城市近郊村莊空間分布格局及影響因素研究

張帥 呂國新 邵洪琪 楊小艷 李震 劉彥伶 張樂園

摘 要：村莊空間格局與區域自然、經濟、社會因素密切相關，研究村莊空間分布及影響規律對于城鄉聚落布局優化和城鄉融合發展具有重要的參考價值。以空間信息技術為支持，綜合核密度、分離度指數及緩沖區分析等方法對徐州市近郊村莊空間分布及影響因素進行研究。結果表明：（1）研究區東北和北部村莊分布密度大分離度高，而東部和東南部村莊分布密度小但分離度低;（2）研究區內大部分村莊布局在距河流水系2km、海拔小于50m、坡度小于15°的區域內，且隨著距道路交通和耕地的距離的增加，村莊分布逐漸減少;（3）道路交通、耕地、河流水系、坡度是村莊分布的關鍵影響因子。該研究結果揭示了研究區村莊空間分布格局及影響機理，可為鄉村地區國土空間優化與重構提供參考，也可為其他地區開展類似研究提供借鑒。

關鍵詞：村莊;空間分布;影響因素;分離度

中圖分類號 F321 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）06-0010-06

Spatial Distribution Pattern and Influencing Factors of Suburban Villages：a Case Study of Xuzhou City

ZHANG Shuai1? ?LV Guoxin2? ?SHAO Hongqi3? ?YANG Xiaoyan3? ?LI Zhen1? ?LIU Yanling1? ?ZHANG Leyuan1

（1Kewen College，Jiangsu Normal University，Xuzhou 221116，China;2Boyuan Planning and Design Group Co.，LTD. Nanjing 210001，China;3School of Geography，Geomatics and Planning，Jiangsu Normal University，Xuzhou 221116，China）

Abstract： The spatial pattern of villages is closely related to regional natural and economic and social factors. The study of spatial distribution and influencing law of villages has important reference value for the optimization of urban-rural settlement layout and urban-rural integration development. Based on spatial information technology，the spatial distribution and influencing factors of suburban villages in Xuzhou were studied by using kernel density， separation index and buffer zone analysis. The results indicate that：（1）most of the villages in north-eastern and northern area show high feature in the density and separation， while eastern and south-eastern area low; （2）the majority of villages are in the areas with the distance to river less than 2km， the elevation less than 50m and the slope less than 15°， and the number of villages decreases along with increase of the distances to road or arable land patches; （3）transportation， arable land， river and slope are the key influencing factors of village distribution. Our study explores the spatial feature of village location and their influencing mechanism， it can provide reference for the reconstruction and optimization of village layout.

Key words： Village; Spatial distribution; Influencing factors; Degree of separation

1 引言

當前，我國正處于城鄉二元結構轉型重構與融合發展的關鍵時期[1-2]，城鄉融合發展離不開城鄉聚落空間的優化與重構[3]。隨著經濟社會發展和城市化水平的提升，城鄉土地利用及空間格局必然會發生變化。對于我國而言，這種情況更加明顯，且突出的表現在鄉村的人口流失與空心化情況越來越普遍。鄉村空間優化與重構既成為我國當前城鄉融合發展階段的必然要求，也是促進國土空間高效集約利用、實現綠色發展的有效手段。

村莊空間與區域自然及經濟社會因素密切相關，研究村莊空間格局及其影響機理可為鄉村空間優化重構提供基礎理論支持。近年來，眾多學者基于Voronoi圖[4]、核密度[5]、分離度[6]、Ripiey′s K函數分析[7]、景觀格局指數[8-9]、遙感影像解譯[10]等遙感（RS）和地理信息系統（GIS）空間信息技術和方法，對村莊的演變[10-12]、分布[13-14]以及影響因素[15]、時空優化重構[16-17]等開展了廣泛研究，并取得了豐富的成果。

城市近郊區為區域經濟社會發展和城市擴張提供了重要的國土空間支撐，當前我國正處于經濟社會和城市化快速發展階段，城市近郊區國土空間格局變化劇烈。研究城市近郊村莊空間格局及影響機理對于實現國土空間的合理利用保護并促進區域經濟社會的可持續發展具有重要意義。徐州是我國淮海經濟區中心城市以及重要的煤炭資源型和工業城市，也是江蘇規劃建設的三大都市圈核心城市之一，近年來面臨著生態文明建設、轉型發展以及新型城鎮化的戰略任務，其城市近郊村莊發展更具典型性。

本研究基于RS和GIS空間信息技術，綜合采用核密度法等空間分析和Pearson相關分析方法，對徐州市近郊村莊空間分布及影響因素進行探討，以揭示其空間格局和影響機制，為農村居民的空間優化重構提供理論支持和參考。

2 研究區概況及數據來源

2.1 研究區概況 徐州市是江蘇北部重要城市，位于東經116°22～118°40′、北緯33°43′～34°58′之間，也是國家“一帶一路”重要節點城市;全市總面積面積11258km2，其中村莊面積為1207.34km2，占全市城鄉建設用地面積的73%。人口882.56萬人，其中農村戶籍人口293.72萬人，占比達33.3%，遠高于江蘇29.4%的農村人口比重。2020年，全市地區總產值（GDP）7319.77億元，人均可支配收入31166元，其中農村人均可支配收入21229，整體處于相對較低水平。本文以徐州市近郊區村莊為研究對象，研究范圍主要涉及徐州市城市建成區內部云龍、鼓樓、泉山區、三區以及近郊銅山和賈汪兩區。

2.2 數據來源與處理 研究區村莊空間數據采用人工交互解譯方法基于谷歌高清影像提取;行政區劃、交通等基礎地理信息數據來源于全國地理信息資源目錄服務系統以及百度地圖坐標拾取系統;高程、坡度、坡向等為地理空間數據云提供的ASTER GDEM數據;村莊、行政界線、道路等數據來源于徐州市土地利用變更數據;其他相關數據來源于《徐州市統計年鑒》等。需要指出：我國行政村作為基層自治單元，通常涵蓋多個自然村莊聚落（自然村），本文中所指村莊實際為自然村。

3 研究方法

3.1 空間分析方法

3.1.1 核密度分析 核密度估計（Kernel Density Estimation，KDE）是一種非參數的表面密度計算方法，通過輸入的要素數據集來計算整個區域的數據聚集狀況，從而產生一個連續的密度表面[12]。核密度分析主要從整個研究區的視角上分析村莊的空間分布特征，其值越大表示村莊分布越密集反之越稀疏。核密度計算方程為：

[fn（x）=1nhi-1nk（x-Xih）] （1）

式中：[fn（x）]為村莊核密度估計值;n為村莊數量;h為搜索半徑;k（）為核函數;（x-Xi）為估計村莊X到樣本村莊Xi的距離。

3.1.2 分離度分析 分離度描述某景觀類型斑塊分布的離散程度的指標。相較于普遍運用的面積比率，分離度還考慮到居民點斑塊數量，可以更準確地反映居民點的分布特征[6，18-19]。分離度分析可從不同尺度對村莊空間分布進行更加微觀、定量的分析，其值越大代表村莊空間分布越離散破碎。分離度計算方程為：

[Fi=Ri2Si]，[Ri=NiSi]，[Si=Ai/A] （2）

式中：[Ni]為行政村居民點斑塊數;[Ai]為行政村居民點總面積;[A]為行政村總面積;[Ri]為居民點密度;[S]為居民點面積指數;[Fi]為居民點分離度。

3.1.3 緩沖區分析 緩沖區分析緩是通過建立空間實體周圍一定寬度范圍內的緩沖區多邊形圖層[20]，然后將之與目標圖層疊加進行分析，主要用于解決鄰近度分析問題。這里應用緩沖區方法村莊分布與各影響因素之間的關系。

3.2 Pearson相關分析 Pearson相關系數是用來衡量2個變量之間的線性相關關系，取值范圍介于-1～+1之間。相關系數的絕對值越大，相關性越強，相關系數越接近于0，相關度越弱。通過Pearson相關分析可反應各影響因素與村莊分布的線性相關關系。其計算方程為：

[r=i=1n（xi-x）i=1n（yi-y）i=1n（xi-x）2i=1n（yi-y）2] （3）

式中：r為相關系數值;[Xi]為變量x對應的不同數值;[x]為變量x的平均數;[yi]為變量y對應的不同數值;[y]為變量y的平均數;n為變量個數。

4 結果與分析

4.1 村莊空間分布特征 應用空間統計分析發現，徐州近郊村莊平均規模1.705hm2，且有81%的村莊圖斑小于平均圖斑面積，表明研究區村莊斑塊較分散且破碎。研究區基于核密度分析的結果如圖1所示，從圖1可以看出，研究區村莊核密度由東南向西北呈先遞增后遞減的趨勢，且整體上形成從東北至西部的村莊聚集。其中，西部、西南部和東北部的銅山大彭以及賈汪大泉、老礦、大吳等鄉鎮街道是村莊分布的高密度區。這些鄉鎮街道在其所屬區內社會經濟發展水平相對較高，其村莊分布也相對較密集。

基于鄉鎮（街道）、村莊分離度計算結果如圖3、圖4和表1所示。從圖3、圖4和表1可以看出，研究區各鄉鎮村莊分離程度整體呈東北及西南高而東南和西北低的分布特征;東北部三尖河、老礦以及西南部銅山街道鄉鎮中村莊分布更加分散、破碎。由于三河尖街道位于城區且行政面積較小且城鎮化程度高，而老礦和銅山街道分別是銅山區和賈汪區的經濟、政治、文化相對發達的地區，其轄區內大部分地區都經歷過系統的規劃建設，村莊已于城市較難區分且大部分已轉化為城鎮用地，因此區域內現有村莊分布稀少且分散。基于行政村的分離度分析有利于進一步揭示村莊的分離程度分布規律，結果顯示村莊分離程度較低的行政村主要位于研究區東部地區大許、徐莊、單集等鄉鎮以及緊鄰市區北部和南部部分地區柳新、茅村、大吳、新區和張集等鄉鎮街道，分離程度較高的主要分布在東北和西南銅山、老礦和大吳等鄉鎮街道。

整體來看，老礦、大泉和銅山等鄉鎮街道在核密度分析中屬于村莊高密度分布區，但在分離度分析中屬于高分離度區，說明這幾個地區雖然有大量的村莊圖斑分布，而圖斑面積小較為分散、破碎。而研究區東部地區核密度分析結果較低，但分離度分析結果較低，說明在這些地區村莊圖斑數量少、密度小，而其圖斑面積大且呈規模分布。

4.2 村莊分布的影響因素 村莊的空間分布受到很多因素的影響，本文選取高程、坡度、距河流水系距離、道路交通、距市中心距離、距鎮中心距離、距耕地距離作為村莊空間分布的影響因素進行研究分析。首先對村莊與各影響因素進行Pearson相關分析（表2）。從表2可以看出，自然因素各指標相關系數較小，而經濟社會因素中各指標相關系數均較大，說明社會因素、人類活動強度對村莊格局產生的影響更大。

（1）河流水系。以200m、500m、1000m、2000m為緩沖距離建立河流水系多環緩沖區并進行統計（表3），在河流水域200m緩沖區范圍內有8.38%的村莊，500m緩沖區范圍以內累計僅有25.39%的村莊，500m以外的緩沖區分布有74.6%的村莊。同時，隨著緩沖區距離增加，村莊規模比重也不斷增加，但當緩沖距離大于2000m時村莊規模僅為20.46%，說明研究區河流2000m范圍內應是村莊分布較為適宜的區域。

（2）地形地勢。從徐州市實際地形地貌出發，分別將研究區高程和坡度劃分為多個級別區域，并與村莊圖斑進行空間疊加分析（表4）。從表4可以看出，研究區分布在高程為50m以下的村莊占總規模的94.93%，而坡度小于15°的區域中村莊分布個數達到98.75%，表明地形地勢因素對研究區村莊分布具有關鍵性的制約作用。

（3）道路交通。對研究區道路交通按照不同距離建立多環緩沖區并進行統計分析（表5），結果顯示，研究區內有87.44%的村莊分布在道路交通1000m以內的緩沖區里，其中70.29%的村莊分布在道路交通緩沖區500m以內。隨著距離道路交通距離的增大，村莊分布密度和數量逐漸降低，說明道路交通對村莊的分布具有重要的影響。

（4）城市及鄉鎮。分別根據研究區距市中心和鄉鎮中心距離，劃分為不同級別區域并與村莊進行空間疊加分析（表6）。從表6可以看出，距離市中心越遠，村莊分布越少：有53%的村莊分布在距市中心25km的緩沖區內，累計有81.54%的村莊分布在距離市中心35km的緩沖區內。基于鄉鎮距離分析結果也呈現出類似的特征：在1～6.5km緩沖區內，村莊規模占總規模的83.97%，其中在4km緩沖區以內有56.46%的村莊分布。由于市中心及鄉鎮中心均為一定區域內的經濟、政治和文化中心，距離市中心和鄉鎮中心越，意味著人們的生產、生活、工作均越便捷，故其對于村莊分布的影響較為明顯。

（5）耕地。研究以200m、500m、1000m、2000m為距離建立耕地多環緩沖區（見表7）。從表7可以看出，研究區絕大部分村莊（93.84%）分布于耕地200m緩沖區范圍，幾乎全部村莊位于500m緩沖區范圍內，充分說明耕地是影響村莊分布的重要影響因素。

5 結論

本研究以徐州市近郊為例，運用核密度分析與分離度分析相結合的方法對研究區村莊空間分布情況進行了綜合分析，同時將研究區高程、坡度和水系、道路交通、市中心、鄉鎮中心、耕地圖層建立的多環緩沖區與村莊圖層進行疊加，研究村莊空間分布與各影響因素之間的關系。

基于核密度及分離度綜合分析結果表明，研究區東北和北部村莊分布密度大、分離度高，而東部和東南部村莊分布密度小、分離度低，說明研究區東北、北部地區村莊分布相對分散，東部、東南部村莊分布相對集中、成規模。通過對各項影響因素緩沖區分析結果可知，研究區內大部分村莊布局在距河流水系2km、海拔小于50m、坡度小于15°的區域內，且隨著距道路交通和耕地的距離的增加，村莊分布逐漸減少;綜合研究結果顯示，研究區村莊主要分布在地勢平坦、交通便利、靠近水源、便于耕作的區域。本研究揭示了研究區村莊空間分布格局及影響機理，研究成果可為鄉村地區國土空間優化與重構提供參考借鑒。

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（責編：張宏民）