基于復雜網(wǎng)絡的遼寧省縣域農(nóng)村居民點空間結構變化分析

危小建，肖展春，侯賀平，陳竹安

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基于復雜網(wǎng)絡的遼寧省縣域農(nóng)村居民點空間結構變化分析

危小建1,2,3,4，肖展春4,5※，侯賀平6，陳竹安1,2,3

（1. 東華理工大學測繪工程學院，南昌 330013；2. 流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室，南昌 330013；3. 東華理工大學江西省數(shù)字國土重點實驗室，南昌 330013；4. 武漢大學資源與環(huán)境科學學院，武漢 430072；5. 武漢大學自然科學學報，武漢 430072；6. 河南農(nóng)業(yè)大學林學院，鄭州 450002）

從省域尺度研究縣域農(nóng)村居民點復雜網(wǎng)絡空間結構的時空分異特征有助于實現(xiàn)省域農(nóng)村居民點空間結構優(yōu)化。該文運用線點率、度中心性、接近中心勢等指標分析3個典型縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡節(jié)點特征變化，進而分析遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡特征的空間分異格局及其變化。研究結果表明：1）農(nóng)村居民點網(wǎng)絡存在明顯的地域差異，受地形影響強烈，臺安縣形成了聯(lián)系密切的網(wǎng)狀結構而建平縣和桓仁縣則較為稀疏且存在較多孤立的節(jié)點或者孤立的網(wǎng)絡集團；2）遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構時空差異存在較明顯規(guī)律，中部平原區(qū)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡復雜度較高，中心勢較高，網(wǎng)絡結構逐漸趨于復雜；3）不同的網(wǎng)絡指數(shù)對農(nóng)村居民點用地空間布局結構變化的響應程度是不一樣的。研究結果能為遼寧省農(nóng)村居民點空間結構提供科學依據(jù)。

土地利用；整治；農(nóng)村地區(qū)；農(nóng)村居民點；復雜網(wǎng)絡；空間結構；區(qū)域差異；遼寧省

0 引 言

農(nóng)村居民點空間結構是指農(nóng)村居民點在空間上的相互作用及其所呈現(xiàn)的形態(tài)特征[1]。對農(nóng)村居民點空間結構進行優(yōu)化能有力推動新農(nóng)村建設，促進城鄉(xiāng)一體化建設，進而優(yōu)化區(qū)域資源配置，促進物質(zhì)和能力的流動[2]。農(nóng)村居民點空間結構的分析是實現(xiàn)農(nóng)村居民點空間結構優(yōu)化的基礎。此外，由于農(nóng)村居民點空間結構存在顯著的空間分異格局，研究區(qū)域農(nóng)村居民點空間結構的空間分異特征具有十分重要的意義[3]。

當前大量學者圍繞農(nóng)村居民點用地的布局、形態(tài)與類型，以及空間結構和地域組織等進行了積極的探索[4-14]，為進一步深入研究農(nóng)村居民點用地空間結構奠定了堅實的基礎?？臻g相互作用理論能夠用于描述地理空間的要素流動現(xiàn)象，體現(xiàn)各要素之間的作用關系，被廣泛應用到區(qū)域規(guī)劃和城鎮(zhèn)體系規(guī)劃[14-17]。當前，也有不少學者將該理論引入農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化的相關研究中（農(nóng)村居民點之間存在著人口流動、資金流通、信息流通等空間相互作用）[14,16]。然而，在現(xiàn)階段農(nóng)村居民點空間相互作用的研究中多關注農(nóng)村居民點與其周圍農(nóng)村居民點及城鎮(zhèn)的相互作用，而對農(nóng)村居民點相互作用所呈現(xiàn)出的相互作用強度的網(wǎng)絡（節(jié)點代表農(nóng)村居民點，節(jié)點之間的邊代表農(nóng)村居民點之間的影響關系）研究較少，因而很少利用復雜網(wǎng)絡來評價農(nóng)村居民點網(wǎng)絡[18]。復雜網(wǎng)絡是一種從系統(tǒng)、整體的角度來考量評價對象的方法，能夠通過線點率（指數(shù)）、環(huán)度（指數(shù)）、連通度（指數(shù)）、中心性、集聚度等網(wǎng)絡指標來度量網(wǎng)絡的層次結構、復雜度及形態(tài)[19-24]。復雜網(wǎng)絡為農(nóng)村居民點空間結構分析和布局優(yōu)化決策提供了直觀、交互的分析工具，能夠較好的評價農(nóng)村居民點之間存在的聯(lián)系以及個體在群體中的影響地位[25]。此外，在研究尺度上，當前應用復雜網(wǎng)絡分析農(nóng)村居民點的研究多局限于縣市，缺乏從區(qū)域宏觀角度來考慮農(nóng)村居民點復雜網(wǎng)絡空間結構的空間分異特征。研究區(qū)域（省域）農(nóng)村居民點空間結構對于統(tǒng)籌農(nóng)村居民點調(diào)控政策以及新農(nóng)村建設具有重要現(xiàn)實意義。

基于此，本文以遼寧省為研究對象，以農(nóng)村居民點相互作用構建的復雜網(wǎng)絡為基礎，通過對復雜網(wǎng)絡的線點率、環(huán)度、度中心性、接近中心性等統(tǒng)計特征的計算和描述，首先分析典型縣農(nóng)村居民點圖斑節(jié)點網(wǎng)絡特征變化，進而分析遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡特征的空間分異格局及其變化。研究結論能為遼寧省農(nóng)村居民點空間結構調(diào)整和社會主義新農(nóng)村建設提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)

遼寧省，地處（陸地）118°50￠E~125°47￠E，38°43￠N~ 43°29￠N。遼寧省東西端直線距離與南北端直線距離相近，都約為550 km。遼寧省南瀕黃、渤二海，遼東半島斜插于兩海之間。遼寧省全省地形地貌概括起來是“六山一水三分田”，其地勢大致為山地丘陵分列東西兩廂，自北向南，自東西兩側(cè)向中部平原傾斜，呈馬蹄形向渤海傾斜。遼寧省地貌可以劃分為3類：1）西部山地丘陵區(qū)，面積約為4.2萬km2，占全省面積的29%，由黑山、努魯兒虎山、松嶺等組成。2）中部平原區(qū)，面積為3.7萬km2，占全省面積25%，地勢從東北向西南逐漸傾斜。3）東部山地丘陵區(qū)，面積約6.7萬km2，占全省面積的46%，為長白山脈向西南之延伸部分。遼寧省農(nóng)村居民點主要集中在中部平原區(qū)，西部山地丘陵區(qū)的分布次之，東部山地丘陵區(qū)最少。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

考慮到遼寧省103個區(qū)縣中各行政區(qū)域大小不一，且不少區(qū)沒有或只有少量農(nóng)村居民點，為了便于分析，將遼寧省市轄區(qū)以及含有農(nóng)村居民點面積較少的縣進行合并，合并后的評價單元共有43個。然后，在不打破縣（市、區(qū)）行政邊界的前提下，將合并后的43個縣（市、區(qū)）劃分成3個不同的地貌類型區(qū)，分別為：西部山地丘陵區(qū)、中部平原區(qū)和東部山地丘陵區(qū)，劃分結果如圖1所示。

圖1 遼寧省研究單元及地貌分區(qū)

本次研究涉及3個研究期，分別為2000年、2005年和2010年?？臻g數(shù)據(jù)來源于Landsat TM 5影像，影像分辨率為30 m。從中國科學院直接獲取解譯好的影像。影像數(shù)據(jù)的預處理主要包括裁剪、拼接、幾何校正等。然后利用面向?qū)ο蠼庾g軟件eCognition進行影像的多尺度分割，根據(jù)區(qū)域地物的形狀特征和影像的光譜特征，結合專家知識建立專家決策樹進行土地覆蓋分類，對于不能用規(guī)則提取的區(qū)域，采用選取訓練樣本的方法，采用監(jiān)督分類中的最大似然法進行分類。并根據(jù)遼寧省2012年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，結合目視人工判圖，最終將遙感影像解譯為耕地、園地、林地、草地、城市及工礦用地等、農(nóng)村居民點、水域和其他用地八種類型?？傮w分類精度均高于90%，Kappa一致性檢驗均大于0.8，整體分類精度滿足研究需要。

2 研究方法

網(wǎng)絡分析方法常用來研究網(wǎng)絡的結構、布局及其優(yōu)化，網(wǎng)絡分析方法已經(jīng)廣泛應用于城鎮(zhèn)地域結構、交通問題、地理學和商業(yè)網(wǎng)點布置當中[26-28]。

2.1 網(wǎng)絡構建方法

網(wǎng)絡構建的核心問題是如何定義節(jié)點和如何定義邊。在農(nóng)村居民點網(wǎng)絡研究方面，可以將農(nóng)村居民點圖斑定義為網(wǎng)絡的節(jié)點，根據(jù)農(nóng)村居民點圖斑間的聯(lián)系程度來定義邊。農(nóng)村居民點之間存在著空間相互作用，包括農(nóng)村居民點之間的人口流動、資金流通、信息流動、親屬聯(lián)系等[17,29]，且農(nóng)村居民點相互聯(lián)系的現(xiàn)實網(wǎng)絡受到道路級別和村鎮(zhèn)的規(guī)模、行政區(qū)劃等多方面的直接影響，考慮到數(shù)據(jù)獲取的難度，本文采用重力模型模擬的方 法度量農(nóng)村居民點之間的空間相互作用程度，一般表達式為

本文重在分析遼寧省各市縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的時空分異格局，因而以各縣市為基本研究單元，分別構建農(nóng)村居民點網(wǎng)絡。觀察到遼寧省2010年農(nóng)村居民點平均鄰近距離682.84 m，期望平均距離為1 023.94 m?？紤]到距離太近，農(nóng)村居民點網(wǎng)絡不完整，距離太遠，農(nóng)村居民點之間的聯(lián)系較弱，本文根據(jù)參考文獻[25]將距離閾值參數(shù)選取為3 000 m，則3 000 m內(nèi)農(nóng)村居民點之間的聯(lián)系強度根據(jù)重力模型計算，3 000 m外則認為農(nóng)村居民點之間沒有聯(lián)系。

2.2 網(wǎng)絡結構特征演變分析方法

研究網(wǎng)絡主要是研究其結構和功能，有圖論指標、中心性指標、復雜網(wǎng)絡指標等，本文選取了以下網(wǎng)絡評價指標來研究農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的結構和功能特征。

2.2.1 圖論指標

圖論指標主要通過節(jié)點個數(shù)（農(nóng)村居民點圖斑個數(shù)）、邊個數(shù)（農(nóng)村居民點之間是否連接）以及子圖個數(shù)來計算，用以表征網(wǎng)絡連接情況的連通程度和復雜程度。

1）線點率

式中為邊個數(shù)，為網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)（下同）。

2）環(huán)度

式中為子圖個數(shù)。

3）連通度

測度網(wǎng)絡連通性，數(shù)值范圍在[0,1]之間，=0說明網(wǎng)絡內(nèi)無連接，只有孤立點存在；=1則網(wǎng)絡中每一個節(jié)點都與其他節(jié)點相連。

2.2.2 中心性指標

1）度中心性

度中心性測量節(jié)點同其他節(jié)點交往的程度，表示節(jié)點成為圖的中心的能力，即中心地位。

式中X表示2個節(jié)點之間是否連接，連接則為1，不連接則為0。節(jié)點度也是中心集中度，是指與某節(jié)點相連的連接線量。節(jié)點度大，則說明其在網(wǎng)絡中處于相對重要的中心位置。節(jié)點平均度越大與該點直接相連的廊道數(shù)就越多。

為了對比各個整體網(wǎng)絡的結構，在度中心性的基礎上，度數(shù)中心勢引入到本文中。度數(shù)中心勢（degree centralization）計算公式如下：

2）接近中心性

接近中心度反映的是網(wǎng)絡中特定節(jié)點與其他節(jié)點之間的聯(lián)系程度，表示節(jié)點不受其他節(jié)點控制的能力，信息傳遞的獨立性和有效性，因為如果兩點之間距離越遠則需要依靠更多的其他中間節(jié)點來聯(lián)系。

圖的接近中心勢（closeness centralization）：

星形網(wǎng)絡具有最大的接近集中趨勢1，完備網(wǎng)絡具有最小的接近集中趨勢0。

3）中介中心性

中介中心性也是中間中心度，是指通過網(wǎng)絡中某節(jié)點的最短路徑與所有節(jié)點間最短路徑的比值（不包含該點）。測量節(jié)點多大程度位于其他節(jié)點中間，表示節(jié)點對交往/資源的控制能力，即結構洞。中介度較高表示節(jié)點在網(wǎng)絡流傳遞過程中的作用較為重要，且經(jīng)過該點的網(wǎng)絡流的比例也較高。

圖的中介中心勢（betweenness centralization）的計算公式如下

星形網(wǎng)絡具有最大中介中心勢指數(shù)1，環(huán)形網(wǎng)絡具有最小中介中心勢指數(shù)0。

3 結果與分析

本文按照先局部后整體的分析思路，首先分析典型縣（西部山地丘陵區(qū)的建平縣、中部平原區(qū)的臺安縣和東部山地丘陵區(qū)的桓仁縣）的農(nóng)村居民點圖斑節(jié)點網(wǎng)絡特征演變分析，進而分析遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡特征空間分異及其變化。

3.1 典型縣農(nóng)村居民點圖斑節(jié)點網(wǎng)絡特征演變分析

圖2展示了2010年建平縣、臺安縣和桓仁縣3 000 m內(nèi)農(nóng)村居民點連接情況（由于顯示效果的原因，此處沒有用線的粗細表示聯(lián)系強度的大小，僅表示是否存在聯(lián)系）和節(jié)點度中心性分布特征?？紤]到網(wǎng)絡連接特征和節(jié)點度中心性分布特征在時間軸上變化不明顯，只顯示了2010年各典型縣市的網(wǎng)絡聯(lián)系和節(jié)點度中心性分布圖。由于篇幅原因未展示接近中心性與中介中心性的分布特征。由圖2可知，總體來看，各典型縣的農(nóng)村居民點網(wǎng)絡存在明顯差異，臺安縣存在聯(lián)系密切的網(wǎng)狀結構，建平縣和桓仁縣不僅整體網(wǎng)絡結構較為稀疏且多存在孤立的節(jié)點或者孤立的網(wǎng)絡集團。具體來看，建平縣農(nóng)村居民點主要集中在西北部地區(qū)，西北部的農(nóng)村居民點沿老哈河呈帶狀分布，網(wǎng)絡結構復雜，東部及中部的農(nóng)村居民點較分散，形成的網(wǎng)絡稀疏，與西部和北部的農(nóng)村居民點基本沒有連接；臺安縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡由于受到遼河的影響分為南、北2個大的網(wǎng)絡集團，其中2大集團仍有聯(lián)系，且農(nóng)村居民點網(wǎng)絡整體分布密集，網(wǎng)絡結構復雜；桓仁縣農(nóng)村居民點整體呈分散狀態(tài)，其中中部地區(qū)居民點較集中，網(wǎng)絡連接狀況較好，東部、西部則零星分布，網(wǎng)絡結構簡單且連接較少。

圖2 典型縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡連接特征和節(jié)點度中心性分布圖（2010年）

整體上，各典型縣農(nóng)村居民點的節(jié)點度中心性的分布特征存在較明顯差異。具體來看，西部地區(qū)的建平縣主要呈現(xiàn)以下特征：1）整體上建平縣東部和西部地區(qū)的節(jié)點度相對較高，這是因為這些地區(qū)的居民點數(shù)量較多且距離較近，彼此連接較為緊密。2）從時間尺度看，2000-2005年縣域中部和北部高節(jié)點度節(jié)點減少，南部則有所增加，到2010年西部區(qū)域集聚了更多度中心性較高的節(jié)點。通過對建平縣的發(fā)展進行調(diào)研，這一現(xiàn)象主要是交通條件改善的結果。中部平原地區(qū)的臺安縣主要呈現(xiàn)以下特征：1）整體上臺安縣的農(nóng)村居民點節(jié)點度整體較高，說明臺安縣的農(nóng)村居民點呈現(xiàn)聚集的分布狀態(tài)，彼此之間聯(lián)系較為密切，2）臺安縣的居民點節(jié)點度表現(xiàn)出一定的空間差異性，縣域東部地區(qū)的節(jié)點度相對較高。東部山地丘陵地區(qū)的恒仁縣主要呈現(xiàn)以下特征：1）節(jié)點度中心性較高的主要集中在中部（桓仁縣城的所在地），小部分集中在西南部（由于木桓線和桓蓋線在此交匯，帶動了社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村居民點出現(xiàn)了小范圍的聚集）。2）從2000-2005年，基本上變化不大，而2005-2010年，縣域東部和西部度中心性較高的節(jié)點小幅減少。

表1為建平縣、臺安縣和桓仁縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡中心性值基本統(tǒng)計。由表1可知，臺安縣的節(jié)點度中心性和接近中心性值最高，建平縣的中介中心性值最高，桓仁縣的節(jié)點度中心性變化程度最大，最小值為孤立節(jié)點的節(jié)點度0，最大值則出現(xiàn)在中部地區(qū)桓仁縣城的農(nóng)村居民點圖斑0.0730，建平縣的接近中心性和中介中心性的值變化程度最大，且中心性指標在3個時間段上變化不明顯。

表1 典型縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡中心性值基本統(tǒng)計

3.2 遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡特征空間分異及其變化分析

遼寧省各縣市農(nóng)村居民點用地網(wǎng)絡的環(huán)度（指數(shù)）、線點率（指數(shù)）、連接度（指數(shù)）、度中心勢（degree centralization）、接近中心勢（closeness centralization）和中介中心勢（betweenness centralization）6個指標的分布圖見圖3和圖4。

由圖3可知，2000-2010年遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的環(huán)度、線點率、連接度的空間分布主要呈現(xiàn)以下特征：1）在空間分布方面，中部平原區(qū)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡復雜度較高，東部和西部山地丘陵區(qū)網(wǎng)絡復雜度指數(shù)都較低。例如，在2000年，指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)最高的縣市是中部平原區(qū)的錦州，分別是7.10、15.18和5.06，3項指數(shù)最低的縣市是東部山地丘陵區(qū)的丹東市轄區(qū)，分別為0.35、1.20和0.63。2）在時間演化方面：運用Paired Samplet Test檢驗方法檢驗不同時期指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)都在0.05的水平上顯著差異。2000-2010年，中部平原區(qū)和西部山地丘陵區(qū)農(nóng)村居民點的網(wǎng)絡結構逐漸趨于復雜，而東部山地丘陵區(qū)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構則趨于簡單。例如，2000-2005年中部平原區(qū)大部分縣市的指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)均出現(xiàn)小幅增長，增幅最大的是鐵嶺，3項指數(shù)分別增長了21.81%、19.06%和17.95%；東部山地丘陵區(qū)大部分縣市3項指數(shù)不同程度的減少，減少最多的是丹東市轄區(qū)，3項指數(shù)分別減少了40.41%、12.36%和13.12%。

圖3 不同年份遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡環(huán)度α、線點率β和連通度γ分布圖

圖4 不同年份遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡度中心勢、接近中心勢和中介中心勢分布圖

由圖4可知，2000-2010年遼寧省各縣市農(nóng)村居民點的節(jié)點度中心勢、接近中心勢和中介中心勢的空間分布主要呈現(xiàn)以下特征：1）總的來看，中介中心勢的值較節(jié)點度中心勢和接近中心勢的值高，中部平原區(qū)和西部山地丘陵區(qū)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構中心勢較高，東部山地丘陵區(qū)網(wǎng)絡結構中心勢指數(shù)較低。運用Paired Samplet Test檢驗方法檢驗除度數(shù)中心勢在2005-2010年和2000- 2010年間外，其他中心勢指標在0.05的水平上都未呈現(xiàn)顯著差異，可見中心勢指標在時間軸上變化不明顯。但是通過對各期指標的排序發(fā)現(xiàn)，通過指標對各縣市進行排序，發(fā)現(xiàn)各縣市位序在不同時期仍有變化。2）具體來看，2000年，節(jié)點度中心勢指數(shù)較高的縣市是寬甸縣、丹東市轄區(qū)和本溪，接近中心勢較高的縣市是大連市、盤錦和營口市，中介中心勢較高的縣市是康平縣、沈陽市和綏中縣；到2010年，節(jié)點度中心勢指數(shù)較高的縣市是寬甸縣、丹東市轄區(qū)和桓仁縣，逐步轉(zhuǎn)向東部邊緣地區(qū)；接近中心勢較高的縣市是大連市、丹東市轄區(qū)和臺安縣，中介中心勢較高的縣市是遼中縣、康平縣和海城市，中部平原區(qū)持續(xù)表現(xiàn)出較強的中介中心勢。

三期農(nóng)村居民點用地網(wǎng)絡的6個指標的的基本統(tǒng)計見表2。從表2可知，2000-2010年，各個指標都沒有出現(xiàn)異常變化值，變化并不十分明顯，但各指標值仍有差異。指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)的標準差增加較明顯，度中心勢的四分位距呈現(xiàn)先增后減的特點，接近中心勢的極差進一步增大，中介中心勢的四分位距先增后減，中位數(shù)先降低再升高。整體上，各指標的變化程度、是否存在異常值等存在一定差異，指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)的高值與低值的分布與中心勢高值和低值的分布存在較大的差異，由此可見，不同的網(wǎng)絡指數(shù)對農(nóng)村居民點用地空間布局結構變化的響應是不一樣的。

表2 遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡值基本統(tǒng)計

4 討 論

典型縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡節(jié)點中心性的格局及其變化都有其各自的背景原因。臺安縣由于地形平坦，交通便利，有明顯的東亞經(jīng)濟圈和環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢，經(jīng)濟發(fā)達，有利于人們的生產(chǎn)生活，農(nóng)村居民點較多且彼此之間的距離較近，因而形成了聯(lián)系密切的網(wǎng)狀結構。建平縣和桓仁縣則由于受地形限制，境內(nèi)多地山丘陵，生產(chǎn)生活較不便利，農(nóng)村居民點分布零散且相隔距離較遠，只在部分中心村和社會經(jīng)濟功能較為齊全的核心圖斑附近形成了較為密集的網(wǎng)絡連接狀態(tài)，整體網(wǎng)絡結構較為稀疏且多存在孤立的節(jié)點或者孤立的網(wǎng)絡集團。同樣，3個典型縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡節(jié)點中心性的變化也都有其各自的背景原因。例如西部山地丘陵區(qū)的建平縣， 2005-2010年間隨著建平縣境內(nèi)錦赤線的不斷改建與修復，通行能力大為改善，促進了當?shù)剞r(nóng)村居民點規(guī)模的擴大與數(shù)量的增加，從而使建平縣西北部居民點的節(jié)點度不斷增加。

遼寧省各縣市農(nóng)村居民點的網(wǎng)絡結構特征存在較明顯的空間分異特征。各市縣農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征的空間格局形成的原因主要可能是受到經(jīng)濟發(fā)展水平和地形地貌的影響。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人口、資本等生產(chǎn)要素逐漸向中部平原區(qū)聚集，且相對于東部和西部地區(qū)，中部地區(qū)更加平坦，有利于農(nóng)民建房，農(nóng)村居民點數(shù)量和面積較大且增加量較多，所以中部地區(qū)網(wǎng)絡結構較為復雜，網(wǎng)絡的回路較多、連通性較好，而東部和西部地區(qū)由于地形限制和經(jīng)濟發(fā)展水平，農(nóng)村居民點的網(wǎng)絡連接較稀疏，網(wǎng)絡中的回路數(shù)量減少，且連通性下降，網(wǎng)絡結構趨于簡單。

從時間軸上看，整體上遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征變化不明顯，這主要是因為6個網(wǎng)絡結構指標是度量農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的統(tǒng)計特征，而農(nóng)村居民點網(wǎng)絡變化較少，所以統(tǒng)計特征的變化不明顯，但是通過對各個縣市6個網(wǎng)絡指標的排序和基本統(tǒng)計，仍然能發(fā)現(xiàn)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡在時間軸上的變化。且不同的網(wǎng)絡指標對農(nóng)村居民點用地空間布局結構變化的響應程度是不同的。指數(shù)、指數(shù)和指數(shù)沒有出現(xiàn)異常值，表明各個指數(shù)分布比較正常，可以運用圖論指標來對比分析各個縣市的農(nóng)村居民點的節(jié)點與邊的數(shù)量情況。各中心勢指標分別能度量農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的中心地位、節(jié)點不受其他節(jié)點控制的能力和節(jié)點對交往/資源的控制能力，深入分析各個縣市在3個中心勢指標的數(shù)值大小，并結合其自然條件和經(jīng)濟狀況進行分析，能有效的識別各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的特點。例如，大連雖然地處東部山地丘陵區(qū)，但是由于其經(jīng)濟發(fā)展水平較高，具有接近中心勢較高，中介中心勢值也不低的特點。接近中心勢存在較明顯的異常值的情況，可以用來發(fā)現(xiàn)一些距離聯(lián)系更加緊密的農(nóng)村居民點網(wǎng)絡。中介中心勢值較高，則表明該網(wǎng)絡中起關鍵性的中介作用的節(jié)點的分布差異較大。

本研究雖然從區(qū)域角度分析了農(nóng)村居民點網(wǎng)絡的時空分異格局，但是仍存在不足，主要是由于缺少一手的實測數(shù)據(jù)，各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡構建采用了重力模型模擬的方法，雖然有很多研究表明了重力模型的有效性，但仍存在誤差，無法體現(xiàn)農(nóng)村居民點之間的社會關系的差異性。且構建重力模型時未考慮道路、用地類型、地形地貌等影響因子，也未融入各農(nóng)村居民點的經(jīng)濟發(fā)展水平。距離閾值的確定雖然借鑒了相關文獻以及參考了專家意見，但仍有許多值得商榷之處。在以后的研究中如能利用現(xiàn)實數(shù)據(jù)進行實證研究將更有說服力。研究成果的應用方面，應進一步考慮各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征的形成原因，進一步分析農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征與農(nóng)村居民點所處的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展條件之間的關系，進一步分析農(nóng)村居民點的網(wǎng)絡結構特征與其景觀格局特征的關系，進而研究如何通過分析農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征來指導區(qū)域城鎮(zhèn)體系規(guī)劃。

5 結 論

1）各市縣的農(nóng)村居民點網(wǎng)絡特征差異明顯。臺安縣形成了聯(lián)系密切的網(wǎng)狀結構，而建平縣和桓仁縣不僅整體網(wǎng)絡結構較為稀疏且多存在孤立的節(jié)點或者孤立的網(wǎng)絡集團

2）遼寧省各縣市農(nóng)村居民點的網(wǎng)絡結構特征存在較明顯的時空分異特征，中部平原區(qū)農(nóng)村居民點網(wǎng)絡復雜度較高，中心勢較高，網(wǎng)絡結構逐漸趨于復雜，整體上遼寧省各縣市農(nóng)村居民點網(wǎng)絡結構特征變化不明顯。

3）不同的網(wǎng)絡指標對農(nóng)村居民點用地空間布局結構變化的響應程度是不同的。各個縣市6個網(wǎng)絡指標在2000年、2005年和2010年間的排序和基本統(tǒng)計有差異。

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Analysis of spatial structure changes of rural residential area in counties of Liaoning Province based on complex network

Wei Xiaojian1,2,3,4, Xiao Zhanchun4,5※, Hou Heping6, Chen Zhu’an1,2,3

(1.330013,;2.330013,; 3.330013,;4.430072,; 5.430072,; 6.450002,)

Analysis of the spatial structure of rural residential area is important to optimize the spatial pattern of rural residential area. In previous studies, complex network analysis was rarely used to analyze the spatial structure of rural residential area, and studies about temporal and spatial characteristics of rural residential complex network were rare at the macro (provincial) spatial scale. This paper, utilizing complex networks constructed based on the interaction of rural residential areas with the gravity model, analyzed the changes of node network characteristics of typical rural residential areas in typical counties (Huanren, Tai’an and Jianping County) and the changes of spatial distribution pattern of rural residential network characteristics in various cities or counties in Liaoning Province. The statistical characteristics ofindex,index,index, degree centrality, closeness centrality and betweenness centrality in complex networks were calculated and descripted. The results proved that:1)Analysis of typical counties indicated that spatial pattern of rural settlement network had obvious regional differences, which was affected by the terrain strongly. For Tai’an County, the rural residential network in the eastern area had more rural residential settlement nodes and shorter network connection, and that in the central plain had a close contact network structure with higher degree centrality. Due to topographical constraints, the nodes of the rural residential network of Jianping County in the western hilly region and Huanren County in the eastern hilly region were scattered and separated, and the rural residential network in these 2 counties was relatively sparse and had more isolated nodes or isolated network groups. 2)Rural residential network structure of various cities or counties in Liaoning Province presented obvious regularity and spatial differences. The network complexity indices of rural residential networks were higher in the central plain region (that in Jinzhou was the highest). The network complexity indices were relatively lower in the eastern and western hilly regions (that in the municipal district of Dandong City located in the eastern hilly region was the lowest). The network centralization indices of rural residential networks in the central plain region and in the western hilly region were higher compared with the eastern hilly region, and the structures of rural residential networks in the central plain region became more complex. 3) The responses of different network indices to the change of spatial layout structure of rural residential areas were not the same. Graph theory indicators had significant differences in different periods, and the difference between centralization indices in different periods was not significant, but the rank of counties andbasic statistics result of network indices had differences. There was a great difference between high and low value ofindex,index andindex and high and low value of centralization indices. The results have contributed to explore spatial differentiation characteristics of rural residential structure in Liaoning Province from the perspective of complex network structure, and to provide a scientific basis for regional urban system planning.

land use; consolidation; rural areas; rural residential area; complex networks; spatial structure; regional difference; Liaoning Province

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.032

F301

A

1002-6819(2017)-08-0236-09

2016-07-24

2017-03-20

東華理工大學江西省數(shù)字國土重點實驗室開放研究基金資助項目（DLLJ201610）；東華理工大學博士啟動基金項目（DHBK2015311）；流域生態(tài)與地理環(huán)境監(jiān)測國家測繪地理信息局重點實驗室資助課題（WE2016018）

危小建，男，江西省南昌人，博士，講師，主要研究方向為土地利用規(guī)劃、評價和土地信息智能化處理。南昌 東華理工大學測繪工程學院， 330013。Email：weixiaojian1988@aliyun.com

肖展春，女，河南駐馬店人，博士，主要研究方向為土地利用規(guī)劃、評價和土地資源可持續(xù)發(fā)展研究。武漢 武漢大學自然科學學報，430072。Email：674608508@qq.com

危小建，肖展春，侯賀平，陳竹安.基于復雜網(wǎng)絡的遼寧省縣域農(nóng)村居民點空間結構變化分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33(8)：236－244. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.032 http://www.tcsae.org

Wei Xiaojian, Xiao Zhanchun, Hou Heping, Chen Zhu’an. Analysis of spatial structure changes of rural residential area in counties of Liaoning Province based on complex network[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 236－244. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.032 http://www.tcsae.org