基于景觀安全格局的農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化

高莉萍　楊鳳蘭　程文仕

摘要：農(nóng)村居民點(diǎn)的用地布局會(huì)影響整個(gè)農(nóng)村的發(fā)展，為推動(dòng)鄉(xiāng)村振興，必須要優(yōu)化農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局。文章以華池縣為例，利用最小累計(jì)阻力模型對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)布局進(jìn)行探究，從風(fēng)景名勝保護(hù)、生物多樣性保護(hù)、水土保持3個(gè)方面，在景觀安全的角度下對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)布局進(jìn)行優(yōu)化。通過3方面景觀的疊加生成綜合景觀格局，并與居民點(diǎn)現(xiàn)狀圖進(jìn)行疊加，將華池縣居民點(diǎn)用地劃分為低潛力區(qū)、較低潛力區(qū)、中等潛力區(qū)以及高潛力區(qū)4種類型，提出居民點(diǎn)的合理布局方向及其優(yōu)化思路。

關(guān)鍵詞：最小累計(jì)阻力模型;景觀安全格局;農(nóng)村居民點(diǎn);華池縣

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村人口占我國人口的絕大部分，農(nóng)村居民點(diǎn)作為農(nóng)民生產(chǎn)生活的主要場所，是農(nóng)村土地資源利用的主要類型。研究農(nóng)村居民點(diǎn)的布局優(yōu)化不僅對(duì)農(nóng)村土地整治有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義，而且對(duì)改善鄉(xiāng)村的生活環(huán)境以及保護(hù)鄉(xiāng)村的生態(tài)景觀都具有重要意義。

目前，許多學(xué)者采用不同的方法對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局展開研究。曲明、李衛(wèi)民等學(xué)者在居民點(diǎn)時(shí)空布局及優(yōu)化分析;張煒康、劉軍杰等基于GIS手段的農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局優(yōu)化;張銀、洪步庭、程文仕等學(xué)者在農(nóng)村居民點(diǎn)用地適宜性評(píng)價(jià)。但是，基于景觀安全格局的農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化方面的研究還相對(duì)較少。根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，本研究從景觀安全格局的角度出發(fā)，借助最小累計(jì)阻力模型，建立阻力面，研究華池縣農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局問題，確定華池縣農(nóng)村居民點(diǎn)的合理布局區(qū)域，提出居民點(diǎn)的優(yōu)化方向，為更好地優(yōu)化農(nóng)村居民點(diǎn)布局、開展農(nóng)村建設(shè)用地管理提供參考。

一、研究區(qū)概況

華池縣（107°29′～108°33′E，36°07′～36°51′N）隸屬于甘肅省慶陽市。下轄4個(gè)鎮(zhèn)11個(gè)鄉(xiāng)和111個(gè)行政村，總土地面積3776km2，總?cè)丝?33700人。全縣的海拔在1100m～1780m，地勢北高南低，屬于大陸性氣候，年降水量大在380mm～510mm之間，每年的平均氣溫大約為7.8℃，無霜期140d～180d。全縣有四條主要的河流，每年的總徑流量在400萬m3以上，水資源豐富。全縣分為北部半農(nóng)牧區(qū)、中南部純農(nóng)業(yè)區(qū)、以及東部陰濕區(qū)三個(gè)類區(qū)。華池縣的自然景點(diǎn)較豐富、基礎(chǔ)設(shè)施比較完善、自然環(huán)境優(yōu)美、鄉(xiāng)村景觀具有特色。但農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局還有待改善。

二、數(shù)據(jù)來源與處理

本文的數(shù)據(jù)主要來源于：華池縣土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查數(shù)據(jù)庫，華池縣土地利用總體規(guī)劃，華池縣DEM數(shù)據(jù)，華池縣遙感影像圖。

將華池縣土地利用現(xiàn)狀圖斑進(jìn)行處理劃分出華池縣土地利用類型圖，將下載的高程模型數(shù)據(jù)DEM進(jìn)行處理提取該地區(qū)的坡度等數(shù)據(jù)，植被的覆蓋度可以通過遙感影像光譜的分解獲得。

三、研究方法

（一）最小累計(jì)阻力模型

最小累計(jì)阻力模型（MCR）在城市土地適宜性評(píng)價(jià)以及景觀通達(dá)性分析中都有了廣泛的應(yīng)用，物種景觀特征的分布可以通過對(duì)不同阻力的控制和覆蓋來實(shí)現(xiàn)，阻力面可以用來反映物種空間的分布變化趨勢，該模型主要考慮源、距離和景觀基面特征3個(gè)方面的因素，其基本公式如下：

式中：f是一個(gè)未知的正函數(shù)，反映空間中任一點(diǎn)的最小阻力與其到所有源的距離和景觀基面特征的相關(guān)關(guān)系。Dij是指某質(zhì)點(diǎn)從源j到質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的景觀基面i的空間距離，Ri是景觀i對(duì)該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的阻力系數(shù)。因此可以引用最小累計(jì)阻力模型來研究農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局的潛力。

該模型可以通過ArcGIS軟件中的費(fèi)用距離模型來完成。

（二）景觀安全格局的建立

1. 源的確定

選取的水土保持、生物多樣性保護(hù)、風(fēng)景名勝保護(hù)3種源。水土保持源為植被覆蓋度小于0.745并且坡度大于25°的區(qū)域;生物多樣性保護(hù)源為植被覆蓋度高且人口活動(dòng)少的山地區(qū)域;風(fēng)景名勝保護(hù)源為主要的自然生態(tài)風(fēng)景區(qū)域、人文景觀風(fēng)景區(qū)域和文物遺跡保護(hù)風(fēng)景區(qū)域。

2. 阻力面的建立

（1）水土保持安全格局阻力面的建立。一個(gè)地區(qū)的坡度，土地利用狀況以及植被的覆蓋度都會(huì)引發(fā)水土流失。選取該三個(gè)因素建立水土保持阻力面。一般而言，一個(gè)地區(qū)的坡度越大，越容易發(fā)生水土流失，水土保持的保護(hù)阻力也就越大;不同的土地利用類型對(duì)環(huán)境的影響力也不相同，產(chǎn)生的水土保持效果也不同，一般建設(shè)用地對(duì)環(huán)境影響較大，較容易引發(fā)水土流失，其保護(hù)阻力也就較大，林地草地對(duì)地形的破壞較小，其水土保持的保護(hù)阻力就相對(duì)較小;植被覆蓋度高的地區(qū)不易引發(fā)水土流失，水土保持的保護(hù)阻力較小，相反地產(chǎn)生的保護(hù)阻力就較大。

（2）生物多樣性保護(hù)安全格局阻力面的建立。在生物多樣性保護(hù)的格局中，農(nóng)村居民點(diǎn)的選址建設(shè)必須要考慮周圍動(dòng)植物的生存空間，在選址建設(shè)中要將居民點(diǎn)選擇在動(dòng)物主要活動(dòng)區(qū)域外。生物多樣性保護(hù)的阻力因子選取土地利用類型和植被覆蓋度2個(gè)因素。一般來說，植被的覆蓋度越小，周圍生物的繁殖生存就會(huì)受到阻礙，生物多樣性保護(hù)的阻力也就越大;土地利用類型不同對(duì)周圍動(dòng)物的生存空間的影響也不同，林地草地的受到人類影響較小的區(qū)域，動(dòng)物活動(dòng)的范圍就較大，其物種也就比較復(fù)雜，其對(duì)應(yīng)的保護(hù)阻力也就較小。

（3）風(fēng)景名勝保護(hù)安全格局阻力面的建立。農(nóng)村居民點(diǎn)的建設(shè)會(huì)對(duì)風(fēng)景名勝的保護(hù)產(chǎn)生一定的影響，因此要盡量遠(yuǎn)離自然保護(hù)區(qū)，在風(fēng)景名勝區(qū)要嚴(yán)格規(guī)劃農(nóng)村居民點(diǎn)的建設(shè)和發(fā)展，防止影響自然景觀和人文景觀。風(fēng)景名勝的影響因素有自然景觀的豐富程度和交通的便捷程度。選擇土地利用類型、植被覆蓋度以及距離道路的遠(yuǎn)近作為阻力因子，一般植被覆蓋度小，保護(hù)阻力就大，越接近建設(shè)用地其保護(hù)阻力也就越大。

參照已有研究成果，根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H情況，確定各影響因素的權(quán)重（表1）及其阻力系數(shù)（表2）。

四、結(jié)果與分析

（一）單一景觀安全格局

根據(jù)影響景觀安全格局的阻力系數(shù)及其指標(biāo)權(quán)重，通過柵格計(jì)算得到各指標(biāo)阻力面，運(yùn)用最小累計(jì)阻力模型，得到水土保持、生物多樣性保護(hù)以及風(fēng)景名勝保護(hù)安全格局，最后使用 ArcGIS的重分類工具將各安全格局面劃分為低安全水平區(qū)、較低安全水平區(qū)、中等安全水平區(qū)和高安全水平區(qū)4個(gè)等級(jí)（圖1、圖2、圖3）。

1. 風(fēng)景名勝安全保護(hù)格局

從風(fēng)景名勝安全保護(hù)格局來看，華池縣的風(fēng)景保護(hù)區(qū)主要集中在柔遠(yuǎn)鎮(zhèn)、南梁鄉(xiāng)、林鎮(zhèn)鄉(xiāng)、悅樂鎮(zhèn)等地區(qū)，從圖1可以看出這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)為居民點(diǎn)布局的低安全水平區(qū)域，雖然該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件較好，交通也便捷，但景點(diǎn)也較集中，為了不影響自然景觀的保護(hù)，該地的居民點(diǎn)用地必須進(jìn)行優(yōu)化整治，從而保護(hù)該地區(qū)的風(fēng)景名勝。在居民點(diǎn)布局的低安全水平的過渡區(qū)域是較低安全水平區(qū)，在該區(qū)域可以建設(shè)具有鄉(xiāng)村特色的居民點(diǎn)，借助當(dāng)?shù)仫L(fēng)景名勝的影響力推動(dòng)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加當(dāng)?shù)鼐用竦氖杖?，同時(shí)增加該地區(qū)人文景觀的影響力。由圖1可見華池縣中等安全水平區(qū)域位于山莊鄉(xiāng)的西北部，橋河鄉(xiāng)的北部等地區(qū)，與較低安全水平區(qū)域接壤，距離主要的風(fēng)景名勝保護(hù)區(qū)域較遠(yuǎn)，居民的生產(chǎn)生活不會(huì)阻礙主要的自然景觀以及文物遺跡的保護(hù)，而且該區(qū)域多為農(nóng)業(yè)用地，能夠承載較多的農(nóng)村人口，因此可以適度建設(shè)居民點(diǎn)。在華池縣的北部地區(qū)，元城鎮(zhèn)，懷安鄉(xiāng)以及白馬鄉(xiāng)等地區(qū)是居民點(diǎn)布局的高安全水平區(qū)域，該地區(qū)是半農(nóng)半牧區(qū)并且有寬廣草場，交通便利，也比較適合人類居住，所以農(nóng)村居民點(diǎn)布局在該地區(qū)更有利于保護(hù)該地的風(fēng)景名勝。

2. 生物多樣性保護(hù)安全格局

從生物多樣性保護(hù)格局來看，可用于建設(shè)居民點(diǎn)的中等安全區(qū)和高安全區(qū)主要集中在華池縣的北部喬川鄉(xiāng)、白馬鄉(xiāng)，中部地區(qū)的五蛟鄉(xiāng)、柔遠(yuǎn)鎮(zhèn)等地區(qū)，這些地區(qū)遠(yuǎn)離動(dòng)物活動(dòng)的高山和林地區(qū)域，且北部和中部地區(qū)，出行方便，基礎(chǔ)設(shè)施較完善，將居民點(diǎn)建設(shè)在該部分區(qū)域，對(duì)生物多樣性的保護(hù)所產(chǎn)生的阻力也較小，所以可以用于集中建設(shè)農(nóng)村居民點(diǎn)。低安全水平區(qū)域以及較低安全水平區(qū)域主要集中在華池縣中部的懷安鄉(xiāng)、橋河鄉(xiāng)、紫坊畔鄉(xiāng)等山地區(qū)域，以及南部的林鎮(zhèn)鄉(xiāng)等植被茂盛的區(qū)域，該地區(qū)植被覆蓋度高，林地保護(hù)較好，適合動(dòng)物的生存和發(fā)展，人類過度開發(fā)建設(shè)會(huì)影響該地區(qū)生物多樣性的保護(hù)，所以，在較低安全水平區(qū)域應(yīng)該注意保護(hù)與建設(shè)相結(jié)合，在低安全水平區(qū)域應(yīng)該限制居民點(diǎn)的擴(kuò)建以免影響該地區(qū)動(dòng)物的生存和發(fā)展（圖2）。

3. 水土保持安全格局

從水土保持安全格局來看，華池縣南部地區(qū)的山莊鄉(xiāng)、城壕鄉(xiāng)、林鎮(zhèn)鄉(xiāng)為高安全水平和中等安全水平的集中區(qū)域，該部分地區(qū)的植被覆蓋度較高且坡度較小，地形環(huán)境較穩(wěn)定，在該地區(qū)發(fā)展居民點(diǎn)能夠保證居民的安全，適合居民點(diǎn)的建設(shè)和發(fā)展。在華池縣北部地區(qū)為低安全水平區(qū)域和較低安全水平區(qū)域，該部分地區(qū)地勢較高，植被的覆蓋度也較低，容易引發(fā)水土流失，且華池縣的北部地區(qū)地形較復(fù)雜，容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，但考慮到華池縣多為山地，根據(jù)實(shí)際情況，可以在較低安全水平區(qū)適當(dāng)布局居民點(diǎn)，在低安全水平區(qū)應(yīng)該限制居民點(diǎn)的擴(kuò)建（圖3）。

（二）華池縣農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化潛力區(qū)

將農(nóng)村居民點(diǎn)現(xiàn)狀分布圖與該地區(qū)的綜合景觀格局圖進(jìn)行疊加，將農(nóng)村居民點(diǎn)用地劃分為低潛力區(qū)、較低潛力區(qū)、中等潛力區(qū)以及高潛力區(qū)4種類型（圖5）。

從圖5可以看出：華池縣中南部的柔遠(yuǎn)鎮(zhèn)以及悅樂鎮(zhèn)等地區(qū)自然景觀較多，需要重點(diǎn)保護(hù)，且地勢變化明顯，植被覆蓋度高，在周圍的山地區(qū)域有大量野生動(dòng)物，為居民點(diǎn)布局的低潛力區(qū)，所以應(yīng)該禁止居民點(diǎn)的擴(kuò)建，必要的時(shí)候可以將該部分區(qū)域的居民外遷，減小該地區(qū)的環(huán)境壓力;較低潛力區(qū)域位于低潛力區(qū)的過渡區(qū)，該地接近風(fēng)景區(qū)域且地形不穩(wěn)定，應(yīng)該限制擴(kuò)建居民點(diǎn);在華池縣北部地區(qū)的喬川鄉(xiāng)南部，元城鎮(zhèn)的北部地區(qū)，以及城壕鄉(xiāng)等區(qū)域?yàn)榫用顸c(diǎn)的中等潛力區(qū)，該地遠(yuǎn)離景區(qū)，地勢高但相對(duì)平坦，為半農(nóng)半牧區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用窨梢园l(fā)展產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)，所以可以挖掘該地的潛力，優(yōu)化居民點(diǎn)的布局;在華池縣的中部偏北地區(qū)的元城鎮(zhèn)，白馬鄉(xiāng)以及南部的林鎮(zhèn)鄉(xiāng)等地區(qū)為該地居民點(diǎn)布局的高潛力區(qū)域，該地區(qū)地勢相對(duì)平坦，交通較便利，土地的承載能力較強(qiáng)，且遠(yuǎn)離景觀保護(hù)區(qū)，適合居民點(diǎn)的集聚發(fā)展和建設(shè)，應(yīng)該優(yōu)先發(fā)展，可以將低潛力區(qū)居民遷移至高潛力區(qū)，充分發(fā)揮高潛力區(qū)的優(yōu)勢，同時(shí)保護(hù)低潛力區(qū)的整體景觀環(huán)境。

五、結(jié)論與討論

第一，從整個(gè)研究區(qū)域看，華池縣居民點(diǎn)布局的低潛力區(qū)域主要在中南部，該地區(qū)需要保護(hù)的景觀較多，若過度建設(shè)居民點(diǎn)會(huì)造成自然景觀和人文景觀的破壞?？偟膩碚f，每個(gè)村莊的地形、坡度及距離景觀的遠(yuǎn)近和植被的覆蓋度等都不相同，所以造成了綜合景觀格局安全水平的差異。

第二，根據(jù)華池縣的實(shí)際情況，將華池縣農(nóng)村居民點(diǎn)的用地劃分為4種潛力類型，分別為低潛力區(qū)、較低潛力區(qū)、中等潛力區(qū)和高潛力區(qū)。

第三，綜上農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局應(yīng)該：充分挖掘高潛力區(qū)的優(yōu)勢，加強(qiáng)該地區(qū)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，引導(dǎo)各分散居民點(diǎn)向該地區(qū)集中。在中等潛力區(qū)，借助各項(xiàng)完善的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，合理建設(shè)居民點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)居民點(diǎn)新舊結(jié)合，充分整合居民點(diǎn)的發(fā)展資源，同時(shí)在發(fā)展的過程中要保護(hù)當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^和人文景觀以及生物的多樣性。在較低潛力區(qū)，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，在居民點(diǎn)附近要加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，同時(shí)引導(dǎo)當(dāng)?shù)鼐用襁m度建設(shè)住宅區(qū)。在低潛力區(qū)，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃帘３?、景觀保護(hù)以及生物多樣性保護(hù)的情況，劃定禁止建設(shè)區(qū)域，嚴(yán)格禁止居民點(diǎn)的建設(shè)，對(duì)已經(jīng)建設(shè)的居民點(diǎn)，進(jìn)行集中搬遷，優(yōu)先在高潛力區(qū)進(jìn)行集中安排，從而減輕該地區(qū)的壓力。

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*基金項(xiàng)目：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金（GAU-QDFC-2018-15，GAU-XKJS-2018-090）;國家社科基金西部項(xiàng)目（10XJY031）;甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（GS〔2020〕GHB4637）。

（作者單位：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院。程文仕為通信作者）