地增減掛鉤、生態建設等項目的逐步實施，莎車縣的居民點環境逐漸得到了改善。

1.2 數據來源與處理

本研究所使用的數據為2010年和2016年第二次全國土地利用調查數據，通過地理信息系統（GIS）空間分析技術獲取莎車縣各類型土地利用信息。數據處理過程：（1）通過ArcGIS 10.2軟件對矢量數據進行檢查校正，通過結構化查詢語言（SQL）查詢莎車縣鄉村聚落用地、耕地、林地、草地、沙地、水體及其他土地利用類型的土地利用數據并進行歸類提取;（2）借助ArcGIS 10.2軟件提取二級類中的建制鎮（代碼202）和村莊（代碼203），構成2010年和2016年鄉村聚落圖層，之后進行空間上的合并和邊界融合，得到莎車縣聚落生態類型的用地數據庫;（3）人口、社會經濟等的統計數據來源于《喀什市統計年鑒》（2001—2016年）、《中國縣域經濟統計年鑒》（2001—2016年）等相關文獻。為了保證研究結果的準確性，在提取完成后，將提取結果與2018年衛星地圖下載器（BIGMAP）歷史圖像進行比較，得出準確率在95%以上，滿足研究需要。

2 研究方法

2.1 景觀指數

景觀指數來源于景觀生態學，由其可知精確濃縮生態景觀信息[28]，在本研究中，斑塊數、最小斑塊面積、最大斑塊面積、總斑塊面積和平均斑塊面積等景觀指數可用于反映景觀的尺度特征。在此基礎上，本研究計算了莎車縣斑塊景觀的分形維數和形狀指數。

2.2 擴張強度指數

擴張強度指數可用于衡量研究區聚落演化過程中聚落斑塊面積擴展程度。指數值大于零時，表示聚落規模處于擴張狀態，值越大，表示擴張強度越大，反之則越慢;當指數值小于零時，表示聚落規模從擴張轉變為收縮狀態。公式如下：

式中：E表示聚落斑塊面積擴張程度;Pni、Pmi分別表示不同時期聚落斑塊面積，km2;Tn-m表示研究時段，年;Si表示研究單位面積，km2。

3 結果與分析

3.1 莎車縣聚落演變特征

3.1.1 聚落規模演變分析 由表1和表2可知，2010—2016年期間，研究區鄉村聚落斑塊數目和面積處于增長狀態，斑塊總數目由2010年的17 423個增加至2016年的19 631個。2010—2016年期間，由于農村人口增長，加上平安房的建設、在老房子沒拆基礎上建新房、新老房并存狀態，莎車縣鄉村聚落不斷擴張，導致居民點用地總量從2010年的288.93 km2增長到2016年的324.58 km2，增長率為12.34%。其中，莎車鎮、恰熱克鎮、艾力西湖鎮、荒漠鎮、阿瓦提鎮、巴什坎提鎮、依蓋爾其鎮的聚落斑塊數目和面積均呈增長趨勢，說明在莎車縣微觀尺度上鄉村聚落斑塊數目及規模變化趨勢與莎車縣宏觀尺度上保持一致。

3.1.2 聚落形態演變分析 由表1和表2可知，研究區斑塊形狀指數整體較高，與2010年相比，莎車縣2016年斑塊形狀指數總體上增加了8.16，根據分析結果結合野外調查的實際情況可知，這段時間內研究區鄉村聚落處于不規則化、較散亂、缺乏規劃及土地利用效率較低的狀態。在斑塊形狀指數方面，恰熱克、艾力西湖、荒漠等鎮的斑塊形狀指數明顯大于其他鎮，且6年間3個鎮的斑塊形狀指數有所減少，這與研究區整體斑塊形狀指數增長的趨勢相反，表明微觀尺度上斑塊形狀指數減少較為明顯，且趨于規則化。整體來說，2016年鄉村聚落的斑塊密度和斑塊形狀指數明顯高于2010年。

3.1.3 聚落擴張強度分析 研究區聚落土地變化程度由擴展強度指數表示，分析得出聚落擴展強度指數的結果見圖2。2010—2016年研究區鄉村聚落規模擴張速度較大，全區擴展強度指數為0.39。在空間上，莎車縣29個鄉鎮的土地利用擴展強度表現出明顯的部分集中特性，擴張強度相對較高的地區主要分布在艾力西湖鎮、古力巴格鄉、阿熱勒鄉、恰爾巴格鄉、托木烏斯塘鄉、烏達力克鄉、依蓋爾其鄉和米夏鄉等莎車縣中部地區，相對較低的地區分布在亞喀艾熱克鄉、佳什拉普鄉、達木斯鄉和喀拉蘇鄉等研究區的南北地區（擴張強度指數最小的達木斯鄉為0.01）;另外，莎車縣下轄的莎車鎮周邊的鄉（鎮）聚落擴張強度相對較高，最高的托木吾斯塘鄉的擴張強度指數為4.95，該區域聚落斑塊劇烈擴張態勢比較明顯，這也是其發展過程中的必經階段，對此過程的研究有利于后期鄉村土地整治工作的執行。

3.1.4 聚落分布模式演變分析 以平均最鄰近（ANN）指數來分析2010年、2016年莎車縣聚落分布模式。由表3可知，2010年和2016年莎車縣的ANN指數分別為0.40和0.37，均小于1，說明莎車縣農村聚落呈聚集特征并保持此分布模式（平均最鄰近指數主要通過對鄉村聚落點的中心與其最近鄰聚落點之間的平均距離與假設隨機分布的期望平均距離進行比較，來判斷農村居民點是隨機分布還是集聚分布，如果ANN指數小于1，則為集聚分布模式;如果大于1，則趨向于隨機分布，用于分析研究區鄉村聚落聚集程度）。莎車縣標準化Z值均為負值，且遠小于-1，說明聚集態勢相對明顯[標準化Z值及其在假設隨機模式下產生的概率a符合正態分布，當正態分布兩端Z值得分越小（負數）時，a值越小，表示標準化Z值為統計意義上的顯著集聚模式]。2010—2016年，ANN指數減少了約0.03，降幅為7.50%，說明這段時間內聚落聚集程度進一步提高。從鄉（鎮）尺度上分析， 2010年， 除了莎車鎮，其他鎮的ANN指數均小于1，說明莎車鎮聚落呈離散分布模式，其他鎮均呈現聚集分布模式;至2016年，各鎮ANN指數均小于1，說明研究區聚落呈聚集分布態勢，其中莎車鎮和恰熱克鎮ANN指數的降幅最大，分別達14.29%和20.75%。6年間莎車鎮和恰熱克鎮聚落聚集程度提高較明顯，說明微觀尺度上與研究區整體ANN指數減少的結果一致。

利用GIS軟件的模塊功能，分別提取3個時期聚落斑塊中心點，并通過核密度法繪制了3個時期的分布密度圖。從圖3可以看出，（1）2010年最高核密度為8.51個/km2，2016年達到 6.82個/km2，可見研究區部分地區單元面積內的聚落斑塊數目有所減少;（2）從空間分布的角度來看，莎車縣聚落分布呈現中密外疏的特征，2個時期核密度的分布格局基本相似。從谷歌地球（歷史圖像）可以看出，研究區的交通網絡密度在2001—2016年期間明顯增加。隨著西部大開發的一些重要基礎設施項目的發展，如鐵路、公路和機場延伸到莎車縣，吐和高速公路、三沙高速公路和G3012之間的交通貫穿全境，優勢突出，加上連接沙河鎮的縣道建設和改善，使大部分居民點都聚攏在主干交通線周圍;各鎮核密度在2010年、2016年均不相同，表現為莎車縣各鄉（鎮）聚落斑塊數目略有差別。

4 聚落時空演化的驅動力分析

4.1 聚落生態條件

4.1.1 高程和坡度因素 高程和坡度是影響農村居民點演變的基本生態因素。根據2個時期不同高程和坡度的農村居民點數量統計結果（表4、表5），高程小于1 426 m和坡度小于4.7°的區域，地形趨于平坦，交通便捷，具有良好的生存保障，因此，它是農村居民點的主要分布地區，此處聚落斑塊密度較高，聚落斑塊規模較大，影響程度也最大。分布在 1 426 m 以下范圍內的農村聚落斑塊的數量分別占2010年和2016年區域斑塊總數的91.205%和91.606%，其聚落斑塊面積占研究區域斑塊總面積的比重分別達94.179%和94.106%;分布在4°以下范疇內的平原地區，2010年和2016年鄉村聚落斑塊數目所占比例分別達到96.024%和96.155%，鄉村聚落斑塊面積占比分別達到98.939%和95.728%。在高程大于等于1 871 m，坡度大于等于4.7°的區域，斑塊的數目和面積近乎為零。

4.1.2 河流因素 本研究為莎車縣河流水面建立了一個距離為1 km的5級緩沖區，并分析了不同緩沖區內居民點的分布情況。從表6可以看出，離河道距離1 km以外的范圍，隨著離河道距離的增加，2個時期鄉村聚落斑塊面積和數目逐漸減少，在3 km內的斑塊數目占區域斑塊總數的比重在2010年與2016年分別達64.98%與64.62%，其面積占區域聚落斑塊總面積的比重分別達62.76%與63.13%，可見聚落沿河流分布格局比較明顯。莎車縣的水資源相對豐富，葉爾羌河、提孜拉甫河從中穿過，農業生產和居民生活需要大量的水，因此這種地表水和地下水資源相對充沛的地域，往往是形成農村聚落的首選區域。對南疆這樣極端干旱區來說， 是一種自然優勢，也是聚落發展和生存的良好保障，根據以上的研究數據結合，河道等級<3 km的范圍對鄉村聚落分布的影響程度最大。

4.2 聚落生活條件

4.2.1 交通因素 本研究建立了一個半徑為1 km的研究區交通線（國家公路、高速公路和鄉村公路）的多層緩沖區[30]（表7）。隨著莎車縣交通設施建設的快速發展，全縣交通線由2010年的304 km擴展到2016年的901 km。2010—2016年，研究區內離交通線0～5 km范圍內的鄉村聚落斑塊數目增加，是因為2010—2016年期間農村人口增長，加上老新房并存狀態導致莎車縣居民點不斷擴張;2個時期，該地區總面積中農村居民點的比例在離交通線0～1 km范圍內最高，表明道路在一定范圍內對居民點分布具有很大影響。

4.2.2 中心鎮帶動因素 目前，在南疆進行的“新農村建設”和“鄉村振興戰略”使得農村聚落不斷向各鎮中心區集聚，由此可見，城鎮快速發展對農村聚落分布也有很大的積極帶動作用。利用ArcGIS軟件中的緩沖區分析功能得到中心鎮影響下的不同年份鄉村聚落分布圖，利用轉點工具提取2個時期聚落斑塊的中心，再利用ArcGIS中的分析工具生成近鄰表，得到3個時期鄉村聚落斑塊中心距各鎮的距離。將鄉村聚落斑塊中心距各鎮中心的距離劃分為0～<4 km、4～<8 km、8～<18 km、18～<27 km、27～42 km 這5個區間，通過各鎮緩沖區結果與不同時期鄉村聚落屬性數據進行相交，得到莎車縣不同時期不同鎮緩沖區內分布的鄉村聚落斑塊數量和面積統計數據。由表8可知，鄉村聚落受中心鎮的影響，0～<18 km內距離建制鎮越遠，斑塊數量越多，聚落規模也越大，這表明農村聚落聚集程度與建制鎮的發展水平較高、交通便利、基礎設施完善和就業機會多等方面有著密切的關系，因此鄉村聚落不斷向建制鎮聚集， 城鎮的發展對居民點的發展有著明顯的帶動作用，在18 km以上的范圍，農村居民點受到的發展輻射效應減小，聚落斑塊面積的比例相對較小。

4.3 聚落生產條件

4.3.1 人口與農業因素 在農村聚落演化過程中人口數量的增長是鄉村聚落空間擴散的主要驅動因素。新疆統計局統計數據顯示，2010—2016年莎車縣的鄉村戶數和鄉村人口數量持續上升，分別由2010年的11.94萬戶和41.47萬人增長到2016年的16.68萬戶和63.04萬人。與此相對應，農作物播種面積由196.48 hm2增長到200.10 hm2，糧食播種面積由86.96 hm2增長到88.27 hm2，棉花播種面積由43.33 hm2增長到83.87 hm2。人口數量、戶數、農作物播種面積、糧食播種面積和棉花播種面積的增加導致在聚落規模不斷擴大的同時，聚落逐漸向耕地相對生產、生活條件充足的地區擴散，聚落數量不斷增加，聚落密度不斷增大。

4.3.2 土地利用變化因素 土地利用變化在聚落演化過程中具有一定的影響。本研究利用ArcGIS軟件的空間分析功能，將2個時期的農村居民點矢量數據交叉疊加在研究區域內，得到交點的地圖點和疊加的地圖點。根據ArcGIS軟件中鄉村聚落每個斑塊的屬性數據表，以2010年的聚落作基本參考，將定居模式的演變分為新生與擴展、退化與消亡等2種類型，并進一步統計和分析定居點變化的數量和空間特征。其中，新生型是僅在2016年存在的農村居民點;消亡型代表僅在2010年存在的農村定居點;擴展和退化類型表示農村居民點土地在2010年的基礎上延伸和收縮。圖4和表9顯示了2010—2016年莎車縣農村居民點土地利用變化狀況。經過統計，2010—2016年，新生型與擴展型聚落用地面積為36.41 km2，占2016年聚落總面積的11.22%，退化型與消亡型聚落用地面積為 0.76 km2，占2010年聚落總面積的0.26%;總體來講，2001—2016年期間，聚落面積增加了 36.41 km2，減少了0.76 km2，說明這段時間莎車縣聚落擴張強度較大，增加的部分主要分布在莎車鎮、阿熱勒鄉、古力巴格鄉、米夏鄉，以及均勻散落在其他7個鄉（鎮）（巴什坎提鎮、烏達力克鄉、喀拉蘇鄉、依蓋爾其鎮、阿瓦提鎮、塔尕爾其鄉、拍克其鄉）周圍;減少的部分主要分布在托木吾斯塘鄉與烏達力克鄉周邊， 其他2個鄉（鎮）有（達木斯鄉、霍什拉普鄉）零散分布;由表9可知，2016年新生與擴展的農村聚落主要是通過占用2010年的耕地、草地、林地及其他土地利用類型所形成的，而2010年退化與消亡聚落用地很少退還為耕地和林地，可以推斷該地區農村聚落演變與本身土地類型的變化有所關聯，且這種演化過程可對聚落周圍土地利用類型帶來負面影響。

5 結論與討論

5.1 結論

（1）2010—2016年期間莎車縣聚落斑塊面積和數目的增長比較明顯，鄉（鎮）尺度上聚落斑塊面積和斑塊數目也表現出以上特點;全區聚落規模擴張強度指數為0.39，大于零，屬于擴張狀態;（2）2010—2016年期間莎車縣聚落表現出聚集特征，并保持聚集分布模式;這段時間聚落斑塊數目和面積劇增，導致全縣農村聚落核密度平均值有所增長，2個年份各鄉（鎮）的核密度分布格局大致相似，但部分地區表現出核心區和次核心區擴散現象，且莎車縣不同鄉（鎮）的核密度值存在差異;（3）2010—2016年期間研究區存在聚落斑塊形狀指數值較高的特點，結合實地調查結果發現，這段時間內研究區鄉村聚落趨于不規則化、較散亂、聚落用地猛增及土地利用效率較低的狀態。整體來說，2016年的鄉村聚落斑塊密度和斑塊形狀指數都明顯高于2010年;（4）居民點空間格局的演變在一定程度上反映研究區社會、經濟、人文的發展狀況，是在多種因素共同作用下形成的，其中聚落的生態條件（自然因素）是聚落分布的基礎，生活條件、生產條件等因素及土地利用變化也影響著農村聚落分布狀況，表現出“低高程、低坡度、沿河、沿交通線”的特征，城鎮的帶動作用顯著，對農業的依賴性較強，聚落用地迅速擴展的同時對周圍土地利用變化帶來了負面影響。

5.2 討論

本研究中研究區鄉村聚落演變特征的形成與當地政府政策的支持引導密不可分，研究區演變周期較短，且對比2010年和2016年研究區鄉村聚落空間格局可以發現，2010—2016年研究區鄉村聚落演變特征明顯，可能在下一個第5年（即2021年），該地區鄉村聚落又會表現出一個新的空間格局特征。本研究以鄉村聚落斑塊作為基礎數據，對莎車縣聚落演變特征進行解剖，加強了對西部地區聚落演變的相關研究。農村聚落時空演化可以反映莎車縣社會經濟發展程度，這種演變過程受到各種因素的影響，其中高程、坡度、水系等聚落生態條件可影響居住景觀的空間分布態勢，中心鎮的帶動作用和交通線等聚落生活條件會在一定范圍內影響原有農村聚落地域功能和周邊農村的基礎保障水平。

為維持土地利用和聚落生態環境之間的微妙平衡，研究區由農牧業生產已逐步轉變為生態建設，努力建設保護環境與農業發展之間的和諧關系，以塔穆爾其鄉當代農業示范園為示范，推進農林聯合、種植業、農業觀光旅游，促進縣域農業轉型升級，使聚落生態環境得到進一步的改善。近年來莎車縣產業結構的調整和農牧業的大規模管理（如莎車縣良種繁育場、莎車縣第一林場、莎車縣第二林場、莎車縣園藝場、莎車縣魚苗場、新疆農業科學院莎車農業試驗站等）及工業產業集聚區的形成，都對研究區農村聚落時空演變起到了一定作用。隨著城鎮化的迅速發展，全縣農落聚落總體呈“聚集—遷移合并”的趨勢，一方面大部分鄉村聚落逐漸向交通方便、生態環境極好、經濟發達的核心區聚集，另一方面邊遠鄉村聚落也開始向核心區聚集遷移合并，降低了全縣鄉村聚落密度。“人”作為一個自然環境與鄉村聚落演變過程中的直接參與者，在研究中較少被考慮，本研究偏重分析自然地理環境對聚落演變過程的帶動影響，基本上沒有考慮人類活動對聚落演變的影響，因此研究結果具有一定局限性，有待繼續深化。

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