豫東平原聚落景觀(guān)格局變化

楊慧敏,婁 帆,李小建,*,白燕飛

1 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 開(kāi)封 475004 2 城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心, 鄭州 450046

豫東平原聚落景觀(guān)格局變化

楊慧敏1,2,婁 帆1,李小建1,2,*,白燕飛1

1 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院, 開(kāi)封 475004 2 城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展河南省協(xié)同創(chuàng)新中心, 鄭州 450046

中國(guó)的快速城鎮(zhèn)化必然導(dǎo)致聚落景觀(guān)格局的變化,但目前相關(guān)研究對(duì)平原地區(qū)關(guān)注相對(duì)較少。文中選取豫東平原地區(qū)的開(kāi)封、商丘、周口市,運(yùn)用GIS空間分析方法和ENVI遙感影像處理技術(shù),對(duì)該地區(qū)1972、2015年市域中觀(guān)尺度上的聚落規(guī)模、聚落景觀(guān)空間變化特征進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：(1)在聚落發(fā)展過(guò)程中,1972—2015年聚落斑塊數(shù)量有所減少,聚落規(guī)模逐漸擴(kuò)張,市域內(nèi)最大聚落斑塊擴(kuò)張相對(duì)更為明顯；對(duì)聚落斑塊擴(kuò)張強(qiáng)度的分析發(fā)現(xiàn),城市市轄區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落擴(kuò)張強(qiáng)度相對(duì)較高。(2)地區(qū)內(nèi)聚落斑塊空間分布表現(xiàn)出聚集分布特征,但該時(shí)期聚集程度有所減弱；兩個(gè)年份聚落核密度分布格局大致相似,局部地區(qū)存在多核擴(kuò)散現(xiàn)象,市域尺度上的核密度分布存在地區(qū)差異。(3)對(duì)斑塊形狀指數(shù)的分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)狹長(zhǎng)或曲折聚落斑塊在空間上分散布局,整體上區(qū)域內(nèi)聚落形狀趨于規(guī)則。(4)隨著距河流、道路距離的增加,聚落斑塊總面積和數(shù)量有所減少,且道路對(duì)聚落分布僅在一定范圍內(nèi)存在較大影響,距中心城市0—6km范圍內(nèi)聚落受中心城區(qū)發(fā)展輻射影響較大。本文的分析可為平原地區(qū)聚落景觀(guān)的優(yōu)化布局和聚落用地的集約化發(fā)展提供一定的參考。

聚落斑塊；景觀(guān)格局；空間分布；豫東平原地區(qū)

Abstract： Rapid urbanization in China has elicited a change in the pattern of settlement landscape, particularly for the plain area with its long history of human settlement. However, relevant research is lacking. By employing the spatial analysis method of GIS and remote sensing image processing technology of ENVI, we analyzed the characteristics of changes of Kaifeng, Shangqiu, and Zhoukou in the Eastern Plain of Henan Province with respect to settlement size and spatial distribution on a meso-scale from 1972 to 2015. The results indicated that, first, the number of settlement patches decreased, whereas their sizes gradually expanded, and the built-up areas of the respective cities expanded noticeably. Furthermore, the village patches surrounding the urban areas experienced a greater expansion than other village patches. Second, the spatial distribution of settlement patches in the study area exhibited a clustered distribution; however, the degree of agglomeration declined in 2015. The kernel density distribution of settlement patches was stable, although multi-core diffusion existed in some regions, and the density distribution was different among cities. Third, the patch shape index (PSI) revealed that the narrow or tortuous patches were spatially scattered, and the shape of settlements was relatively regular in 2015. Finally, as distance from rivers and roads increased, the total size and number of settlement patches decreased; however, the effect of roads on settlement distribution was only detected in certain regions. The settlement patches located within the 6 km buffer zone of the respective central cities were affected by development of the urban areas. The results presented here could assist in the optimal layout of settlement landscape and the intensive development of settlement land-use in the Eastern Plain of Henan Province.

KeyWords: settlement patches; landscape pattern; spatial distribution; the Eastern Plain of Henan Province

聚落形態(tài)作為聚落地理學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一,其不僅包括聚落的分布形態(tài),也涵蓋著聚落形態(tài)的演變。聚落是中國(guó)人口聚居的主要形式[1-2],聚落分布受到自然、歷史、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等因素的影響,而分布格局是其在空間上的直接反映,可揭示聚落水平分布和垂直分布的特征。同時(shí),作為人地關(guān)系地域體系研究的重要內(nèi)容之一[3],諸多學(xué)者對(duì)聚落規(guī)模結(jié)構(gòu)[4-7]、空間格局特征[8-10]、農(nóng)村聚落景觀(guān)格局[11-12]、聚落空間演化及影響因素[13-15]、聚落空間重構(gòu)[16-17]、空心村現(xiàn)象[18-19]等進(jìn)行了大量研究,取得豐碩成果；在研究方法上,也逐漸由傳統(tǒng)的田野調(diào)查向GIS空間分析、遙感技術(shù)應(yīng)用與田野調(diào)查相結(jié)合的趨勢(shì)發(fā)展；在研究區(qū)域上,相關(guān)研究主要集中于山地丘陵區(qū)、巖溶地區(qū)和江南地區(qū)等,注重地形因素(坡度、高程等)對(duì)聚落景觀(guān)變化的影響。相關(guān)研究對(duì)平原地區(qū)聚落景觀(guān)格局變化的分析相對(duì)較少,且少有文獻(xiàn)關(guān)注城鎮(zhèn)化進(jìn)程中中心城市發(fā)展對(duì)鄉(xiāng)村聚落規(guī)模變化的影響。同時(shí),基于市域中觀(guān)尺度的分析可為城鄉(xiāng)聚落景觀(guān)格局特征及其演變過(guò)程進(jìn)行深層次探究,為平原地區(qū)城鄉(xiāng)聚落的合理布局和科學(xué)規(guī)劃提供參考。此外,海貝貝等對(duì)河南經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較高的鞏義市鄉(xiāng)村聚落的分析發(fā)現(xiàn),1990—2010年鞏義農(nóng)村居民點(diǎn)總體用地規(guī)模和斑塊數(shù)量不斷增加[20]。那么,在新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的宏觀(guān)背景下,欠發(fā)達(dá)的豫東平原區(qū)的城鄉(xiāng)聚落規(guī)模及數(shù)量是否也逐漸增加？其聚落景觀(guān)空間格局特征如何？對(duì)欠發(fā)達(dá)的傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)城鄉(xiāng)聚落空間格局與演變特征的分析,對(duì)于指導(dǎo)地區(qū)城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村統(tǒng)籌發(fā)展、縮小城鄉(xiāng)差距、推動(dòng)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展亦具有重要的實(shí)踐意義。

豫東平原地區(qū)是我國(guó)重要農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū),地處河南省東部、黃河中下游。該地區(qū)地勢(shì)平坦、土壤肥沃,耕地面積7179.2×104hm2,且農(nóng)業(yè)人口眾多、鄉(xiāng)村聚落密集,較早時(shí)期即有居民在此居住和生活。隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn),數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)人口和有限的耕地資源為地區(qū)聚落規(guī)模的擴(kuò)張和外延提出了挑戰(zhàn),而聚落規(guī)模的變化進(jìn)一步影響著聚落空間格局的演變。因此,本文以豫東平原區(qū)的開(kāi)封、商丘、周口作為案例,利用1972年和2015年城鄉(xiāng)聚落斑塊數(shù)據(jù),借助于GIS空間分析方法和ENVI遙感影像處理技術(shù),對(duì)該地區(qū)聚落空間分布格局及其演變特征進(jìn)行剖析,以期為平原地區(qū)城鄉(xiāng)聚落的合理化發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域包括河南省開(kāi)封、周口、商丘3個(gè)地級(jí)市(圖1)。文中選取這些地區(qū)研究城鄉(xiāng)聚落主要基于以下原因：(1)農(nóng)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)雄厚。良好的地勢(shì)條件和土壤狀況,支撐著3個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展,同時(shí)作為農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū),2011年《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃的通知》中明確指出農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)在國(guó)土空間開(kāi)發(fā)中限制進(jìn)行大規(guī)模、高強(qiáng)度的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化開(kāi)發(fā)。(2)城鎮(zhèn)化發(fā)展相對(duì)滯后。2015年河南省城鎮(zhèn)化率為46.85%,開(kāi)封(44.2%)、周口(37.8%)和商丘(38.2%)的城鎮(zhèn)化率均低于省平均水平,且明顯低于省會(huì)城市鄭州(69.7%)。(3)均屬于平原地區(qū)。開(kāi)封位于黃河中下游平原東部,商丘境內(nèi)地貌主要是黃河沖積平原區(qū),周口境內(nèi)主要是黃河沖積扇平原區(qū)。這些因素使得3個(gè)地區(qū)的城鄉(xiāng)聚落發(fā)展均可在較大程度上避免突發(fā)因素對(duì)聚落規(guī)模變化的影響,相同的地貌條件使得對(duì)平原區(qū)聚落空間布局與形態(tài)變化等的分析也更為直觀(guān)。同時(shí),3個(gè)地區(qū)均經(jīng)歷著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展階段,1972—1995年研究區(qū)域的城鎮(zhèn)化發(fā)展相對(duì)較為平穩(wěn),而1996—2015年城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速(圖2)。

圖1 研究區(qū)域地理位置Fig.1 Location of the study area

圖2 各地區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展水平Fig.2 Urbanization level in the different regions

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文的研究時(shí)段為1972—2015年,由于聚落人口數(shù)據(jù)難以獲取,文中使用聚落面積數(shù)據(jù)表征城鄉(xiāng)聚落規(guī)模的大小。研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：(1)1972年城鄉(xiāng)聚落數(shù)據(jù)來(lái)源于河南省1:5萬(wàn)地形圖,通過(guò)地圖掃描將其轉(zhuǎn)成影像文件,進(jìn)行地理配準(zhǔn)之后分類(lèi)提取聚落空間信息,并以地形圖數(shù)字化的形式獲取研究區(qū)聚落斑塊矢量數(shù)據(jù)；(2)2015年聚落面積數(shù)據(jù)來(lái)源于該年份TM遙感影像,通過(guò)幾何校正、鑲嵌、裁剪拼接等預(yù)處理后,運(yùn)用波段運(yùn)算和人工目視解譯相結(jié)合的方法提取聚落斑塊。為保證影像目視解譯的準(zhǔn)確性,在解譯完成后隨機(jī)選取部分聚落與2015年谷歌地球進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上,基本符合研究需求。最終得到研究區(qū)1972年、2015年聚落斑塊數(shù)據(jù)(圖3),并以此作為文中分析的基礎(chǔ)。

2 研究方法

2.1 景觀(guān)指數(shù)

圖3 1972年和2015年研究區(qū)聚落斑塊分布圖Fig.3 Distribution of settlement patches in the study area in 1972 and 2015

景觀(guān)指數(shù)可以刻畫(huà)研究區(qū)域內(nèi)土地利用和聚落的空間格局特征。這一指數(shù)來(lái)源于景觀(guān)生態(tài)學(xué),能夠高度濃縮景觀(guān)格局信息[20-21]。其中,聚落斑塊總面積、聚落斑塊面積占景觀(guān)總面積的百分比、聚落斑塊個(gè)數(shù)、最大斑塊指數(shù)、最大聚落面積、最小聚落面積、平均斑塊面積等表征景觀(guān)的規(guī)模特征。因此,文中借助于這些指標(biāo)對(duì)研究區(qū)聚落的規(guī)模變化情況進(jìn)行測(cè)度。各指標(biāo)計(jì)算方法在相關(guān)文獻(xiàn)中均有詳細(xì)介紹,在此不再一一詳述[22-23]。

2.2 擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)

使用擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)表征聚落斑塊的空間擴(kuò)展[24-25],對(duì)研究區(qū)聚落用地的變化程度進(jìn)行測(cè)度。聚落擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為正值時(shí),其數(shù)值越大表明空間擴(kuò)張?jiān)娇?反之則越慢；指數(shù)為負(fù)值時(shí),表明聚落規(guī)模由擴(kuò)張轉(zhuǎn)為收縮。公式如下：

(1)

式中,E表示聚落斑塊面積擴(kuò)張強(qiáng)度；Pim、Pin分別表示不同時(shí)期聚落斑塊面積；Tn-m表示研究時(shí)段,單位為年；Si表示研究單元面積。

2.3 平均最近鄰指數(shù)

平均最近鄰指數(shù)(Average Nearest Neighbor,ANN)可以用來(lái)表征聚落用地的總體聚散程度,通過(guò)對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)聚落用地斑塊平均最近鄰指數(shù)的比較,判斷聚落用地總體聚散變化特征[26]。其計(jì)算公式如下：

(2)

2.4 核密度

這是一種非參數(shù)的表面密度計(jì)算方法,可用于測(cè)度聚落空間分布密度。核密度值越高,聚落分布密度越大[20]。其表達(dá)式如下：

(3)

其中,f(x,y)為位于(x,y)位置的密度估計(jì)；n為觀(guān)測(cè)數(shù)量；h為帶寬；k為核函數(shù)；di為位置距第i個(gè)觀(guān)測(cè)位置的距離。在核密度估計(jì)中,搜索半徑是一個(gè)重要參數(shù)。

2.5 斑塊形狀指數(shù)

斑塊形狀指數(shù)(Patch Shape Index,PSI)可以用來(lái)表征聚落斑塊形態(tài)的復(fù)雜程度,即聚落形狀與相同面積的正方形之間的比值[21]。其公式如下：

(4)

式中,P表示聚落斑塊的周長(zhǎng),A表示聚落斑塊面積；PSI表示聚落斑塊形狀與正方形之間的差異程度。一般情況下,正方形的形狀指數(shù)為1,PSI值越大,表示斑塊形狀與正方形之間的差異越大,斑塊形狀越長(zhǎng)。當(dāng)0

3 研究結(jié)果

3.1 聚落規(guī)模

研究區(qū)域內(nèi)城鄉(xiāng)聚落呈現(xiàn)出斑塊數(shù)量較多但有所減少,斑塊總面積增加但平均斑塊面積相對(duì)較小的特點(diǎn)(表1)。1972年聚落斑塊總數(shù)量為36623個(gè),2015年減少至26946個(gè),斑塊數(shù)量明顯減少。聚落總面積增長(zhǎng)幅度較大,2015年聚落斑塊平均面積約是1972年的5倍；最大聚落面積的增加幅度也較為明顯；同時(shí),最小聚落面積也有所增加,而最大斑塊指數(shù)則有所下降,1972—2015年下降了0.69%。這表明該時(shí)期區(qū)域聚落規(guī)模逐漸擴(kuò)張,但最大聚落斑塊面積占聚落總面積的比重有所下降。

市域尺度上,各地級(jí)市聚落斑塊數(shù)量及規(guī)模變化也表明了上述特征。開(kāi)封、商丘、周口聚落總面積均有較大幅度的增加,商丘、周口最大聚落面積增加幅度相對(duì)較大,且3個(gè)地區(qū)的最小聚落面積也有不同程度的增加。在最大斑塊指數(shù)方面,1972年開(kāi)封最大斑塊指數(shù)較大,明顯大于商丘和周口,且40年間3個(gè)地區(qū)最大斑塊指數(shù)均有所上升,這與區(qū)域整體的最大斑塊指數(shù)減小的趨勢(shì)相反,表明市域尺度上最大聚落空間擴(kuò)張相對(duì)更為明顯,最大聚落斑塊面積占各地區(qū)聚落總面積的比重有所上升。

表1 1972—2015年聚落規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

3.2 聚落空間擴(kuò)張強(qiáng)度

圖4 1972—2015年研究區(qū)域聚落斑塊擴(kuò)張強(qiáng)度分布 Fig.4 Spatial expansion of settlement patches in the study area from 1972 to 2015

根據(jù)聚落擴(kuò)張強(qiáng)度分析結(jié)果(圖4),1972—2015年研究區(qū)聚落斑塊面積增長(zhǎng)迅速,全區(qū)擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)為0.26。在空間上,研究區(qū)433個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落用地?cái)U(kuò)張強(qiáng)度表現(xiàn)出明顯的局部集中性特征,擴(kuò)張強(qiáng)度相對(duì)較高的地區(qū)主要分布在周口南部、商丘東部部分地區(qū),相對(duì)較低的地區(qū)在開(kāi)封范圍內(nèi)分布數(shù)量較多。同時(shí),開(kāi)封、商丘、周口市轄區(qū)及其周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)聚落擴(kuò)張強(qiáng)度相對(duì)較高。

3.3 聚落空間分布模式

3.3.1 聚落平均最近鄰指數(shù)

借助ArcGIS軟件數(shù)據(jù)管理工具中的要素轉(zhuǎn)點(diǎn)工具將聚落面狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)狀數(shù)據(jù),進(jìn)而通過(guò)空間統(tǒng)計(jì)工具中的平均最近的相鄰要素工具計(jì)算平均最近鄰指數(shù)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)值(表2)。整體上,1972、2015年研究區(qū)域聚落的ANN指數(shù)均小于1,表明兩個(gè)年份區(qū)域內(nèi)聚落斑塊在空間上表現(xiàn)為聚集分布模式,從Z值來(lái)看均小于-1.96,說(shuō)明二者聚集態(tài)勢(shì)均顯著。同時(shí),ANN指數(shù)在研究時(shí)段內(nèi)約增加了0.13,年均增長(zhǎng)0.32%,說(shuō)明該時(shí)期聚落斑塊空間分布的聚集程度有所減弱。

對(duì)1972、2015年開(kāi)封、商丘和周口的ANN指數(shù)分別進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),開(kāi)封、商丘、周口范圍內(nèi)聚落斑塊的ANN指數(shù)在兩個(gè)年份均小于1,說(shuō)明兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)上各區(qū)域聚落分布均表現(xiàn)為聚集分布模式,且相應(yīng)的Z得分和p值顯示聚落聚集態(tài)勢(shì)具有較強(qiáng)的顯著性。同時(shí),3個(gè)地區(qū)2015年ANN指數(shù)大于1972年,表明各區(qū)域聚落斑塊聚集程度有所降低,但降低程度略有差異。對(duì)比來(lái)看,商丘市ANN指數(shù)較大,其次為周口和開(kāi)封,說(shuō)明商丘聚落斑塊分布的集聚程度低于周口和開(kāi)封。

3.3.2 聚落核密度

利用核密度方法對(duì)1972—2015年豫東平原地區(qū)聚落斑塊分布密度進(jìn)行繪制,搜索半徑為5km(圖5)。3個(gè)地區(qū)為獨(dú)立的行政單元,分別進(jìn)行分析可更為直觀(guān)的顯示其核密度空間變化?？梢钥闯觯孩?972—2015年開(kāi)封、商丘、周口聚落斑塊核密度最高值均降低,表明部分地區(qū)單位面積內(nèi)聚落斑塊數(shù)量有所減少；②3個(gè)地區(qū)核密度值范圍在1972、2015年均不相同,表明各地區(qū)聚落斑塊數(shù)量存在差異；③在空間分布方面,兩個(gè)年份3個(gè)地區(qū)的核密度圖大致分布格局相似,局部地區(qū)出現(xiàn)多核擴(kuò)散趨勢(shì),且中心城區(qū)部分由于建成區(qū)面積的增加,空間范圍向外擴(kuò)展,聚落斑塊數(shù)量減少,致使核密度值由高值變?yōu)榈椭?而該地區(qū)的聚落擴(kuò)張強(qiáng)度卻相對(duì)較高。

表2 聚落平均最近鄰指數(shù)

Z—score、P—value結(jié)果是度量統(tǒng)計(jì)顯著性,用來(lái)判斷是否拒絕零假設(shè)

圖5 1972和2015年聚落核密度分布圖Fig.5 Kernel density estimations of settlement patches in 1972 and 2015

3.4 聚落斑塊形狀指數(shù)

通過(guò)計(jì)算1972年和2015年聚落斑塊的形狀指數(shù)(PSI)對(duì)研究區(qū)聚落形態(tài)分布特征進(jìn)行分析,并將其格網(wǎng)化借助于A(yíng)rcGIS中進(jìn)行制圖表達(dá)(圖6)?？梢钥闯?①1972—2015年聚落斑塊形狀指數(shù)發(fā)生較大變化,1972年狹長(zhǎng)或曲折聚落分散布局,但局部地區(qū)集中,在周口范圍內(nèi)分布數(shù)量相對(duì)較多；2015年狹長(zhǎng)或曲折聚落仍分散布局,但數(shù)量減少明顯,僅分布在周口和商丘的部分地區(qū)。②聚落斑塊形狀指數(shù)在(0,3]之間的斑塊數(shù)量在區(qū)域內(nèi)分布較多,且介于(0,1]的聚落數(shù)量有所增加,表明部分地區(qū)聚落斑塊形狀趨于更為規(guī)則。同時(shí),周口部分聚落形狀在1972年為狹長(zhǎng)或曲折的斑塊在2015年變得更加規(guī)則。1972—2015年,隨著聚落規(guī)模的變化,聚落斑塊的形狀指數(shù)也隨之發(fā)生變化?？傮w來(lái)看,研究區(qū)聚落形狀趨于更加規(guī)則,聚落斑塊的形狀分布呈現(xiàn)出一定的局部集中性特征。

圖6 1972和2015年聚落斑塊形狀分布Fig.6 Patch shape index (PSI) of settlement patches in 1972 and 2015

3.5 聚落分布影響分析

3.5.1 河流因素

以研究區(qū)5級(jí)以上河流為對(duì)象建立間隔為1km的5級(jí)緩沖區(qū),分析不同緩沖區(qū)范圍內(nèi)聚落分布情況(表3)?？梢钥闯?隨著距河流距離的增加,1972年和2015年聚落斑塊面積、數(shù)量均逐漸減少,二者占總體的比重有所降低。2015年距河流不同范圍內(nèi)聚落面積、平均面積較1972年均增加,聚落數(shù)量則減少,表明距離河流越近,聚落面積相對(duì)越大,隨著城鄉(xiāng)聚落發(fā)展,由于聚落面積的逐漸增大,同一緩沖區(qū)內(nèi)聚落數(shù)量則有所減少。

3.5.2 區(qū)位交通因素

以500m為半徑建立研究區(qū)交通線(xiàn)(國(guó)道、省道、高速公路)的多級(jí)緩沖區(qū),分析不同緩沖區(qū)內(nèi)聚落分布情況(表4)。結(jié)果表明,隨著距交通線(xiàn)距離的增加,聚落斑塊總面積和斑塊數(shù)量逐漸遞減,1972年在2000—2500m范圍內(nèi)聚落面積又有所增加；聚落斑塊面積占區(qū)域總面積的比重,1972年在0—500m范圍所占比重較高,而2015年在1000—1500m范圍內(nèi)占比較高,表明道路對(duì)聚落布局僅在一定的范圍內(nèi)有較大影響。隨著交通便捷程度的提高,村村通的修通使村落與主要道路聯(lián)系更為緊密,而高速公路屬于封閉式交通,居民多居住在距其一定距離的地方,這使得在2015年1000—1500m緩沖范圍內(nèi)聚落面積占比相對(duì)較高,且交通線(xiàn)逐漸密集使各緩沖區(qū)內(nèi)2015年聚落斑塊數(shù)量占比高于1972年。

表3 不同河流緩沖區(qū)內(nèi)聚落景觀(guān)指數(shù)變化

表4 不同交通線(xiàn)緩沖區(qū)內(nèi)聚落景觀(guān)指數(shù)變化

3.5.3 中心城市發(fā)展

以開(kāi)封、周口、商丘3個(gè)城市中心城區(qū)為中心3km為半徑建立緩沖區(qū),分析不同緩沖區(qū)內(nèi)聚落分布情況(表5)。可以看出,隨著距離增加,1972年和2015年聚落總面積、平均面積均減小,聚落總面積占比有所下降,而斑塊數(shù)量、斑塊數(shù)量占比則有所上升。兩個(gè)年份聚落斑塊隨距離變化的總體特征一致,但在不同緩沖區(qū)內(nèi)的變化卻有所不同。在離中心城區(qū)3km以?xún)?nèi)的聚落數(shù)量、面積均有所增加,該時(shí)期聚落數(shù)量增加了124個(gè)、聚落面積增加了211.12km2,但2015年平均面積低于1972年,這是由于聚落斑塊總面積增大的同時(shí),其數(shù)量也有所增加,造成聚落斑塊更為破碎,斑塊平均面積下降。3—6km以?xún)?nèi)聚落斑塊數(shù)量、面積占比也有所增加,由于城郊工業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展,聚落擴(kuò)張速度較快。在>6km范圍內(nèi),鄉(xiāng)村聚落受中心城區(qū)發(fā)展輻射影響有所減小,聚落斑塊面積占比變化幅度相對(duì)較小。這在一定程度上表明城鎮(zhèn)化的發(fā)展,尤其是中心城區(qū)的發(fā)展對(duì)0—6km范圍內(nèi)鄉(xiāng)村聚落的空間分布變化具有較大影響。

表5 中心城市不同范圍內(nèi)聚落景觀(guān)指數(shù)變化

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)1972—2015年豫東平原地區(qū)聚落斑塊總面積、平均斑塊面積均有所增加,聚落斑塊數(shù)量有所減少,區(qū)域內(nèi)最大斑塊指數(shù)下降；中觀(guān)市域尺度上聚落斑塊總面積、平均斑塊面積也呈現(xiàn)上述變化,但其最大斑塊指數(shù)上升,最大聚落斑塊占各地區(qū)聚落總面積的比重有所提高,表明3個(gè)地區(qū)最大聚落斑塊擴(kuò)張相對(duì)更為明顯。該時(shí)期研究區(qū)聚落斑塊面積增長(zhǎng)迅速,聚落斑塊擴(kuò)張強(qiáng)度呈現(xiàn)出較為明顯的局部集中性特征,3個(gè)地市市轄區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)張強(qiáng)度相對(duì)較大。

(2)研究區(qū)域聚落斑塊在空間上呈現(xiàn)出相對(duì)聚集分布模式,但1972—2015年區(qū)域聚集程度有所下降,且商丘聚落斑塊的空間聚集程度低于開(kāi)封和周口。聚落核密度空間分布方面,1972—2015年開(kāi)封、商丘、周口隨著聚落斑塊數(shù)量的減少,聚落核密度最高值均有所降低,且不同地區(qū)的核密度值存在差異；兩個(gè)年份3個(gè)地區(qū)的核密度分布格局大致相似,但局部地區(qū)呈現(xiàn)多核擴(kuò)散現(xiàn)象,且地級(jí)市市轄區(qū)核密度值的變化尤為明顯。

(3)對(duì)聚落空間形態(tài)分布的分析發(fā)現(xiàn),整體上,1972年和2015年狹長(zhǎng)或曲折聚落在空間上分散布局,但在局部地區(qū)相對(duì)較為集中,至2015年該形狀斑塊數(shù)量減少明顯。隨著聚落規(guī)模的不斷擴(kuò)張,該時(shí)期研究區(qū)聚落形狀趨于更為規(guī)則。

(4)聚落空間分布的變化是人類(lèi)與其周?chē)h(huán)境相互作用的結(jié)果在空間上的直接反映。隨著距河流、道路距離的增加,研究區(qū)聚落斑塊總面積和數(shù)量均逐漸遞減,且道路對(duì)聚落分布僅在一定范圍內(nèi)存在較大影響；同時(shí),距中心城市較近的鄉(xiāng)村聚落受中心城區(qū)發(fā)展輻射影響較大,而城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使2015年不同緩沖區(qū)內(nèi)聚落斑塊規(guī)模和數(shù)量變化更為明顯。

4.2 討論

文中以豫東平原地區(qū)城鄉(xiāng)聚落斑塊面積數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)聚落景觀(guān)格局變化情況進(jìn)行分析,加強(qiáng)了欠發(fā)達(dá)平原地區(qū)聚落空間格局變化研究。豫東平原地區(qū)聚落在40余年的發(fā)展過(guò)程中,聚落規(guī)模擴(kuò)張、聚落數(shù)量減少的現(xiàn)象是伴隨著城鎮(zhèn)化與社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的,造成聚落數(shù)量減少的主要原因是隨著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大城市附近部分村莊被逐漸融合,使得中心城區(qū)擴(kuò)張明顯,經(jīng)濟(jì)發(fā)展的輻射作用亦可帶動(dòng)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)張；而部分農(nóng)村居民由發(fā)展?fàn)顩r較差的村落進(jìn)入發(fā)展較好的村鎮(zhèn),促使形成規(guī)模較大的中心村鎮(zhèn)。同時(shí),隨著聚落規(guī)模的變化,區(qū)域內(nèi)聚落斑塊形狀逐漸由狹長(zhǎng)或曲折趨向于規(guī)則化,斑塊形狀更為規(guī)整。

聚落景觀(guān)格局的變化在一定程度上反映著區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文的發(fā)展?fàn)顩r,且受到多種因素的綜合影響,其中,水系、道路影響著聚落景觀(guān)空間分布情況[23,27-28],城市化的發(fā)展會(huì)改變周邊農(nóng)村原有的地理位置功能以及環(huán)境條件,進(jìn)而影響農(nóng)戶(hù)的居住空間再選擇[29-30],地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可為聚落擴(kuò)張、形態(tài)變化提供必要的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)[27,31],政府相關(guān)政策的實(shí)施可對(duì)地區(qū)聚落規(guī)模的合理化發(fā)展提供政策導(dǎo)向[16,32]。豫東平原地區(qū)作為我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū),聚落規(guī)模的擴(kuò)張,尤其是遷出的聚落并沒(méi)有恢復(fù)為耕地,對(duì)有限的耕地資源造成一定的影響,應(yīng)借鑒相關(guān)對(duì)“空心村”現(xiàn)象的研究[18-19,33-34],集約利用土地,協(xié)調(diào)聚落規(guī)模與耕地之間的關(guān)系。在城鎮(zhèn)化發(fā)展過(guò)程中,應(yīng)結(jié)合地區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀,因地制宜,合理調(diào)整聚落景觀(guān)空間布局。同時(shí)也應(yīng)注意到,一方面,由于研究區(qū)域范圍較大,以聚落斑塊面積數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,難以有效衡量人口與聚落斑塊面積之間的相關(guān)性；另一方面,隨著新型城鎮(zhèn)化的逐步推進(jìn),城鄉(xiāng)一體化、新農(nóng)村建設(shè)的逐步實(shí)施,區(qū)位優(yōu)勢(shì)相對(duì)較好的聚落可得到優(yōu)先發(fā)展,偏遠(yuǎn)發(fā)展差的聚落逐漸廢棄,在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展的背景下,通過(guò)對(duì)聚落分布影響的分析可為加強(qiáng)平原地區(qū)聚落規(guī)劃整治和空間重構(gòu)提供一個(gè)研究思路,也可為促進(jìn)鄉(xiāng)村聚落集約化發(fā)展提供一定的參考。城鎮(zhèn)化發(fā)展的不同時(shí)期,聚落斑塊規(guī)模、數(shù)量、形狀、擴(kuò)張強(qiáng)度等變化會(huì)有所差異,結(jié)合城鎮(zhèn)化進(jìn)程分析不同階段聚落時(shí)空格局的演變也是后續(xù)研究的重點(diǎn)。

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ChangingpatternsofsettlementlandscapeintheEasternPlainofHenanProvince

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1TheCollegeofEnvironmentandPlanning,HenanUniversity,Kaifeng475004,China2CollaborativeInnovationCenterofUrban-RuralCoordinatedDevelopment,HenanUniversityofEconomicsandLaw,Zhengzhou450046,China

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41471117)；河南省軟科學(xué)重大項(xiàng)目(152400410098)；教育部人文社科重點(diǎn)研究基地重大項(xiàng)目(16JJD770021)

2016- 10- 26;

2017- 05- 10

*通訊作者Corresponding author.E-mail: xjli@henu.edu.cn

10.5846/stxb201610262180

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