基于“擴(kuò)展源”的丘陵山地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化

楊 馗，信桂新，蔣好雨，楊朝現(xiàn)

1. 西南大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400715； 2. 長(zhǎng)江師范學(xué)院 武陵山區(qū)特色資源開發(fā)與利用研究中心，重慶 涪陵 408100

農(nóng)村居民點(diǎn)作為農(nóng)民生產(chǎn)生活的重要空間載體，反映了農(nóng)業(yè)社會(huì)發(fā)展過程中與周圍社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境的相互作用，同時(shí)也是人地交流和互動(dòng)的體現(xiàn)[1]．然而，隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城鄉(xiāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)資源和生產(chǎn)要素重組與交互作用更加明顯，大量勞動(dòng)力人口的轉(zhuǎn)移加速了農(nóng)村居民點(diǎn)用地的低效利用和閑置荒廢，農(nóng)村“空心化”現(xiàn)象嚴(yán)重，農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)[2]．在這種背景下，加強(qiáng)農(nóng)村居民點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)控和科學(xué)管理，日益成為鄉(xiāng)村振興的重要內(nèi)容和迫切任務(wù)．基于新時(shí)期城鄉(xiāng)融合發(fā)展導(dǎo)向，如何優(yōu)化重構(gòu)和有效盤活農(nóng)村居民點(diǎn)，已成為我國(guó)鄉(xiāng)村亟待研究和解決的重要現(xiàn)實(shí)問題．

圍繞農(nóng)村居民點(diǎn)大量學(xué)者采用景觀指數(shù)[3]、空間熱點(diǎn)探測(cè)[4]、核密度分析[5]、生態(tài)位理論[6]和分形理論[7]等相關(guān)方法和理論，從其格局特征[2]、演變規(guī)律[8]、驅(qū)動(dòng)機(jī)制[9]、整治模式[10]和優(yōu)化重構(gòu)[11]等方面開展了一系列研究，并取得了豐碩的成果．隨著研究的深入，近年來(lái)有學(xué)者嘗試將最小累計(jì)阻力模型(minimal cumulative resistance model，MCR模型)運(yùn)用在農(nóng)村居民點(diǎn)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)模擬[12]和適宜性分區(qū)[13]中，開展農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)布局與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系研究，如洪步庭等[14]和文博等[15]從生態(tài)保護(hù)視角出發(fā)，通過最小阻力模型模擬結(jié)果與農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布的疊加分析，反推得到農(nóng)村居民點(diǎn)布局的適宜性．在農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化研究方面，楊立等[16]基于空間相互作用理論，運(yùn)用引力模型和潛能模型提出了不同類型農(nóng)村居民點(diǎn)用地的優(yōu)化和調(diào)控方向；王成等[17]將共生理論引入到農(nóng)村居民點(diǎn)的重構(gòu)優(yōu)化中，構(gòu)建不同類型農(nóng)村居民點(diǎn)的空間重構(gòu)策略；張瑞頠等[18]從土地宜耕性和生態(tài)主導(dǎo)功能入手，將農(nóng)村居民點(diǎn)空間優(yōu)化模式進(jìn)一步劃分為四周環(huán)繞式、組團(tuán)嵌套式和整合遷并式．相關(guān)研究表明，農(nóng)村居民點(diǎn)的布局優(yōu)化呈現(xiàn)出研究?jī)?nèi)容更加系統(tǒng)化、研究方法更加多樣化的發(fā)展態(tài)勢(shì)．其中，加權(quán)Voronoi圖的地理空間分割功能在農(nóng)村居民點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)控中發(fā)揮了十分重要的作用[19-20]，但現(xiàn)有研究多數(shù)集中在地勢(shì)相對(duì)平坦、農(nóng)村發(fā)展差異較小的地區(qū)[21-22]，對(duì)居民點(diǎn)斑塊之間相互聯(lián)系及影響機(jī)制考慮不足，難以全面、客觀地衡量農(nóng)村居民點(diǎn)存在和分布的合理性．綜合相關(guān)研究來(lái)看，農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化的研究范圍還不夠微觀深入，評(píng)價(jià)指標(biāo)考慮還不夠充分全面，尤其是在地形條件復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的西南丘陵山地區(qū)，其結(jié)果對(duì)緩解鄉(xiāng)村衰退、促進(jìn)城鄉(xiāng)融合發(fā)展的作用有限，難以滿足相關(guān)實(shí)踐需求．

重慶作為西部農(nóng)村勞務(wù)輸出的主要地區(qū)，伴隨著三峽庫(kù)區(qū)移民打工潮和人口城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，“人走地荒”現(xiàn)象顯得尤為突出，不利于土地集約利用和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)．基于此，本研究選取農(nóng)村人口轉(zhuǎn)移較快、農(nóng)村居民點(diǎn)布局散亂的重慶市江津區(qū)李市鎮(zhèn)為研究案例，通過農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”指標(biāo)評(píng)價(jià)體系選取優(yōu)勢(shì)居民點(diǎn)圖斑，利用改進(jìn)MCR模型評(píng)價(jià)農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局的適宜性，并通過“擴(kuò)展源”生成不同等級(jí)的加權(quán)Voronoi圖，最后根據(jù)適宜性分類和加權(quán)Voronoi圖的空間組合特征確定各類農(nóng)村居民點(diǎn)的優(yōu)化模式和調(diào)控策略，以期為丘陵山區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化和科學(xué)管理工作提供參考．

1 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)域概況

江津區(qū)(105°49′～106°38′E，28°28′～29°28′N)位于重慶市西南之陲，處于長(zhǎng)江中上游、三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)保護(hù)帶尾端．李市鎮(zhèn)地處江津區(qū)腹心地帶(圖1)，轄區(qū)面積179.52 km2，轄2個(gè)社區(qū)居委會(huì)、9個(gè)行政村及120個(gè)村(居)民小組，總?cè)丝?萬(wàn)余人，其中農(nóng)業(yè)人口約7.8萬(wàn)人．研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，海拔在181～887 m之間，地勢(shì)南高北低，地貌類型主要為深丘和淺丘帶壩．研究區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)分布呈現(xiàn)“北緊(湊)南散(亂)”的格局，據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積1 389.78 hm2，占土地總面積的7.74%，人均用地為178.24 m2/人，用地水平相對(duì)偏高，集約程度較差，浪費(fèi)閑置嚴(yán)重．與傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)和平原地區(qū)相比，研究區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)一方面受地理?xiàng)l件限制呈現(xiàn)散亂無(wú)序的空間分布格局，另一方面受城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速的影響而處于深刻的變革和轉(zhuǎn)型之中，是當(dāng)前國(guó)土空間綜合治理的難點(diǎn)區(qū)域．

1.2 數(shù)據(jù)處理

本研究主要采用了江津區(qū)2016年1∶1萬(wàn)土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)(2006-2020年)、永久基本農(nóng)田劃定成果、DEM數(shù)據(jù)(空間分辨率為30 m)、Landsat8 OLI遙感影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒、地質(zhì)災(zāi)害防治和各村農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等相關(guān)資料．

研究數(shù)據(jù)處理過程如下： ① 通過土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)用地?cái)?shù)據(jù)，并與遙感影像進(jìn)行疊加，通過圖像解譯、判讀，篩選出符合條件的農(nóng)村居民點(diǎn)用地圖斑4 343個(gè)，共計(jì)1 256.15 hm2；② 利用DEM數(shù)字高程模型，生成李市鎮(zhèn)高程、坡度和地表起伏度圖；③ 以6～8月的平均值作為當(dāng)年代表數(shù)據(jù)，利用Landsat8 OLI影像，由歸一化植被指數(shù)計(jì)算獲取研究區(qū)植被覆蓋度；④ 根據(jù)江津區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃成果提取李市鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害威脅分布數(shù)據(jù)；⑤ 指標(biāo)類型數(shù)據(jù)在經(jīng)過拼接、配準(zhǔn)、裁剪和重采樣等一系列預(yù)處理后，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成30 m×30 m大小的柵格數(shù)據(jù)，并投影到統(tǒng)一的坐標(biāo)系．

2 研究方法

2.1 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”評(píng)價(jià)模型

2.1.1 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”選取

“源”即要素?cái)U(kuò)展的起點(diǎn)[13]，農(nóng)村居民點(diǎn)源地指現(xiàn)狀居民點(diǎn)用地．農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”由于其所處地域和個(gè)體特征的差異性，其空間擴(kuò)展能力并不能“一視同仁”．若將全部居民點(diǎn)納入源地范圍，會(huì)導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)斑塊的過度競(jìng)爭(zhēng)，不利于規(guī)模集群和優(yōu)化配置．本研究依據(jù)規(guī)模、區(qū)位和地域環(huán)境等因素設(shè)定“擴(kuò)展源”的選取原則[23]： ① 單個(gè)居民點(diǎn)斑塊面積大于0.5 hm2；② 居民點(diǎn)與最近交通干道距離在800 m以內(nèi)；③ 居民點(diǎn)的海拔小于500 m、坡度小于8°；④ 居民點(diǎn)用地范圍不涉及地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)、永久基本農(nóng)田及生態(tài)敏感地帶．

根據(jù)以上選取原則，結(jié)合研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)現(xiàn)有特征，篩選出254個(gè)現(xiàn)狀圖斑作為農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”(圖1)．

2.1.2 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”分級(jí)

在確定農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的基礎(chǔ)上，通過建立綜合影響力評(píng)價(jià)體系可實(shí)現(xiàn)對(duì)“擴(kuò)展源”的分級(jí)，從而識(shí)別出不同等級(jí)“擴(kuò)展源”居民點(diǎn)斑塊的差異化特征．作為復(fù)雜的評(píng)價(jià)過程，農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”綜合影響力的大小既受到斑塊規(guī)模和形狀等居民點(diǎn)本底特征的影響，同時(shí)還與周圍自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等外部因素的干擾息息相關(guān)，且不同因素之間對(duì)綜合影響力的作用程度和效果也不盡相同．參考相關(guān)研究[10-11]，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)可操作性、科學(xué)性和全面性等原則，從自然條件、規(guī)模形態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等三方面選取相關(guān)指標(biāo)(表1)，建立綜合影響力指標(biāo)體系，對(duì)李市鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”斑塊進(jìn)行評(píng)價(jià)．

表1 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”綜合影響力測(cè)評(píng)指標(biāo)體系

(1) 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理．為消除要素間量綱差異的影響，采用極差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理．其中：

正向指標(biāo)

f1=(x-xmin)/(xmax-xmin)×100

(1)

負(fù)向指標(biāo)

f2=(xmax-x)/(xmax-xmin)×100

(2)

式中：f1和f2為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；x是某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性值；xmax為某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大屬性值；xmin為某個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小屬性值．

(2) 指標(biāo)權(quán)重確定．由于各指標(biāo)對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”斑塊的影響程度不同，為避免主觀因素干擾，本研究采用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，其計(jì)算公式為：

式中：ej是指標(biāo)j的信息熵；m=254，為全部農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”斑塊數(shù)量；Pij是第j個(gè)指標(biāo)下第i個(gè)居民點(diǎn)斑塊的特征比重；dij是標(biāo)準(zhǔn)化后居民點(diǎn)斑塊i的第j個(gè)指標(biāo)分值；Mj是指標(biāo)j的熵權(quán)權(quán)重；n為指標(biāo)數(shù)．

(3) 綜合影響力測(cè)算．本研究采用單元加權(quán)求和法計(jì)算農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”斑塊綜合影響力，其計(jì)算公式為

(6)

式中：S為農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的綜合影響大小，F(xiàn)j為指標(biāo)j標(biāo)準(zhǔn)化后分值，Mj為指標(biāo)j的權(quán)重，n為指標(biāo)數(shù)．

2.2 改進(jìn)MCR模型

2.2.1 模型構(gòu)建

MCR模型最早由Knaapen等[24]學(xué)者提出，后被廣泛應(yīng)用于物種傳播擴(kuò)散和生態(tài)景觀格局構(gòu)建[25-26]．近年來(lái)，一些學(xué)者通過借助MCR模型模擬源向周圍空間擴(kuò)張的過程來(lái)表達(dá)農(nóng)村居民點(diǎn)的空間適宜程度．然而將MCR模型直接應(yīng)用于模擬農(nóng)村居民點(diǎn)源地向外拓展時(shí)，若不考慮源自身結(jié)構(gòu)和功能的差異，其結(jié)果與實(shí)際吻合程度較差，在地形條件較為復(fù)雜的丘陵山區(qū)更是如此．因此，本研究在傳統(tǒng)MCR模型的基礎(chǔ)上，考慮引入不同等級(jí)源的相對(duì)阻力因子(Kj)，對(duì)原MCR模型進(jìn)行適度修正，重新構(gòu)建了改進(jìn)后的MCR′模型[27]，其計(jì)算公式為

(7)

式中：FMCR′為改進(jìn)后的農(nóng)村居民點(diǎn)最小累計(jì)阻力值，f為空間任意一點(diǎn)最小阻力與到源的距離和景觀基面特征呈正相關(guān)的未知函數(shù)，Dij為源j到某一景觀單元i的空間距離，Ri為景觀單元i的阻力系數(shù)，Kj為不同等級(jí)源對(duì)應(yīng)的相對(duì)阻力因子．Kj的取值大小由“擴(kuò)展源”等級(jí)決定．源的等級(jí)越高，擴(kuò)張能力越強(qiáng)，其相對(duì)阻力因子Kj就越小．綜合相關(guān)研究成果[12]，本研究將一級(jí)“擴(kuò)展源”阻力因子賦值為0.5、二級(jí)賦值為0.7、三級(jí)賦值為0.9．

2.2.2 阻力體系構(gòu)建

根據(jù)丘陵山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)形成和發(fā)展的主要影響因素，結(jié)合實(shí)際選取了反映地形、區(qū)位和用地相關(guān)的9個(gè)阻力因子構(gòu)建阻力指標(biāo)體系(表2)．地形阻力主要選取海拔、坡度和地形起伏因子進(jìn)行表達(dá)： 海拔和坡度決定著農(nóng)村住房建設(shè)的成本和居民交通的便捷度，而農(nóng)村居民點(diǎn)的分布格局與地勢(shì)起伏具有明顯的關(guān)聯(lián)性[28]；一般情況下，海拔高、坡度大、起伏度較大的地區(qū)生產(chǎn)生活成本高，農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局阻力系數(shù)大[29]．區(qū)位阻力主要基于人們獲取物質(zhì)、信息和能量的便利程度進(jìn)行衡量；通常距公路、水源地和建制鎮(zhèn)越近，農(nóng)村居民點(diǎn)布局適宜性阻力越小，反之越大[30]．用地阻力主要反映不同的土地類型和用地方式對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)發(fā)展和擴(kuò)張的限制程度；顯然，在水土流失嚴(yán)重地區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)、生態(tài)敏感地帶和生態(tài)脆弱區(qū)，農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)擴(kuò)張限制程度較大[31]．

表2 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”阻力指標(biāo)體系

根據(jù)相關(guān)研究成果[13-15]，考慮研究區(qū)實(shí)際情況，確定了各因子的阻力等級(jí)和阻力系數(shù)，結(jié)合層次分析法和專家打分法確定了各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，運(yùn)用ArcGIS空間分析中的Cost Distance模塊可計(jì)算出農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”與阻力基面的最小累計(jì)阻力成本[32]．同時(shí)借鑒生態(tài)學(xué)的最小限制因子定律，對(duì)最小累計(jì)阻力面采取極值方法(cell statistics)進(jìn)行疊加，并采用幾何周期分類法(geometrical intervals)將所有柵格單元?jiǎng)澐譃?個(gè)等級(jí)，從而得到阻力分區(qū)結(jié)果．

2.3 加權(quán)Voronoi圖

加權(quán)Voronoi圖是對(duì)常規(guī)Voronoi圖的拓展，是一種更為有效的空間范圍分割方法．該方法除考慮距離遠(yuǎn)近這一因素外，還考慮各發(fā)生元之間的差異性，實(shí)現(xiàn)了雙重條件約束下新的空間剖分[33-34]．加權(quán)Voronoi圖的定義為： 對(duì)于平面空間任意點(diǎn)Pi(i=1，2，…，n)，都給定不同的權(quán)重λi(i=1，2，…，n)，則V(Pi，Pj)為權(quán)重為λi的點(diǎn)Pi的集合[35]．其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(8)

在丘陵山地區(qū)，村莊的發(fā)展模式一直以來(lái)受到自然條件的極大約束，農(nóng)村居民點(diǎn)的建設(shè)和整理往往需要在不同行政單元之間進(jìn)行協(xié)調(diào)布局．加權(quán)Voronoi圖通過賦予發(fā)生元不同權(quán)重，打破了傳統(tǒng)行政界線的限制．在農(nóng)村居民點(diǎn)的重構(gòu)優(yōu)化中，如何充分利用加權(quán)Voronoi圖發(fā)生元的差異性是關(guān)鍵．本研究的布局優(yōu)化思路是利用ArcGIS的拓展工具插件[36]，將農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”作為發(fā)生元，以其對(duì)應(yīng)的綜合影響力分值的平方根為權(quán)重生成加權(quán)Voronoi圖[37]．在這種情況下，“擴(kuò)展源”的等級(jí)和權(quán)重分別從宏觀和微觀層面體現(xiàn)了差異化特征，結(jié)合適宜性分區(qū)結(jié)果能更好地實(shí)現(xiàn)居民點(diǎn)的空間優(yōu)化配置．

3 結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”等級(jí)劃分

由(6)式所得，研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的綜合分值集中在22.43～77.93之間．根據(jù)綜合分值大小，在ArcGIS平臺(tái)中運(yùn)用自然斷點(diǎn)法將農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”劃分為3個(gè)級(jí)別，其中將綜合分值在22.43～43.85之間的劃分為1級(jí)(S1)，分值在43.85～52.35之間的劃分為2級(jí)(S2)，分值大于52.35的劃分為3級(jí)(S3)．

統(tǒng)計(jì)分析各等級(jí)“擴(kuò)展源”特征表明(表3)，研究區(qū)S2級(jí)“擴(kuò)展源”在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到117個(gè)，在斑塊面積、斑塊面積比例和斑塊密度上均為三者中最高，但其斑塊平均面積最小，僅為0.82 hm2，說(shuō)明研究區(qū)域S2級(jí)居民點(diǎn)總體規(guī)模大，集聚程度較高，但其斑塊個(gè)體特征不明顯；S1級(jí)“擴(kuò)展源”斑塊平均面積為1.09 hm2，高出一般水平，說(shuō)明斑塊本底條件較好；S3級(jí)“擴(kuò)展源”數(shù)量最少(63個(gè))，面積最小(56.20 hm2)，僅占總體的24.10%，密度分布為0.31個(gè)/hm2，景觀特征趨于細(xì)碎化和破碎化．在空間格局上(圖1)，S1級(jí)“擴(kuò)展源”在北部場(chǎng)鎮(zhèn)附近和南部河谷淺丘區(qū)域呈高值集群分布，S2級(jí)“擴(kuò)展源”主要分布在離水域和道路稍遠(yuǎn)的，相對(duì)平緩的山丘地帶，S3級(jí)“擴(kuò)展源”分布比較雜亂零散．由此可以看出，在丘陵山地區(qū)，農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局特征受地形和水源影響較大，各等級(jí)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的空間分異特征明顯．

表3 不同等級(jí)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”景觀特征

3.2 最小累計(jì)阻力分析結(jié)果

根據(jù)改進(jìn)MCR模型結(jié)果顯示(圖2)，在地形阻力方面，西南部阻力較大、北部阻力較小；區(qū)位阻力沿道路、河流的條帶性指向性分布明顯，且在北部場(chǎng)鎮(zhèn)周圍阻力值普遍較小；在用地阻力方面，整體呈現(xiàn)“東西高，中部低”的分布態(tài)勢(shì)．阻力基面分值在1.822～7.159之間，明顯可以看出高值區(qū)主要集中在位于大橋村、洞塘村和龍吟村一側(cè)的高海拔山區(qū)，而低值區(qū)在鎮(zhèn)域中部呈明顯的條帶狀分布．各阻力綜合疊加表明，李市鎮(zhèn)北部阻力普遍較小，阻力高值區(qū)多集中在鎮(zhèn)域中部和南部，西南部有最大阻力區(qū)分布．

圖2 農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”阻力模擬空間分布

由圖3a可得，各阻力分區(qū)面積呈現(xiàn)出“中間大，兩頭小”的“金字塔”型數(shù)量結(jié)構(gòu)： 一般阻力區(qū)分布范圍最廣，面積占比為29.58%；較小阻力區(qū)和較大阻力區(qū)面積次之，占比分別為25.66%和21.70%，而最小阻力區(qū)和最大阻力區(qū)占比分別為15.94%和7.12%，階梯式遞減規(guī)律明顯．通過ArcGIS軟件將農(nóng)村居民點(diǎn)與阻力分區(qū)疊加，分別統(tǒng)計(jì)不同阻力分區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點(diǎn)的規(guī)模．其中，位于一般阻力區(qū)范圍內(nèi)的居民點(diǎn)規(guī)模最大，占比達(dá)到27.88%；位于最小阻力區(qū)和較小阻力區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)規(guī)模相差不大，占比分別為26.89%和26.26%；在較大阻力區(qū)內(nèi)，農(nóng)村居民點(diǎn)面積為199.84 hm2，占比為15.91%；位于最大阻力區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)數(shù)量最少，面積僅為39.38 hm2．農(nóng)村居民點(diǎn)適宜程度的高低通過最小累積阻力的大小來(lái)模擬，而不同的阻力分區(qū)對(duì)應(yīng)著農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布的適宜性程度，由此將研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)整體劃分為5個(gè)適宜性級(jí)別．如圖3b所示，研究區(qū)主要以高度適宜類、較適宜類和一般適宜類居民點(diǎn)為主，不適宜和極不適宜類居民點(diǎn)整體比重不足20%．

圖3 研究區(qū)阻力分區(qū)及農(nóng)村居民點(diǎn)適宜性分類統(tǒng)計(jì)

3.3 基于加權(quán)Voronoi多邊形的優(yōu)化組合類型識(shí)別

受復(fù)雜地形條件影響，研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)呈現(xiàn)集群交錯(cuò)分布態(tài)勢(shì)．為便于農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化，在適宜性劃分的基礎(chǔ)上，本研究將高適宜和較適宜類農(nóng)村居民點(diǎn)合并為Ⅰ類，一般適宜類劃分為Ⅱ類，不適宜和極不適宜類合并為Ⅲ類．按照“等級(jí)組合，層層控制”的原則，利用適宜性分區(qū)與加權(quán)Voronoi多邊形的空間位置關(guān)系進(jìn)行“點(diǎn)面結(jié)合”，最大程度實(shí)現(xiàn)各類農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)勢(shì)類型組合和空間優(yōu)化配置．

通過對(duì)應(yīng)等級(jí)差異，最終共形成9種不同的組合方式(表4)．據(jù)統(tǒng)計(jì)，處于V1級(jí)別加權(quán)Voronoi多邊形范圍內(nèi)的居民點(diǎn)面積共計(jì)215.56 hm2．其中，Ⅰ類居民點(diǎn)規(guī)模最大，占據(jù)主導(dǎo)地位；Ⅱ類居民點(diǎn)面積為28.09 hm2，主要分布于鎮(zhèn)域中部和北部；Ⅲ類居民點(diǎn)面積共計(jì)2.65 hm2，僅在黃桷村、兩岔村和沙梗村有零星分布．在V2勢(shì)力范圍內(nèi)，各類居民點(diǎn)面積總計(jì)610.82 hm2，其面積從大到小依次為： Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ；相較于V1加權(quán)Voronoi多邊形，各類居民點(diǎn)面積均有所增加，分布范圍更廣，且在Ⅱ類和Ⅲ類居民點(diǎn)上體現(xiàn)得更為明顯．在V3級(jí)別的加權(quán)Voronoi多邊形中，Ⅰ類和Ⅱ類居民點(diǎn)面積分別為153.13 hm2和150.45 hm2，兩者數(shù)量結(jié)構(gòu)差異不大，空間分布狀況相似；Ⅲ類居民點(diǎn)面積為126.19 hm2，主要分布在東部的兩岔村和南部的洞塘村．

表4 農(nóng)村居民點(diǎn)加權(quán)Voronoi多邊形空間優(yōu)化組合類型識(shí)別結(jié)果

3.4 農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化調(diào)控策略

由于資源稟賦和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素在空間配置上的差異，各類農(nóng)村居民點(diǎn)呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展路徑，而不同的發(fā)展路徑對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的優(yōu)化調(diào)控提出了不同的要求．根據(jù)各發(fā)展類型居民點(diǎn)與加權(quán)Voronoi圖的空間優(yōu)化組合類型分析結(jié)果，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，可將鎮(zhèn)域農(nóng)村居民點(diǎn)劃分為重點(diǎn)發(fā)展型、一般發(fā)展型、改造提升型和遷建拆并型4種模式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村生活居住空間的合理規(guī)劃布局(圖4)．

圖4 農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化結(jié)果

重點(diǎn)發(fā)展型側(cè)重考慮新村建設(shè)和產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，主要是位于V1和V2勢(shì)力范圍內(nèi)的Ⅰ類居民點(diǎn)，總面積為514.57 hm2．該類型在三角壩-林家嘴社區(qū)以及黃桷村-孔目村一帶分布較為集中，大多臨近場(chǎng)鎮(zhèn)，區(qū)位條件較好，擁有良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和便捷的交通，可作為農(nóng)村居民點(diǎn)布局和建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域．重點(diǎn)發(fā)展型A類由于其自身具備較高的適宜性，可作為中心村進(jìn)行集中建設(shè)；B類適宜性次之，可作為基層村進(jìn)行集聚建設(shè)．該類型居民點(diǎn)應(yīng)加快推進(jìn)城鎮(zhèn)化和社區(qū)化，提高人口集聚能力，提升公共服務(wù)水平，積極合理引導(dǎo)周邊區(qū)域規(guī)模較小、形態(tài)分散的零星居民點(diǎn)集中靠攏．與此同時(shí)，該區(qū)域需要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)集聚引導(dǎo)，通過招商引資等措施推進(jìn)城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、推動(dòng)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)土地整治、以產(chǎn)業(yè)吸引人口集中，增強(qiáng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力．

一般發(fā)展型居民點(diǎn)總規(guī)模為199.78 hm2，根據(jù)所處加權(quán)Voronoi多邊形的級(jí)別不同而略有差異，包括A和B兩類．該模式主要分布在距離場(chǎng)鎮(zhèn)和主要干道稍遠(yuǎn)的地帶，圍繞重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)呈現(xiàn)出零星式組團(tuán)的特征．該模式居民點(diǎn)雖然不具備成為中心村和基層村的條件，但是其發(fā)展?jié)摿薮螅ㄟ^“適度集中，聯(lián)動(dòng)發(fā)展”，合理控制規(guī)模，逐步提升集聚性和輻射能力．通過一定的政策引導(dǎo)，采取“自我更新”的方式，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展方面做到與重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)實(shí)現(xiàn)共建共享、互通互利．在土地集約利用的前提下，有計(jì)劃地進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)用地的合理布局，建設(shè)現(xiàn)代化的農(nóng)村社區(qū)，改善農(nóng)村人居環(huán)境，提高農(nóng)民生活水平．

改造提升型分兩種情況，包括位于V3影響范圍的Ⅰ類居民點(diǎn)(改造提升型A類)和Ⅱ類居民點(diǎn)(改造提升型B類)，共計(jì)112.03 hm2．改造提升型A類不宜作為集中建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域；同理，改造提升型B類也缺乏集聚建設(shè)的有利條件和內(nèi)生動(dòng)力．在西南丘陵地區(qū)，農(nóng)村居民點(diǎn)的布局優(yōu)化應(yīng)在注重提高集聚程度的同時(shí)，通過適度引導(dǎo)，合理規(guī)劃實(shí)現(xiàn)“內(nèi)部消化”與“外部融合”： 一是通過充分挖潛內(nèi)部用地潛力，整合零散居民點(diǎn)，消化閑置宅基地和荒廢庭院，提高土地利用率；二是積極探索鄉(xiāng)村生活居住空間與生態(tài)、生產(chǎn)空間的外部融合，以田園式整理和生態(tài)化改造的模式緩解當(dāng)前用地緊張的矛盾，實(shí)現(xiàn)“三生”空間的有機(jī)統(tǒng)一，從而改善鄉(xiāng)村景觀環(huán)境．通過采取合理的改造提升方式，在生活環(huán)境治理、鄉(xiāng)村文化保護(hù)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面形成一系列特色示范村落，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村生活空間的增減有序和生態(tài)宜居．

遷建拆并型共計(jì)238.22 hm2，在大橋村、洞塘村和龍吟村分布最多，東部的兩岔村和沙梗村也有小范圍分布．遷建拆并型發(fā)展?jié)摿Σ淮螅饕鉀Q基礎(chǔ)設(shè)施條件較差、空心化嚴(yán)重、受地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅的農(nóng)村居民點(diǎn)．此模式有3種優(yōu)化途徑： 遷建拆并型A類整體遷移到附近中心村進(jìn)行集中安置；遷建拆并型B類遷移至附近基層村進(jìn)行集中安置；遷建拆并型C類在沒有明確的遷移中心的情況下，應(yīng)通過合并重組零散村落的方式建設(shè)新村．對(duì)于集中搬遷安置居民，政府應(yīng)適當(dāng)給予一定優(yōu)惠政策支持，對(duì)于相鄰較近的合并重組村落應(yīng)合理布局村莊建設(shè)，避免出現(xiàn)大拆大建的現(xiàn)象．采取“散村歸并、危房改造”的原則，將衰敗嚴(yán)重、條件較差的農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行整合，加強(qiáng)農(nóng)村宅基地的管理，積極鼓勵(lì)村莊生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；而位于災(zāi)害頻發(fā)區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合生態(tài)搬遷移民等扶貧惠民工作，對(duì)搬離后的原有宅基地進(jìn)行拆除和復(fù)墾，這樣既有利于占補(bǔ)平衡的實(shí)現(xiàn)，也有利于恢復(fù)區(qū)域生態(tài)涵養(yǎng)功能．

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

本研究在構(gòu)建農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”評(píng)價(jià)體系基礎(chǔ)上，利用改進(jìn)最小累計(jì)阻力模型對(duì)江津區(qū)李市鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)適宜性類型進(jìn)行了劃分，并結(jié)合加權(quán)Voronoi圖探討了農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局優(yōu)化方法和策略，得到了如下主要結(jié)論．

1) 根據(jù)農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”評(píng)價(jià)體系，本研究將所有“擴(kuò)展源”劃分為3個(gè)級(jí)別(S1、S2和S3)．研究結(jié)果表明，在數(shù)量結(jié)構(gòu)上，S2級(jí)“擴(kuò)展源”占據(jù)主導(dǎo)地位，但其斑塊個(gè)體特征不如S1和S3級(jí)“擴(kuò)展源”明顯；在空間分布上，丘陵山地區(qū)各等級(jí)居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的空間分異特征明顯，山水格局在一定程度上限制了居民點(diǎn)的分布和拓展．

2) MCR′評(píng)價(jià)結(jié)果表明研究區(qū)北部阻力整體小于南部．通過空間疊加分析可以發(fā)現(xiàn)，位于一般阻力區(qū)范圍內(nèi)的居民點(diǎn)規(guī)模最大，占比達(dá)到27.88%，而位于最大阻力區(qū)內(nèi)的居民點(diǎn)數(shù)量最少，占比僅為3.06%．位于最小阻力區(qū)、較小阻力區(qū)內(nèi)和較大阻力區(qū)的居民點(diǎn)分別占比為26.89%，26.26%和15.91%．總體來(lái)看，高適宜類農(nóng)村居民點(diǎn)主要分布在淺丘帶壩區(qū)，低適宜類則多數(shù)集中在海拔較高的西南部丘陵地區(qū)．

3) 結(jié)合適宜性分區(qū)結(jié)果，運(yùn)用加權(quán)Voronoi多邊形通過“點(diǎn)面組合”，總結(jié)形成重點(diǎn)發(fā)展型、一般發(fā)展型、改造提升型和遷建拆并型等4種農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化模式．丘陵山地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的布局優(yōu)化需采取集約化、差異化的調(diào)整重構(gòu)方案，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)量和空間上的“雙管齊下”： 重點(diǎn)發(fā)展型側(cè)重于中心村和基層村的集聚建設(shè)模式；一般發(fā)展型則應(yīng)采取與重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)實(shí)現(xiàn)共建共享、互通互利的聯(lián)動(dòng)發(fā)展策略；改造提升型在進(jìn)行“內(nèi)外挖潛”的同時(shí)，還需注重特色村落的培育；遷建拆并型主要針對(duì)處于偏遠(yuǎn)地帶、發(fā)展?jié)摿Σ淮蟮霓r(nóng)村居民點(diǎn)．

4.2 討 論

農(nóng)村居民點(diǎn)“擴(kuò)展源”的選取和確定是本研究的基礎(chǔ)內(nèi)容．在利用改進(jìn)MCR擴(kuò)展模擬和加權(quán)Voronoi圖時(shí)均考慮到農(nóng)村居民點(diǎn)源地的等級(jí)差異性，實(shí)現(xiàn)了兩種方法的有效結(jié)合．MCR′模型評(píng)價(jià)結(jié)果分布特征符合李市鎮(zhèn)的實(shí)際情況，由此也說(shuō)明運(yùn)用該方法來(lái)確定農(nóng)村居民點(diǎn)的布局適宜性是可行的．在生成加權(quán)Voronoi多邊形時(shí)，本研究并未按照傳統(tǒng)思路直接將適宜性分類中的優(yōu)勢(shì)斑塊作為發(fā)生元，而是再次利用農(nóng)村居民點(diǎn)源地斑塊，其優(yōu)勢(shì)在于使布局優(yōu)化的結(jié)果不再僅僅局限于零星居民點(diǎn)的搬遷，以“點(diǎn)面組合”的方式做到了資源的有效協(xié)調(diào)和配置．以加權(quán)Voronoi圖確定的“擴(kuò)展源”影響范圍作為空間約束，分析不同適宜性類型農(nóng)村居民點(diǎn)與加權(quán)Voronoi多邊形的空間位置關(guān)系，使其空間格局趨于合理化，能有效提高農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化實(shí)踐的指導(dǎo)性．在此基礎(chǔ)上，尊重差異，因勢(shì)利導(dǎo)，通過制定“中心集聚-基層集聚-聯(lián)動(dòng)發(fā)展-內(nèi)外挖潛-遷移安置-合并重組”等差異化優(yōu)化調(diào)控策略，為推進(jìn)丘陵山地區(qū)農(nóng)村土地整治和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)提供了科學(xué)的依據(jù)．

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，更需要積極探索農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化配置的最佳方案，保障農(nóng)村的健康發(fā)展．雖然本研究為其提供了新的思路和視角，但農(nóng)村居民點(diǎn)的定位布局與定點(diǎn)優(yōu)化研究是一項(xiàng)長(zhǎng)期、復(fù)雜的系統(tǒng)工程．由于數(shù)據(jù)獲取限制，本研究在最小累計(jì)阻力模型評(píng)價(jià)體系中未考慮地方政策和人文風(fēng)俗等因素，在農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化調(diào)控方案中沒有考慮到諸如拆遷資金、公共服務(wù)和整治意愿等因素的影響，也沒有與鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃、土地整治規(guī)劃等進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)比分析．在未來(lái)的研究中可以適當(dāng)拓展研究范圍，在農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化過程中系統(tǒng)量化各方面影響要素，提高研究的科學(xué)性，為農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展規(guī)劃提供借鑒．