基于GIS空間分析的縣域農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化研究

(1.成都理工大學(xué) 四川 成都 610059；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 山東 濟(jì)南 251100)

一、緒論

在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，由于人們對(duì)居民點(diǎn)規(guī)劃的不合理加之我國(guó)自然狀況有很大的區(qū)別，導(dǎo)致很多人的住處沒有合理的布局，呈現(xiàn)出一種流放，雜亂的局面。而且農(nóng)村的用地效率不足，很多用地荒廢無用，不利于我國(guó)土地的合理使用。要想更好地讓農(nóng)民居住，應(yīng)該首先被考慮的就是整治農(nóng)村居民點(diǎn)這項(xiàng)措施。

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，科技不斷發(fā)展，數(shù)字化似乎是當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的一種大趨勢(shì)，空間分析技術(shù)作為其中的一項(xiàng)技術(shù)，為我們的優(yōu)化布局提供了基礎(chǔ)。GIS空間分析功能是地理信息系統(tǒng)的主要特征，也是將GIS區(qū)別于一般信息處理系統(tǒng)的特征。這項(xiàng)技術(shù)為農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化和村莊合理布局分析提供了技術(shù)支持，同時(shí)，為農(nóng)村居民點(diǎn)研究與布局注入了新的活力與支撐[1]。

二、研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

(一)研究區(qū)概況

山東省煙臺(tái)市棲霞市，地處東經(jīng)120°33′—121°15′，北緯37°05′—37°32′之間。棲霞市東臨海陽(yáng)市，西接招遠(yuǎn)、龍口市，南鄰萊陽(yáng)市，北臨萊陽(yáng)市,總面積為2016平方千米。棲霞市的地形地貌以丘陵和低山為主，地勢(shì)起伏較大，最高海拔為艾山主峰，海拔大約800m左右，最低海拔在棲霞市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)一帶，大約海拔40m左右。其中被稱作“膠東屋脊”[2]的山系是由牙山、艾山構(gòu)成。棲霞市地貌以丘陵和矮山為主。棲霞市內(nèi)大小河流約有110多條，水資源豐富，棲霞市境內(nèi)主要有六大河系。以六大河系為中心，涉及周邊各大小支流，給兩岸居民提供便利的水資源。在六大河系中白洋河為最大河流[2]，流經(jīng)境內(nèi)5個(gè)鎮(zhèn)、街道，最終注入渤海。

(二)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與數(shù)據(jù)預(yù)處理

此篇論文所需數(shù)據(jù)包括：棲霞市行政區(qū)劃圖、棲霞市DEM數(shù)據(jù)、棲霞市年鑒和居民點(diǎn)等矢量數(shù)據(jù)資料。其中棲霞市行政區(qū)劃數(shù)據(jù)是從實(shí)習(xí)公司獲取，棲霞市DEM數(shù)據(jù)是在地理空間數(shù)據(jù)云下載得來，居民點(diǎn)數(shù)據(jù)和水系道路數(shù)據(jù)來源于實(shí)地調(diào)查，年鑒來源于網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)字高程模型是進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化布局的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),本篇論文就是基于此來進(jìn)行的。

三、農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局特征

(一)棲霞市農(nóng)村居民點(diǎn)用地現(xiàn)狀

通過棲霞市居民點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)點(diǎn)與棲霞市坡度、坡向、河流、道路等矢量數(shù)據(jù)的疊加分析，可以直接了解居民點(diǎn)分布與坡度，坡向，河流，道路的關(guān)系，棲霞市農(nóng)村居民點(diǎn)居民點(diǎn)大部分分布在坡度在0-5°，坡向朝陽(yáng)，河流附近，道路周圍的地區(qū)。

(二)空間分布的特征分析

1.由棲霞市農(nóng)村居民點(diǎn)布局與坡度的關(guān)系圖分析

把棲霞市坡度分為9個(gè)等級(jí)，4個(gè)區(qū)間：分別為適宜區(qū)0°～10°、較適宜區(qū)10°～20°、不適宜區(qū)20°～30°、陡坡30°～69°。然后，對(duì)棲霞市DEM進(jìn)行slope分析，然后與居民點(diǎn)分布圖進(jìn)行intersect。通過ArcGIS將居民點(diǎn)落入各坡度分級(jí)情況進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，然后分析如下：

表1 棲霞市居民點(diǎn)與坡度關(guān)系表

通常來說，坡度與居民點(diǎn)分布較為密切，坡度≤20°的區(qū)域人們可以更好地進(jìn)行耕作和生活。在表1可以看出有87.2%和10.75%的居民點(diǎn)分布在0°～10°的適宜區(qū)和10°～20°的較適宜區(qū)上，基本符合分布規(guī)律。在30°～69°左右的地區(qū)易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)生活造成不便。棲霞農(nóng)村居民點(diǎn)處于20°～30°的占2.05%，可以適當(dāng)?shù)目紤]是否搬遷，沒有處于30°以上的陡坡處，布局合理。

2.棲霞市坡向圖中的農(nóng)村居民點(diǎn)分布

把棲霞縣坡向分為9個(gè)類別。然后，將得出的坡向圖柵格數(shù)據(jù)，在重分級(jí)后，由柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為矢量格式，與區(qū)域內(nèi)居民點(diǎn)矢量圖層intersect分析，然后用ArcGIS軟件屬性表的統(tǒng)計(jì)功能坡向分級(jí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表2：

表2 棲霞市居民點(diǎn)與坡向關(guān)系表

從坡向分析結(jié)果可知：棲霞市居民點(diǎn)在9個(gè)坡度上分布較均勻，其中南方向和西南方向分布較多，但是在水平方向上的居民點(diǎn)較少。由于山坡有陰陽(yáng)兩面，居民更喜歡居住在日照充分，對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有利的陽(yáng)面坡部分。而在陰面山坡的居民點(diǎn)較少，在整個(gè)區(qū)域內(nèi)大約有11.55%的居民點(diǎn)朝正北，11.95%的居民點(diǎn)朝西北，這些居民點(diǎn)可以適當(dāng)?shù)耐?yáng)坡調(diào)整。

3.水系與農(nóng)村居民點(diǎn)分布之間的關(guān)系

水源對(duì)于我們居民點(diǎn)的布局有著重要的作用，所以在我們選擇居民點(diǎn)布局優(yōu)化的時(shí)候，必須要考慮水源的位置問題。棲霞市的水系主要是以眾多的河流為主，為了研究居民點(diǎn)與水源的關(guān)系問題，我們需要建立緩沖區(qū)來分析，本篇論文對(duì)棲霞市內(nèi)主要的水系，每隔500m建立緩沖區(qū)，然后將不同距離的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)與棲霞市居民點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，得到不同緩沖區(qū)距離的居民點(diǎn)分布圖，最后用ArcGIS軟件屬性表的統(tǒng)計(jì)功能對(duì)各個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3:

表3 棲霞市河流緩沖區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

4.道路分布與農(nóng)村居民點(diǎn)的關(guān)系

交通是否便利直接影響人類選址，所以道路布局影響著居民點(diǎn)布局。本文分別選取了鄉(xiāng)鎮(zhèn)村道和縣道柵格數(shù)據(jù)圖層，建立不同的緩沖區(qū)進(jìn)行分析。首先對(duì)縣道圖層以500m為緩沖距離緩沖區(qū)分析，在與居民點(diǎn)進(jìn)行intersect分析，然后選擇緩沖距離1000、2000和大于2000的距離進(jìn)行緩沖區(qū)設(shè)置。然后分別與居民點(diǎn)進(jìn)行疊加分析。再將鄉(xiāng)鎮(zhèn)村道圖層以300m為緩沖距離做緩沖區(qū)分析，然后選擇緩沖距離600、900和大于900的距離進(jìn)行緩沖區(qū)設(shè)置，再分別與居民點(diǎn)進(jìn)行疊置分析，得出道路距離與居民分布之間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化布局提供指導(dǎo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見如表4、表5：

表4 棲霞縣道緩沖區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

表5 棲霞鄉(xiāng)鎮(zhèn)道緩沖區(qū)內(nèi)居民點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

四、棲霞市農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化研究

根據(jù)以上通過緩沖區(qū)和疊置步驟，對(duì)棲霞市農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布特征做了一個(gè)詳細(xì)的描述?；谶@些數(shù)據(jù)對(duì)棲霞市縣域農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)優(yōu)化布局研究，布局如下圖所示。在布局合理的情況下，要以人為本，為民著想的理念進(jìn)行布局優(yōu)化。做居民點(diǎn)優(yōu)化布局的目的是為了是人們的生活、生產(chǎn)等更加便利，要做到這些需要從農(nóng)村居民點(diǎn)的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)俗習(xí)慣和自然資源等進(jìn)行優(yōu)化。從而使農(nóng)村建設(shè)往更好的方向發(fā)展，解決以往農(nóng)村居民點(diǎn)分布不均、流放粗放的現(xiàn)象。

圖1 棲霞市適宜搬遷區(qū)

五、結(jié)論與展望

本篇論文主要是基于GIS空間分析技術(shù)對(duì)棲霞市縣域農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行合理的優(yōu)化布局研究。基于棲霞市DEM高程模型，生成棲霞市坡度和坡向圖，然后通過緩沖區(qū)與疊置分析，得出棲霞市居民點(diǎn)的布局特點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布局研究。

1.通過分析縣域農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化研究的一些基礎(chǔ)知識(shí)，分析出布局不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的要求去如何搬遷，如何尋找居住地，而是要綜合考慮各種要素才能對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)有一個(gè)合理的評(píng)價(jià)與規(guī)劃方法，最終確定這個(gè)位置是否符合人們的居住條件。

2.本文的總體技術(shù)指導(dǎo)是基于ArcGIS進(jìn)行的，基于棲霞市DEM高程模型，生成棲霞市坡度和坡向圖，然后通過緩沖區(qū)與疊置分析，得出棲霞市居民點(diǎn)的布局特點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布局研究。看研究水源，道路，坡度等因素對(duì)居民點(diǎn)的影響，結(jié)果分析可知，農(nóng)村居民點(diǎn)分布首先是基于地形地貌進(jìn)行的，對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的規(guī)模和形狀有著直接的影響，同時(shí)道路、水源等也是不可忽視的重要因素。