城鄉融合發展導向下農村居民點空間布局優化研究
——以徐州市銅山區為例

胡 嫚 莉，雍 新 琴*，李 鑫，周 鑫 鑫

(1.江蘇師范大學地理測繪與城鄉規劃學院，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業大學公共管理學院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

當前中國正處于城市化發展與社會轉型的關鍵時期，各類要素向城市傾斜導致城鄉發展失衡，農村正以“五化”為特征逐漸衰敗[1]，農村居民點布局散亂無序，阻礙城鄉基礎設施、公共服務、生態環境等維度空間融合發展的進程。城鄉融合發展是基于制度創新和空間布局優化的社會、經濟、生態環境的全面融合發展[2]，核心要義是通過要素互動促進鄉村發展[3]。農村土地作為城鄉要素流動的重要載體，農村居民點布局優化是解決農村居住與就業協同力差、提高土地利用效率的重要途徑[4]，是統籌城鄉發展、推動國土空間治理的重要抓手[5]。推動農村居民點空間布局優化有利于提高土地節約集約利用水平，保障鄉村振興發展，而城鄉融合發展作為當前我國城鄉發展的最高戰略指向，對農村居民點空間布局優化具有戰略指導作用。因此，探索新時期城鄉融合發展戰略對農村居民點空間布局優化的作用路徑，對于加快以土地要素為載體的城鄉融合發展、形成人-地-業空間協調匹配的農村建設布局、塑造新發展動力與新城鄉空間格局有重要現實意義。

國內外學者對農村居民點空間布局優化研究內容主要涉及理論、方法和策略三方面：1)在優化理論方面，鄉村聚落理論是農村居民點優化理論研究的基礎[6,7]，隨著鄉村聚落結構演變[8]和土地利用轉型[9]，空心村[10]、宅基地轉型治理[11,12]等理論應運而生，豐富了農村居民點空間布局優化理論體系；2)在優化方法方面，采用GIS分析法[13,14]并結合Voronoi圖[15]、IDRISI系統[16]等方法對農村居民點空間布局進行優化；3)在優化策略方面，部分學者基于鄉村聚落演變特征[17]、耕作半徑[18,19]等分析農村居民點的空間格局[20]，進而探討農村居民點空間布局優化方案和策略[21-23]。然而上述研究多未能給出具體的空間優化方案，尤其是在當前城鄉融合發展背景下，尚缺乏以該戰略為導向的農村居民點布局具體優化方案。鑒于此，本文以徐州市銅山區為研究區，構建城鄉融合發展導向下農村居民點空間布局優化的理論框架及作用路徑，并基于該理論框架構建農村居民點用地適宜性評價指標體系，最后依據評價結果，結合實際路網距離、人口容量、耕作半徑等需求，運用ArcGIS最大化覆蓋模型對研究區農村居民點空間布局進行優化。

1 研究區概況與數據來源

徐州市銅山區下轄17個鎮、4個街道，共272個行政村和自然村，區域面積172 794 hm2。2017年銅山區地區生產總值1 084.91億元，總人口1 259 169人，人均GDP(75 318元)稍高于全國平均水平；共有農村居民1 087 277人，農村居民點面積18 304.81 hm2，農村人均居民點用地面積168.35 m2，高于《江蘇省土地管理條例(2021修訂)》規定的最高上限(135 m2)。銅山區是典型城市邊緣區，是城鄉建設中最復雜的地區，也是農村居民點變動最劇烈的區域，農村居民點整體布局散亂，用地相對粗放，城鄉要素交互頻繁，深刻影響著農村居民點數量特征與布局形態，因此亟須在城鄉融合發展導向下優化農村居民點空間布局，激發土地利用潛力，實現城鄉一體化發展目標。

研究數據包括：1)社會經濟數據，來自徐州市自然資源與規劃局提供的2017年縣市區鎮卡數據(統計年鑒數據的中間數據)，數據精確到銅山區自然村級別，主要包括當地居民通寬帶戶數、就業人數、收入水平、綠化用地等信息；2)土地利用現狀(圖1)數據，來自徐州市自然資源與規劃局銅山區2018年土地利用變更數據庫；3)道路網、DEM與POI等空間數據，來自地理空間數據云平臺(http://www.gscloud.cn/)和91衛圖，本文柵格數據空間分辨率統一為50 m。

圖1 銅山區區位與土地利用現狀Fig.1 Location and land use status of Tongshan District

2 城鄉融合發展導向下農村居民點空間布局優化理論框架

隨著社會經濟發展和城鄉關系演變，農村居民點空間布局優化指導思想不斷演化，對農村居民點空間布局優化提出新要求。城鄉融合發展的核心要義是通過要素互動促進鄉村發展，在保留城鄉特色的基礎上實現聯動發展，推動區域整體進步[24]。一方面，以城鄉融合發展要求指導農村居民點空間布局優化有利于推動鄉村經濟發展，實現鄉村振興；另一方面，在農村居民點空間布局優化中體現城鄉融合發展戰略要求，有利于促進城鄉要素流動，加快實現城鄉融合發展。城鄉融合是指多層次、多領域、全方位的融合，其對農村居民點空間布局優化的作用路徑主要表現在基礎設施、公共服務、生態環境、產業經濟及物質空間五方面。1)基礎設施、公共服務融合是鄉村發展助推器，農村設施服務標準向城市看齊，有利于實現城鄉互聯互通、共建共享。借助城鄉聯通共享帶來的區位優勢，吸引附近村莊村民就近遷并，有利于實現集中居住，推動農村居民點空間布局優化[25]。2)生態環境融合主要以農村土地為載體加強污染源防治，通過村內環境集中整治改善人居環境，提升農民搬遷意愿，即生態環境較好地區更適合布置新增農村居民點，而污染較嚴重地區則不宜布局居民點。3)產業經濟融合關鍵在于生產要素的自由流通，利用農村產業吸收城市資本，促進城鄉要素的雙向流動。城鄉產業經濟融合度高說明城鄉經濟活動聯系密切，城鄉土地與人口方面也應加強融合，由此更易于布置農村居民點。4)物質空間融合是指承載農村居民點的物質空間條件要與城鎮空間條件趨于一致，因此主要選擇坡度、高程等地形條件與土地利用等本底條件，其與城鎮越相似，則越適宜布局農村居民點。分析城鄉融合發展對農村居民點空間布局優化的作用路徑，是城鄉融合發展導向下農村居民點用地適宜性評價的基礎，本研究理論框架如圖2所示。

圖2 本研究理論框架Fig.2 Theoretical framework of the study

3 城鄉融合發展導向下農村居民點用地適宜性評價

3.1 評價指標體系構建

城鄉融合發展導向下農村居民點適宜性評價核心是建立符合研究區實際且能體現城鄉融合發展要求的指標體系。本文分別從城鄉融合關于農村居民點空間布局優化的五方面作用路徑構建農村居民點用地適宜性評價指標，并采用層次分析法確定評價指標權重[26](表1)。1)基礎設施方面，農村居民點分布對基礎設施和交通干道具有明顯的依附性和指向性，農村道路、供水、供電等基礎設施越齊全，農民居住的適宜性越高，故本文選取自來水普及率、距城市距離、寬帶覆蓋度等5項指標表征基礎設施配套情況；2)公共服務方面，選取公共設施用地面積占比、醫療服務能力、教育水平3項指標表征農村公共服務水平，引領周邊農戶向公共服務水平較高、服務配套完善的地區集聚；3)生態環境方面，為使農村居民點布局符合鄉村振興戰略提出的“生態宜居”要求，選取距污染源距離、空氣質量等指標表征農村居民點生態環境，分析農村居民點用地與生態環境適宜性之間的沖突；4)產業經濟方面，經濟發展水平是制約農村居民點重構、實現鄉村振興的首要限制因素，選取農民非農就業人數、村集體收入等4項指標量化農村的產業經濟發展水平，識別出研究區內經濟發展水平較高的區域；5)物質空間方面，現有農村居民點多是在原有農村居民點基礎上擴建而成，與原用地類型有關，且受坡度、高程等條件限制，故選取該類指標反映物質空間融合情況(如在原有建設用地上新建居民點阻力較小，占用耕地則阻力較大，占用水域則更不現實)，體現了居民點布局本底條件的城鄉融合需求。綜上，在上述五方面城鄉融合水平高、差異小、聯系密切的空間單元更適宜新建農村居民點，其體現的是城鄉融合發展導向下居民點用地適宜性，據此進行用地配置可提升城鄉融合發展水平。

表1 城鄉融合發展導向下農村居民點用地適宜性評價指標Table 1 Evaluation indexes of suitability of rural residential areas under the guidance of urban-rural integration development

3.2 評價指標量化

由于研究區農村居民點用地適宜性評價指標涉及社會、經濟、生態等多方面數據，無法直接進行數據計算和比較，故本研究采取閾值標準化法(式(1))量化指標，并將量化值乘100，使每個指標對于農村居民點用地適宜性評價的作用分值在[0,100]區間。

(1)

式中：xij、Yij分別為指標的原始值和標準化后值；max(xij)、min(xij)分別為指標的最大值和最小值。

3.3 適宜性評價

運用柵格單元評價法對研究區農村居民點用地適宜性進行評價。本文以50 m×50 m柵格為評價單元，共劃分成1 636行、1 250列，運用ArcGIS的Raster Calculator從基礎設施、公共服務、生態環境等維度對各村鎮的用地適宜性進行疊加(式(2))，最終得到研究區農村居民點用地適宜性評價值，取值區間為[0,100]。

(2)

式中：Si為第i個評價單元的綜合評分；Wij、Cij分別為第i單元第j個評價指標的權重和分值；n為評價指標數量。

3.4 最大化覆蓋模型

依據農村居民點用地適宜性評價結果，找出待搬遷居民點和新增居民點候選地塊，運用最大化覆蓋模型對待搬遷農村居民點進行選址優化，為其選出較為合理的安置地塊。首先要滿足農民生產生活之需，即日常耕作需往返于居住區與耕作地之間。如果納入已有農村居民點距耕作地間的距離，則耕作地相對密集且面轉點后難以計算實際路網距離，而忽略已有居民點與耕作地之間的距離可以借助模型算出搬遷后的居住地與耕作地間距離。因此，本文假設已有居民點距耕作地的距離忽略不計，則搬遷后農民需在已有居民點和候選地塊間往返，運用基于實際路網距離的最大化覆蓋模型，給定P個候選地塊(人口容量上限為M)，使一定距離或時間閾值范圍內服務的居民需求總量最大，公式如下：

(3)

(4)

(5)

(6)

Ni={j∈J|dij≤R}

(7)

Nj={i∈I|dij≤R}

(8)

式中：Z為待搬遷總人數；I為待搬遷農村居民點集合；J為候選地塊集合(共有P個候選地塊)；ai為待搬遷居民點i的需求；yi表示若農村居民點i被1個或多個候選地塊覆蓋則為1，否則為0；Ni為i在可達半徑內候選地塊集合；Nj為候選地塊j服務半徑內農村居民點集合；xj表示若候選地塊j覆蓋第j個農村居民點則為1，否則為0；dij為待搬遷居民點i到候選地塊j的最短距離；R為可接受的最大耕作半徑；M為單個候選地塊服務的最大人口容量。

4 結果與分析

4.1 農村居民點用地適宜性評價結果

利用上述方法得到研究區柵格尺度農村居民點用地適宜度評價值在25.66～79.83之間。為滿足規劃決策需求以及實際規劃調整需要，將柵格的用地適宜性按面積加權轉化為矢量圖斑的用地適宜性[27]，再針對全部圖斑基于自然斷點法將農村居民點用地適宜性分為3個等級：58～79.83為非常適宜，53～58為適宜，25.66～53為不適宜(圖3)。由圖3可知，研究區農村居民點用地適宜性總體呈現“中心高、四周低”的分布特征，非常適宜區面積為2.92×104hm2，占區域總面積的17.24%，主要分布在徐州市中心周圍；適宜區面積為2.88×104hm2，占區域總面積的16.95%，其中茅村鎮適宜區面積占比最高(70.96%)，其次為漢王鎮、棠張鎮，這3個鄉鎮與徐州市中心相鄰，基礎設施與公共服務相對完善，城鄉要素流動頻繁，經濟、社會發展水平高，適宜農村居民生產生活；不適宜區面積高達1.12×105hm2，占區域總面積的65.81%，主要分布于銅山區北部與東部，其中伊莊鎮不適宜區占比高達91.99%，主要緣于坐落于此的呂梁風景區森林覆蓋度高，水域密集，生態服務價值與農業生產功能較高[27]，從而削弱了非農生產功能，而非農生產功能一般與當地財政收入掛鉤，導致伊莊鎮經濟發展水平落后于其他鄉鎮，加之基礎設施及公共服務建設滯后，農民生產生活便利度低，最終導致伊莊鎮大多地塊不宜居。

圖3 農村居民點用地適宜性評價Fig.3 Evaluation of land suitability for rural residential areas

4.2 農村居民點空間布局優化

以柳新鎮的待搬遷農村居民點選址方案為例，進行農村居民點空間布局優化。柳新鎮待搬遷農村居民點共計51個，面積為8.12 hm2，待搬遷人口為481人(核實數據)，人均居住面積為167.79 m2。本文考慮農村居民意愿及交通、技術等外在條件[18,28]，得到居民可接受最大耕作半徑為9～10 km。因此，候選地塊不僅要確保其適宜性，還要保證安置點和原居民點距離均在10 km內。當候選地塊數量為1，有容量限制的最大化覆蓋模型中農村居民接受的最大耕作半徑R設為 10 km時，仍有13個農村居民點未被柳新鎮唯一候選地塊覆蓋(圖4a)。當耕作半徑不設置約束距離(文中具體設置為30 km)時，此時所有待搬遷居民點均被候選地塊覆蓋，但單個最大耕作半徑為13.418 km，超出當地居民可接受的最大耕作半徑(圖4b)，因而該地塊不適宜作為柳新鎮的安置地塊。可見，當候選地塊數量P=1且耕作半徑不設置距離限制時，能夠滿足待搬遷人口全部納入候選地塊，但基于路網距離求解出的耕作半徑卻超出農民可接受的最大耕作半徑。當P=2，R=10 km時(圖4c)，兩個候選地塊覆蓋了待搬遷農村居民點，單個最大耕作半徑為8.786 km，但候選地塊1容納人數低于其覆蓋的待搬遷人數，導致多出的搬遷人數向候選地塊2轉移，借助網絡分析中最短路徑求解可得候選地塊1與候選地塊2的最短路徑為5.743 km，最終使得候選地塊1中部分搬遷居民點到達安置地塊的最遠距離為14.529 km，仍超出農民可接受的最大耕作半徑。當P=3時(圖4d)，根據最大化覆蓋模型求解出農民最大耕作半徑為8.431 km，平均出行距離為3 756.39 m，待搬遷農村居民點100%被覆蓋，3個農村居民點安置地塊在保證容納總人數大于待搬遷農村居民點總人數的同時，也保證了各安置地塊容納人數大于其所覆蓋的搬遷人數，且耕作半徑均小于10 km，優化結果較理想。綜上，柳新鎮待搬遷農村居民點遷入最終候選地塊后，所需面積為7.17 hm2，安置地塊按人均用地面積135 m2計算能容納531人，適宜度平均值為59.99。農村居民點優化后節約用地0.95 hm2，適宜度平均值提升了11.37。對于其他鄉鎮單元，其待搬遷農村居民點地塊已經確定，按照上文不斷試驗并確定最終候選地塊，部分鄉鎮的優化結果如圖5所示。

圖4 不同條件下柳新鎮農村居民點用地選址優化Fig.4 Optimization of site selection for rural residential areas in Liuxin Town under different conditions

圖5 部分村鎮農村居民點空間布局優化結果Fig.5 Spatial optimization results of rural residential areas in some villages and towns

4.3 農村居民點空間布局優化總體結果分析

對全部鄉鎮按上述流程優化，依據適宜性評價結果選擇研究區待搬遷農村居民點用地及安置地塊，并根據待搬遷人數、搬遷前后居民點用地面積及平均適宜度值對優化結果進行分析。結果(表2、圖6)表明：1)銅山區每個鎮均有待搬遷居民，共有46 014人需要搬遷，占總人口的4.23%。在對各村鎮農村居民點空間布局優化前，有937.25 hm2的居民點需要搬遷整理，優化后共節約用地310.63 hm2，且優化后居民點用地集聚度顯著增加、圖斑數量顯著減少，搬遷后農村居民點用地適宜度值總體提升了177.40。2)從待搬遷居民數量看，柳泉鎮最多(11 655人)，主要是因為該鎮重工業占比較大，企業選址不合理，導致區域用地布局散亂，同時工廠生產缺乏減污設備，加劇了環境污染，導致該鎮大量地塊不宜居。優化后共節約用地99.77 hm2，農村居民點用地適宜度平均值由48.21提升至62.44。伊莊鎮、單集鎮待搬遷居民也較多，分別為9 696人和9 545人。3)棠張鎮現有農村居民點分布最合理，居民點用地整體適宜度較高，達到51.45，僅有109人需要搬遷。棠張鎮以現代化農業為主，加之紡織業發展較好，帶動了區域經濟發展，且區內生態環境良好，農民居住適宜性相對較高。4)馬坡鎮農村居民點搬遷后用地面積反而增加，可能與其居民點地塊相對分散且面積較小有關。

表2 農村居民點空間布局優化結果Table 2 Spatial optimization results of land use layout for rural residential areas

圖6 農村居民點空間布局優化結果Fig.6 Spatial optimization results of rural residential land layout

5 結論與討論

城鄉融合發展對農村居民點空間布局優化具有戰略指導作用，本研究以徐州市銅山區為例，構建城鄉融合發展導向下農村居民點用地適宜性評價指標體系，并根據評價結果，采用有容量限制的最大化覆蓋模型，基于路網數據對待搬遷農村居民點進行優化選址分析，主要結論如下：1)研究區農村居民點總體適宜度評價值在25.66～79.83之間，空間分布總體呈現“中心高、四周低”的特征。非常適宜區面積占研究區總面積的17.24%，主要分布在徐州市中心附近，與區域地理位置和經濟發展水平有關；不適宜區面積占總面積的65.81%，主要分布在銅山區北部和東部，與徐州市發展中心向南拓展規劃一致。2)采用有容量限制的最大化覆蓋模型，基于路網數據對農村居民點布局進行優化，經實證可用于銅山區農村居民點優化研究，優化后共節約農村居民點用地310.63 hm2，且分布相對合理集中，適宜度值總體有較大提升。

本研究仍存在如下不足；1)雖然給出了研究區待搬遷居民點的遷移方案，但對遷移后農村居民點今后的土地開發利用方向未給出具體方案，未來將結合各農村居民點的地理因素、社會經濟發展及土地開發利用等實際情況提出合理的發展建議，為農村居民點整理、優化提供參考；2)在農村居民點用地適宜性評價指標選取上，僅從社會、經濟、生態等方面選取了易獲得且方便量化的指標，未考慮當地的風俗習慣、思想觀念及政策等虛擬變量；3)在優化選址上，只考慮了耕作半徑、實際路網距離等因素，缺乏對土地權屬問題的分析，有待后續進一步探討。