基于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析農(nóng)村居民點(diǎn)分布特征

商馨瑩

[摘要]運(yùn)用GIS 空間分析技術(shù)，以淮南市潘集區(qū)為例，通過平均中心和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法來研究農(nóng)村居民點(diǎn)空間的分布特征，主要從農(nóng)村居民點(diǎn)的生產(chǎn)因素和生態(tài)因素入手分析研究淮南市潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的分布方向和趨勢(shì)，為今后農(nóng)村居民點(diǎn)優(yōu)化空間布局提供可供參考的意見。研究表明：潘集區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)呈現(xiàn)西北─東南方向的分布態(tài)勢(shì)，農(nóng)村居民點(diǎn)受總?cè)丝谠谥胁康貐^(qū)，即潘集街道，經(jīng)濟(jì)政治中心，更為聚集，在西北部、東南部居民點(diǎn)較為分散，且面積較小，人均收入的偏移不大說明潘集區(qū)的中部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好，工礦用地、耕地面積在西北部也比東南部更多，更聚集，反映了西北部的生產(chǎn)生活條件更好。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村居民點(diǎn)；空間布局；GIS；潘集區(qū)

[中圖分類號(hào)]F301.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

1 引言

近年來，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)人口越來越多，據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：2002～2013年間，平均每年有1300多萬農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)中轉(zhuǎn)移，城鎮(zhèn)化率漲幅達(dá)到平均每年上升1.22%，相比于1979～2001年0.83%的漲幅明顯要高，更高于從建國(guó)初期到改革開放前，平均每年上升不到0.2%的漲幅水平。城鎮(zhèn)人地矛盾凸顯，我國(guó)的農(nóng)村居民點(diǎn)用地集約化程度逐步走低，并呈現(xiàn)出與城市化水平反向發(fā)展的態(tài)勢(shì)，因此，我們應(yīng)推進(jìn)農(nóng)村居住用地不斷節(jié)約集約化，化解農(nóng)村居民點(diǎn)“星羅密布”、超標(biāo)、閑置和“空心村”等一系列問題。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的研究更多的從農(nóng)村居民點(diǎn)整理的角度探討農(nóng)村居民點(diǎn)集約利用潛力，整理模式和關(guān)注規(guī)模特征，隨著新農(nóng)村建設(shè)的加速發(fā)展和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌的推進(jìn)，農(nóng)村居住聚落選址，空間布局日益受到關(guān)注。本文試圖分析山區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布特征，尋找合理的農(nóng)村居民點(diǎn)區(qū)位，為農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化提供依據(jù)。

2 研究區(qū)概況和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1 自然經(jīng)濟(jì)和社會(huì)概況

潘集區(qū)地處于淮河中游北岸，淮南市北部，東鄰懷遠(yuǎn)，西毗鳳臺(tái)，北與蒙城接壤，南與大通、田家庵、謝家集、八公山四區(qū)臨淮相望。地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°41'至117°05'，北緯32°04'至32°52'，東西長(zhǎng)35km，南北寬17km。潘集區(qū)現(xiàn)轄11個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）街道，其中包括田集街道以及5鎮(zhèn)5鄉(xiāng)。2015年總?cè)丝跒?33425人。

2015年全區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定快速增長(zhǎng)，全年生產(chǎn)總值達(dá)134.96億元，按可比價(jià)格計(jì)算，比上年增長(zhǎng)8.6%。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值16.68億元，增長(zhǎng)0.4%；第二產(chǎn)業(yè)增加值94.89億元，增長(zhǎng)28.4%；第三產(chǎn)業(yè)增加值23.38億元，增長(zhǎng)10.4%。按戶籍人口計(jì)算，人均生產(chǎn)總值30533元（折合4838美元），進(jìn)入全面建成小康社會(huì)階段。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由上年的19.8：56.0：24.2調(diào)整為16.7：94.89：23.4。2015年末，潘集區(qū)總?cè)丝?42136人，比上年下降0.67%，其中城鎮(zhèn)人口265281人，較去年增長(zhǎng)1.64%，農(nóng)村人口為176855人，下降3.46%。

2.2 農(nóng)村居民點(diǎn)利用狀況

農(nóng)村居民點(diǎn)用地布局混亂，影響了農(nóng)村生產(chǎn)生活效率，同時(shí)，農(nóng)村居民點(diǎn)用地粗放，空心村、存量用地零星分布在各個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），2015年農(nóng)村居民點(diǎn)總用地面積為5044hm2，人均209m2，超過《鎮(zhèn)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)（GB50188-2007）》人均140m2的最高標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

從2015年淮南市潘集區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖，提取農(nóng)村居民點(diǎn)用地以及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)界限；《2015年潘集區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》：獲取經(jīng)濟(jì)人口數(shù)據(jù)；潘集區(qū)土地利用總體規(guī)劃（2010-2020年）說明和文本：用于研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀分析。

2.4 研究思路

農(nóng)村居民點(diǎn)格局受到多方面影響得以形成。目前隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活方式及城鄉(xiāng)關(guān)系的改善等對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)空間格局、功能、公共服務(wù)等方面的影響顯著。同時(shí)，國(guó)家生態(tài)環(huán)境建設(shè)、耕地資源保護(hù)及城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略給農(nóng)村居民點(diǎn)整治改造及格局演變帶來巨大的外生動(dòng)力。本研究從驅(qū)動(dòng)農(nóng)村居民點(diǎn)演變的生產(chǎn)和生活因素以及影響農(nóng)村居民點(diǎn)宜居的生態(tài)因素，生產(chǎn)因素包括耕地面積、工礦企業(yè)面積，生活要素包括總?cè)丝?、人均收入、農(nóng)村居民點(diǎn)面積，生態(tài)因素包括高程和坡度，測(cè)定包括潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)幾何位置的平均中心，兩個(gè)生產(chǎn)要素（耕地面積、工礦企業(yè)面積）中心、三個(gè)生活要素（總?cè)丝?、人均收入、農(nóng)村居民點(diǎn)面積）中心及加權(quán)中心共7個(gè)中心。通過各因素標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓來反映農(nóng)村居民點(diǎn)分布的方向性。

3 平均中心法分析農(nóng)村居民點(diǎn)分布特征

通過運(yùn)用Arcgis10.0，對(duì)潘集區(qū)內(nèi)農(nóng)村居民點(diǎn)進(jìn)行平均中心的運(yùn)算得出農(nóng)村居民點(diǎn)的幾何中心，然后將農(nóng)村居民點(diǎn)附生產(chǎn)和生活要素兩個(gè)方面屬性值，生產(chǎn)要素包括耕地面積、工礦企業(yè)面積，生活要素包括總?cè)丝?、人均收入和農(nóng)村居民點(diǎn)面積，分別計(jì)算出耕地面積中心、工礦企業(yè)面積中心、總?cè)丝谥行?、人均收入中心和農(nóng)村居民點(diǎn)面積中心，得到潘集區(qū)幾何中心和5個(gè)指標(biāo)的平均中心后，利用主成分分析法，以SPSS為運(yùn)算平臺(tái)，以2個(gè)生產(chǎn)要素和3個(gè)生活要素為指標(biāo)因子（X1─耕地面積，X2─工礦用地面積，X3─總?cè)丝冢琗4─人均收入，X5─農(nóng)村居民點(diǎn)面積），計(jì)算得出這5個(gè)指標(biāo)因子的權(quán)重值w1、w2、w3、w4、w5為0.2759、0.1758、0.2105、0.1263、0.2115，根據(jù)計(jì)算公式得出加權(quán)后的潘集區(qū)生產(chǎn)生活因素平均中心。

3.1 各因素平均中心的分布與潘集區(qū)幾何中心的關(guān)系

由圖1可以得出：①各因素平均中心偏離潘集區(qū)的幾何中心，均分布于潘集區(qū)幾何總的西北方向，最遠(yuǎn)的偏離5.48km，最近的偏離168m；②居民點(diǎn)面積加權(quán)中心在幾何中心的西北方向，偏離幾何中心1.5km；③工礦用地加權(quán)中心在幾何中心的西北方向，偏離幾何中心5.48km，偏離潘集中心最遠(yuǎn)；④耕地面積中心偏離其幾何中心西北方向1.73km，說明潘集區(qū)西北部耕地面積較多；⑤人均收入中心距離幾何中心最近，在其西部的163m；⑥總?cè)丝谥行暮蜕钌a(chǎn)加權(quán)中心幾乎重疊，均在幾何中心的西北方向，大約偏離幾何中心3.29km，說明西北部方向人口較多，其生產(chǎn)生活條件相對(duì)較好。綜合觀察，潘集區(qū)各因素加權(quán)中心均較集中，在距幾何中心不遠(yuǎn)處，這說明潘集區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)生產(chǎn)生活水平較為均衡，在農(nóng)村居民點(diǎn)整治分區(qū)過程中，拓展式中心村的位置和數(shù)量應(yīng)較為均衡的分布在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中。

3.2 生產(chǎn)生活因素加權(quán)中心與潘集區(qū)幾何中心的關(guān)系

生產(chǎn)生活因素加權(quán)中心偏離潘集區(qū)幾何中心西北的3.29km，反映了潘集區(qū)西北部生產(chǎn)生活條件較好，總?cè)丝谄?，農(nóng)村居民點(diǎn)面積較大，耕地面積工礦面積較多，生活條件較為富足。

4 潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)發(fā)展方向分析

4.1 計(jì)算方法和理論

Lefever 早在 1926 年就提出了利用標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析離散數(shù)據(jù)集的分布特征，通過橢圓的長(zhǎng)軸方向表征離散數(shù)據(jù)集的主要分布方向，橢圓的面積表征離散點(diǎn)集分布的分散（緊湊）程度。雖然該方法提出的時(shí)間比較早，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)沒有在實(shí)踐中得到有效應(yīng)用。潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓是根據(jù)農(nóng)村居民點(diǎn)的地理分布情況，進(jìn)行空間統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，其結(jié)果可用來分析農(nóng)村居民點(diǎn)的空間分布的方向特征。其平均中心是潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的平均中心，橢圓的長(zhǎng)軸方向代表農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布較多的方向，短軸的方向代表農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布較少的方向，長(zhǎng)短軸之間的差值越大（扁率越大），說明數(shù)據(jù)要素的方向性越強(qiáng)，長(zhǎng)軸與短軸的長(zhǎng)度越接近，說明其方向性越弱。如果長(zhǎng)軸長(zhǎng)度等于短軸長(zhǎng)度，則數(shù)據(jù)要素的分布就沒有方向性特征。標(biāo)準(zhǔn)差橢圓包含橢圓面的新輸出要素類，橢圓面的屬性值包括平均中心的X和Y坐標(biāo)、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)距離（長(zhǎng)軸和短軸）以及橢圓的方向（從頂點(diǎn)開始按順時(shí)針方向?qū)﹂L(zhǎng)軸測(cè)量的旋轉(zhuǎn)度）。

計(jì)算兩個(gè)生產(chǎn)要素（耕地面積、工礦用地面積）和三個(gè)生活要素（總?cè)丝?、農(nóng)村居民點(diǎn)面積、人均收入）的加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓方法同理計(jì)算加權(quán)平均中心的方法，先附生產(chǎn)和生活要素兩個(gè)方面屬性值，分別以耕地面積、工礦用地面積、總?cè)丝?、農(nóng)村居民點(diǎn)面積、人均收入為權(quán)重字段，計(jì)算得出各因素加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓，通過與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓對(duì)比，得出潘集區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)。

4.2 潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析農(nóng)村居民點(diǎn)分布

通過該方法得到潘集區(qū)與各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓和各因素加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓之間的對(duì)比圖。如圖2所示，潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓反映了全縣的農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布的特征，其農(nóng)村居民點(diǎn)的平均中心位于潘集街道的東南角，其標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的轉(zhuǎn)角為125.53°，其標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的長(zhǎng)軸方向向西北─東南方向延伸，橢圓的長(zhǎng)軸長(zhǎng)度與短軸長(zhǎng)度的差值為6.73km，說明潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)呈西北─東南方向分布更密集，其長(zhǎng)軸與短軸相差較大，說明潘集區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)西北、東南、西南、東北各方向的分布差異較大。

4.3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓法分析農(nóng)村居民點(diǎn)分布

由圖3可知，賀疃鎮(zhèn)、田集街道、古溝回族的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度差很接近，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)村居民點(diǎn)空間分布基本呈現(xiàn)均衡分布。蘆集鎮(zhèn)、潘集鎮(zhèn)、泥河鎮(zhèn)、夾溝、平圩五個(gè)鎮(zhèn)的橢圓長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度差較大，居民點(diǎn)分別呈現(xiàn)西北─東南、東北─西南、西北─東南、西北─東南、東北─西南方向更密集的分布。架河、祁集的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓是扁形橢圓，農(nóng)村居民點(diǎn)分布呈條帶式分布。

4.4 各因素加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓對(duì)比關(guān)系

（1）由圖4可知，總?cè)丝谥行脑谂思瘏^(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)地理中心的西北部，說明西北部人口更密集，總?cè)丝跈E圓長(zhǎng)軸與潘集區(qū)橢圓長(zhǎng)軸方位角相差3°，相差不多，說明人口的分布呈現(xiàn)與居民點(diǎn)地理分布相同的方向。就兩者的橢圓面積而言，潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓面積遠(yuǎn)大于總?cè)丝诩訖?quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓面積，說明總?cè)丝谙蚺思瘏^(qū)中心區(qū)域潘集街道聚集，且人口密度相差較大。由圖5可知，賀疃、架河、高皇鎮(zhèn)、夾溝、平圩鎮(zhèn)總?cè)丝诜植寂c農(nóng)村居民點(diǎn)地理分布呈現(xiàn)相同態(tài)勢(shì)，蘆集鎮(zhèn)、潘集鎮(zhèn)人口分布呈現(xiàn)向潘集區(qū)中心聚集。

（2）由圖6可知，農(nóng)村居民點(diǎn)面積的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與總?cè)丝跇?biāo)準(zhǔn)差橢圓的方向相似，反映了居民點(diǎn)面積與總?cè)丝诜植挤较蛴邢嗨菩?，且農(nóng)村居民點(diǎn)橢圓面積較地理分布橢圓面積相差較大，說明農(nóng)村居民點(diǎn)的面積在橢圓內(nèi)的田集街道、古溝回族、潘集南部和泥河鎮(zhèn)西南部較為聚集。

（3）由圖7可知，耕地面積標(biāo)準(zhǔn)差橢圓較潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓向西北偏移，方位角相差不大，說明潘集區(qū)西北部的鄉(xiāng)鎮(zhèn)賀疃、蘆集鎮(zhèn)、潘集鎮(zhèn)較高皇、平圩的農(nóng)村居民點(diǎn)更大、更聚集。

（4）由圖8可知，平均收入加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓呈現(xiàn)的分布態(tài)勢(shì)基本相同，但略向潘集街道中心偏移。

（5）由圖9可知，工礦用地面積標(biāo)準(zhǔn)差橢圓與潘集區(qū)標(biāo)準(zhǔn)差橢圓對(duì)比，方位角相差不大，橢圓整體向西北方向偏移，可見西北方向較東南方向生產(chǎn)條件更好，工礦用地集中在潘集鎮(zhèn)、泥河鎮(zhèn)、田集街道。

5 結(jié)論

本文從生產(chǎn)因素和生態(tài)因素兩個(gè)方面選取耕地面積、工礦用地面積、農(nóng)村居民點(diǎn)面積、總?cè)丝?、人均收?個(gè)影響因子對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)分布影響進(jìn)行研究，采用平均中心和標(biāo)準(zhǔn)差橢圓相結(jié)合的方法研究農(nóng)村居民點(diǎn)在其影響下的發(fā)展方向。通過對(duì)比偏離距離和方位角之差可知，人均收入對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)影響最小，工礦用地面積對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)分布影響最大。

潘集區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)呈現(xiàn)西北─東南方向的分布態(tài)勢(shì)，農(nóng)村居民點(diǎn)受總?cè)丝谠谥胁康貐^(qū)，即潘集街道，經(jīng)濟(jì)政治中心，更為聚集，在西北部、東南部居民點(diǎn)較為分散，且面積較小，人均收入的偏移不大說明潘集區(qū)的中部經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好，工礦用地、耕地面積在西北部也比東南部更多，更聚集，反映了西北部的生產(chǎn)生活條件更好。在對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)的中心村進(jìn)行布局時(shí)要充分考慮農(nóng)村居民點(diǎn)分布的空間方向問題，對(duì)于架河、祁集的中心村的選取范圍要注意影響覆蓋的問題。

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