長江經濟帶農村居民點時空格局演變特征

周玄德，鄧祖濤，梁 濱，陳 喬

（湖北經濟學院 旅游與酒店管理學院，武漢430205）

一、引言

農村居民點作為我國人口的主要居住地，承載著農村居民生產、生活等功能，其規模、空間分布特征是多種因素綜合作用的結果，是農村人地關系的核心體現[1～2]。隨著我國農村現代化建設進程的加快，農村轉型重構過程中農村居民點形態及分布格局發生了顯著變化，引發了農村居民點的無序擴張、空心化、土地利用效率偏低等現象[3]。農村居民點的區位、規模、分布、形態等地區分異與格局演變往往是揭示人地關系相互影響、相互制約的重要途徑[4]。因此，探討農村居民點時空演變特征及影響機理，對準確理解農村居民點的演變過程及其驅動力，優化農村居民點空間結構和布局，促進農村可持續發展具有重要意義。

近年來國內學者對農村居民點展開了大量研究，主要集中在農村居民點時空演變特征[5～7]、農村居民點驅動機制[8～10]、農村居民點的景觀環境問題[11～13]、農村居民點空心化[14～16]等；在研究區域上，對平原、丘陵、山區等不同類型的居民點進行了廣泛研究，研究對象逐漸向微觀尺度發展[5]；在研究方法上，日益向多元化方向發展，主要包括結合GIS空間分析技術、地統計相關分析和景觀生態學數量分析法定量研究農村居民點的時空格局特征及影響因素[2]，如引力模型[17～18]、空間自相關模型[19]、Voronoi圖[20]、景觀格局指數[21]、分形指數[22]等。綜上所述，關于農村居民點的相關研究多集中于某一典型區域農村居民點的分布特征，研究區域的同質性較強，不夠突出[4]，較大空間尺度農村居民點演變的研究較少[3]，空間布局方向的研究有待加強。

長江經濟帶是我國最大的一條經濟命脈，橫跨東中西三大區域，是我國人口分布比較密集的地區，其中包括大量農村居民點分布區。近年來，隨著社會經濟的快速發展，產業結構轉型升級和城鎮化進程的不斷加快，特別是鄉村振興戰略的實施，農村居民點的時空分布及演變呈現不同程度的變化，但是有關研究多側重于局部區域的分析，跨區域尺度的研究較少，基于此，選取橫跨東中西三大區域的長江經濟帶為研究對象，通過標準差橢圓、核密度估計、最近鄰指數、景觀格局指數等方法，對長江經濟帶農村居民點時空分布特征進行綜合系統分析，并深入剖析影響因子的作用機制，以期對優化農村居民點空間結構和布局有一定的指導意義，為長江經濟帶農村土地資源集約利用提供參考依據。

二、研究數據與方法

（一）研究區概況

長江經濟帶覆蓋上海、江蘇、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、重慶、四川、云南、貴州等11個省份，橫跨我國東中西三大區域，面積約205萬平方公里。根據中國和各省份統計公報，截至2019年，長江經濟帶11個省份經濟總量占全國的46.2%，人口占全國總人口的42.9%，是中國綜合實力最強、戰略作用最大的區域之一。該地域廣闊，地勢西高東低，地貌與地質情況復雜，農村居民點的分布形態多樣，以長江經濟帶為研究區域探討農村居民點的時空變動，可以表征不同區域下農村居民點的布局特征，具有較好的代表性。

（二）數據來源與處理

影像數據來源于中科院資源環境科學數據中心（www.resdc.cn），選取2000年、2005年、2010年、2015年四個時期的土地利用/覆被變化數據集，分辨率為1km×1km，農村居民點數據分類精度達91.2%以上，滿足研究要求。

（三）研究方法

1.標準差橢圓

標準差橢圓可以很好地刻畫地理要素空間分布的中心性、展布性、方向性及空間形態等特征[23]，因此選取標準差橢圓用以分析農村居民點空間分布上的方向性。標準差橢圓的分析主要涉及橢圓長軸方向、橢圓短軸方向、橢圓圓心變動，其中橢圓長軸方向體現了農村居民點分布最多的方向，橢圓短軸方向為農村居民點分布最少的方向，橢圓圓心的變動體現了農村居民點中心的空間變動。

2.核密度估計

核密度估計常用來反映點狀要素的空間分布特征，能夠直觀地反映點狀要素的聚集地和集聚程度。核密度估計表示在以每個點狀要素為中心，通過核函數計算每個點要素在指定半徑范圍內各中心點的密度貢獻值，核密度估計值越高，農村居民點分布越密集，反之則分布越分散[4]。具體的計算公式如下：

式中：K為核函數；h為搜索半徑（寬度）；n為搜索半徑范圍內出現的點數。

3.最近鄰指數

最近鄰指數可以評估研究對象的集中程度，已得到廣泛的應用[24～25]，因此本文使用此方法研究不同年份農村居民點的集聚變化情況。最近鄰指數為各點實際最近鄰距離的平均值與各點理論最近鄰距離的比值。具體的計算公式如下：

式中：re為理論最近距離，n表示測算點數，A為研究區面積，R為最近鄰指數，R大于1則表明點要素為均勻分布，R等于1則表明點要素為隨機分布，R小于1則表明點要素為集聚分布。

4.景觀格局指數

在景觀生態學的基礎上，以農村居民點斑塊景觀為分析對象，借助景觀格局指數分析居民點的景觀格局特征，選取斑塊數量（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊指數（LPI）、斑塊結合度（COHESION）、聚集指數（AI）5個景觀指數指標，各指數通過Fragstats4.2軟件計算得到。

三、農村居民點時空特征分析

（一）農村居民點總體規模變化

對2000年、2005年、2010年和2015年長江經濟帶農村居民點用地面積進行統計，并分析其變化情況（見表1）。發現2000年以來，長江經濟帶農村居民點用地面積表現為明顯的上升趨勢，由2000年的3.3579萬km2增加到2015年的3.7210萬km2，年均增長率為0.6869%。在分階段研究中發現，長江經濟帶農村居民點用地面積擴張表現出稍微放緩的趨勢，2000－2005年，農村居民點用地面積增長量為0.1432萬km2，年均增長率達到了0.8387%，而2005－2010年、2010－2015年的農村居民點用地面積增長量僅在0.10萬km2左右，對應的年均增長率維持在0.61%左右。

表1 長江經濟帶農村居民點用地面積及規模變化

（二）農村居民點標準差橢圓分析

從標準差橢圓分析結果可以看出，2000－2015年長江經濟帶農村居民點總體分布呈現相對集中態勢，但也存在一定的差異性（見表2、圖1）。

從其集聚程度來看，2000年以來橢圓面積整體表現為波動上升趨勢，說明長江經濟帶農村居民點分布呈整體向外擴散的態勢；在分階段研究中發現，2000－2005年、2005－2010年、2010－2015年三個時期，橢圓面積的變化呈現上升－下降－上升的“N”型特征，說明長江經濟帶農村居民點表現為向外擴散－向內集聚－擴散的趨勢。

從其分布方向上看，橢圓長軸主要位于研究區的東北區域，沿湖北中部、安徽、江蘇北部的方向布局，說明長江經濟帶農村居民點的分布主要集中在該區域。

從集聚中心及旋轉角度上看，長江經濟帶農村居民點的中心主要位于湖北省麻城市東部、滬蓉高速的北側，移動方向上有微弱的南移，說明長江經濟帶農村居民點空間分布中整體的發展方向為朝南走向。

表2 長江經濟帶農村居民點空間分布標準差橢圓參數

圖1 長江經濟帶農村居民點標準差橢圓分析

（三）農村居民點核密度估計分析

圖2 長江經濟帶農村居民點核密度分布示意

分別估算2000年、2005年、2010年、2015年長江經濟帶農村居民點核密度估計值，根據研究區的尺度，確定選擇搜索，得到了居民點集聚分布結果（見圖2）。由圖2可知，2000－2015年長江經濟帶農村居民點空間集聚分布呈現多核的空間分布模式，總體發展不均衡，東北方向密集，西部方向偏少。2000年以來，長江經濟帶農村居民點核心區主要位于安徽北部及江蘇大部分區域，還包括分別以武漢、成都為核心的周邊區域，研究區從東向西農村居民點分布密度減少，其中長江中下游沿江區域農村居民點核密度估計值較高，長江上游沿江區域農村居民點的分布不是很明顯。對比農村居民點核密度估計值發現，2000年以來，安徽、江蘇農村居民點的高密度區規模外擴顯著，向東南方向移動明顯，2015年居民點高密度區已擴散至杭州、寧波等地；以武漢、南昌、長沙為頂點的環狀農村居民點布局顯著；以成都為核心的周邊區域農村居民點分布外擴趨勢明顯，并向長江中游方向移動。綜上分析，長江經濟帶農村居民點核密度高值區主要集中分布在研究區的東北部以及以各省會城市為核心的周邊區域，并呈現一定程度的向外擴散的特征。

（四）農村居民點最近鄰指數分析

通過最近鄰指數對2000－2015年長江經濟帶農村居民點空間分布集聚特征進行分析（見表3），發現2000年以來農村居民點的最近鄰指數R值都小于1，而且表現為明顯的下降趨勢，由2000年的0.7180下降到2015年的0.7038，這說明農村居民點具有顯著的集聚性，且該集聚性進一步增長。從數據上來看，不論是理論最近鄰距離還是實際最近鄰距離都表現為不同程度的減小，說明農村居民點之間的距離在逐漸縮短，彼此之間的聯系便利程度越來越密切。

表3 農村居民點最近鄰指數分析結果

（五）農村居民點景觀格局指數分析

運用景觀分析軟件計算長江經濟帶農村居民點用地的5個景觀格局指數（見表4）。在斑塊數量上，由2000年的20168上升為2015年的20900，斑塊數量增大，農村居民點的破碎化程度增加。在斑塊密度上表現為明顯的下降趨勢，體現了近15年來長江經濟帶農村居民點個體斑塊之間的離散化程度降低，集聚性增強。最大斑塊指數由2000年的0.1251增長到2015年的0.3413，上升了1.73倍，體現了農村居民點增長中新老居民點的結合，進而擴大了原有居民點斑塊的邊界，農村居民點斑塊大型化趨勢顯著。在斑塊結合度和聚集指數上，2000年以來均表現為不同程度的上升趨勢，說明農村居民點不斷地集中、合并，空間分布的集聚性加強，農村居民點斑塊結構越來越緊密。

總體來看，長江經濟帶農村居民點用地規模逐漸增大，居民點集聚性增強，居民點斑塊更加大型化，居民點斑塊結構更加緊密。

表4 長江經濟帶農村居民點景觀格局指數

四、農村居民點時空特征影響因素分析

農村居民點空間布局的影響因素相對復雜，本文在前人研究的基礎上，依據前文的分析結果，分別從河流、地形地貌、行政駐地及政策等四個方面分析其對長江經濟帶農村居民點時空變動的影響。

（一）河流對農村居民點分布的影響

河流是影響居民點分布的重要因素。長江經濟帶在依托黃金水道的基礎上，將11個省份予以連接，長江對于整個經濟帶的發展作用尤為顯著，在農村居民點的分布上也體現了一定的影響性。前文研究發現，長江中下游區域農村居民點沿江分布的特征明顯，這主要是因為，一方面距離河流較近方便耕地灌溉，使得農村居民點分布在距離河流較近的耕地周圍區域，另一方面河流作為重要的交通運輸方式，因運輸等需要在河流兩邊分布著碼頭、駐地等，進而伴隨著城鎮、農村居民點的布局。

（二）地形地貌對農村居民點分布的影響

長江經濟帶橫跨中國大陸三級階梯，地形地貌復雜，自東向西分布著淮北平原、長江中下游平原、江淮丘陵、云貴高原等，海拔漸次抬升。結合前文的分析結果不難發現，伴隨地形地貌的多樣性，農村居民點的分布也呈現一定的規律性，海拔相對較低、地形相對平緩的區域，易于作為居民點用地開發建設，而且該區域可以進行居民點的規模化開發；海拔相對較高的區域，農村居民點建設難度會有所增大，一定程度上限制了農村居民點用地開發建設，該區域的居民點斑塊也會相對分散。

（三）行政駐地對農村居民點分布的影響

農村居民點布局會考慮與城鎮之間的距離，兩者之間的距離越小，農村居民更方便開展各類日常活動，因此農村居民點會依托就近原則分布于城鎮周圍。前文研究發現，長江經濟帶11個省份省會城市周圍分布著不同密度的農村居民點，并隨著與省會城市距離的增加，農村居民點分布密度遞減。

（四）政策對農村居民點分布的影響

農村居民點以人類活動為主導，受自然條件、社會經濟發展等共同作用，同時還體現政策實施的影響。受政策驅動，人類生產生活方式不斷的改變作用于居民點。長江經濟帶堅定走“生態優先、綠色發展”之路，確保修復長江生態環境擺在壓倒性位置，如三峽庫區生態移民村建設就是環境保護政策驅動下的產物。

五、結論

本文基于遙感影像解譯，對長江經濟帶2000－2015年農村居民點時空變化進行研究，分別選用標準差橢圓、核密度估計、最近鄰指數及景觀格局指數分析農村居民點的分布方向、集聚程度、景觀特征，并對農村居民點用地斑塊演變的影響因素進行探討，結論如下：

第一，長江經濟帶農村居民點主要沿西南－東北方向布局，集中分布在湖北中部、安徽及江蘇北部。2000年以來，農村居民用地面積表現為增長趨勢，標準差橢圓面積增長說明農村居民用地斑塊向外擴散明顯。在標準差橢圓中心及旋轉角度分析發現，長江經濟帶農村居民點的中心主要分布在湖北省麻城市內，并表現為南移的態勢。

第二，長江經濟帶農村居民點表現為多核的空間分布模式，集聚性呈現加強的趨勢。在居民點核密度估計上，農村居民點高密度區主要分布在研究區的東北部及各省會周邊區域。通過最近鄰指數研究發現，該指數小于1并呈減小的趨勢，說明長江經濟帶農村居民點集聚性顯著，并逐漸增強。

第三，農村居民點用地斑塊空間結構離散化程度降低、趨于緊密，且該斑塊呈大型化的趨勢。在景觀格局指數上，最大斑塊指數表現為逐漸增大，體現農村居民點的不斷結合，居民點斑塊大型化趨勢顯著。斑塊結合度和聚集指數分析發現，兩者均表現為不同程度的上升，說明長江經濟帶農村居民點空間分布的集聚性增強，空間結構越來越緊密。

第四，對長江經濟帶農村居民點空間分布的影響因素分析發現，隨著海拔的升高、地形地貌的復雜性增強，農村居民點的分布逐漸減少，同時行政駐地、政策等均對居民點的布局產生一定程度的影響。

本文基于農村居民點斑塊數據，分析其空間分布方向及集聚演變特征，并對產生的影響因素進行探討，對優化農村居民點空間結構和布局有一定的指導意義。然而該研究仍存在不足之處，有待進一步研究。文中雖然對居民點斑塊景觀從數量、密度、聚集等方面進行了分析，但對該斑塊的形狀、結構等未能更加深入研究。在對居民點斑塊的影響因素分析中，僅從河流、地形地貌、行政駐地、政策等方面做了簡要的定性分析，后續還需要結合相關數據，定量多層面挖掘農村居民點時空演變的影響因素。