近30年閩南沿海鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程研究

梁發(fā)超，劉詩(shī)苑，起曉星，劉黎明

近30年閩南沿海鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程研究

梁發(fā)超1，劉詩(shī)苑2，起曉星3，劉黎明4※

（1. 華僑大學(xué)政治與公共管理學(xué)院/政治發(fā)展與公共治理研究中心，泉州 362021；2. 廈門(mén)市集美區(qū)建設(shè)局，廈門(mén) 361022；3. 中山大學(xué)中國(guó)公共管理研究中心/政治與公共事務(wù)管理學(xué)院，廣州 510275；4. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193）

科學(xué)辨識(shí)鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程是鄉(xiāng)村振興進(jìn)程中優(yōu)化鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活生態(tài)空間的重要依據(jù)。該研究選取廈門(mén)市集美區(qū)作為典型案例區(qū)，以1986—2017年4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的遙感影像解譯數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓、核密度和空間自相關(guān)等分析方法，定量識(shí)別了近30年集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程及其機(jī)理。結(jié)果表明：集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落密度分布存在空間異質(zhì)性，中、高密度區(qū)域集中分布于農(nóng)業(yè)區(qū)位條件良好的中部地區(qū)；聚落演化過(guò)程以關(guān)聯(lián)擴(kuò)張方式為主導(dǎo)，鄉(xiāng)村聚落用地收縮斑塊空間分布呈現(xiàn)隨機(jī)性，擴(kuò)張斑塊存在空間自相關(guān)性；地形地勢(shì)因素和演化特點(diǎn)的共同作用，聚落用地基本空間格局保持穩(wěn)定；聚落用地核密度分析和局部自相關(guān)分析，揭示了聚落演化與地理環(huán)境、產(chǎn)業(yè)演進(jìn)和城鄉(xiāng)關(guān)系變化緊密的關(guān)系，反映了集美區(qū)各發(fā)展階段，城鄉(xiāng)互動(dòng)過(guò)程對(duì)鄉(xiāng)村聚落空間演化的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)及其內(nèi)在機(jī)理。研究結(jié)果可為優(yōu)化鄉(xiāng)村聚落發(fā)展布局以及統(tǒng)籌鄉(xiāng)村振興規(guī)劃與土地整治規(guī)劃提供理論支撐和方法指導(dǎo)。

土地利用；農(nóng)村；遙感；鄉(xiāng)村聚落；時(shí)空演化；空間過(guò)程識(shí)別；標(biāo)準(zhǔn)差橢圓；集美區(qū)

0 引 言

鄉(xiāng)村聚落是鄉(xiāng)村地區(qū)人口聚集的空間載體，具有生產(chǎn)、生活、生態(tài)和文化傳承等多維功能的地域綜合體。鄉(xiāng)村聚落用地的空間布局及其演化過(guò)程是農(nóng)村社會(huì)行為主體適應(yīng)鄉(xiāng)村地域外部環(huán)境、自然資源、區(qū)位條件、文化特質(zhì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的集中體現(xiàn)[1-2]。伴隨著閩南沿海地區(qū)快速的工業(yè)化和城鎮(zhèn)化，鄉(xiāng)村地域系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生巨大變化，致使鄉(xiāng)村聚落的生產(chǎn)、生活、生態(tài)、文化及社會(huì)空間的重構(gòu)，呈現(xiàn)出鄉(xiāng)村聚落用地空間布局及形態(tài)發(fā)生了一系列轉(zhuǎn)變[3]。十九大報(bào)告提出實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，構(gòu)建城鄉(xiāng)融合發(fā)展的空間格局，實(shí)現(xiàn)人和自然有機(jī)融合的鄉(xiāng)村空間關(guān)系。鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程及其機(jī)理是進(jìn)行鄉(xiāng)村地域空間優(yōu)化配置的基礎(chǔ)，也是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施進(jìn)程中分類推進(jìn)鄉(xiāng)村發(fā)展的重要依據(jù)。近年來(lái)針對(duì)鄉(xiāng)村聚落用地的相關(guān)研究主要集中在鄉(xiāng)村聚落類型的劃分[4]、景觀格局演變過(guò)程[5-7]、空間形態(tài)特征與空心化問(wèn)題[8-10]、影響因子與驅(qū)動(dòng)機(jī)制[11-13]、整治潛力測(cè)算與分區(qū)[14-16]等，也有學(xué)者重點(diǎn)進(jìn)行鄉(xiāng)村聚落用地功能轉(zhuǎn)型[17-18]和空間重構(gòu)[19-20]的研究。從整體來(lái)看，在研究范式層面，通常從“現(xiàn)象—趨勢(shì)—機(jī)制—對(duì)策”的研究主線開(kāi)展工作，綜合運(yùn)用地理學(xué)、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科的理論和方法，對(duì)鄉(xiāng)村聚落形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、文化及環(huán)境等空間特征進(jìn)行研究。在研究方法層面，主要采用景觀格局指數(shù)法[5]、鄰域緩沖區(qū)分析[21]、空間自相關(guān)分析[22]和樣帶分析[23]等分析鄉(xiāng)村聚落用地空間分異特征，研究方法呈現(xiàn)質(zhì)性研究和定量相結(jié)合的趨勢(shì)。但對(duì)閩南沿海地區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地演化過(guò)程進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列定量刻畫(huà)及其機(jī)理分析的研究相對(duì)欠缺，難以準(zhǔn)確判斷和把握其演化過(guò)程的規(guī)律性和階段性，在鄉(xiāng)村振興進(jìn)程中無(wú)法科學(xué)優(yōu)化鄉(xiāng)村聚落用地空間布局。

集美區(qū)作為廈門(mén)市由海島型城市向海灣型城市跨島發(fā)展的先行區(qū)，鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程深受特區(qū)開(kāi)放政策、區(qū)位條件、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等因素的影響，綜合考慮鄉(xiāng)村聚落演變過(guò)程、集聚特點(diǎn)和現(xiàn)狀分布等是理解經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)村人地關(guān)系的重要途徑。集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落演化經(jīng)歷了工業(yè)化和城市化的影響，城鄉(xiāng)界線逐漸淡化，城鄉(xiāng)一體化加快，第一產(chǎn)業(yè)與第二、三產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)互補(bǔ)。這一期間鄉(xiāng)村聚落有的萎縮消亡，有的不斷擴(kuò)張，有的社會(huì)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，有的土地性質(zhì)發(fā)生變化，有的形態(tài)格局相對(duì)穩(wěn)定。因此選取集美區(qū)為研究區(qū)，在閩南地區(qū)具有代表性，對(duì)后工業(yè)化時(shí)代集美區(qū)進(jìn)一步縮小城鄉(xiāng)差距和建設(shè)美麗鄉(xiāng)村具有指導(dǎo)意義，對(duì)正在經(jīng)歷工業(yè)化和城市化的其他區(qū)域具有借鑒性。本研究以1986年為基期，定義該時(shí)期農(nóng)村居民點(diǎn)用地為鄉(xiāng)村聚落，根據(jù)歷史沿革，應(yīng)用RS和GIS技術(shù)，追蹤這些鄉(xiāng)村聚落近30年演變過(guò)程。綜合集成空間分布標(biāo)準(zhǔn)差橢圓、核密度和空間自相關(guān)等分析方法，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)集美區(qū)1986—2017年鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程及其現(xiàn)狀集聚趨勢(shì)，以期為廈門(mén)市集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地空間格局優(yōu)化以及統(tǒng)籌鄉(xiāng)村振興規(guī)劃與土地整治規(guī)劃提供參考價(jià)值。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

集美區(qū)位于福建省廈門(mén)市西部，東部毗連同安區(qū)，西連海滄區(qū)東孚鎮(zhèn)、漳州市長(zhǎng)泰縣，東南部與廈門(mén)島隔海相望，南鄰馬鑾灣、廈門(mén)港[24]，中心位于118°1′30″E，24°37′39″N。轄區(qū)地勢(shì)北高南低，北、東、西三面為低山丘陵，南面臨海，中南部地勢(shì)平坦，地貌類型多樣，以低山、丘陵和臺(tái)地為主，海岸線長(zhǎng)約60 km，水庫(kù)河流海洋相互連通（圖1）。集美區(qū)下轄4個(gè)街道和2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共57個(gè)村（居），面積約282.4 km2，1986年戶籍人口14.5萬(wàn)，2017年常住人口65.6萬(wàn)，是廈門(mén)市由海島型城市向海灣型城市跨島發(fā)展的先行區(qū)。集美區(qū)交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)顯著，是廈門(mén)島對(duì)外交通的重要通道，也是連接廈漳泉“閩南金三角”地區(qū)的重要陸路通道[24]。20世紀(jì)90年代之前，集美區(qū)是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的城市近郊。此后工業(yè)化開(kāi)始加快，先后開(kāi)發(fā)了集美臺(tái)商投資區(qū)、杏林臺(tái)商投資區(qū)、灌口機(jī)械工業(yè)集中區(qū)和后溪工業(yè)組團(tuán)，2007年廈門(mén)市提出了跨島發(fā)展的新戰(zhàn)略，并對(duì)原集美區(qū)和原杏林區(qū)調(diào)整區(qū)劃，調(diào)整后的集美區(qū)涵蓋原集美區(qū)和杏林臺(tái)商投資區(qū)，2010年以來(lái)，城市化進(jìn)程加快，先后開(kāi)發(fā)了集美新城、軟件園和商務(wù)區(qū)。到2017年，第三產(chǎn)業(yè)增加值比例超過(guò)第二產(chǎn)業(yè)，集美區(qū)新城框架基本形成，郊區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加突出了都市特色和休閑體驗(yàn)功能。伴隨城鎮(zhèn)用地迅速擴(kuò)展，產(chǎn)業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，城鄉(xiāng)互動(dòng)關(guān)系密切，鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷提升，聚落擴(kuò)張演化動(dòng)力增強(qiáng)，1986—2017年鄉(xiāng)村聚落用地面積由975.88 hm2增加到1 643.79 hm2。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用多源數(shù)據(jù)，分別為：1）1986、1997年TM影像、2007年quickbird影像、2017年GF-1影像；2）廈門(mén)市集美區(qū)的行政區(qū)劃矢量圖；3）1∶50 000數(shù)字高程模型（DEM，源自矢量化的廈門(mén)市集美區(qū)地形圖）；4）社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（源自2018年廈門(mén)市統(tǒng)計(jì)年鑒）；5）實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)等。

選取集美區(qū)的1∶10萬(wàn)地形圖為基準(zhǔn)，運(yùn)用ENVI5.3軟件先對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何糾正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、裁剪合并等預(yù)處理，提取1986、1997、2007和2017年廈門(mén)市集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地（圖1、表1）。為提高解譯精度，按以下原則解譯影像：1）以2007年高分辨率影像為參照；2）先解譯近期影像，后解譯早期影像，按序解譯；3）先解譯高分辨率影像，后解譯低分辨率影像；4）仔細(xì)比對(duì)前后時(shí)期目標(biāo)斑塊變化。在早期影像解譯時(shí)，輔助地形圖對(duì)1986年、1997年TM影像（543波段組合）的鄉(xiāng)村聚落圖斑分別進(jìn)行監(jiān)督分類，在此基礎(chǔ)上，采用人機(jī)交互的方式進(jìn)行目視解譯，并利用2007年高分辨率影像和實(shí)地調(diào)查對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，提高了鄉(xiāng)村聚落圖斑提取的準(zhǔn)確率，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間化處理，與矢量空間數(shù)據(jù)鏈接，構(gòu)建具有統(tǒng)一坐標(biāo)信息的鄉(xiāng)村聚落用地空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖1 研究區(qū)地理位置與鄉(xiāng)村聚落用地空間分布

表1 各時(shí)點(diǎn)鄉(xiāng)村聚落規(guī)模

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析

2.2 核密度分析

核密度分析法（kernel densityestimation，KDE）是一種非參數(shù)的密度計(jì)算方法，通過(guò)研究區(qū)點(diǎn)密度的空間變化來(lái)揭示點(diǎn)的分布特征，適用于測(cè)度鄉(xiāng)村聚落用地空間分布密度[28]。數(shù)學(xué)公式如下：

式（3）中(,)為點(diǎn)(,)處密度估計(jì)值；()為核函數(shù)；帶寬>0；為觀測(cè)數(shù)量；d為 (,)位置距第個(gè)要素的距離。核密度值越高，鄉(xiāng)村聚落用地空間分布密度越大。

2.3 空間自相關(guān)分析

2.3.1 全局空間自相關(guān)

全局空間自相關(guān)（Global Moran's）能根據(jù)地理要素位置和要素屬性值來(lái)檢驗(yàn)空間鄰接研究對(duì)象的相似程度[17,29-30]。本文采用全局空間自相關(guān)分析判斷集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落用地空間分布是聚類模式、離散模式還是隨機(jī)模式。全局Moran's指數(shù)計(jì)算公式如下：

2.3.2 空間熱點(diǎn)探測(cè)分析

2.3.3 聚類和異常值分析

聚類和異常值分析（Anselin Local Moran's）又稱局部Moran's指數(shù)，用來(lái)揭示研究區(qū)域內(nèi)不同空間單元屬性之間的異質(zhì)性，數(shù)學(xué)公式如下[22,32]：

式中W為空間權(quán)重；Z和Z分別為、空間單元的標(biāo)準(zhǔn)化值。局部Moran's指數(shù)能分析出某一點(diǎn)與其周圍點(diǎn)在某種屬性上的聚類關(guān)系：包括高高聚類（HH）、高低聚類（HL）、低高聚類（LH）和低低聚類（LL）。本文利用ArcGIS軟件聚類和異常值分析工具（Anselin Local Moran's），進(jìn)行聚類和異常值分析，探查鄉(xiāng)村聚落用地?zé)狳c(diǎn)和冷點(diǎn)區(qū)域的聚類形態(tài)。

3 結(jié)果分析

3.1 鄉(xiāng)村聚落用地空間整體演化過(guò)程

3.1.1 鄉(xiāng)村聚落規(guī)模變化

集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落總面積呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，1986—2017年增長(zhǎng)667.91 hm2，年平均增長(zhǎng)22.55 hm2。其中峰值出現(xiàn)在1997—2007年，增長(zhǎng)速率32.99 hm2/a，分別比2007—2017年和1986—1997年高出13.8和19.71 hm2/a。聚落斑塊平均面積穩(wěn)步增長(zhǎng)，由1986年5.16 hm2增長(zhǎng)到9.45 hm2，增長(zhǎng)了82.96%，斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差也同步擴(kuò)大（表1）。

1986年以來(lái)集美區(qū)落實(shí)改革開(kāi)發(fā)政策，依托僑鄉(xiāng)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展外向型經(jīng)濟(jì)，開(kāi)始了工業(yè)化進(jìn)程，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由一二三，轉(zhuǎn)型為二三一，大量的農(nóng)村勞動(dòng)力從事第二、三產(chǎn)業(yè)，城市周邊的鄉(xiāng)村集體土地最先征收轉(zhuǎn)為國(guó)有土地。鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張有了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，農(nóng)民在原有聚落周邊空地建房，便于連接既有水電道路設(shè)施。1990年以來(lái)，集美區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)了多個(gè)工業(yè)園區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展。隨著工業(yè)化加快，大量外來(lái)人口涌入大型工業(yè)園區(qū)，房屋出租收入刺激了園區(qū)周邊的鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張加快。2007年之后，在海灣型城市戰(zhàn)略的推動(dòng)下，集美區(qū)開(kāi)始了大規(guī)模城市化進(jìn)程，大量農(nóng)村土地轉(zhuǎn)為城市建設(shè)用地，城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程加快，建設(shè)用地邊界管制趨于嚴(yán)格，鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張速度有所放緩，大規(guī)模的交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)原有鄉(xiāng)村聚落格局產(chǎn)生了較大影響，聚落收縮現(xiàn)象增多。

為研究鄉(xiāng)村聚落演化過(guò)程，將基期與末期聚落斑塊的空間疊加關(guān)系劃分為兩種形態(tài)，4種方式（表2）。根據(jù)空間拓?fù)潢P(guān)系劃分各時(shí)期變化聚落圖斑的類型，分別統(tǒng)計(jì)各類型斑塊數(shù)量和規(guī)模（表3）。1986—2017年擴(kuò)張型聚落面積801.71 hm2，收縮型聚落面積133.8 hm2，其中跳躍式新增20個(gè)斑塊，面積48.61 hm2，消亡21個(gè)斑塊，面積34.62 hm2。各個(gè)時(shí)期關(guān)聯(lián)擴(kuò)張斑塊的數(shù)量和規(guī)模均遠(yuǎn)大于跳躍式新增斑塊，關(guān)聯(lián)收縮聚落數(shù)量和規(guī)模同樣在收縮型聚落中占主要地位。這表明1986年以來(lái)集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落演化過(guò)程主要以關(guān)聯(lián)擴(kuò)張方式為主導(dǎo)，盡管斑塊個(gè)數(shù)有所減少，聚落總面積和平均面積仍持續(xù)增大。在關(guān)聯(lián)擴(kuò)張與關(guān)聯(lián)收縮方式共同作用下，大小聚落之間的規(guī)模差異擴(kuò)大。

表2 鄉(xiāng)村聚落演化過(guò)程的形態(tài)分類

表3 各時(shí)期鄉(xiāng)村聚落演化特征

3.1.2 鄉(xiāng)村聚落空間格局變化

繪制鄉(xiāng)村聚落斑塊空間分布標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，1986—2017年軸長(zhǎng)度平均5.88 km，軸長(zhǎng)度平均4.44 km，旋轉(zhuǎn)角從111.04°減少到103.03°，各年度標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的主要參數(shù)偏差范圍2%～6%，聚落基本空間格局較為穩(wěn)定，保持W-E方向分布（表4、圖2）。表明研究區(qū)聚落基本空間格局受控于北部高中南部低的地勢(shì)，以及三面環(huán)山，東西寬、南北稍窄的平原臺(tái)地地形（圖1），也符合聚落關(guān)聯(lián)擴(kuò)張和關(guān)聯(lián)收縮為主的演化特點(diǎn)。

表4 鄉(xiāng)村聚落斑塊空間分布標(biāo)準(zhǔn)差橢圓主要參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的中心即相應(yīng)年份鄉(xiāng)村聚落的重心，它的遷移變化可以反映研究區(qū)鄉(xiāng)村聚落演化的空間總體過(guò)程。以1986年聚落的重心為坐標(biāo)原點(diǎn)，測(cè)算各時(shí)期聚落重心遷移速率、方向，并進(jìn)行可視化。經(jīng)測(cè)算，重心平均遷移年速率為29.24 m/a，其中1986—1997年遷移速率僅為9.32 m/a，分別比1997—2007年、2007—2017年速率低25.28、34.47 m/a，從方向上看，1986—1997年聚落重心緩慢向東南方向移動(dòng)，指向杏林街道區(qū)域。作為老工業(yè)區(qū)，杏林街道工業(yè)基礎(chǔ)較好，成為改革開(kāi)放后，外向型工業(yè)投資熱點(diǎn)區(qū)域，杏林城區(qū)周邊聚落率先參與到第二產(chǎn)業(yè)活動(dòng)中，為聚落擴(kuò)張積累了資金。1997—2007年聚落重心較快向東北方向遷移，指向僑英街道區(qū)域，反映了開(kāi)發(fā)集美北部工業(yè)區(qū)對(duì)周邊聚落發(fā)展的帶動(dòng)。2007—2017年聚落重心快速折向西北，指向后溪、灌口區(qū)域，反映了海灣型城市發(fā)展戰(zhàn)略下，灌口機(jī)械工業(yè)集中區(qū)、后溪工業(yè)組團(tuán)等產(chǎn)業(yè)布局對(duì)聚落擴(kuò)張的推動(dòng)作用。聚落演化熱點(diǎn)區(qū)域在各個(gè)時(shí)期存在差異，且1997—2017年的空間指向性較1986—1997年強(qiáng)，原因在于1997年以來(lái)集美區(qū)的城市化和工業(yè)化速度加快，聚落空間格局發(fā)生較大變化。

圖2 1986—2017年集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布重心遷移及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓

3.1.3 鄉(xiāng)村聚落分布密度變化

提取各聚落圖斑的重心，用重心表示聚落，計(jì)算聚落的空間分布密度。運(yùn)用ArcGIS核密度（Kernel Density）模塊，先統(tǒng)計(jì)各時(shí)點(diǎn)最鄰近10個(gè)鄉(xiāng)村聚落的平均距離，值約為1.8 km，再選取1.5 km和2 km計(jì)算窗口計(jì)算比較核密度分析結(jié)果。從結(jié)果看，均反映了相似的空間分布規(guī)律，但2 km計(jì)算窗口更能表現(xiàn)整體趨勢(shì)，故采用2 km的計(jì)算窗口計(jì)算各時(shí)期聚落核密度分布。參照1986年聚落核密度自然斷點(diǎn)法分類閾值，將各時(shí)期的聚落核密度劃分為背景區(qū)、低密度區(qū)、中密度區(qū)和高密度區(qū)（圖3）。集美區(qū)聚落密度分布空間異質(zhì)性較明顯，背景區(qū)主要位于北部山區(qū)，少量分布于東、西側(cè)山地及南側(cè)集美湖沿岸，該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境不適于形成聚落，村莊極少分布。中、高密度區(qū)域集中連片分布，主要位于地勢(shì)平坦、交通便利、耕作條件良好的中部地區(qū)，呈團(tuán)狀或帶狀分布。高密度區(qū)域遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)工礦中心分布，低密度區(qū)域分布在中、高密度區(qū)周圍。

a. 1986年值域 Range: 0 ~ 3.1b. 1997年值域 Range: 0 ~ 2.7c. 2007年值域 Range: 0 ~ 3.1d.2017年值域 Range: 0 ~ 2.7

1986—2017年期間，灌口北部農(nóng)業(yè)區(qū)和碧溪農(nóng)業(yè)區(qū)聚落核密度保持高度穩(wěn)定，1990年前后開(kāi)發(fā)的杏林臺(tái)商投資區(qū)和集美臺(tái)商投資區(qū)附近區(qū)域聚落核密度保持穩(wěn)定。隨著灌口、后溪工業(yè)集中區(qū)、前場(chǎng)物流園區(qū)、集美新城以及廈門(mén)北站片區(qū)的開(kāi)發(fā)建設(shè)，城區(qū)范圍顯著擴(kuò)大，鄉(xiāng)村聚落高密度區(qū)域呈現(xiàn)不斷收縮態(tài)勢(shì)：1997年杏林城區(qū)周邊已無(wú)鄉(xiāng)村聚落高密度區(qū)；2007年高密度區(qū)范圍收縮至最小，中、高密度區(qū)帶狀分布形態(tài)暫時(shí)消失；2017年中、高密度區(qū)帶狀分布形態(tài)再次出現(xiàn)。集美北部山區(qū)是重要的水源涵養(yǎng)地，2007—2017年這里聚落核密度減小，原因是由許莊村整村生態(tài)移民，原有聚落消亡。高密度鄉(xiāng)村聚落空間分布與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)關(guān)系較為密切。在利于農(nóng)業(yè)活動(dòng)開(kāi)展的區(qū)域，聚落的發(fā)育和成長(zhǎng)較快。如，灌口北部農(nóng)業(yè)區(qū)和碧溪農(nóng)業(yè)區(qū)土地充裕，為聚落的擴(kuò)張演化提供較大空間，聚落密度持續(xù)較高。鄉(xiāng)村為工業(yè)化提供了土地、勞動(dòng)力和原材料等要素，工業(yè)化也給鄉(xiāng)村聚落的擴(kuò)張型演化發(fā)展奠定了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。城市化過(guò)程中，鄉(xiāng)村提供了城市化所需的大量土地，也獲得巨大的征地拆遷補(bǔ)償。隨著城市中心的輻射作用增強(qiáng)，在交通等基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系下，城鄉(xiāng)互動(dòng)關(guān)系變得更加密切，鄉(xiāng)村的經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)一步改善，“離鄉(xiāng)不離土”的觀念，加劇了鄉(xiāng)村聚落的擴(kuò)張。進(jìn)入工業(yè)化和城市化后期，由于農(nóng)用地已被大量征收，所剩農(nóng)村集體土地大多用于發(fā)展第二、三產(chǎn)業(yè)，人口也轉(zhuǎn)向從事第二、第三產(chǎn)業(yè)活動(dòng)，盡管鄉(xiāng)村聚落形態(tài)仍然保留，但是聚落擴(kuò)張空間受到更為嚴(yán)格的管控，核密度相對(duì)穩(wěn)定。如，杏林城區(qū)周邊區(qū)域聚落、集美東安村。

3.2 鄉(xiāng)村聚落用地空間擴(kuò)張過(guò)程的特征

3.2.1 全局自相關(guān)

運(yùn)用ArcGIS全局空間自相關(guān)（Global Moran's）模塊，采用反距離法計(jì)算各時(shí)期鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張斑塊的空間自相關(guān)Moran's值，距離模式為歐氏距離，統(tǒng)計(jì)各時(shí)期最鄰近10個(gè)鄉(xiāng)村聚落變化斑塊的平均距離約為0.8～1.3 km，將距離閾值設(shè)為1 km。1986—2017年期間，聚落擴(kuò)張斑塊均存在空間自相關(guān)性，但各時(shí)間段的Moran's值、得分值逐漸降低，值逐漸增大（表5）。1986—1997年在得分為6.05情況下，Moran's為0.501，說(shuō)明聚落擴(kuò)張斑塊在99.9%置信度下存在極其顯著的空間正相關(guān)性。1997—2007年在得分為2.24的情況下，Moran's為0.083，說(shuō)明聚落擴(kuò)張斑塊在95%置信度下存在較顯著的空間正相關(guān)性。2007—2017年在得分為1.80的情況下，Moran's I為0.049，說(shuō)明聚落擴(kuò)張斑塊在90%置信度下存在顯著的空間正相關(guān)性。分析結(jié)果表明，集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張的空間關(guān)聯(lián)性逐步降低，差異性逐步擴(kuò)大的過(guò)程，反映了影響鄉(xiāng)村聚落演化的因素多元化，作用結(jié)果是空間分異加劇。為此，有必要借助局部自相關(guān)模型進(jìn)一步研究具體空間擴(kuò)張過(guò)程。

表5 聚落擴(kuò)張空間自相關(guān)（Moran's I）

3.2.2 局部自相關(guān)分析

a. 1986—1997年b. 1997—2007年c. 2007—2017年

注：S.D.表示GiZ得分標(biāo)準(zhǔn)差。

Note:S.D.of GiZ score.

圖4 1986—2017年集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張熱點(diǎn)分析

Fig. 4 Hot spot analysis of rural settlement expansion from1986 to 2017 in Jimei District

a. 1986—1997年b. 1997—2007年c. 2007—2017年

從熱點(diǎn)分析結(jié)果看，1986—1997年聚落擴(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)域分別位于杏林臺(tái)商投資區(qū)周邊的前場(chǎng)、西濱和馬鑾村，集美臺(tái)商投資區(qū)周邊的東安村。1997—2007年聚落擴(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)域分別位于中亞工業(yè)區(qū)的錦園村、后溪工業(yè)組團(tuán)附近的頂許村，以及集美臺(tái)商投資區(qū)周邊的東安、兌山、葉厝村。2007—2017年聚落擴(kuò)張熱點(diǎn)區(qū)域主要位于灌口鎮(zhèn)浦林、頂許、東輝、雙嶺、田頭村，以及后溪鎮(zhèn)的前進(jìn)村。這期間浦林村北面布局了灌口機(jī)械工業(yè)集中、東部布局了前場(chǎng)物流園區(qū)；前進(jìn)村和灌口頂許、東輝村緊鄰后溪工業(yè)組團(tuán)。田頭、雙嶺村、東輝村位于灌口北部農(nóng)業(yè)區(qū)，頂許和前進(jìn)村位于碧溪農(nóng)業(yè)區(qū)，近年來(lái)這些村依托靠近城鎮(zhèn)中心和工業(yè)區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)活躍，大力發(fā)展都市農(nóng)業(yè)，形成了一批遠(yuǎn)近聞名的特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)示范點(diǎn)。

從聚類和異常值分析情況看，高高聚類區(qū)域范圍與熱點(diǎn)區(qū)域大致相同。1986—1997年?yáng)|安村擴(kuò)張速度明顯高于周邊村落，形成高低聚類形態(tài)。2007—2017年灌口鎮(zhèn)中心村落擴(kuò)張受到土地空間限制，擴(kuò)張速度低于周邊區(qū)域，形成低高聚類。同時(shí)集美、杏林老城區(qū)表現(xiàn)為低低聚類，即原有聚落成為城中村，或與城區(qū)融為一體，成為城市社區(qū)，聚落擴(kuò)張停止。

3.3 鄉(xiāng)村聚落用地空間收縮過(guò)程的特征

采用反距離法計(jì)算各時(shí)期鄉(xiāng)村聚落收縮斑塊的空間自相關(guān)Moran's值，距離模式為歐氏距離，閾值設(shè)為1km。計(jì)算結(jié)果得分0.46～0.65，值0.517～0.644，表明1986—2017年期間，聚落收縮斑塊的空間自相關(guān)性并不顯著，聚落收縮斑塊空間分布呈現(xiàn)隨機(jī)性。結(jié)合當(dāng)期遙感影像分析，1986—1997年收縮斑塊主要分布于杏林城區(qū)西北部的319國(guó)道沿線，反映了城市擴(kuò)張中交通用地“吞噬”鄉(xiāng)村聚落的過(guò)程；1997—2007年收縮斑塊主要位于杏林臺(tái)商投資區(qū)西部邊緣，以及集美臺(tái)商投資區(qū)內(nèi)部、灌口工業(yè)集中區(qū)，反映了鄉(xiāng)村聚落收縮與工業(yè)用地?cái)U(kuò)張的“此消彼長(zhǎng)”過(guò)程；2007—2017年收縮斑塊位于集美新城，以及鐵路、高速公路、城市快速路沿線，反映了大規(guī)模城市化和城市化過(guò)程中交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)對(duì)鄉(xiāng)村聚落收縮演化的影響作用。

表6 聚落縮減空間自相關(guān)（Moran's I）

4 結(jié)論

1）集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落總面積呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，空間演化過(guò)程主要以關(guān)聯(lián)擴(kuò)張方式為主導(dǎo)，盡管斑塊個(gè)數(shù)有所減少，聚落總面積和平均面積仍持續(xù)增大，關(guān)聯(lián)擴(kuò)張與關(guān)聯(lián)收縮方式共同作用的結(jié)果導(dǎo)致大小聚落之間的規(guī)模差異擴(kuò)大。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析顯示，集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落基本空間格局在地形地勢(shì)因素和演化過(guò)程特點(diǎn)的共同作用下保持穩(wěn)定。通過(guò)各時(shí)期聚落重心遷移速率、方向可視化，發(fā)現(xiàn)各個(gè)時(shí)期聚落演化熱點(diǎn)存在空間差異，反映了集美區(qū)工業(yè)化、城市化背景下，不同發(fā)展階段，城鄉(xiāng)互動(dòng)過(guò)程對(duì)鄉(xiāng)村聚落空間演化的驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)。

2）計(jì)算各時(shí)期聚落核密度分布，將聚落核密度劃分為背景區(qū)、低密度區(qū)、中密度區(qū)和高密度區(qū)。結(jié)果表明聚落密度分布存在空間異質(zhì)性，背景區(qū)指示不利于形成聚落的地理環(huán)境。中、高密度區(qū)域指示良好的聚落發(fā)育環(huán)境。高密度區(qū)域遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)工礦中心分布，高密度區(qū)域與低密度區(qū)域形成較為明顯的空間連續(xù)特征，因而可以采用空間自相關(guān)理論模型進(jìn)一步探究聚落空間演化過(guò)程及其形成機(jī)理。

3）采用反距離法計(jì)算各時(shí)期鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張和收縮斑塊的空間自相關(guān)Moran's I 值。結(jié)果表明，各時(shí)期聚落收縮斑塊的空間自相關(guān)性并不顯著，聚落收縮斑塊空間分布呈現(xiàn)隨機(jī)性，結(jié)合遙感影像分析，聚落收縮與城市化、工業(yè)化關(guān)系密切，交通區(qū)位好的聚落更容易受到城市化和工業(yè)化影響。與聚落收縮不同，各時(shí)期聚落擴(kuò)張斑塊均存在空間自相關(guān)性，運(yùn)用局部自相關(guān)分析工具，進(jìn)一步探查鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張的空間過(guò)程發(fā)現(xiàn)，1986—2017年集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落擴(kuò)張活動(dòng)在空間上未形成顯著的冷區(qū)，熱點(diǎn)聚類形態(tài)以高高聚類為主；熱點(diǎn)區(qū)域與第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系密切；隨著城鄉(xiāng)一體化加快，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)集中區(qū)出現(xiàn)聚落擴(kuò)張熱點(diǎn)；隨著集美和杏林老城完全城市化，城區(qū)周邊聚落土地性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閲?guó)有土地，城鄉(xiāng)開(kāi)始融合，聚落的邊界管控更加嚴(yán)格，擴(kuò)張活動(dòng)趨于停止，形成低低聚類區(qū)域。

本研究通過(guò)剖析工業(yè)化、城市化中鄉(xiāng)村聚落用地的數(shù)量、演化形態(tài)、空間過(guò)程，揭示了1986—2017年集美區(qū)鄉(xiāng)村聚落演化的過(guò)程、規(guī)律及影響因素，并初步探討聚落空間演化機(jī)理。因本研究數(shù)據(jù)主要來(lái)源為遙感影像，側(cè)重研究鄉(xiāng)村聚落演化的外部表現(xiàn)，鄉(xiāng)村聚落演化內(nèi)在機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。下一階段，可以結(jié)合聚落社會(huì)、文化、經(jīng)濟(jì)、人口等微觀數(shù)據(jù)，定量解析鄉(xiāng)村聚落用地空間演化的內(nèi)在機(jī)理。

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Spatial evolution process of rural settlement land in coastal areas of Southern Fujian in recent 30 years

Liang Fachao1, Liu Shiyuan2, Qi Xiaoxing3, Liu Liming4※

(1.,,,362021,;2.,,361022,; 3.,,,510275,; 4.,,100193,)

Scientific identification of the spatial evolution process of rural settlements is an important basis for optimizing the space of rural production, living and ecology in rural revitalization. In this paper, Jimei District of Xiamen city, which locates in the Southern Fujian Province, was selected as a typical study area. Based on the classification and interpretation data of remote sensing images at four time points from 1986 to 2017, the spatial evolution process and mechanism of rural settlement land in Jimei District in recent 30 years were quantitatively identified by using standard deviation ellipse, nuclear density and spatial autocorrelation analysis methods. The results showed that the density of rural settlement could be divided into background area, low density area, medium density area and high density area in Jimei District. There was spatial heterogeneity in the density distribution of rural settlements in Jimei District. The medium and high density areas were concentrated in central areas with good agricultural conditions. The high density areas were far away from the centers of urban and industrial mine. There were more obvious spatial continuity features between the high and low density area. The total area of rural settlements showed an increasing trend year by year. The evolution process of settlements was dominated by correlated expansion. Although the number of patches had decreased, the total area and average area of the settlements continued to increase. The combined impact of correlated expansion and contraction leaded to an increasing difference in the size between large and small settlements. With rapid development of urban-rural integration and rural economy, the hot spots of settlement expansion appeared in traditional agricultural industry concentration areas. With the settlement land around Jimei and Xinglin City transformed into state-owned land, the low-low cluster areas appeared. Combined with analysis of remote sensing image, the contracted settlements were closely related to urbanization and industrialization, and the settlements with good traffic location were more susceptible to urbanization and industrialization. The spatial distribution of contracted patches in rural settlements was random, and the spatial autocorrelation existed in the expanded patches. From 1986 to 2017, the expansion of rural settlements did not generate a signification cold zone, and the hotspot clustering pattern was dominated by high clusters in Jimei District. The basic spatial pattern of settlements remained stable due to the combination of topographic factors and evolution characteristics. It was found that there were spatial differences in the hot spots of settlement evolution in various periods by visualizing the rate and direction of the center of gravity of the settlements in each period. The core density analysis and partial autocorrelation analysis revealed a close relationship between settlement evolution and geographical environment, industrial evolution and urban and rural relationship change, and reflected the driving characteristics and internal mechanism of urban and rural interaction process of rural settlement spatial evolution in different development stages under the background of industrialization and urbanization in Jimei District. The results of this study could provide theoretical and methodological supports for optimizing development layout of rural settlements and coordinating rural revitalization planning and land remediation planning.

land use; rural area; remote sensing; rural settlement; time-space evolution; spatial process recognition; standard deviational ellipse; Jimei District

梁發(fā)超，劉詩(shī)苑，起曉星，劉黎明. 近30年閩南沿海鄉(xiāng)村聚落用地空間演化過(guò)程研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(22)：18－26. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.003 http://www.tcsae.org

Liang Fachao, Liu Shiyuan, Qi Xiaoxing, Liu Liming. Spatial evolution process of rural settlement land in coastal areas of Southern Fujian in recent 30 years[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(22): 18－26. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.003 http://www.tcsae.org

2019-06-20

2019-08-19

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41401210，41471455，41771560）；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目（19YJA630043）； 2018年福建省高校杰出青年科研人才培育計(jì)劃項(xiàng)目

梁發(fā)超，副教授，博士，主要研究方向?yàn)橥恋乩门c景觀規(guī)劃、土地資源與城市管理。Email：liangfachao1983@163.com

劉黎明，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橥恋乩门c景觀規(guī)劃。Email：liulm@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.22.003

F293.2

A

1002-6819(2019)-22-0018-09