山西沿黃鄉村聚落時空演化及其驅動力分析

白 雪，趙 蓉，安祥生

（1.太原師范學院 地理科學學院，山西 晉中 030619；2.太原師范學院，山西 晉中 030619）

一、引言

鄉村聚落為鄉村人口居住和生產生活的場所，是鄉村地域空間的人口聚居點，農村居民與周圍自然、經濟、社會、文化環境相互作用的現象與過程和結果[1-5]。對于生態脆弱的黃河流域來說，其鄉村發展問題更加復雜，發展的形勢更加的嚴峻。國際上對于鄉村聚落的研究始于19 世紀20 年代，其研究的內容主要包含鄉村聚落空間分布、聚落形態與分類、聚落景觀以及聚落演化等。20 世紀30 年代國內鄉村聚落研究學者不斷興起，學者們對不同區域鄉村聚落格局、演變及影響機制進行了多尺度研究[6-9]。在國家尺度上，集中和分散是鄉村聚落空間演變的基本形式，不同的地域受到不同自然環境因素的影響，在區域尺度上，研究者以不同地域類型區為例，集中在鄉村聚落空間格局及其動力機制分析。經濟發達地區的鄉村聚落集聚特征十分明顯，呈現出“面狀”格局；欠發達地區的鄉村聚落受到城鎮化發展的影響較大，表現為“線狀”格局較多。對于生態脆弱的地區，鄉村聚落發展規模、集聚程度的影響因素極其復雜，因此，對于生態脆弱區的鄉村聚落研究尤為必要。山西省沿黃地區是典型的生態環境脆弱區，為實現黃河流域高質量發展，對于該區域的研究具有典型意義。故以山西省沿黃19 個縣為研究對象，借助已有的理論基礎和方法技術相結合，深入研究山西省沿黃地區鄉村聚落的時空演化特征及其驅動力分析，以期豐富鄉村地理學在生態環境脆弱區和欠發達地區的研究內容。

本文主要基于衛星影像目視解譯數據，主要運用空間分析方法及景觀格局指數揭示山西沿黃地區鄉村聚落的時空演化，借助地理探測器從自然和人文兩個要素識別其驅動力，為實現黃河流域高質量發展、鄉村脫貧與鄉村振興的有效銜接提供參考。

二、研究區概況與研究方法

（一）研究區概況

黃河流域范圍廣闊，流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南、山東9 個省區。流域面積752 443km2。研究區為黃河流域山西段沿黃區，坐落位于山西省西側，黃河邊上，其中包括：河曲縣、偏關縣、保德縣、興縣、臨縣、柳林縣、石樓縣、永和縣、大寧縣、吉縣、鄉寧縣、河津市、萬榮縣、臨猗縣、永濟市、芮城縣、平陸縣、夏縣、垣曲縣等19 個縣（市）全域，國土面積約2.97 萬平方公里，2020 年常住人口為548 萬人、地區生產總值1 807.55 億元，人均生產總值為79.91 萬元，是山西省重要的生態環境脆弱區和待發展地區，同時也是山西省重點扶貧成果鞏固區域以及實現黃河流域高質量發展重點關注地區。

（二）數據來源

本研究考慮數據的可獲得性，將2000—2019 年作為研究的時間范圍，2010 年作為中間的時間節點。時間節點的選擇考慮了研究對象社會經濟發展狀況。研究用到了大量定量和定性數據。空間數據來自于中國科學研究院資源環境數據云平臺，包含2000 年、2010 年和2019 年土地利用數據、30mASTERGDEM 高程數據。遙感影像數據是利用BIGMAP 軟件在線下載所得，影像級別為16 的分辨率。交通數據來源于全國道路網。人口數據、社會經濟數據來源于山西統計局提供的《山西省統計年鑒》及全國第七次人口普查數據。由于村落實際統計數據的不易獲取性，所以在進行后續分析時均采用解譯后的斑塊數據。

（三）研究方法

1.核密度分析。核密度分析是一種非參數的表面密度計算，用于分析鄉村聚落空間分布密度大小。其計算公式如下：

式中：f（x，y）是（x，y）位置的核密度值；n是鄉村聚落斑塊數；h是帶寬；i是核函數；di是（x，y）位置距第i個觀察點的距離。核密度值越高，說明鄉村聚落空間分布密度越高，反之越小。

2.莫蘭指數（Moran's I）。Moran's I 指數表示空間范圍內要素的聚散程度。本文運用Moran's I 來反映鄉村聚落分布的空間全局自相關程度，計算公式為：

3.景觀格局指數。景觀格局指數來源于景觀生態學，它能夠反映聚落斑塊的結構組織和空間格局等。選取斑塊面積（CA）、斑塊數量（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊占景觀面積比（LIP）、景觀形狀指數（LSI）、平均斑塊形狀指數（SHAPE-MN）、蔓延度（CONTAG）7 個指標來衡量鄉村聚落的特征。

4.地理探測器。地理探測器是探測空間分異性，以及揭示其背后驅動力的一組統計學方法。其核心思想是基于這樣的假設：如果某個自變量對某個因變量有重要影響，那么自變量和因變量的空間分布應該具有相似性[10-11]。

表1 景觀格局指數及含義

三、鄉村聚落時空演化及影響因素

（一）時空演化特征

聚落的空間特征是指聚落的規模、密度以及集聚等基本特征在空間上的表征，而這些特征都會受自然地理條件、自然災害、社會經濟發展水平和國家對于鄉村建設的具體政策的影響。分析聚落整體時空演化趨勢，就是從宏觀方面整體掌握研究區域的空間變化特征，本文從規模、密度和形態三個方面分析沿黃鄉村聚落的整體變化趨勢，以期對山西沿黃區鄉村聚落的發展演化形成直觀的認識。

1.總體規模較小、集聚分異顯著。2000—2019 年增加和減少的斑塊遍布于整個區域，以增加的斑塊為主，主要集中在流域北段的保德縣、臨縣、柳林縣、吉縣、鄉寧縣和流域南段的萬榮縣、臨猗縣、芮城縣、平陸縣中；減少的斑塊大多分布在流域北段各縣，以臨縣最為突出；流域南段大多是不變的聚落斑塊。2000—2010 年期間，大致以不變的斑塊為主，依然是增加的斑塊遠多于減少的斑塊，是鄉村聚落發展較快的十年，運城盆地為高集聚區，忻州河保偏區域為次高集聚區。2010—2019 年期間，集聚分布與前十年大致相同，流域南段新增斑塊相較于前十年表現稀疏，流域北段的呂梁山地區增加和減少的斑塊相對活躍，同時也說明黃土丘陵區的鄉村聚落存在不穩定性。小規模的鄉村聚落大幅減少且主要分布在北段，而中等規模和較大規模的鄉村聚落有所增加且主要分布在地勢低平區和交通河流周圍。沿黃鄉村聚落由小規模集聚轉為大中小規模鄉村聚落混合集聚，較大規模的鄉村聚落逐漸增多，但總體規模依舊偏小。

2.“北疏南密”分布特征。山西沿黃區整體鄉村聚落分布差異性顯著，呈現出“北疏南密”的分布，新增的高密度區也在增加。整體密度變化較小，大部分區域以低密度變化為主。2000 年整體鄉村聚落核心密度范圍為（0～0.33）個/km2；2010 年增長到0.37 個/km2，2019年減少至0.36 個/km2。運城河津萬榮臨猗縣一直為高密度區，由于地形平坦人口稠密，農業生產條件良好且氣溫降水適宜，臨猗縣為典型的平川縣。2000—2019 年鄉村聚落分布高值與低值區域總體變化不大。但2000 年高值區僅分布在萬榮縣、臨猗縣和永濟市，由于運城市鹽湖區、臨猗縣和夏縣一體化發展的原因，自2010 年開始向芮城縣平陸縣以及夏縣西北部延伸，呈環狀分布。低值區一直集中分布在臨汾三縣，大寧縣吉縣鄉寧縣人口總數較少，人口密度低是主要原因，因此該區域的鄉村聚落分布呈現出低密度狀態。

3.形態演化由簡向繁。運用景觀格局指數軟件，選取了景觀形狀指數（LSI）、平均斑塊形狀指數（SHAPEMN）、蔓延度（CONTAG）等指標對山西沿黃地區鄉村聚落斑塊形態演化進行分析。從表2 可以看出2000—2019 年，景觀形狀指數不斷增大，由2000年的83.88 增加至2019 年的92.26，增長幅度較大，說明整體上沿黃地區鄉村聚落的形狀特征由簡單向復雜在演化，反映出鄉村聚落亟待規整化。平均斑塊形狀指數（SHAPE-MN）反映鄉村聚落受外部活動的影響程度。2000—2019 年間，山西沿黃地區平均斑塊形狀指數整體差異較小，2000 年為1.49，2010年為1.46，2019 年為1.51，說明在將近20 年的時間里鄉村聚落受外部活動的影響小，與該地區的地貌形態相關，但是也有增長的趨勢。蔓延度指數（CONTAG）是用來表示鄉村聚落的連續性。2000—2019 年，蔓延度指數處在51～53 范圍內，2000 年的蔓延度指數差異小說明其鄉村聚落的連續性較好，2000—2019年蔓延度指數是呈現出不斷增大的趨勢。

表2 山西沿黃2000—2019 年鄉村聚落規模變化

（二）影響因素分析

鄉村聚落的分布及演化都受到多種因素的共同作用，一般分為自然地理環境因素和人文社會環境因素[12]，各類影響因素對鄉村聚落的分布及演化作用強度有差異性。根據山西沿黃區相關資料可知，山西沿黃區早期鄉村聚落的形成主要受地形、水文等影響，近年來，重大工程項目建設、精準扶貧等政策對鄉村聚落產生突發性影響。所以借鑒前人的研究成果，結合山西省沿黃區區域性特征，從地理環境和社會經濟兩個方面選取指標要素進行分析。

將沿黃區劃分為100m×100m柵格單元并進行二值化，有村落分布的柵格賦值1，無村落分布的柵格賦值0，運用ArcGIS 10.3 的非監督離散方法—自然斷點法對8 個探測因子原始數據進行離散化和類型化處理，由高至低分為5 個等級后作為自變量導入至地理探測器，利用地理探測器識別各要素對沿黃區鄉村聚落空間分布的影響力。得出影響因子的影響力值和因子解釋力值，通過顯著性檢驗，即p valaue小于0.1。其中q值越趨于1，則影響力越大。山西沿黃鄉村聚落主要影響因子解釋力探測結果如表3 所示。

表3 山西沿黃鄉村聚落主要影響因子解釋力探測結果

從表3 可見，各因子對沿黃區鄉村聚落分布都有不同程度的影響作用，q值從大到小排序依次為高程（X2）、路網密度（X8）、城鄉居民收入比（X5）、人口密度（X6）、坡度（X1）、地形起伏度（X3）、人均GDP（X7）、距河流最鄰近距離（X4）。由此得出，山西沿黃鄉村聚落空間分布主要受到高程、路網密度、坡度、城鄉居民收入比和人口密度等要素的影響。由于沿黃區特殊地理位置，北段和南段差異性較大，北段海拔高度高，以山地為主，鄉村聚落數量較少；南段海拔高度低，以盆地為主，鄉村聚落數量多，因此探測結果高程因子作用力極其顯著。同時也說明鄉村聚落的空間分布極其不均衡。路網密度排在第二位，路網密度越高，鄉村聚落數量越大越聚集，說明鄉村聚落主要沿道路分布，交通網絡密集區也是村落分布密集區。交通網絡完善程度直接影響鄉村聚落地理可達性，決定鄉村對外交往可能性。城鄉居民收入比是衡量城鄉收入差距的，屬于經濟因素，城鄉居民收入差距越大的地區說明該區域經濟發展水平和城鄉一體化發展水平較低，從而導致了地區經濟對鄉村輻射作用小，無法帶動鄉村經濟的發展，因此，鄉村聚落集聚主要還是從事農業生產，鄉村的非農產業無法接收到城市資本、技術和資源等要素，鄉村經濟發展緩慢。人口密度決定了鄉村聚落的規模，人是聚落形成的根本。人口越稠密的地區鄉村聚落集聚越顯著，聚落規模也較大，呈片狀集聚；人口稀疏的地區，鄉村聚落集聚程度較低，規模較小，大多呈點狀集聚。

交互探測器是判斷影響因子之間是否存在相互作用的方法，即2 個因子共同作用時，是否會增強或減弱對因變量的解釋力。識別山西沿黃區鄉村聚落分布影響因素的交互作用程度，結果如表4所示。

表4 山西沿黃區鄉村聚落影響因素交互作用探測結果

由表4 可知，影響因素交互作用整體上表現為增強型，表明沿黃區鄉村聚落空間分布受多種因素共同影響，在完善鄉村聚落合理布局中，同時對多種影響因素進行改進提升所產生的影響高于僅提高單因子的影響。X1∩X2（坡度與高程交互作用）、X1∩X3（坡度與地形起伏度交互作用）、X1∩X5（坡度與城鄉居民收入比交互作用）、X1∩X6（坡度與人口密度交互作用）、X1∩X8（坡度與路網密度交互作用）、X2∩X3（高程與地形起伏度交互作用）、X2∩X5（高程與城鄉居民收入交互作用）、X2∩X6（高程與人口密度交互作用）、X2∩X8（高程與路網密度交互作用）、X3∩X5（地形起伏度與城鄉居民收入比交互作用）、X3∩X6（地形起伏度與人口密度比交互作用）、X3∩X8（地形起伏度與路網密度交互作用）、X4∩X8（距河流最鄰近距離與路網密度交互作用）、X5∩X6（城鄉居民收入比與人口密度交互作用）、X5∩X8（城鄉居民收入比與路網密度交互作用）、X6∩X8（人口密度與路網密度交互作用）、X7∩X8（人均GDP 與路網密度交互作用）為雙因子增強型，鄉村聚落分布受多因子綜合作用影響較大交互作用影響力大于0.1 的有19 個，占交互總量的68%。X2∩X7（高程與人均GDP 交互作用）最強，影響力最大，其次是X2∩X5（高程與城鄉居民收入比交互作用）以及X2∩X4（高程與距河流最鄰近距離交互作用），表明在完善鄉村聚落優化布局的過程中需要著重考慮到一個重要的前提經濟發展，經濟發展是促進沿黃區鄉村聚落優化的一個重要支撐。河流對鄉村聚落的形成和發展起著關鍵作用，由于地形制約無法改變，因此最大限度發揮有利的資源來帶動鄉村聚落的合理規劃。同時，交互作用影響力大于0.1 的19 個交互作用形式中高程（X2）是交互最頻繁的影響因子，其他因子與其交互作用后達到較大值，是重要的復合影響因素，同時也說明山西沿黃區特殊的地理位置對鄉村聚落發展有很大的制約性。

四、結論與討論

山西沿黃鄉村聚落整體時空演化變化較小，以不均衡的集聚分布為主。首先，演化過程中受到高程的影響大于其他因子，在運城盆地較為顯著，海拔越低地形越平坦，鄉村聚落數量、面積就越大；鄉村聚落沿道路和河流集聚特征明顯，在呂梁山段呈現出沿交通線條帶狀分布；其次是人口與經濟因素。可以看出，自然環境與地理條件依然是主控因子，交通因素發揮著重要的導向作用。目前沿黃區的鄉村聚落呈現出極其不均衡的分布態勢，隨著國家鄉村振興政策的不斷推進，鄉村聚落的發展將得到完善。未來鄉村聚落空間優化和發展，應著重加強交通線的合理規劃布局以及完善基礎設施，以加強人文經濟社會影響因素彌補和突破自然環境因素造成的先天局限性，促進城鄉要素流動共享，推動城鄉一體化和融合發展。本文在進行驅動力分析時，未將目前鄉村政策制度納入進行量化分析，是未來研究需要進一步注重和完善的地方。山西沿黃區域生態環境脆弱，城鄉發展差距較大，是實現鄉村振興和城鄉可持續發展的重點關注區域，需要更深入的進行綜合研究，為未來鄉村聚落合理化布局提供思路，以便有針對性提出更好的發展途徑。