瀟河流域鄉(xiāng)村聚落空間分布特征及影響因素研究

□ 侯宇江 白 雪

聚落是人與自然相互作用關(guān)系而產(chǎn)生的綜合結(jié)果，反映一種土地利用類(lèi)型[1]。聚落在空間上的分布情況可以作為展現(xiàn)一個(gè)地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)與自然環(huán)境綜合關(guān)系的依據(jù)，并對(duì)聚落空間格局優(yōu)化有突出參考價(jià)值[2]。本文運(yùn)用GIS手段，探究瀟河流域鄉(xiāng)村聚落空間分布特征，研究其影響因素，提出流域內(nèi)鄉(xiāng)村聚落空間優(yōu)化的相關(guān)策略。

1??研究范圍界定

位于山西晉中地區(qū)的瀟河，是汾河的一級(jí)支流。瀟河全長(zhǎng)147km，流域面積3894km2，其源頭在昔陽(yáng)縣沾尚鄉(xiāng)陡泉山西麓的馬道嶺，自此向西先后流經(jīng)壽陽(yáng)縣、榆次區(qū)、清徐縣王答鄉(xiāng)，最終在太原市小店區(qū)劉家堡鄉(xiāng)洛陽(yáng)村匯入汾河 。

2??瀟河流域鄉(xiāng)村聚落空間分布特征分析

本文從Google Earth衛(wèi)星影像中獲取瀟河流域鄉(xiāng)村聚落點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，并在Arcgis軟件中建立數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。結(jié)果顯示，瀟河流域鄉(xiāng)村聚落的分布呈現(xiàn)出相對(duì)規(guī)律性。

2.1 平均最近鄰值分析

兩點(diǎn)之間最近距離的均值叫作平均最近鄰值。點(diǎn)在空間上分布情況可借助平均最近鄰值分析計(jì)算最近鄰點(diǎn)的平均距離來(lái)呈現(xiàn)[3]。平均最近鄰比率ANN＜1時(shí)，點(diǎn)在空間上呈集聚分布；ANN＞1時(shí)，點(diǎn)傾向于隨機(jī)分布。z值得分則是對(duì)空間自相關(guān)分析的統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)，負(fù)數(shù)代表集聚，正數(shù)代表離散。瀟河流域鄉(xiāng)村聚落點(diǎn)ANN=0.98，z=-0.69，因此確定聚落在空間上并不是隨機(jī)分布的，而是相對(duì)集聚的。

2.2 多距離空間聚類(lèi)分析

多距離空間聚類(lèi)分析能夠統(tǒng)計(jì)空間分布的集聚狀態(tài)，反映不同尺度點(diǎn)狀地物的空間分布格局[4]。運(yùn)用Arcgis軟件對(duì)聚落點(diǎn)進(jìn)行平均最近鄰值分析，將分析得出的平均觀測(cè)值1516.97m作為“距離增量”計(jì)算得到結(jié)果圖（圖1）。其中對(duì)角直線代表期望值，深色曲線代表觀測(cè)值，觀測(cè)值曲線高于期望值則表明集聚，反之則為離散。由圖可得，瀟河流域的鄉(xiāng)村聚落呈現(xiàn)出相對(duì)集聚的分布狀態(tài)。

圖1 多距離空間聚類(lèi)分析

2.3 核密度分析

只從數(shù)值上計(jì)算聚落的集聚狀態(tài)并不能直接反映聚落分布特征。為了更進(jìn)一步呈現(xiàn)聚落在空間上的集聚大小、集聚形狀以及集聚位置，本文運(yùn)用Arcgis軟件中的核密度分析工具對(duì)聚落點(diǎn)進(jìn)行分析，得到聚落分布核密度圖（圖2）。分析結(jié)果顯示，瀟河流域鄉(xiāng)村聚落分布呈現(xiàn)西密東疏的特征。

圖2 瀟河流域核密度分析圖

3??瀟河流域鄉(xiāng)村聚落空間分布影響因素分析

3.1 高程因素

地形地貌對(duì)聚落的形成和空間分布起到的決定作用[5]。人們?cè)谶x址的時(shí)候，首先往往選擇低緩、近水的地方，之后隨著人口增加、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、耕地減少、戰(zhàn)亂頻發(fā)，人們才會(huì)逐漸去往高的地方[6]。為了更好體現(xiàn)瀟河流域聚落在不同海拔高程上的空間分布狀況，運(yùn)用Arcgis軟件處理瀟河流域DEM數(shù)據(jù)得到地形圖，再通過(guò)與聚落分布圖疊加得到聚落分布地形圖（圖3）。由圖3可看出，瀟河流域聚落主要分布在地勢(shì)平坦的中下游地區(qū)和上游靠近水源的山間河谷地帶。中下游平原地區(qū)交通便利、取水便捷、田地優(yōu)質(zhì)，山間河谷環(huán)境宜人、資源富足等條件皆可促進(jìn)聚落形成。同時(shí)，較低的地勢(shì)有利于居住設(shè)施的建設(shè)，為聚落的形成和發(fā)展創(chuàng)造了優(yōu)良的條件。

圖3 瀟河流域高程圖

海拔高程在一定程度上決定了區(qū)域的地形地貌，同時(shí)也影響著聚落的分布格局[7]。瀟河流域以平原和山地為主，地形起伏較大，平均海拔為1000m～1400m，海拔最高的地方約1805m，北、東、南三面環(huán)山，地勢(shì)較高，中、西部為盆地，地勢(shì)平緩。本文運(yùn)用Arcgis軟件對(duì)瀟河流域各海拔范圍內(nèi)的聚落數(shù)量進(jìn)行分類(lèi)匯總（表1）。由表1可知，聚落在海拔720m～1805m都有分布，但主要分布在海拔720m～1250m，占總量的81.93%，其中海拔區(qū)間在720m～925m的聚落分布最多，共有286個(gè)，占39.45%。由此可知，瀟河流域聚落集中分布于海拔較低區(qū)域，海拔較高區(qū)域則分布較少。

表1 瀟河流域聚落在不同海拔高度的分布狀況

3.2 坡度因素

人們一般選擇在坡度平緩的地方生活，既有供以生存的耕地，同時(shí)交通也很便利[8]。為更加直觀反映傳統(tǒng)聚落在選址時(shí)的平緩性，本文將坡度分為0°～2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、25°～40°、40°這6個(gè)級(jí)別來(lái)分析坡度對(duì)瀟河流域聚落分布的影響程度。運(yùn)用Arcgis軟件對(duì)瀟河流域DEM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析，與聚落位置進(jìn)行疊加（圖4），得到不同坡度上聚落的分布數(shù)量（表2）。

圖4 瀟河流域坡度分析圖

表2 瀟河流域聚落在不同坡度的分布狀況

由表2可以看出，坡度為0°～15°的地區(qū)聚落較多，占總量的90.9%；超過(guò)半數(shù)聚落分布在2°～15°地區(qū)；2°以下地區(qū)分布稀少，40°以上的地區(qū)則沒(méi)有分布。瀟河流域地形起伏較大，但下游地區(qū)較為平坦，平地較多，有一定數(shù)量聚落分布。坡度平緩地區(qū)易于聚落分布，在坡度15°以上的地區(qū)，聚落分布數(shù)量隨坡度增加而減少。這是因?yàn)槠露却蟮牡貐^(qū)有諸多弊端，嚴(yán)重影響聚落的生產(chǎn)生活，并不適合聚落的建設(shè)[9]。

3.3 坡向因素

在ArcGIS10.3分析中，坡向定義為坡面法線在水平面上的投影方向，不同的坡向上日照時(shí)數(shù)和太陽(yáng)高度輻射強(qiáng)度不同。光熱條件較好的陽(yáng)坡便成了聚落新選址優(yōu)先考慮的山地方位[10]。本文利用Arcgis對(duì)瀟河流域地形DEM高程數(shù)據(jù)進(jìn)行坡向分析，得到坡向分析圖（圖5）。制圖時(shí)以正北為0°或360°，按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向劃分出北、東北、東、東南、南、西南、西、西北8個(gè)坡向，各個(gè)方向?yàn)?5°。再將坡向結(jié)果與聚落進(jìn)行疊加分析，可以得出聚落在不同坡向上的數(shù)量（表3）。

圖5 瀟河流域坡向分析圖

表3 瀟河流域聚落在不同坡向的分布狀況

從表3可以看出，大多數(shù)聚落選擇南坡、西南坡，占瀟河流域聚落總量的31.03%。可以接受太陽(yáng)光照的坡向（南、東南、西南、東、西）分布著的傳統(tǒng)聚落總數(shù)為491個(gè)，占該區(qū)總量的67.72%。另有234個(gè)聚落選址于東北坡、西北坡、北坡這些朝北的聚落，光線較差，在北坡的就有79個(gè)，我們可以發(fā)現(xiàn)這些聚落雖然沒(méi)有好的光照，但是它們距離河流較近，坡度相對(duì)更為平緩，也是適宜居住的地方。

3.4 河流因素

河流具有提供水源、運(yùn)輸、灌溉、防治水土流失等作用，對(duì)聚落分布影響重大[11]。為了研究聚落分布與河流之間的關(guān)系，運(yùn)用Arcgis軟件對(duì)瀟河及其支流進(jìn)行矢量化，再同聚落分布圖疊加，由此分析得出二者間的關(guān)系（圖6）。由圖6可以看出，聚落靠近河流呈線性分布，且大部分分布在河流的中下游地區(qū)。瀟河流域地形多樣，起伏明顯，河流上游落差較大，水流湍急，沖刷嚴(yán)重，形成許多險(xiǎn)要的峽谷；中下游地勢(shì)平緩，土壤肥沃，適宜人們居住。為進(jìn)一步證明聚落具有沿河分布的特點(diǎn)，本文用Arcgis軟件對(duì)3條河流進(jìn)行1km、1km～3km、3km～5km緩沖區(qū)分析，并將結(jié)果與聚落位置分布進(jìn)行疊加處理，見(jiàn)表4，結(jié)果發(fā)現(xiàn)201個(gè)傳統(tǒng)聚落分布于1km范圍內(nèi)，占聚落總量的27.72%；190個(gè)分布于1km～3km范圍內(nèi)，占聚落總量的26.21%；110個(gè)聚落分布在3km～5km的緩沖區(qū)中，占聚落總量的15.17%。說(shuō)明聚落傾向于分布在距離河流較近的地方，并且越靠近河流聚落分布越密集，進(jìn)一步體現(xiàn)聚落的分布與河流之間的關(guān)系。

圖6 瀟河流域緩沖區(qū)分析圖

表4 瀟河緩沖區(qū)與聚落分布

3.5 交通要素分析

瀟河流域下游地處太原盆地，地勢(shì)平坦，且位于山西省中部多條重要交通干線的交會(huì)地，是重要的交通樞紐和中轉(zhuǎn)站。聚落一般分布在道路沿線，便于出行。為研究聚落分布與道路分布之間的關(guān)系，本文用Arcgis軟件對(duì)瀟河流域國(guó)道省道等主要交通線路進(jìn)行矢量化，并將聚落位置分布與其進(jìn)行疊加，可得瀟河流域聚落空間分布與道路分布耦合圖（圖7）。將圖7中的交通路線進(jìn)行緩沖區(qū)設(shè)置，設(shè)為3個(gè)區(qū)間：0km～1km、1km～3km、3km～5km，分析聚落在這3個(gè)區(qū)間內(nèi)的分布數(shù)量，結(jié)果見(jiàn)表5。

圖7 瀟河流域交通緩沖區(qū)分析圖

表5 道路緩沖區(qū)與聚落分布

由圖7可得，瀟河流域的鄉(xiāng)村聚落多為沿道路邊緣分布。從表5中可以得出，共有75.45%的聚落分布在距離道路5km的范圍內(nèi)，說(shuō)明便利的交通能夠刺激并帶動(dòng)聚落的形成發(fā)展。

4??結(jié)論

借助Arcgis空間分析方法以及相關(guān)分析工具，研究發(fā)現(xiàn)瀟河流域鄉(xiāng)村聚落較為聚集，且呈西密東疏、“大聚集小分散”的特征。在借鑒已有研究和實(shí)地調(diào)研后，將地形地貌、坡度、坡向、河流和交通5個(gè)因素納為分析對(duì)象，分別將各因素與聚落分布圖疊加分析，得出其對(duì)瀟河流域鄉(xiāng)村聚落的分布都有不同程度的影響。科學(xué)分析鄉(xiāng)村聚落的分布特征，可從數(shù)據(jù)和理論的角度為聚落合理用地、居民搬遷選址與優(yōu)化聚落空間格局等問(wèn)題提供依據(jù)，由此提出以下相應(yīng)優(yōu)化策略：（1）聚落海拔分布在720m～1250m較為適宜；（2）南、東南和西南坡向易于接收太陽(yáng)光照，更宜作為聚落選址；（3）聚落坡度在2°～15°地區(qū)相對(duì)更宜居住；（4）聚落宜盡量臨近交通要道與水源；（5）人口集中的鎮(zhèn)區(qū)聚落分布應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)集聚狀態(tài)。