隴南市農(nóng)村居民點(diǎn)的空間格局差異研究

李艷玫

摘 要：基于GIS空間分析和景觀生態(tài)學(xué)理論，定量分析了隴南市農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布格局特征。結(jié)果表明：（1）隴南市農(nóng)村居民點(diǎn)聚落空間分布較分散，以成縣中部地區(qū)為中心向四周呈階梯狀分散分布;（2）隴南市農(nóng)村居民點(diǎn)整體規(guī)模分布普遍偏小，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu);（3）全市農(nóng)村居民點(diǎn)聚落形態(tài)整體相對(duì)規(guī)則、整齊，破碎化程度較低，局部地區(qū)居民點(diǎn)分布形態(tài)復(fù)雜程度較高，南北和東西走向規(guī)模分異明顯。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居民點(diǎn);景觀生態(tài)學(xué);空間格局;GIS;隴南市

中圖分類號(hào) C912.82;P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）14-0019-03

Abstract： Based on the GIS spatial and landscape ecology theory， quantitatively analyzes the spatial distribution pattern of rural settlements in Longnan. The results show that： （1） Overall， the spatial distribution of rural settlements in Longnan is relatively scattered， which forms a ladder-like distribution around the central area of Cheng County; （2） The distribution of rural residential areas in Longnan is generally small and skewed， it develops“Crown”-like structure： the west of Xiheis the top， Danchang and Chengxian are the brim of it. （3） The overall settlement?pattern of rural settlements in the whole city is relatively regular， neat and fragile， while the distribution pattern of part residential areas in some areas is more complicated， showing the obvious scale differentiation of north-south and east-west direction.

Key words： Rural residential areas; Landscape ecology; Spatial pattern; GIS; Longnan city

農(nóng)村居民點(diǎn)的分布是農(nóng)村居民在自然環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)、生活、文化教育等活動(dòng)過程中形成的[1]，是鄉(xiāng)村地理學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。國(guó)外對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的研究經(jīng)歷了起步、發(fā)展、計(jì)量變革、轉(zhuǎn)型重構(gòu)4個(gè)階段，研究?jī)?nèi)容包括自然環(huán)境與居民點(diǎn)的關(guān)系、居民點(diǎn)形成過程、形態(tài)分布、演化及規(guī)劃等方面，采用定量、定性綜合分析的方法對(duì)涉及的人文地理學(xué)、社會(huì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行研究[2-6]。國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的研究經(jīng)歷了初期、中期、快速、全面發(fā)展等階段，主要包括居民點(diǎn)形態(tài)、規(guī)模、空間體系結(jié)構(gòu)及其演變、影響因素、整理等方面[7-8]。劉紀(jì)遠(yuǎn)等[9]對(duì)近10年中國(guó)農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布進(jìn)行研究得出，農(nóng)村居民點(diǎn)的空間演變受經(jīng)濟(jì)和土地政策影響很大;邢谷銳[10]針對(duì)城市化進(jìn)程中影響鄉(xiāng)村聚落空間演變的因素進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展演變特征做了進(jìn)一步分析總結(jié)。筆者通過分析隴南山地農(nóng)村居民點(diǎn)用地情況、空間分布等特征及其影響因素，為有效解決農(nóng)村居民點(diǎn)用地粗放、布局混亂及“荒廢與空心化”問題提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 隴南市位于104°01′～106°36′E、32°36′～34°32′N，位于秦巴山區(qū)、青藏高原、黃土高原3大地形交匯區(qū)域，現(xiàn)轄8縣1區(qū)，土地總面積2.79×104km2。2015年末，農(nóng)村居民點(diǎn)用地面積為427.11km2，總?cè)丝?83.23萬，其中城鎮(zhèn)人口68.95萬、農(nóng)業(yè)人口236.53萬，農(nóng)村居民點(diǎn)人均用地150.80m2。

1.2 數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù)包括空間和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)為隴南市2015年8縣1區(qū)的土地利用變更數(shù)據(jù)庫，甘肅省市界、隴南市市級(jí)和縣級(jí)行政界線，隴南市DEM數(shù)據(jù)（空間分辨率為30m）;社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于隴南市2015統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.3 研究方法

1.3.1 空間韻律指數(shù) 空間韻律指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成、空間格局、分布模式及空間配置某些方面特征的簡(jiǎn)單定量指標(biāo)[11]，選擇斑塊總面積（TA）、斑塊個(gè)數(shù)（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊面積（MPS）反映居民點(diǎn)規(guī)模，選擇斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）、平均形狀指數(shù)（MSI）、平均斑塊分維數(shù)（MPFD）反映居民點(diǎn)形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.3.2 平均最近鄰指數(shù)（ANN） 通過測(cè)量每個(gè)居民點(diǎn)斑塊質(zhì)心與其最近鄰斑塊質(zhì)心位置之間的距離，計(jì)算所有最近鄰距離的平均值，并將其與假設(shè)隨機(jī)分布的平均距離進(jìn)行比較，從而判斷農(nóng)村居民點(diǎn)整體分布模式。計(jì)算公式如下：

式中：[D0]是每個(gè)居民點(diǎn)斑塊質(zhì)心與其最近鄰斑塊質(zhì)心的觀測(cè)平均距離;[De]是假設(shè)隨機(jī)模式下斑塊質(zhì)心的期望平均距離;[n]為斑塊總數(shù);[d]為距離;A為研究區(qū)面積。如果ANN<1，則居民點(diǎn)為集聚分布，反之則趨于隨機(jī)分布。

1.3.3 核密度估計(jì)（KED） 一種非參數(shù)的表面密度計(jì)算方法，測(cè)度農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布密度，是熱點(diǎn)和冷點(diǎn)識(shí)別與分析的一種有益的探測(cè)方法。其表達(dá)式如下：

1.3.4 全局聚類檢驗(yàn)（Getis-ord General G）用于檢測(cè)居民點(diǎn)規(guī)模的全局性空間分布模式，即高值集聚或低值集聚，其表達(dá)式為：

式中：[Wijd]為以距離規(guī)則定義的空間權(quán)重;[xi]和[xj]分別是i和j區(qū)域的變量值;對(duì)[Gd]進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[ZG=G-EG/VarG1/2]，其中：[EG]和Var（G）分別為G（d）的期望值和方差。

1.3.5 空間熱點(diǎn)探測(cè)分析（Getis-Ord [Gi*]）檢驗(yàn)居民點(diǎn)規(guī)模在局部地區(qū)是否存在統(tǒng)計(jì)上顯著的高值和低值，可以用可視化的方法揭示“熱點(diǎn)”區(qū)和“冷點(diǎn)”區(qū)，用于農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模分異研究。其表達(dá)式為：

式中：[Wijd]、[xi]和[xj]含義同上;利用上述相同的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，若[ZGi*]為正且統(tǒng)計(jì)顯著，則屬于高值聚集“熱點(diǎn)”區(qū)，即居民點(diǎn)呈現(xiàn)局部的大規(guī)模斑塊集聚;若[Z（Gi*）]為負(fù)，且統(tǒng)計(jì)顯著，則屬于低值聚集“冷點(diǎn)”區(qū)，居民點(diǎn)斑塊規(guī)模低值集聚。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村居民點(diǎn)集聚分布、密度分布具有明顯的地域差異性 選取平均最近鄰指數(shù)（ANN）反映農(nóng)村居民點(diǎn)間的臨近度，ANN越小，表明農(nóng)村居民點(diǎn)聚集分布。計(jì)算得到全市農(nóng)村居民點(diǎn)的平均觀測(cè)距離為1700.45m，期望平均距離1866.71m，平均最近鄰指數(shù)為0.91（<1），屬于集聚分布模式;校驗(yàn)值Z為-9.67，P值為0.00，說明該聚類模型由隨機(jī)過程產(chǎn)生的可能性只有1%。

采用空間核密度估算（KED）研究農(nóng)村居民點(diǎn)的空間特征，采用kernel方法得到農(nóng)村居民點(diǎn)kernel密度分布圖，如圖1（a）所示。由圖1（a）可知：（1）全市農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊在空間上具有明顯的地域差異性，在西和縣西北部和成縣中部分布密集，西南地區(qū)大部分較分散;（2）全市農(nóng)村居民點(diǎn)最大密度為11.83個(gè)/km2，平均為2.37個(gè)/km2，農(nóng)村居民點(diǎn)分布聚集度不高;（3）在成縣中部和西和縣北部平均斑塊密度超過了8.75個(gè)/km2，平均斑塊密度在8～12個(gè)/km2，為農(nóng)村居民點(diǎn)高密度區(qū);在文縣西北部和宕昌縣西南部形成了低密度區(qū)，平均斑塊密度在0～1.1個(gè)/km2。

2.2 農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模分布普遍偏小，空間規(guī)模呈“王冠”狀聚居 用斑塊總面積（TA）、斑塊個(gè)數(shù)（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊面積（MPS）、全局空間聚類檢驗(yàn)（Getis-ord General G）等研究農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模差異。運(yùn)用Patch Analyst插件計(jì)算指標(biāo)，得出：（1）2015全市農(nóng)村居民點(diǎn)TA為427.11km2，人均居民點(diǎn)用地194.86m2，相對(duì)全省人均居民點(diǎn)用地（185.32%）規(guī)模偏小;（2）全市農(nóng)村居民點(diǎn)平均用地面積數(shù)量為1.55個(gè)/m2，MPS為11.67個(gè)/hm2，LPI為0.78，平均用地規(guī)模偏小，整體分布區(qū)間位于0～10000m2，區(qū)間跨度較大，主要集中在6～20個(gè)/m2，局部規(guī)模集中;（3）計(jì)算得出全市G（d）值和E（d）為0.000003，Z（d）為6.101286，表明全市農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模具有高值聚集的特征。

以村為單元，運(yùn)用空間熱點(diǎn)探測(cè)工具（Getis-Ord [Gi*]），通過Hot Spot Analysis模塊生成全市農(nóng)村居民點(diǎn)的空間“熱點(diǎn)”分布如圖1（b）所示。由圖1（b）所示：（1）全市農(nóng)村居民點(diǎn)分布在東部、北部地區(qū)規(guī)模較大，南部地區(qū)和西部地區(qū)稀疏，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu);（2）宕昌縣最北端、西和縣西北部、成縣中部形成了大規(guī)模的農(nóng)村居民聚落集中分布的“熱點(diǎn)區(qū)”，在宕昌縣和文縣西南部地區(qū)、兩當(dāng)縣和徽縣北部地區(qū)、武都區(qū)、禮縣西北部地區(qū)形成了“冷點(diǎn)區(qū)”。

2.3 農(nóng)村居民點(diǎn)的形態(tài)格局特征 運(yùn)用空間韻律測(cè)度指標(biāo)平均形狀指數(shù)（MSI）、平均斑塊分維數(shù)（MPFD）、斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）對(duì)全市農(nóng)村居民點(diǎn)空間形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量測(cè)度和定性分析，運(yùn)用Patch Analysis分析模塊計(jì)算空間韻律測(cè)度指標(biāo)，得出：（1）全市農(nóng)村居民點(diǎn)MSI指數(shù)為1.47，MPFD值在1.5左右，ED值在550hm2左右，說明全市農(nóng)村居民點(diǎn)聚落形態(tài)整體相對(duì)規(guī)則、整齊，以較為平穩(wěn)形態(tài)演化。（2）PD值越大，農(nóng)村居民點(diǎn)分布越分散、規(guī)模越小，全市平均斑塊密度為8.55個(gè)/hm2，表明全市農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模偏小，分布較分散。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明：（1）隴南市農(nóng)村居民點(diǎn)聚落空間分布較分散，集聚特征不明顯，屬于農(nóng)村居民點(diǎn)分布分散區(qū)，局部地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)分布具有明顯的空間差異性;（2）農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)模在隴南市北部具有明顯的空間分異，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu)，在宕昌縣北端、西和縣西北部、成縣中部形成了農(nóng)村居民點(diǎn)集中分布的“熱點(diǎn)區(qū)”，而在宕昌縣和文縣西南部地區(qū)、兩當(dāng)縣和徽縣北部地區(qū)、武都區(qū)、禮縣西北部地區(qū)形成了以小規(guī)模村莊形式分布的“冷點(diǎn)區(qū)”;（3）全市農(nóng)村居民點(diǎn)聚落分布相對(duì)規(guī)則、平整，離散化較低，形態(tài)演化較為平穩(wěn)，規(guī)模分異程度在南北、東西方向差異較大，復(fù)雜程度分別由東向西、由北向南遞減。

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（責(zé)編：徐世紅）