基于GIS的崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布特征及其影響因素

丘麗清 賀德春 姜珊

摘 要：綜合運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計、GIS空間分析方法，對贛南低山高丘區(qū)崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布特征及其在不同自然、社會因素影響下的分布變化情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊分布細(xì)碎，呈現(xiàn)出“北密南疏密度低”的特點(diǎn)，具有顯著的聚類空間結(jié)構(gòu)特征;崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)的分布面積隨著海拔高度、坡度、離道路緩沖距離的增加而明顯減少，隨著離河庫水系緩沖距離的增大，其減少幅度較小;崇義縣部分農(nóng)村居民點(diǎn)仍分布在較高海拔、坡度較大的山區(qū)，其發(fā)展建設(shè)受到客觀條件的制約，宜優(yōu)先考慮納入整治優(yōu)化或易地搬遷。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居民點(diǎn);核密度;空間分析;整治優(yōu)化;崇義縣

中圖分類號 K901.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0001-05

Abstract：This paper studies the spatial distribution characteristics of rural settlements and their distribution changes under the influence of different natural and social factors in Chongyi county in the low-mountain and high-hill of southern Jiangxi province by means of mathematical statistics and GIS spatial analysis. The conclusion includes three aspects. Firstly，the patches of rural residential areas in Chongyi county are finely distributed，showing the feature of “dense north，sparse south and low distribution density”，which has significant spatial structure characteristics of clustering. Secondly，the area of rural residential areas decreases obviously with the increase of altitude，slope and buffer distance from roads，while the decrease range is smaller with the increase of buffer distance from river reservoir system. The last，some rural residential areas are still located in mountainous areas with higher elevations and higher slopes，and the development and construction are restricted by objective conditions，which should be given priority to the improvement or relocation in other places.

Key words：Rural residential areas;Kernel density;Spatial analysis;Remediation optimization;Chongyi Country

農(nóng)村居民點(diǎn)是農(nóng)村人口空間分布的載體[1]，作為農(nóng)村人口分布生產(chǎn)、生活的主要場所，其空間分布格局受到了自然地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、社會制度政策等一系列因素的影響[2]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者面向國家戰(zhàn)略布局和發(fā)展需求，圍繞農(nóng)村發(fā)展格局、鄉(xiāng)村振興和新農(nóng)村建設(shè)等方向，對農(nóng)村居民點(diǎn)的地理空間分布特征、格局演變分析、布局優(yōu)化調(diào)整、用地整理適宜性等領(lǐng)域都開展了廣泛而深入的研究[3-10]。本文以贛南低山高丘地形為主的崇義縣為研究區(qū)，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計和GIS空間分析方法，研究縣域內(nèi)農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布特征及其在不同自然、社會因素條件下的分布變化情況，擬篩選自然條件相對薄弱的農(nóng)村居民點(diǎn)，以期為崇義縣實(shí)施鄉(xiāng)村建設(shè)規(guī)劃提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 崇義縣位于江西省西南邊陲、贛州市西部，地處N25°24′～25°55′，E113°55′～114°38′之間。全縣總面積2206.27km2，下轄16個建制鄉(xiāng)鎮(zhèn)（6鎮(zhèn)10鄉(xiāng)）共8個居委會、124個村委會、1480個自然村。2017年，縣域總?cè)丝?1.6萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值80.92億元。崇義縣地處中低緯度，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū)，年降水量1615.2mm。境內(nèi)山脈縱橫交錯，群峰起伏連綿，地勢由西南向東北方向傾斜。按地貌特征，崇義縣大致可分為中山、低山、高丘、河谷階地四種類型，山地（海拔500m以上）占土地總面積47.67%，高丘（海拔300～500m）占45.06%，低丘及河谷階地（海拔300m以下）占7.27%。全縣1000m以上的山峰有232座，其中西北部思順鄉(xiāng)的齊云山海拔2061.3m，為境內(nèi)最高點(diǎn)。縣域內(nèi)江河屬長江流域贛江水系，累計有大小河流83條，總長度980.9km。

1.2 資料獲取和預(yù)處理 本研究采用資料來源于縣生態(tài)環(huán)境局、縣自然資源局、縣城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局等，包括2016—2020年土地利用規(guī)劃調(diào)整數(shù)據(jù)庫、崇義縣水功能區(qū)劃圖、崇義縣總體規(guī)劃、9m×9m數(shù)字高程影像圖等。利用上述原始資料，借助ArcGis10.1軟件，提取農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)，矢量化得到縣域水系、道路（高速公路、國道、省道和鄉(xiāng)道）矢量數(shù)據(jù)，使用表面分析功能提取縣域坡度、坡向等地形數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

1.3.1 平均最近鄰分析[11] 平均最近鄰指數(shù)（Average Nearest Neighbor Ratio，簡稱ANN）反映的是居民點(diǎn)最近鄰點(diǎn)距離的均值與隨機(jī)模式中距離均值的偏離程度。如果該平均距離小于假設(shè)隨機(jī)分布中的平均距離，則將所分析的要素分布視為聚類要素;反之，則將要素視為分散要素。以此來判斷農(nóng)村居民點(diǎn)分布特征，計算公式如下：

式中：Do為實(shí)測要素與其最近鄰要素質(zhì)心距離的平均值;DE為要素隨機(jī)分布平均距離;n為農(nóng)村居民點(diǎn)樣本數(shù);di為要素i與其最近鄰要素的距離;n為區(qū)域要素數(shù)量;A為所有要素面積。如果 ANN>1，則為隨機(jī)分布;如果ANN<1，則為集聚分布。

1.3.2 核密度估計[11] 核密度（Kernel Density）估計是在概率論中基于研究對象分布特征，用來估計未知的密度函數(shù)，能夠使研究對象的分布概率表現(xiàn)得更直觀，核密度值的高低表示著研究對象在空間上集聚程度的大小。本研究通過核密度分析對崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布特征進(jìn)行可視化。計算公式如下：

式中：Fn（x）為農(nóng)村居民點(diǎn)的核密度估計值;h為搜索半徑;k為核密度函數(shù);n為農(nóng)村居民點(diǎn)的樣本數(shù)量;（x-xi）為2個農(nóng)村居民點(diǎn)之間的估計距離。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布特征分析 崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊數(shù)量共計5672個，總面積2501.84hm2，用地密度1.13%，平均斑塊面積0.44hm2，最大斑塊面積45.15hm2，小于平均面積的斑塊共計4513個，占79.57%。本研究利用ArcGis10.1，采用自然斷點(diǎn)分類法（Natural Breaks（Jenks））對崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)的面積（S）規(guī)模進(jìn)行劃分：S≤2.0hm2的農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊共計5440個，總面積1464.91hm2;2.0

通過ArcGis10.1的空間數(shù)據(jù)分析模式工具集，對崇義縣的農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行平均最近鄰分析，結(jié)果顯示，ANN=0.40，小于1，表現(xiàn)為聚類模式;Z=-85.73，小于-2.58，且P=0.00，小于0.01，可以拒絕零假設(shè)，呈顯著性水平。綜上可知，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)在空間分布上呈現(xiàn)顯著的聚類空間結(jié)構(gòu)特征。

借助ArcGis10.1對崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行核密度分析，可以直觀顯示農(nóng)村居民點(diǎn)的空間聚集程度和擴(kuò)展情況，詳見圖1。從圖1可以看出，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)核密度值普遍處于低值區(qū)即0～0.536個/km2，其中南部的文英鄉(xiāng)、樂洞鄉(xiāng)全鄉(xiāng)核密度值低于0.536個/km2;核密度最大值是2.146個/km2，僅出現(xiàn)在西部的上堡鄉(xiāng)和東南部的鉛廠鎮(zhèn)。整體來看，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊分布總體呈現(xiàn)“北密南疏密度低”的特點(diǎn)。

2.2 影響因素分析 本研究利用ArcGis10.1的空間分析工具，結(jié)合已掌握資料和崇義縣自身特征，選取海拔高度、坡度、坡向、水系、道路5種自然社會因素，分析其對農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布特征的影響。

2.2.1 海拔高度 本研究采用自然斷點(diǎn)分類法[Natural Breaks（Jenks）]將崇義縣海拔高度分為139～352.08m、352.08～521.08m、521.08～704.77m、704.77～917.85m、917.85～1189.71m、1189.71～2020.00m等6個級別，通過重分類工具、柵格轉(zhuǎn)矢量工具得到崇義縣海拔高度分級矢量圖層，與居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析（見圖2），得到統(tǒng)計結(jié)果（見表1）。由表1可知，海拔較低的丘陵區(qū)（≤521.08m）農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積為2300.84hm2，占比為91.97%，其中低丘（≤352.08m）分布占71.37%，主要位于上猶江、揚(yáng)眉江、小江、聶都河、義安河等主要河流的中下游或和其他支流交匯的河谷地帶;海拔較高的山地區(qū)（>521.08m）農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積為201hm2，占比為8.03%，主要分布在樂洞鄉(xiāng)和上堡鄉(xiāng)、思順鄉(xiāng)、豐州鄉(xiāng)的西部山區(qū)，其中海拔高度大于704.77m的區(qū)域分布有3.24%的農(nóng)村居民點(diǎn)?？傮w來看，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)的分布情況受海拔高度變化的影響明顯，隨著海拔高度的增加，農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積顯著減小。

2.2.2 坡度 本研究使用表面分析功能提取縣域坡度地形數(shù)據(jù)，將崇義縣坡度分為平地0°≤i<6°、緩坡地6°≤i<15°、斜坡地15°≤i<25°、陡坡地25°≤i<35°、急坡地35°≤i<65°等5個級別。通過重分類工具、柵格轉(zhuǎn)矢量工具得到崇義縣坡度分級矢量圖層，與居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析（見圖3），得到統(tǒng)計結(jié)果（見表2）。由表2可知，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)主要分布于平地和緩坡地，兩者分布比例相當(dāng)，面積之和占總面積的76.63%，但由于坡度較小的河谷階地分布少，有20.79%的農(nóng)村居民點(diǎn)分布在坡度為15°≤i<25°的斜坡地，占比較高，而坡度大于25°的陡坡地、急坡地區(qū)域，仍分布了2.59%的農(nóng)村居民點(diǎn)。

2.2.3 坡向 本研究使用表面分析功能提取縣域坡向地形數(shù)據(jù)，包括9個坡向級別：水平向、北向、東北向、東向、東南向、南向、西南向、西向、西北向。通過重分類工具、柵格轉(zhuǎn)矢量工具得到崇義縣坡向分級矢量圖層，與居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析（見圖4），得到統(tǒng)計結(jié)果（見表3）。由表3可知，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)在東北向、東向、東南向、南向的分布居多，面積之和占總面積的66.47%，主要是由于縣域山脊線多為南北走向，東北向、東向、東南向、南向均為向陽坡，而生活在南方山區(qū)的村民通常喜陽坡而居;此外，農(nóng)村居民點(diǎn)北向、西向、西北向、西南向等背陰坡亦有分布，占農(nóng)村居民點(diǎn)總面積的33.19%。由此可知，分布特征在一定程度上受到了河流流向的影響，崇義縣主要干流流向以西南向東北為主，其支流則自東南、南向匯入或從西北向匯入，地處在低海拔區(qū)域的農(nóng)村居民點(diǎn)主要分布于河流兩岸，因此在各個坡向均有所分布。

2.2.4 河庫水系對農(nóng)村居民點(diǎn)分布影響分析 本研究以縣域主要河庫按300m為間距做緩沖區(qū)分析，共分為<300m、300～600m、600～900m、900～1200m、1200～1500m、1500～1800m、>1800m7個級別，將各級別緩沖圖層與居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析（見圖5），得到統(tǒng)計結(jié)果（見表4）。由表4可知，900m緩沖距離范圍內(nèi)的農(nóng)村居民點(diǎn)面積占66.19%，1800m緩沖距離范圍外的農(nóng)村居民點(diǎn)面積占17.01%，且隨著緩沖距離的增大，居民點(diǎn)分布面積的變化幅度較小?，F(xiàn)場調(diào)研了解到當(dāng)?shù)氐纳饺畞碓簇S富，村民傾向于選擇臨河而居，這主要是由于河流兩岸地勢較平緩，交通便利。

2.2.5 道路 道路是影響農(nóng)村居民點(diǎn)分布格局的重要因子[12]，本研究以縣域高速公路、國道、省道和鄉(xiāng)道等主要道路按500m為間距做緩沖區(qū)分析，共分為<500m、500～1500m、1500～2500m、2500～3500m、3500～4500m、>4500m等6個級別，將各級別緩沖圖層與居民點(diǎn)斑塊矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析（見圖6），得到統(tǒng)計結(jié)果（見表5）。由表5可知，崇義縣屬于山地丘陵區(qū)，公路是主要的交通方式，居民點(diǎn)多分布于距公路較近的區(qū)域，2500m以內(nèi)居民點(diǎn)面積占84.19%，其中500m內(nèi)占45.60%，2500m以外的居民點(diǎn)分布面積隨著離道路距離的增大變化不明顯。

3 結(jié)論與討論

本研究利用GIS的空間分析功能，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計方法，對以低山高丘地形為主的崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布特征及其影響因素進(jìn)行了分析，從中篩選發(fā)展建設(shè)受自然條件約束較大的農(nóng)村居民點(diǎn)。研究結(jié)論如下：

（1）崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地密度低，且以細(xì)碎斑塊分布為主;核密度最大值為2.146個/km2，呈現(xiàn)“北密南疏密度低”的特點(diǎn);使用平均最近鄰指數(shù)法分析結(jié)果顯示，ANN=0.40，Z=-85.73且P=0.00，崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)呈現(xiàn)顯著的聚類空間結(jié)構(gòu)特征。

（2）崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積受地形因素影響變化最為明顯，當(dāng)海拔高度高于521.08m、坡度大于25°時，農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積占比分別顯著減少至8.03%、2.59%，東北向、東向、東南向、南向等向陽坡向的分布面積占總面積的2/3。其次是道路，隨著緩沖距離以500m遞增，相應(yīng)的農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積比例逐漸減小且變化較為明顯。相對而言，離河庫水系距離的遠(yuǎn)近對崇義縣農(nóng)村居民點(diǎn)分布面積變化情況的影響最小。

（3）通過GIS疊加分析發(fā)現(xiàn)，崇義縣分布于較高海拔地區(qū)（>704.77m）或坡度較大地區(qū)（>25°）的農(nóng)村居民點(diǎn)有137.10hm2，占總居民點(diǎn)面積的5.48%。其中，既分布在較高海拔地區(qū)且位于坡度較大地區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)有8.81hm2，主要位于思順鄉(xiāng)西南部、上堡鄉(xiāng)西部和東北部、豐州鄉(xiāng)西北部、樂洞鄉(xiāng)中部的山區(qū)。上述區(qū)域地勢高陡，道路、醫(yī)療等公共基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施建設(shè)成本高，且發(fā)生自然地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大，宜優(yōu)先考慮實(shí)施整治優(yōu)化或易地搬遷。具體實(shí)施計劃，建議結(jié)合衡量農(nóng)村居民點(diǎn)發(fā)展?jié)摿Φ慕煌▍^(qū)位、人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)特色、耕地資源等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步的論證。

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（責(zé)編：張宏民）