基于GIS的環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異及影響因素分析

陶金源, 張孟楠, 徐 磊, 張蓬濤, 張俊峰

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國土資源學(xué)院, 河北 保定 071001; 2.中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 公共管理學(xué)院, 武漢 430073)

鄉(xiāng)村聚落是社會、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境等相互聯(lián)系、相互作用下形成的復(fù)雜地域系統(tǒng)[1]，也是鄉(xiāng)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)農(nóng)村發(fā)展和人口集聚的重要空間載體，其結(jié)構(gòu)、規(guī)模及形態(tài)等特征能夠揭示特定地區(qū)不同發(fā)展條件下的人地關(guān)系。作為居民生產(chǎn)、生活的重要活動場所，鄉(xiāng)村聚落的形成和發(fā)展受到自然背景、區(qū)位條件及基礎(chǔ)設(shè)施狀況等因素的強(qiáng)烈約束，環(huán)京津貧困帶作為典型連片經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，鄉(xiāng)村聚落演變呈現(xiàn)出與一般區(qū)域不同的發(fā)展規(guī)律和空間狀態(tài)，鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，亟需開展鄉(xiāng)村聚落格局演變規(guī)律的相關(guān)研究，為貧困地區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間優(yōu)化及京津冀協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)精準(zhǔn)的決策依據(jù)。

鄉(xiāng)村聚落不僅是鄉(xiāng)村地理學(xué)研究的核心內(nèi)容之一，也是人地關(guān)系地域體系的重要研究領(lǐng)域[2]。國外關(guān)于鄉(xiāng)村聚落的研究早在19世紀(jì)末就已開始，研究成果多集中在鄉(xiāng)村聚落概念[3]、分類[4]及空間結(jié)構(gòu)方面[5]；而針對鄉(xiāng)村轉(zhuǎn)型發(fā)展的研究較少，相關(guān)研究主要集中在鄉(xiāng)村地域發(fā)展[6]、經(jīng)濟(jì)社會重構(gòu)等方面[7]。由于我國受重城輕鄉(xiāng)思想的影響，鄉(xiāng)村聚落相關(guān)研究起步較晚，主要從鄉(xiāng)村聚落的內(nèi)涵與類型開始進(jìn)行探討[8-9]。隨著國家鄉(xiāng)村發(fā)展政策的驅(qū)動，國內(nèi)學(xué)者擴(kuò)展了鄉(xiāng)村聚落研究的廣度和深度，在鄉(xiāng)村聚落的識別方法[10]、類型劃分[11]以及發(fā)展程度上不斷探索[12]，如文琦等以鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略與扶貧攻堅(jiān)為切入點(diǎn)，構(gòu)建了鄉(xiāng)村地域村落空間類型識別體系，并提出了多層次、多維度的鄉(xiāng)村振興模式[13]。隨著鄉(xiāng)村聚落研究的深入，學(xué)者們利用GIS空間技術(shù)[14]，結(jié)合緩沖區(qū)分析[15]、空間疊加分析及樣帶分析等[16]，對鄉(xiāng)村聚落的空間形態(tài)特征及演變的驅(qū)動機(jī)制進(jìn)行了探討[17]。如楊忍以遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，定量識別廣東省鄉(xiāng)村聚落空間分布的主導(dǎo)因素，并歸納了鄉(xiāng)村聚落演變及重構(gòu)的機(jī)制框架[18]。此外，隨著鄉(xiāng)村地理學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，國內(nèi)學(xué)者關(guān)注重點(diǎn)逐步從鄉(xiāng)村聚落空間分異轉(zhuǎn)移到鄉(xiāng)村聚落整治與空間優(yōu)化研究上[19-20]。如梁發(fā)超等基于“居住場勢”理論，結(jié)合三維空間分類法進(jìn)一步設(shè)計(jì)了鄉(xiāng)村聚落景觀空間重構(gòu)模式[21]。

總體而言，國內(nèi)外關(guān)于鄉(xiāng)村聚落的研究取得了一定成果，主要呈現(xiàn)以下特征：在研究區(qū)域方面，已有研究大多聚焦在縣域、鎮(zhèn)域和村域等小尺度范圍，以城市群、省域或特定連片區(qū)等作為研究對象的較少；在探究鄉(xiāng)村聚落空間關(guān)聯(lián)的方法上，大多運(yùn)用傳統(tǒng)回歸模型分析鄉(xiāng)村聚落空間關(guān)聯(lián)性，缺乏對空間依賴性及空間相互作用影響的綜合考慮?；诖?，本文選取環(huán)京津貧困帶為研究對象，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究單元，利用GIS技術(shù)與景觀格局指數(shù)等，定量分析2005年與2015年鄉(xiāng)村聚落空間分異特征，并引入空間依賴性理論，采用探索性空間數(shù)據(jù)探討鄉(xiāng)村聚落空間集聚特征，利用空間計(jì)量模型解析鄉(xiāng)村聚落分布的驅(qū)動機(jī)制。為構(gòu)建區(qū)域協(xié)調(diào)的城鄉(xiāng)發(fā)展路徑，推動經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)脫貧致富提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

關(guān)于“環(huán)京津貧困帶”的相關(guān)研究較多，但學(xué)術(shù)界對其邊界與范圍尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在不同視角下所包含的區(qū)域并不一致，本文主要的參考依據(jù)有：《河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研究》提出的亞行標(biāo)準(zhǔn)、《國家扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣名單》提出的國家級貧困縣標(biāo)準(zhǔn)以及《燕山—太行山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃》提出的集中連片貧困縣標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)前人的研究基礎(chǔ)，本文設(shè)定環(huán)京津貧困帶是：在空間分布上與北京、天津兩市存在較強(qiáng)相互關(guān)系，并且集中連片呈“C”型的帶狀區(qū)域，共28個縣(區(qū))，該區(qū)域橫貫東經(jīng)113°45′—119°26′，縱跨北緯38°26′—42°30′，總面積8.48萬km2，約占河北省總面積38.9%；地勢由西北向東南逐漸降低，地貌類型主要為高原、盆地和丘陵。這些縣大部分為國家級或省級貧困縣，地理區(qū)位特殊，是京津地區(qū)防風(fēng)固沙的天然屏障與重要水源供給地。

截至2015年底，環(huán)京津貧困帶全年生產(chǎn)總值達(dá)2 334.726 9億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率分別為21%，43%和36%。人口規(guī)模900.72萬人，其中鄉(xiāng)村人口占93.87%。2005—2015年，環(huán)京津貧困帶取得一定發(fā)展，城鎮(zhèn)化率達(dá)38.09%，但仍低于全國平均水平。人均GDP2.72萬元，公共財(cái)政預(yù)算收入134.882 8億元，約占河北省67.57%和5.09%，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究數(shù)據(jù)來源主要包括：京津冀2005年及2015年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以Land TM 和Landsat-8遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，利用ENVI 與ArcGIS 軟件解譯所得，空間分辨率為30 m，用于獲取鄉(xiāng)村聚落斑塊信息，分析鄉(xiāng)村聚落空間分異特征及關(guān)聯(lián)性。道路水系、城鎮(zhèn)位置及邊界矢量數(shù)據(jù)，源于國家地理信息中心1∶100萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)；數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM)，源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http:∥www.gscloud.cn /)，坡度數(shù)據(jù)由DEM原始數(shù)據(jù)提取所得；借助空間計(jì)量模型探析高程、坡度、城鎮(zhèn)位置及道路水系不同因素與鄉(xiāng)村聚落分布的空間相關(guān)性。

2 研究方法

2.1 鄉(xiāng)村聚落空間分異指數(shù)構(gòu)建

2.1.1 核密度估計(jì) 核密度估計(jì)用于反映要素空間分布特征和變化趨勢，一般表現(xiàn)為每個輸出要素由中心向外逐漸遞減，區(qū)域邊緣處密度值為0的趨勢，核密度估計(jì)值越大，鄉(xiāng)村聚落分布密度越大，公式如下。

(1)

式中：f(x,y)為位于(x,y)處鄉(xiāng)村聚落的核密度估計(jì)；n為鄉(xiāng)村聚落個數(shù)；h為平滑參數(shù)；K為核函數(shù)；di為位于(x,y)處鄉(xiāng)村聚落距樣本鄉(xiāng)村聚落的距離。

2.1.2 景觀格局指數(shù) 從景觀生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，定量分析環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落的規(guī)模、密度及形狀特征，揭示環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落景觀格局。本文選擇斑塊數(shù)量NP、斑塊密度PD、斑塊面積CA、最大斑塊指數(shù)LPI、平均斑塊面積MPS、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差PSSD、景觀形狀指數(shù)LSI共7個指標(biāo)，相關(guān)指數(shù)公式及含義見表1。

表1 景觀格局指數(shù)公式及含義

2.2 空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2.2.1 空間關(guān)聯(lián)測度模型 地理空間中幾乎所有鄰近地區(qū)都具有空間依賴性或空間相關(guān)性，通過探索性空間數(shù)據(jù)分析(ESDA)，可以從單一數(shù)據(jù)中發(fā)掘臨近單元空間屬性自相關(guān)性與集聚演變規(guī)律。

(1) 全局自相關(guān)指數(shù)。全局Moran′sI指數(shù)用于反映鄉(xiāng)村聚落空間關(guān)聯(lián)特征，分析鄉(xiāng)村聚落分布是否出現(xiàn)集聚現(xiàn)象，

(2)

(3)

(2) 局域自相關(guān)指數(shù)

(4)

局部Moran′sI指數(shù)用于判斷鄉(xiāng)村聚落處于高值聚類區(qū)還是低值聚類區(qū)，能夠直觀展示鄉(xiāng)村聚落在研究區(qū)域內(nèi)空間集散特征，其參數(shù)含義與全局Moran′sI指數(shù)相同，同樣需要進(jìn)行Z值檢驗(yàn)。

2.2.2 空間計(jì)量模型 傳統(tǒng)回歸模型往往欠缺對“空間”因素的考量，而鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異的形成又與“空間”因素密不可分。因此，本文引入由傳統(tǒng)回歸模型派生的空間計(jì)量回歸模型：空間滯后模型(SLM)與空間誤差模型(SEM)，探求影響鄉(xiāng)村聚落空間分布變量之間的關(guān)聯(lián)性。

(1) 空間滯后模型(SLM)。運(yùn)用空間滯后模型探討各變量在空間上是否存在溢出效應(yīng)。滯后效應(yīng)是指某一地域單元某種變量通過反饋效應(yīng)與其周圍單元相同變量之間產(chǎn)生的相互影響。

Y=ρW1Y+βX+ε

(5)

式中：Y為因變量；X為自變量；W1為因變量的空間權(quán)重矩陣；ρ為空間相關(guān)系數(shù)；β為自變量系數(shù)；ε為隨機(jī)誤差項(xiàng)，ε～N(0,δ2In)；δ為ε的方差；In為n維單位矩陣。

(2) 空間誤差模型(SEM)。在該模型中，變量的空間相關(guān)性主要體現(xiàn)在誤差項(xiàng)上，即當(dāng)空間關(guān)聯(lián)性來自于誤差，而不是來自模型的系統(tǒng)部分時(shí)，稱為空間誤差模型。

Y=βX+ξ

(6)

ξ=λW2ξ+ε

(7)

式中：ξ為殘差；W2為殘差空間權(quán)重矩陣，其他參數(shù)含義參照空間滯后模型。

3 結(jié)果與分析

3.1 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落時(shí)空演變特征

3.1.1 基于核密度估計(jì)的鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異 運(yùn)用核密度估計(jì)分析環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異特征時(shí)，搜索半徑的選擇對結(jié)果具有較大影響，隨著搜索半徑逐漸增加，結(jié)果表面更為光滑，但會掩蓋密度結(jié)構(gòu)；搜索半徑不斷減小時(shí)，結(jié)果表面變化呈現(xiàn)突兀不平的特征。首先，提取環(huán)京津貧困帶各鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村聚落質(zhì)心，借助ArcGIS軟件中Kernel Density工具，經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終選定5 000 m為搜索半徑，測度環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落核密度估計(jì)值，見圖1。

圖1 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落核密度估計(jì)值分布

從核密度最大值來看，2005年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落核密度估計(jì)最大值為0.23，2015年為0.33，說明相較2005年、2015年研究區(qū)部分區(qū)域鄉(xiāng)村聚落數(shù)量明顯增加。從空間分布來看，2005年與2015年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落核密度估計(jì)值空間分布具有較大的相似性，均呈現(xiàn)東南部、西北部和中部區(qū)域核密度值較高、密集，北部核密度值較低、稀疏的空間特征，尤其是在張北、蔚縣、易縣形成了核密度高值區(qū)集聚；此外，鄉(xiāng)村聚落核密度中心分布較為分散，兩個年份的核密度中心未發(fā)生明顯變化，核密度較高值區(qū)多集聚于平原和丘陵地區(qū)，而核密度較低值區(qū)主要分布于中、高海拔山區(qū)。由于受到海拔高度的限制和影響，環(huán)京津貧困帶整個區(qū)域降雨量和氣溫呈現(xiàn)由西北向東南遞增，尤其是冀北及燕山丘陵區(qū)等核密度高值區(qū)，溫度較同緯度其他地區(qū)偏高、地勢較為平坦、自然植被相對較少，有利于進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活活動，更適合規(guī)劃和發(fā)展鄉(xiāng)村聚落。

從空間演變來看，2015年出現(xiàn)新的密集區(qū)域均為原有高值區(qū)自身發(fā)展或向外蔓延擴(kuò)散所致，西北部和東部的張承地區(qū)增長尤為明顯。環(huán)京津貧困帶作為溝通中原與北疆、連接?xùn)|西發(fā)展的紐帶，國家逐步推進(jìn)“新農(nóng)村建設(shè)”、“精準(zhǔn)扶貧”、“京津冀協(xié)同發(fā)展”等重要戰(zhàn)略，并受到“京張”聯(lián)合申辦冬奧會的促進(jìn)作用，環(huán)京津貧困帶高速路網(wǎng)與基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施不斷完善，有助于形成區(qū)域內(nèi)有輻射能力、有延伸能力的高值集聚區(qū)。

3.1.2 基于景觀格局指數(shù)的鄉(xiāng)村聚落演變 本文借助Fragstats軟件，選取7個相關(guān)指標(biāo)，測度環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落2005年與2015年景觀格局指數(shù)，反映環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間規(guī)模與形態(tài)特征。具體景觀格局指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表2。

從表2可以看出，2005—2015年，環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落用地規(guī)模明顯增加，斑塊總面積由1.1979×105hm2增長至1.8020×105hm2，年均增長6.04×103hm2；斑塊數(shù)量由6 579個增長至2015年的11 650個，年均增長507個；斑塊密度由0.077 8個/km2增長至0.137 8個/km2，年均增長0.006 0個/km2。一方面，鄉(xiāng)村人民擴(kuò)大宅基地面積的意愿隨著生活水平的提高不斷攀升；另一方面，工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和旅游業(yè)的快速發(fā)展帶動鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施用地面積不斷增加，使得鄉(xiāng)村聚落用地規(guī)模呈增長態(tài)勢。居住用地和建設(shè)空間持續(xù)擴(kuò)張，新的鄉(xiāng)村聚落不斷出現(xiàn)，鄉(xiāng)村聚落斑塊總數(shù)量增加引起斑塊總面積和斑塊密度的增長，但增加的斑塊規(guī)模較小、分散化趨勢明顯，導(dǎo)致鄉(xiāng)村聚落斑塊破碎程度高、平均斑塊面積減少，平均斑塊面積由18.207 6 hm2下降至15.467 6 hm2，年均下降0.274 0 hm2。景觀形狀指數(shù)能夠反映鄉(xiāng)村聚落形態(tài)的規(guī)整程度，數(shù)值越大表明聚落形狀越復(fù)雜。2005年同2015年相比，環(huán)京津貧困帶景觀形狀指數(shù)由100.858 8增長至142.083 4，說明該時(shí)期內(nèi)鄉(xiāng)村聚落斑塊不規(guī)則性增強(qiáng)，形狀趨于復(fù)雜，鄉(xiāng)村聚落形成過程在空間上的發(fā)展具有較大的不穩(wěn)定性。

表2 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落景觀格局指數(shù)

最大斑塊指數(shù)和斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差反映鄉(xiāng)村聚落規(guī)模大小的差異，2005年與2015年相比，最大斑塊指數(shù)由0.005 0上升為0.008 7，說明環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落發(fā)展整體上呈現(xiàn)蔓延擴(kuò)張趨勢，隨著土地整治和“空心村”治理工作的不斷推進(jìn)，表現(xiàn)為破碎的鄉(xiāng)村聚落斑塊被更大斑塊所覆蓋或者相鄰幾個聚落斑塊合并為一個新的、更大的斑塊。斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差由21.527 2 hm2上升為25.463 1 hm2，說明貧困帶鄉(xiāng)村聚落規(guī)模與平均規(guī)模之間差距逐步增大，即小斑塊與大斑塊面積之間差異越來越大，新增斑塊面積偏離平均水平的程度越來越明顯。

3.2 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間關(guān)聯(lián)性

3.2.1 鄉(xiāng)村聚落全局關(guān)聯(lián)格局 以環(huán)京津貧困帶所轄鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為空間分析單元，運(yùn)用ArcGIS軟件統(tǒng)計(jì)2005年、2015年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村聚落規(guī)模，借助Geoda軟件的空間分析工具計(jì)算全局Moran′sI指數(shù)，并對結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。從表3中可以看出，2005年全局Moran′sI為0.638 1年、2015年為0.529 0，且p值均小于0.01，均通過顯著性檢驗(yàn)。表明環(huán)京津貧困帶全域范圍內(nèi)鄉(xiāng)村聚落空間分布呈正相關(guān)，且存在顯著的空間集聚態(tài)勢，但這一集聚分布態(tài)勢逐步減弱，鄉(xiāng)村聚落空間分異性增強(qiáng)。

表3 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落規(guī)模的全局Moran′s I指數(shù)與檢驗(yàn)

3.2.2 鄉(xiāng)村聚落局部關(guān)聯(lián)格局 借助Geoda軟件空間分析功能，采用鄰接權(quán)重矩陣，生成環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落局部Moran′sI散點(diǎn)圖。橫軸為2005年和2015年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落的面積，縱軸表示相鄰各縣鄉(xiāng)村聚落面積的滯后值。根據(jù)橫縱坐標(biāo)將Moran′sI散點(diǎn)圖劃分為4個象限：第一象限(高—高型集聚)和第三象限(低—低型集聚)，表示各縣鄉(xiāng)村聚落面積呈正相關(guān)關(guān)系；第二象限(低—高型異常)和第四象限(高—低型異常)表示各縣鄉(xiāng)村聚落面積呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖2)。

由圖2可以看出：(1) 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布大部分點(diǎn)落于第一象限和第三象限中，2005年和2015年點(diǎn)數(shù)總和分別為196個和156個，遠(yuǎn)多于落在第二象限和第四象限中的11個和13個。伴隨舊村改造、新農(nóng)村建設(shè)等政策推行，將原本零散分布或地處惡劣環(huán)境的鄉(xiāng)村聚落實(shí)行遷并，新建鄉(xiāng)村聚落有計(jì)劃的集中布局，使得環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布呈現(xiàn)明顯的空間集聚特征，并呈正相關(guān)關(guān)系。(2) 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布具有高值區(qū)和低值區(qū)集聚現(xiàn)象，且低值區(qū)占主導(dǎo)地位，占鄉(xiāng)鎮(zhèn)總數(shù)的21.33%。2015年同2005年相比，高值區(qū)和低值區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量均減少，落在第一象限鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量由87個變?yōu)?2，落在第三象限鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量由109個變?yōu)?4個。鐵路、道路等城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善，改變了鄉(xiāng)村聚落空間擴(kuò)展方向，可供鄉(xiāng)村聚落規(guī)劃選址區(qū)域增多，環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落異質(zhì)性分布特征加強(qiáng)。(3) 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布整體呈現(xiàn)集聚態(tài)勢，但局部異質(zhì)性增強(qiáng)。散點(diǎn)圖中趨勢線反映了區(qū)域空間自相關(guān)水平一般趨勢，2005年與2015年大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)在趨勢線兩側(cè)分布，尤其是落入第二象限的數(shù)據(jù)點(diǎn)2015年比2005年明顯向趨勢線集聚，遠(yuǎn)離趨勢線分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)主要出現(xiàn)在第四象限。

為了更加直觀反映環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落的空間集聚特征，進(jìn)一步探索鄉(xiāng)村聚落的空間關(guān)聯(lián)情況，本文在Z值檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助ArcGIS軟件將Moran′sI散點(diǎn)圖繪制成LISA集聚圖，見圖3。

圖2 2005年和2015年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布的Moran′s I散點(diǎn)圖

圖3 2005年和2015年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布的LISA集聚圖

(1) “高—高”類型區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)落于Moran′sI散點(diǎn)圖的第一象限內(nèi)，存在顯著的空間正相關(guān)。該類型區(qū)域主要分布在環(huán)京津貧困帶東南部的淶水、易縣、順平、望都、唐縣及曲陽縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以及西北部的沽源、尚義、張北及康保的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)，零散分布于逐鹿和蔚縣的個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)。該區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間鄉(xiāng)村聚落分布的局部差異小，2015年與2005年相比，鄉(xiāng)村聚落高值區(qū)在空間分布上出現(xiàn)一定變化，西北部的高值區(qū)大幅度減少且呈現(xiàn)向南部蔓延趨勢，東南部的高值區(qū)呈增加與減少并存趨勢，其中曲陽縣高值區(qū)增幅較為劇烈。

(2) “低—低”類型區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)落于Moran′sI散點(diǎn)圖的第三象限內(nèi)，存在顯著的空間正相關(guān)。該類型區(qū)主要分布在燕山—太行山脈附近及壩上高原區(qū)。由于區(qū)內(nèi)海拔較高、地形起伏較大，極易發(fā)生自然災(zāi)害，如滑坡、崩塌、泥石流等。導(dǎo)致鄉(xiāng)村聚落數(shù)量相對較少，且鄉(xiāng)村聚落的規(guī)模也較?。粡臅r(shí)間變化來看，2005—2015年鄉(xiāng)村聚落“低—低”類型區(qū)明顯減少，主要是人們在居民點(diǎn)選址中更傾向于地形條件好、基礎(chǔ)設(shè)施完善的區(qū)域。

(3) “高—低”類型區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)落于Moran′sI散點(diǎn)圖的第四象限內(nèi)，存在顯著的空間負(fù)相關(guān)。2015年同2005年相比，興隆縣平安堡鎮(zhèn)、隆化縣湯頭溝鎮(zhèn)以及圍場朝陽灣鎮(zhèn)從該類型區(qū)轉(zhuǎn)為相關(guān)性不顯著區(qū)，灤平縣灤平鎮(zhèn)與隆化縣郭家沱鎮(zhèn)則由“低—低”類型區(qū)轉(zhuǎn)為該類型區(qū)，由空間正相關(guān)轉(zhuǎn)為空間負(fù)相關(guān)。由于環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落相對密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)不斷帶動周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展，致使鄉(xiāng)村聚落規(guī)模增加，由“高—低”類型區(qū)轉(zhuǎn)為不顯著區(qū)。

(4) “低—高”類型區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)點(diǎn)落于Moran′sI散點(diǎn)圖的第二象限內(nèi)，存在顯著的空間負(fù)相關(guān)。2015年同2005年相比，唐縣雹水村轉(zhuǎn)為“高—高”區(qū)域，唐縣迷城鄉(xiāng)、蔚縣蔚州鎮(zhèn)、萬全縣第六屯鄉(xiāng)、懷來縣雞鳴驛鄉(xiāng)轉(zhuǎn)為該類型區(qū)。該類型區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布規(guī)模差異較大，異質(zhì)特征明顯，在鄉(xiāng)村聚落規(guī)模小的區(qū)域，其周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)的鄉(xiāng)村聚落規(guī)模大，從而形成局部異質(zhì)的“冷點(diǎn)區(qū)”。

3.3 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響因素

鄉(xiāng)村聚落作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，其空間分布和格局演變受到多種因素的影響，各種因素之間相互作用、相互影響，共同驅(qū)動鄉(xiāng)村聚落空間系統(tǒng)的演變和發(fā)展。本文引入空間計(jì)量模型，從空間維度探討影響鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異要素之間的關(guān)聯(lián)性。參考已有研究[22-23]，本文選取各鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村聚落規(guī)模面積的均值(KD)作為被解釋變量，以鄉(xiāng)村聚落所在高程(DEM)均值、坡度(SLO)均值和鄉(xiāng)村聚落距離各城鎮(zhèn)(URB)、河流(RIV)及高等級公路(ROA)最近距離的均值作為解釋變量，并標(biāo)準(zhǔn)化處理所有變量?；贕eoda軟件平臺的空間依賴性檢驗(yàn)，根據(jù)Anselin提出的模型判別準(zhǔn)則選取模型，結(jié)果顯示空間誤差模型(SEM)優(yōu)于空間滯后模型(SLM)，更適合判斷環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布與影響因素的空間相關(guān)性?；诳臻g回歸模型相關(guān)理論，探討影響環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響機(jī)理，見表4。

(1) 選取的影響因素對鄉(xiāng)村聚落空間分布均有明顯作用，兩個年份的檢驗(yàn)系數(shù)均通過5%的顯著性。高程、坡度與距城鎮(zhèn)距離表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，其他影響因素均為正相關(guān)。其中，高程的高低與坡度的大小決定了該地區(qū)土地開發(fā)利用難易程度，是居民點(diǎn)選址的首要考慮因素，直接關(guān)系到鄉(xiāng)村聚落的空間分布與集聚特征，因此，高程越高、坡度越大的地區(qū)，鄉(xiāng)村聚落分布較少。河流流經(jīng)區(qū)域水土條件相對較好，有利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居住生活，是鄉(xiāng)村聚落選址所要考慮的重要因素之一；交通路網(wǎng)是聚落之間進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息流動的重要載體，臨近高等級公路的村落通勤和生活成本都較低，使得鄉(xiāng)村聚落傾向于在河流兩側(cè)與高等級公路周邊集聚。近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)除了通過輻射作用影響鄉(xiāng)村聚落分布以外，其擴(kuò)張也會吸引附近鄉(xiāng)村聚落用地向城鎮(zhèn)工礦用地轉(zhuǎn)變，距離城鎮(zhèn)中心越近，轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)工礦用地的可能性越大；同時(shí)，由于環(huán)京津貧困帶整體城鎮(zhèn)化程度較低，城鎮(zhèn)建成區(qū)面積用地規(guī)模小，大部分鄉(xiāng)村聚落距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，城鎮(zhèn)對其周邊鄉(xiāng)村聚落輻射能力較弱，不能在城鎮(zhèn)周邊形成集聚和吸引；因此，距城鎮(zhèn)距離變量與鄉(xiāng)村聚落分布表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，從側(cè)面體現(xiàn)出貧困地區(qū)城鎮(zhèn)化發(fā)展對鄉(xiāng)村聚落布局影響的復(fù)雜性。

表4 空間誤差模型(SEM)回歸結(jié)果

(2) 2005年與2015年各解釋變量的系數(shù)絕對值大小均為：距河流距離>坡度>高程>距高等級公路距離>距城鎮(zhèn)距離。相關(guān)系數(shù)絕對值大小反映該因素對環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響程度，由絕對值大小可知距河流距離與坡度是影響鄉(xiāng)村聚落空間分布的主要因素。分析2015年同2005年系數(shù)變化值，距河流距離、坡度、高程與距城鎮(zhèn)距離的回歸系數(shù)分別增加0.044 1，0.040 3，0.082，0.009 1，距高等級公路距離的回歸系數(shù)減少0.063 7；也體現(xiàn)出高程與距河流距離是引起鄉(xiāng)村聚落空間分布變化關(guān)鍵因素，一方面，環(huán)京津貧困帶內(nèi)6個縣位于壩上高寒地區(qū)，其余均位于太行山及燕山深山區(qū)，為方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活，自然本底的高程因素成為鄉(xiāng)村聚落選址時(shí)著重考慮的因素；此外，環(huán)京津貧困帶干旱缺水、河網(wǎng)體系不發(fā)達(dá)，距河流距離對鄉(xiāng)村聚落集聚和空間分布起到了顯著的主導(dǎo)作用；另一方面，由于該貧困帶高等級公路網(wǎng)絡(luò)不健全、道路等基礎(chǔ)設(shè)施不完善，導(dǎo)致距高等級公路距離對于鄉(xiāng)村聚落空間布局的影響呈減小趨勢。

4 結(jié)論與討論

本文結(jié)合GIS技術(shù)、核密度與景觀格局指數(shù)，并運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法刻畫了環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間格局演變特征，識別了鄉(xiāng)村聚落空間分布關(guān)聯(lián)性，并初步探討了鄉(xiāng)村聚落時(shí)空分異的驅(qū)動機(jī)制，得出以下結(jié)論：

(1) 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間上總體呈現(xiàn)“東南部、西北部較密集、北部較稀疏”的分布特征。核密度高值區(qū)與核密度次高值區(qū)主要位于平原和丘陵地區(qū)，而核密度低值區(qū)主要分布在中、高海拔起伏山地區(qū)。同2005年相比，2015年鄉(xiāng)村聚落用地規(guī)模明顯增加，平均規(guī)模減小，導(dǎo)致鄉(xiāng)村聚落斑塊破碎程度高，鄉(xiāng)村聚落規(guī)模與平均規(guī)模之間的差距增大，且形狀趨于不規(guī)則，空間發(fā)展具有不穩(wěn)定性。

(2) 環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落規(guī)模在空間上存在顯著的相關(guān)性和集聚態(tài)勢。2015年環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布的全局Moran′sI指數(shù)較2005年減少了0.109 1，表明在空間上的集聚態(tài)勢逐步減弱，鄉(xiāng)村聚落的空間分異性增強(qiáng)；鄉(xiāng)村聚落分布的局域Moran′sI指數(shù)呈現(xiàn)高值區(qū)和低值區(qū)集聚狀態(tài)，2015年同2005年相比，高值區(qū)和低值區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)量均減少。“高—高”類型區(qū)主要分布在環(huán)京津貧困帶東南部以及西北部的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)；“低—低”類型區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要分布在燕山—太行山脈附近以及壩上高原地區(qū)。

(3) 空間誤差模型(SEM)更適合判斷環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落分布與影響因素的空間相關(guān)性。鄉(xiāng)村聚落空間分布與高程、坡度、距城鎮(zhèn)距離之間表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，與距河流距離、距高等級公路距離呈現(xiàn)正相關(guān)。不同因素對環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響大小為：距河流距離>坡度>高程>距高等級公路距離>距城鎮(zhèn)距離，2015年同2005年相比，距河流距離、坡度、高程與距城鎮(zhèn)距離對鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響程度增強(qiáng)，距高等級公路距離的影響程度逐漸減弱。

(4) 識別環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間分異與關(guān)聯(lián)性特征是鄉(xiāng)村聚落布局優(yōu)化的重要前提。本文探討了環(huán)京津貧困帶鄉(xiāng)村聚落空間格局演變、空間相關(guān)性及驅(qū)動機(jī)制，但也存在一些不足，尤其是選取影響鄉(xiāng)村聚落格局分布的相關(guān)因素時(shí)，缺乏針對社會、經(jīng)濟(jì)與政策因子的定量刻畫與考慮。在未來研究中，如何系統(tǒng)地揭示扶貧背景下經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)鄉(xiāng)村聚落演變特征及驅(qū)動機(jī)制還有待進(jìn)一步深入。