喀斯特山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)空間格局分析
——以貴州省冊亨縣為例

陳聞亞

（興義民族師范學(xué)院，貴州 興義 562400）

在國家實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的新時代背景下，鄉(xiāng)村聚落正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，欠發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村聚落空間發(fā)展問題值得關(guān)注，尤其西南喀斯特山區(qū)土地貧瘠、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境與貧困問題相互交織，農(nóng)村居民點(diǎn)的布局優(yōu)化問題亟待解決。近年來，對農(nóng)村居民點(diǎn)的空間研究從歷時演化過程及影響因素角度的分析較多，但針對典型貧困地區(qū)在經(jīng)歷脫貧攻堅階段建設(shè)后的居民點(diǎn)新變化和分布現(xiàn)狀研究目前較少。并且，隨著經(jīng)濟(jì)社會加速轉(zhuǎn)型，當(dāng)前農(nóng)村居民點(diǎn)發(fā)展演化已進(jìn)入新階段，在研究區(qū)域、內(nèi)容、深度方面需要結(jié)合社會發(fā)展變化趨勢和國家政策目標(biāo)進(jìn)行深入研究。在新農(nóng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興的新時代背景下，欠發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村空間發(fā)展更值得深入研究。

貴州省是國家脫貧攻堅主要陣地，位于桂黔滇喀斯特石漠化防治與水土保持區(qū)的冊亨縣作為貴州省典型山地縣之一，于1988年被列為國家級貧困縣，也是貴州省深度貧困縣之一，2020年3月冊亨縣成功脫貧摘帽。本文以冊亨縣為研究案例從規(guī)模、形態(tài)、集聚程度等角度分析冊亨縣農(nóng)村居民點(diǎn)的空間格局現(xiàn)狀，該研究過程為后續(xù)針對該地區(qū)鄉(xiāng)村發(fā)展變化背后所折射的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及未來發(fā)展道路的規(guī)劃探索奠定了基礎(chǔ)，可為我國同類喀斯特地區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)布局規(guī)劃以及鄉(xiāng)村振興相關(guān)工作提供一定借鑒。

本文通過搜集冊亨縣近期衛(wèi)星遙感影像、區(qū)域DEM數(shù)據(jù)以及行政區(qū)劃、交通、社會經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用GIS空間分析技術(shù)以及核密度估計、景觀格局分析等方法進(jìn)行處理，深入挖掘冊亨縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地空間分布的規(guī)律和特征，對農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模、密度、形態(tài)等的空間分異特征進(jìn)行研究，并根據(jù)研究結(jié)果進(jìn)行分析和探討，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，結(jié)合冊亨縣實(shí)際情況和發(fā)展規(guī)劃，分析農(nóng)村居民點(diǎn)用地的布局現(xiàn)狀，以期充實(shí)我國西南喀斯特山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的研究內(nèi)容，為同類型地區(qū)的鄉(xiāng)村振興發(fā)展和區(qū)域空間優(yōu)化布局提供參考。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)處理與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

冊亨縣（105°27′～106°12′E，24°38′～2°19′N）隸屬于貴州省黔西南布依族苗族自治州，地處珠江上游的兩大支流南、北盤江交匯夾角地帶。冊亨縣現(xiàn)轄13個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道），國土總面積2598km2，境內(nèi)溝谷縱橫、峰巒起伏，最高海拔1634m，最低海拔375m，平均海拔830m，是貴州緯度最低的縣份，素有“天然溫室”之稱，適宜各類作物生長。

2020年冊亨縣8.23萬貧困人口全部脫貧，74個貧困村全部出列，脫貧攻堅全面勝利建成易地扶貧搬遷安置區(qū)7個，搬遷8.75萬人，搬遷人數(shù)占全縣總?cè)藬?shù)的三分之一，占比全國最高，搬遷規(guī)模全國第二、全省第一，城鎮(zhèn)化率提升30個百分點(diǎn)，城鄉(xiāng)面貌發(fā)生巨變。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究涉及冊亨縣空間數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。空間數(shù)據(jù)主要通過地理空間云平臺獲取冊亨縣遙感影像和DEM數(shù)據(jù)（30m空間分辨率），對遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類及人工目視解譯精確校正，獲取冊亨縣土地利用數(shù)據(jù)。人口、交通等社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來源于《貴州省統(tǒng)計年鑒》及冊亨縣人民政府網(wǎng)站。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)是反映景觀結(jié)構(gòu)組成特征和空間配置關(guān)系的某些簡單定量指標(biāo)，能高度濃縮景觀格局信息，適合定量表達(dá)景觀格局和生態(tài)過程之間的關(guān)聯(lián)。本文選取斑塊數(shù)目、斑塊面積、斑塊面積占景觀面積比、斑塊形狀指數(shù)、平均斑塊分維數(shù)等指標(biāo)來刻畫冊亨縣居民點(diǎn)空間規(guī)模和形態(tài)特征。

1.3.2 最鄰近指數(shù)

最鄰近指數(shù)主要用于判斷斑塊的空間分布類型，即為集聚模式分布還是分散模式分布，如果最近鄰比率小于1，則表現(xiàn)的模式為聚類，如果指數(shù)大于1，則表現(xiàn)的模式趨向于擴(kuò)散。

1.3.3 核密度估計

核密度估計主要用于計算要素在其周圍鄰域中的密度，是一種檢測空間要素密度變化的有效方法，運(yùn)用該方法可直觀地分析出居民點(diǎn)空間數(shù)量分布的聚集程度和密度變化。

2 冊亨縣居民點(diǎn)空間格局分析

2.1 居民點(diǎn)規(guī)模分布特征

農(nóng)村居民點(diǎn)用地的規(guī)模分布特征主要體現(xiàn)在用地面積上，本文以冊亨縣居民點(diǎn)用地的斑塊面積為主要分析變量，進(jìn)行了總體分布特征統(tǒng)計和鄉(xiāng)鎮(zhèn)分異分析。

2.1.1 冊亨縣居民點(diǎn)規(guī)模分布總體特征

借助ArcGIS中地統(tǒng)計分析模塊工具，以農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊面積為分析變量，采用頻率直方圖對冊亨縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。由圖可知，冊亨縣居民點(diǎn)用地規(guī)模頻率分布圖非對對稱性顯著，數(shù)據(jù)與中心相背離。通過斑塊面積統(tǒng)計，其中值（509.1m2）小于均值（2363.5m2），說明占地面積少的居民點(diǎn)數(shù)量多，而面積大的居民點(diǎn)數(shù)量少；斑塊面積為200m2-500m2的農(nóng)村居民點(diǎn)數(shù)量占全縣斑塊總數(shù)的47%。由上述統(tǒng)計分析表明，冊亨縣居民點(diǎn)的規(guī)模普遍偏小，規(guī)模小的居民點(diǎn)比重大但規(guī)模差距小，規(guī)模大的居民點(diǎn)比重小但規(guī)模差距大，等級分異比較明顯。

圖1 冊亨縣2019年居民點(diǎn)規(guī)模頻率分布圖

2.1.2 冊亨縣居民點(diǎn)規(guī)模分布的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分異

冊亨縣居民點(diǎn)規(guī)模的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分異，選擇景觀格局指數(shù)中的斑塊面積、斑塊占景觀面積比例、斑塊數(shù)量進(jìn)行表達(dá)，如表1所示。

表1 冊亨縣2019年居民點(diǎn)景觀指數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模分異

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總體看來，斑塊面積最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為坡妹鎮(zhèn)，冗渡鎮(zhèn)次之，最低值出現(xiàn)在百口鄉(xiāng)，且與其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模差距較大。在數(shù)據(jù)處理過程中，由于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的斑塊分布狀態(tài)各不相同，若斑塊集中分布于一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小部分區(qū)域，則其PLAND值偏小，斑塊分布較為集中。NP指數(shù)越高，代表斑塊破碎度越高、分布散亂，NP最高值出現(xiàn)在坡妹鎮(zhèn)和冗渡鎮(zhèn)，一方面因?yàn)槠浒邏K面積大，一方面也說明了斑塊分布不集中；NP最低值出現(xiàn)在弼佑鎮(zhèn)、百口鄉(xiāng)、者樓街道，其中，者樓街道斑塊面積大但斑塊數(shù)量少，鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模相對較大。

2.2 居民點(diǎn)密度分布特征

農(nóng)村居民點(diǎn)用地的密度分布特征主要體現(xiàn)在斑塊分布的密度上，本文運(yùn)用平均最鄰近指數(shù)和核密度估計法分別測度冊亨縣居民點(diǎn)的分布狀態(tài)和密度的空間分布特征。

2.2.1 居民點(diǎn)分布狀態(tài)

平均最鄰近指數(shù)是指通過測量居民點(diǎn)斑塊質(zhì)心及與其最鄰近斑塊的質(zhì)心之間的距離，將其觀測距離值與假設(shè)隨機(jī)分布的平均距離值進(jìn)行比較，從而判斷在空間上居民點(diǎn)分布是否集聚。計算公式如下：

通過ArcGIS進(jìn)行平均最鄰近運(yùn)算，結(jié)果如表2所示。由計算結(jié)果可知，冊亨縣居民點(diǎn)分布呈集聚態(tài)勢。標(biāo)準(zhǔn)化Z值和P值是顯著性統(tǒng)計量度，可以衡量居民點(diǎn)的空間分布集聚或分散的程度，結(jié)果中Z為-143.26，且P為0，表明冊亨縣居民點(diǎn)用地的空間分布集聚態(tài)勢比較顯著。

表2 冊亨縣2019年居民點(diǎn)用地平均最鄰近指數(shù)

2.2.2 居民點(diǎn)密度分布

核密度估計是一種計算地理要素表面密度的方法，可用來衡量農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布密集情況，核密度估值越高，說明居民點(diǎn)分布越密集，核密度估值越低則表明研究區(qū)居民點(diǎn)分布較少，其計算公式為：

式中，f（x,y）為坐標(biāo)位于（x,y）位置的密度估值，n為居民點(diǎn)個數(shù)，h為帶寬或平滑參數(shù)，di為（x,y）位置到第i個觀測位置的距離，k（di/n）為核函數(shù)。

通過ArcGIS進(jìn)行核密度分析，將搜索半徑設(shè)置為3km，通過自然間斷點(diǎn)分級法將核密度估值分為5個等級，得到冊亨縣居民點(diǎn)用地密度分布圖（圖2）。2019年冊亨縣國土面積2598km2，農(nóng)村居民點(diǎn)用地斑塊共計11412個，居民點(diǎn)平均密度為4.39個/km2，總體平均密度較小。由核密度分析結(jié)果可知，居民點(diǎn)最密集區(qū)域達(dá)到33個/km2，由圖2可明顯看出居民點(diǎn)分布空間差異顯著，總體呈現(xiàn)出“西北部密集、中部至東南部稀疏”的空間格局。

圖2 冊亨縣2019年居民點(diǎn)密度分布圖

2.3 居民點(diǎn)形態(tài)分布特征

農(nóng)村居民點(diǎn)用地的形態(tài)分布特征主要體現(xiàn)于斑塊的形狀規(guī)則程度，本文用平均斑塊形狀指數(shù)SHAPE_MN、平均斑塊分維數(shù)FRAC_MN兩個指標(biāo)測度居民點(diǎn)的形態(tài)特征。SHAPE_MN指數(shù)通過計算居民點(diǎn)用地的周長與面積的關(guān)系反映斑塊形狀的復(fù)雜程度，取值范圍大于或等于1，當(dāng)值為1時，則說明斑塊形狀均為規(guī)則正方形，值越大時則說明區(qū)域內(nèi)的斑塊形狀越不規(guī)則。FRAC_MN指數(shù)是從分形維數(shù)的角度測度斑塊邊界折曲程度，反映斑塊的不規(guī)則程度和破碎化程度，其取值范圍為1到2之間，值越大則表明斑塊形態(tài)越不規(guī)則、破碎化越嚴(yán)重。

通過景觀格局指數(shù)計算，得到如下計算結(jié)果（表3），總體來看，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的SHAPE_MN指數(shù)小于1.5，說明冊亨縣居民點(diǎn)斑塊形態(tài)總體上較為規(guī)則，但者樓街道、巖架鎮(zhèn)、秧壩鎮(zhèn)、弼佑鎮(zhèn)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的指數(shù)值均同比偏高，表明這4個區(qū)域內(nèi)居民點(diǎn)斑塊形態(tài)相對較為復(fù)雜和不規(guī)則。而全縣所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的FRAC_MN指數(shù)都接近于1，分維數(shù)較小，表明居民點(diǎn)斑塊形態(tài)趨于規(guī)則、破碎化不嚴(yán)重。

表3 冊亨縣2019年居民點(diǎn)形態(tài)景觀指數(shù)分布

3 結(jié)論與討論

（1）冊亨縣居民點(diǎn)用地的規(guī)模普遍偏小，規(guī)模較小的居民點(diǎn)占全縣居民點(diǎn)的比重大，且其規(guī)模差距小，而規(guī)模較大的居民點(diǎn)占全縣居民點(diǎn)的比重小，但規(guī)模差距較大，居民點(diǎn)規(guī)模等級分異比較明顯；全縣居民點(diǎn)面積最大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為坡妹鎮(zhèn)，最小的為百口鄉(xiāng)，規(guī)模較大的居民點(diǎn)主要集中在者樓街道，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道間規(guī)模差距較大。

（2）冊亨縣居民點(diǎn)的總體平均密度較小，但居民點(diǎn)集聚分布態(tài)勢顯著，且具有明顯的空間差異特征，總體呈現(xiàn)出“西北部密集、中部至東南部稀疏”的空間格局，居民點(diǎn)密集核心區(qū)主要集中在坡妹鎮(zhèn)、冗渡鎮(zhèn)、丫他鎮(zhèn)和巧馬鎮(zhèn)。

（3）冊亨縣居民點(diǎn)形態(tài)的空間特征總體上較為規(guī)則，中部四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)形態(tài)相對復(fù)雜，西南部居民點(diǎn)形態(tài)相對規(guī)則，全縣居民點(diǎn)形態(tài)破碎化均不嚴(yán)重。

（4）本文系統(tǒng)分析了冊亨縣2019年居民點(diǎn)的空間格局特征，但因部分?jǐn)?shù)據(jù)難以獲取等原因，暫時沒有進(jìn)行影響因素的研究及長時間序列的動態(tài)比較研究，未能揭示冊亨縣居民點(diǎn)格局演變歷程和形成機(jī)理。未來將進(jìn)一步深入分析其格局演變和機(jī)理，構(gòu)建居民點(diǎn)布局體系，提供切實(shí)可行的優(yōu)化策略，這也是今后研究的重要方向。