基于GIS 的民國時期歸綏縣聚落分布及其特征分析

王婉婷，烏 敦，蘇力德，管小春

（內蒙古師范大學 地理科學學院，內蒙古 呼和浩特 010022）

聚落是人們居住、生活、休息以及進行各種社會活動的場所［1］。聚落是經過漫長的歷史發展過程后才出現和形成的，研究歷史時期的聚落分布對探索一個地區聚落發展變化規律具有重要作用，也是再現一個地區在某段時期社會狀況的關鍵［2］。國外關于聚落分布的研究起步于19 世紀初，地理學家科爾（Kohl J G）在《人類交通居住與地形的關系》論著中詳細論述了聚落分布與自然環境的關系。1882 年地理學家拉采爾（Ratzel F）在《人類地理學》中以環境決定論為理論基礎，詳細分析了聚落分布對地理環境的依賴性［3］。20 世紀之后，地理學家維達爾·白蘭士（Pal Vidal de la Blache）在《人文地理學》中對聚落分布區域差異性和影響因素等問題進行了研究［4］。近年來，國外聚落分布研究出現了概念、方法與學科視角的多元化，側重于經濟活動、社會發展和生態環境與聚落空間分布之間的關系等方面［5-8］。國內早期關于聚落分布的研究可追溯至20 世紀30 年代，林超、李旭丹、陳述彭等地理學家對中國聚落分布進行了相關研究，70 年代后研究多集中于聚落分布重心、增長、演變和影響因素等方面［9］。21 世紀以來，聚落分布研究更加多元化、定量化和尺度細化，側重于人口遷移、適宜性、空間分布、空間重構、演變及影響因素等方面［10-15］，對鄉鎮、村莊等小尺度的歷史聚落分布研究成果較少。由于歷史文獻很少記載縣以下的戶口信息，所以針對歷史時期的靜態小尺度聚落分布的研究較為薄弱。本文運用GIS 空間分析法，以定性與定量結合對民國時期歸綏縣聚落分布及其特征進行分析，有利于理解在某一時間點上、某個區域的聚落在空間分布上的具體特征及影響其分布的主要因素。

歸綏縣是呼和浩特市的前身。以聚落戶口作為切入點，對其歷史聚落分布及特征進行可視化分析，復原其歷史原貌，有利于再現呼和浩特市歷史時期的社會狀況，進而對探索聚落發展變化規律具有重要作用。歸綏縣是北部邊疆的商業貿易中心和宗教文化中心，地處土默特平原，擁有豐富的農業資源。同時大量內地移民的遷入使得該區域的人口增加，較北部邊疆其他地區的人口多，在民國時期歸綏縣聚落分布已形成一定的規模。本文從歷史地理學的角度，通過對歷史時期聚落分布與其環境因素的關系進行分析，力圖再現民國時期歸綏縣聚落分布特征，進而對以歸綏縣所代表的土默特平原地區聚落作全面復原與規律性探討，有利于揭示北方邊疆地區社會發展的時代特征和地域特色，為呼和浩特市的鄉村規劃與建設提供參考。

1 材料與數據

1.1 研究區歷史沿革

16 世紀初，土默特部領主俺答汗率領土默特部于豐州川一帶駐牧。1572 年（明隆慶六年）俺答汗興建庫庫和屯城（今呼和浩特市玉泉區），庫庫和屯向來是塞外重鎮，于1575 年（明萬歷三年）建成。由明神宗命名“歸化城”。俺答汗卒后，其夫人三娘子久居城內，主政30 余年，故又被稱為“三娘子城”。1735 年（清雍正十三年）至1739 年（清乾隆四年），為加強西北邊防，在距歸化城東北2.5 km 處又新建了一座軍事駐防城，命名為“綏遠城”，即新城，把原“歸化城”稱“舊城”。1913 年（民國二年）設綏遠特別行政區，并將“歸化”與“綏遠”兩城合為歸綏縣。1928 年，綏遠省成立，以歸綏縣城區設立歸綏市，作為省會。1949 年9 月19 日綏遠省和平解放。1950 年1 月20 日成立歸綏市人民政府。1954 年撤銷綏遠省建制，設立內蒙古自治區，同時設立呼和浩特市，并定為內蒙古自治區首府。由于歷史原因，研究區主要包括現在的呼和浩特市市區、土默特左旗大部分區域和武川縣南部小部分區域。

1.2 數據來源與處理

研究數據主要包括史料數據和空間數據。史料數據來源于《綏遠通志稿（卷十）》《歸綏縣志》《綏遠概況》和《土默特志》等［16-19］。其中的圖件資料來源于1934 年歸綏縣政府繪制的《綏遠省歸綏縣略圖》，該圖詳細清晰地記錄了1934 年歸綏縣聚落的名稱、戶口規模、街道信息、交通道路、衙署、廟宇和水系等空間要素。在古聚落的考證上，通過圖中所記載的聚落地名信息，根據大量文史資料和地名資料記載，利用國家地名信息庫（https：//dmfw.mca.gov.cn/）進行查詢，確保古今聚落地名的對應關系，在研究時剔除了2 處無法考證的聚落。最后通過中國國家基礎地理信息數據庫（1∶25 萬）中的AGNP 圖層，確定聚落空間信息，以此確定357 個聚落的空間定位。通過對古舊地圖進行地理配準和圖像預處理，完成對研究區空間范圍的提取。DEM 空間數據來源于地理空間數據云，分辨率為30 m。河流和交通矢量圖均來源于中國國家基礎地理信息數據庫（1∶25 萬）。

2 研究方法

2.1 標準差橢圓法

標準差橢圓是能夠精確揭示各類地理要素空間分布特征的一種常用空間統計方法，能從全局和空間視角出發定量解釋要素空間分布的中心性、展布性、方向性、形態等空間特征。本文通過對標準差橢圓方法進行優化，以戶口規模作為權重，從分布方向、中心性和分布范圍等角度分析其特點［20］。

加權平均重心公式

2.2 泰森多邊形

泰森多邊形是對空間平面進行分割的一種結果，用于分析鄰接、接近度、可達性等空間分析。由于泰森多邊形面積隨點要素的集聚程度而發生變化，因此可用泰森多邊形面積計算出變異系數CV 值（即泰森多邊形面積的標準差與平均值的比）來衡量聚落的空間分布類型［21］。公式為

式中：Si是第i個多邊形的面積，S為多邊形面積的平均值，n是多邊形面積的個數，R為方差。Duyckaerts 等提出了3 個建議值：當點集為隨機分布時，VC為57%（包括33%～64% 的值）；當點集為集群分布時，VC為92%（包括大于64% 的值）；當點集為均勻分布時，VC為29%（包括小于33% 的值）。

2.3 核密度估計法

它是一種非參數密度估計方法，可以計算不同戶口規模聚落的空間分布密度［22］。公式為

式中：n表示觀測數值，h表示帶寬，k為核函數，di為點到參考位置的距離。核密度值越高，聚落分布越集中。

3 結果分析

3.1 戶口規模分布及其特征

根據相關學者研究歷史時期鄉村聚落時將村落按戶口多少分成5～8 個級別［23-24］，基于圖件資料數據的可得性和聚落規模特點，將歸綏縣357 個聚落按照戶口規模劃分為四個等級，即大于500 戶、300～500 戶、100～＜300 戶和小于100 戶，以此統計不同戶口規模的聚落數量及其占比情況（表1），分析歸綏縣戶口規模分布特點。由表1 可知，1934 年歸綏縣戶口規模在300 戶以下的聚落共334 個，占聚落總數的94.08%。戶口規模在300 戶以上的聚落共23 個，僅占5.91%，表明歸綏縣以中小村為主體，戶口規模整體上較小。

表1 1934 年歸綏縣聚落戶口規模統計表Tab.1 Scale of settlements in Guisui County in 1934

3.2 空間分布及其特征

3.2.1 空間方向性分布特征 采用標準差橢圓法來分析歸綏縣不同戶口規模聚落空間分布的方向性，通過對歸綏縣不同戶口規模的聚落進行處理，得到重心坐標、短軸、長軸、旋轉角度等結果，比較不同戶口規模聚落分布的離散程度及趨勢（表2）。其中橢圓的長軸表征聚落主要分布的方向，短軸表征聚落分布的范圍，長短半軸的值差距越大，扁率越大，聚落分布的方向性越明顯；短半軸越短，表示聚落呈現的向心力越明顯；短半軸越長，表示數據的離散程度越大。由表2 可知，1934 年歸綏縣聚落整體上扁率為0.48，只有小于100 戶的聚落扁率小于0.48，表明其他三個戶口規模的聚落方向性較整體上更明顯，小于100 戶的聚落方向性比較弱。通過對比不同戶口規模聚落的短軸長度，大于500 戶的聚落短軸明顯短，其向心性非常明顯，其次是100～＜300 戶的聚落向心性較顯著，小于100 戶的聚落分布向心力弱。

表2 歸綏縣不同戶口規模聚落的標準差橢圓分析Tab.2 Standard deviation ellipses of settlements with different household registration scales in Guisui County

將不同規模等級的聚落與標準差橢圓疊加（圖1），發現不同規模等級的聚落均呈現東北-西南的空間分布方向，規模較大的聚落分布在研究區南部。100～＜300 戶的聚落短軸較短，分布范圍小，聚落分布集中于南部地區。小于100 戶的聚落短軸最長，分布范圍廣，聚落分布較分散。不同戶口規模的聚落分布重心均在中部，重心坐標隨著戶口規模的增大，逐漸向東南偏移，表明較大的戶口規模主要分布于東部。通過計算橢圓面積，小于100 戶的聚落橢圓面積最大，300～500 戶次之。由于人口規模較大的聚落具有較大的服務范圍，一般分散分布在各個區域。而戶口規模較小的聚落，服務范圍小，多集中分散在較大規模聚落的周圍。

圖1 不同戶口規模聚落的標準差橢圓分布圖Fig.1 The standard deviation ellipse distribution of settlements with different household registration scales

3.2.2 空間集聚性分布模式 將聚落構建成泰森多邊形，通過計算泰森多邊形面積的變異系數來分析不同戶口規模聚落的空間布局模式（表3）。從整體來看，變異系數CV 值為105.73%，根據CV 值的分類標準，在＞64% 的范圍內屬于強變異、集群分布，聚集程度高。因此，歸綏縣聚落整體上呈現明顯的集群分布模式。對比不同戶口規模聚落的變異系數，100～＜300 戶的聚落CV 值最高，達到156.73%，聚集程度最高，集群性強于全部聚落，其次是100 戶以下的聚落和300～500 戶以上的聚落CV 值分別為93.73% 和83.36%，CV 值均大于64%，呈集群分布模式。由于500 戶以上的聚落數量較少，僅有4 個，導致計算結果CV 值偏低，CV＜64%，表明聚落空間分布呈隨機分布特征。

表3 歸綏縣不同戶口規模聚落的空間分布模式Tab.3 The spatial distribution pattern of settlements with different household registration scales in Guisui County

3.2.3 空間差異性與規模分異性分布特征 利用核密度估計表征聚落分布密集程度，設置搜索半徑為2.5 km，并利用冷熱點分析局部規模分異特征，以聚落規模等級為統計屬性得到聚落分布冷熱點，再建立2.5 km×2.5 km 漁網格，將冷熱點的Z 得分連接到網格，制作歸綏縣聚落空間核密度分布與冷熱點格網化分布圖（圖2）。其中紅色區域為“熱點”區，代表聚落高值集聚區，不同飽和度代表不同的統計顯著級別；藍色為“冷點”區，代表聚落低值集聚區，淺黃色則為聚落隨機分布區。從圖2 可以看出，核密度最高值為0.69 個/km2，呈現“南密北疏”的多核破碎化空間分布特征，以白廟子、城區一帶聚落集聚較明顯，北部、東北部聚落分布零散，密度較低。冷熱點區域分異明顯，呈現團狀結構，熱點區主要集中分布在歸化城、綏遠城周圍，西南部出現的零星熱點區為鄉鎮所在地，表明較大規模的聚落集聚現象明顯，冷點區集中分布在白廟子一帶。將核密度分布圖和冷熱點格網化分布圖進行對比，發現冷點區的聚落空間分布核密度值高，表明白廟子一帶呈現高密度、小規模聚落空間分布特征，兩者之間呈現負相關。熱點區的聚落空間分布核密度值也較高，說明城區及鄉鎮一帶呈現高密度、大規模聚落空間分布特征，兩者之間呈現正相關。歸綏縣聚落空間分布區域差異總體顯著，在城區周圍趨于集中。

圖2 歸綏縣聚落空間核密度分布與冷熱點格網化分布圖Fig.2 Distribution of spatial core density and grid distribution of cold and hot spots of settlements in Guisui County

3.3 空間分布的環境因素分析

3.3.1 地形因素 地形是影響村落選址、布局及發展的決定性因素。不同地形條件對歸綏縣聚落空間分布和規模大小有著不同的制約作用。為進一步研究聚落分布的影響因素，將聚落與地形圖、河流等疊加進行分析（圖3）。由圖3 看出，歸綏縣海拔整體上呈現“北高南低、東高西低”的趨勢，聚落分布與地形具有高度的一致性，在縣境北部大青山、東北部蠻漢山地區聚落分布少，規模小，在南部平原聚落分布多，規模較大。歸綏縣海拔高度在900～2 300 m 之間，通過將歸綏縣依據高程分為1 200 m 以下和1 200 m 以上兩個區域，高程面積分別占歸綏縣總面積的53.28% 和46.72%，不同高程范圍下，面積占比各占一半的情況下聚落分布差異顯著，海拔高度在1 200 m 以下的聚落分布有311 個，占比為87.11%，海拔高度在1 200 m 以上的聚落分布僅有46 個，占比為12.89%，表明海拔高度極大地限制了聚落的位置選擇，聚落主要分布在海拔較低的平原。

圖3 1934 年歸綏縣聚落規模分布圖Fig.3 Distribution of settlement scale in Guisui County in 1934

將地形與聚落分布圖層進行疊加，根據歸綏縣地形特征，將高程以100 m 為間隔劃分為9 個等級，根據坡度特征劃分為9 個等級，得出歸綏縣不同戶口規模的聚落空間分布與海拔高度和坡度之間的關系（圖4）。其中規模較大的聚落多分布在海拔小于1 200 m、坡度小于4°的區域，不同戶口規模的聚落占各級聚落的比例均超過70%；隨著海拔和坡度的升高，不同戶口規模的聚落增加的數量變少，占比逐漸下降，表明海拔較高、坡度較大的區域制約著聚落布局及發展。

圖4 歸綏縣不同戶口規模的聚落海拔與坡度分布圖Fig.4 Distribution of settlement altitude and slope of different household registration scales in Guisui County

3.3.2 河流因素 河流也是聚落空間分布及發展的重要因素之一，人類生產生活用水的便捷性往往是形成聚落的首選區域。農業生產往往離不開水源，以農業生產為主的歸綏縣境內有黃河支流流經，這為當地的農業生產活動提供豐富的水源。由圖3 可知，歸綏縣河流密布，歸綏縣聚落整體上呈現沿河流而建的特征。建立0～2 km 的河流緩沖區，將緩沖區與聚落進行疊加分析各級聚落的分布情況（表4），從表4 看出，戶口規模較小的聚落在河流緩沖區范圍內占比高，500 戶以上的聚落均在河流2 km 范圍內，規模較大的聚落親水性較明顯。通過計算歸綏縣357 個聚落距離河流的最近距離，在河流2 km 和3 km 范圍內聚落數達到164 個和222 個，分別占聚落總數的46% 和62%，聚落較多，表明聚落沿河流分布特征比較明顯。

表4 歸綏縣不同緩沖區內的各戶口規模聚落數及占比情況Tab.4 The number and proportion of settlements of different household scales in different buffer zones in Guisui County

3.3.3 交通因素 聚落的形成和發展不僅深受自然因素的影響，同樣區位條件等因素對聚落分布也產生了重要的影響。通過建立0～2 km 范圍內的交通緩沖區，分析不同戶口規模聚落的分布情況，其中主要交通線包括鐵路和縣路。由表4 可知，各級聚落占比均較高，500 戶以上的聚落均在交通2 km 范圍內，說明交通便利的地方往往形成規模較大的聚落，500 戶以上的聚落是重要的中心村鎮，其交通指向性較強。在河流和交通共同作用的聚落數共有97 個，占27%，其中500 戶以上的聚落河流和交通指向性均較強，其形成與發展與河流和交通因素有密切關系。通過計算歸綏縣357 個聚落距離交通線的最近距離，在2 km 和3 km范圍內聚落數達到170 個和206 個，分別占聚落總數的48% 和58%，約占一半，聚落較多，表明歸綏縣聚落沿主要交通線分布特征顯著。因此，對于歸綏縣來說，其以歸綏城為中心，沿主要交通線分布著相對密集的聚落。平綏鐵路貫穿其中，并于1921 年5 月通車，在歸綏縣有綏遠車站、察素齊車站、畢克齊車站等，自平綏鐵路通車后，歸綏縣交通逐漸便利，因此平綏鐵路的開通也帶動和發展了沿線聚落的興起，表明交通因素是聚落區位選擇的重要影響因素。

4 結論

運用標準差橢圓法、核密度分析法、泰森多邊形法和冷熱點格網化分析法對民國時期歸綏縣聚落分布及其特征進行分析。結果發現，1934 年歸綏縣聚落規模以中小村為主，300 戶以上的聚落數量較少，多為商業或交通重鎮。不同規模等級的聚落均呈現“東北-西南”的空間分布方向，且多集中于研究區南部，其中規模大的聚落空間分布方向性強，向心力顯著，規模小的聚落空間分布方向性弱，分布范圍廣。從整體看，研究區聚落空間集群分布模式顯著，規模較小的聚落空間分布呈集群分布模式且聚集程度高。研究區聚落密度分布呈現“南密北疏”的多核破碎化空間分布特征，區域差異性顯著，冷熱點區域空間分異明顯，呈團狀結構，規模較大的聚落在城區周圍集中，且聚落密度高值區其規模較小。1934 年歸綏縣聚落空間分布特征整體上是地形、河流及交通綜合作用的結果。研究區聚落主要分布在海拔小于1 200m、坡度小于4°的區域，聚落整體上呈現沿河流而建、沿交通線分布的特征，規模較大的聚落低海拔、低坡度、鄰河流、鄰干道的指向性強。

本文借助聚落戶口數據對歸綏縣聚落分布進行研究，由于數據資料的有限性，未利用影像數據對其聚落空間形態展開研究，且對聚落分布的影響因素分析有限，后續可在聚落演變等方面進行更深層次的研究。同樣，將聚落與中心地理論相結合，對聚落體系進行研究可作為今后的研究方向之一。