賀賢華，楊　昕，毛熙彥，2，賀燦飛，2※

（1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，北京　100871；2.北京大學(xué)-林肯研究院城市發(fā)展與土地政策研究中心，北京　100871）

?

基于加權(quán)Voronoi多邊形的山區(qū)農(nóng)村居民點優(yōu)化布局*
——以重慶市崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)為例

賀賢華1，楊昕1，毛熙彥1，2，賀燦飛1，2※

（1.北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，北京100871；2.北京大學(xué)-林肯研究院城市發(fā)展與土地政策研究中心，北京100871）

摘要中國的城市化進(jìn)程伴隨著農(nóng)村人口向城市大量轉(zhuǎn)移，使得鄉(xiāng)村普遍面臨人口流失、耕地撂荒及居民點閑置等問題，嚴(yán)重限制農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，影響基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)設(shè)施的配置效率。優(yōu)化農(nóng)村居民點布局，實現(xiàn)資源的集約節(jié)約利用是國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃的重要內(nèi)容。文章以重慶市潼南縣崇龕鎮(zhèn)與巴南區(qū)石龍鎮(zhèn)為例，探討西南地區(qū)農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化的科學(xué)方法。首先，結(jié)合西南地區(qū)特有的自然人文條件，運用GIS空間分析技術(shù)與景觀格局指數(shù)分析居民點分布特征；然后，構(gòu)建包括限制性評價與適宜性評價兩個階段的西南地區(qū)居民點綜合評價體系；基于對未來鄉(xiāng)村發(fā)展趨勢的判斷，依據(jù)公平與效率原則，將現(xiàn)有居民點劃分為發(fā)展型、保留型及遷并型等3類；在此基礎(chǔ)上，運用加權(quán)Voronoi圖確定重點發(fā)展型居民點的增長極引力范圍，明確遷并型居民點與保留型居民點的發(fā)展方向，最終確定農(nóng)村居民點布局的優(yōu)化方案。經(jīng)過優(yōu)化，崇龕鎮(zhèn)基于效率原則確定出222個重點發(fā)展型居民點，節(jié)約農(nóng)村居民點用地0.813km2；石龍鎮(zhèn)基于公平原則整理出416個重點發(fā)展型居民點，節(jié)約農(nóng)村居民點用地0.301km2。研究能為2個示范鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的規(guī)劃優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，也為西南地區(qū)開展新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃提供參考。

關(guān)鍵詞西南山區(qū)新型城鎮(zhèn)化農(nóng)村居民點布局優(yōu)化加權(quán)Voronoi圖

現(xiàn)階段，中國的城市化水平約以年均提高1個百分點的速度推進(jìn)，到2020年城鎮(zhèn)化率預(yù)期將達(dá)到60%［1］。在勞動力快速向城鎮(zhèn)集聚、城市建設(shè)蓬勃發(fā)展的同時，是鄉(xiāng)村勞動力轉(zhuǎn)移、“兩棲”占地［2］、居民點閑置、農(nóng)用地撂荒［3］、土地利用浪費［4］、環(huán)境矛盾加劇等日益尖銳的矛盾，大量傳統(tǒng)鄉(xiāng)村面臨著衰落甚至消亡的威脅。調(diào)查顯示，中國古村落數(shù)量在2000～2010年間消失了90萬個。人口的非農(nóng)化是鄉(xiāng)村衰落形成空心村的重要原因［5］，在農(nóng)村人口大量流失的背景下，傳統(tǒng)粗放的生產(chǎn)方式與分散的居住形式將進(jìn)一步制約農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施的配置。因此，有必要對鄉(xiāng)村居民點的建設(shè)與規(guī)劃管理進(jìn)行充分的理論與技術(shù)探討，一方面順應(yīng)城市化進(jìn)程中鄉(xiāng)村聚落變化的客觀規(guī)律，另一方面優(yōu)化鄉(xiāng)村聚落的組織形式、實現(xiàn)資源合理配置與人地關(guān)系的協(xié)調(diào)。同時也需要注意，農(nóng)村居民點土地利用模式受到區(qū)域發(fā)展水平的影響［9］，不同區(qū)位鄉(xiāng)村聚落差異顯著，兩極分化嚴(yán)重［6］，鄉(xiāng)村問題形成的原因也不盡相同。在區(qū)位與自然條件較好的鄉(xiāng)村，聚落空間范圍不斷外擴，出現(xiàn)內(nèi)部空心化［7］；在自然條件惡劣的地區(qū)人口規(guī)模不斷縮小，但聚落規(guī)模卻維持不變，導(dǎo)致居民點用地浪費［8］。顯然，針對發(fā)展趨勢不同的村鎮(zhèn)，其居民點優(yōu)化原則也應(yīng)有所區(qū)分。

結(jié)合研究目標(biāo)的不同，現(xiàn)有研究分別圍繞農(nóng)村居民點的區(qū)位分析［10］、聚落演變［11］、農(nóng)村居民點的空間結(jié)構(gòu)［12-13］、農(nóng)村居民點空心化［2］、農(nóng)村居民點整理［14-15］等方面展開。在研究技術(shù)選擇方面，現(xiàn)有研究多基于地理信息系統(tǒng)，運用指標(biāo)體系評價法或景觀格局指數(shù)評價方法。前者的優(yōu)勢是能夠充分考慮鄉(xiāng)村的地域特征，使得布局優(yōu)化能夠綜合考慮自然環(huán)境、經(jīng)濟狀況、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)民生計、甚至于當(dāng)?shù)孛袼椎雀鞣矫嬉?。后者則更為側(cè)重于分析農(nóng)村居民點空間結(jié)構(gòu)變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。此外，兩步移動搜索算法［16］、耕作半徑分析［17］、引力模型［18］、Ripley’s K函數(shù)方法［19］等優(yōu)化算法也被用于居民點空間布局評價與優(yōu)化中。

該文擬在農(nóng)村居民點空間優(yōu)化現(xiàn)有豐富的技術(shù)基礎(chǔ)上，選取重慶市潼南縣崇龕鎮(zhèn)與巴南區(qū)石龍鎮(zhèn)為例，以“兩段式評價——類型判定——布局優(yōu)化”的框架展開，選取加權(quán)Voronoi［20］方法對農(nóng)村居民點的空間布局進(jìn)行優(yōu)化分析。該研究在優(yōu)化過程中強調(diào)預(yù)判特定鄉(xiāng)村在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的未來發(fā)展?jié)摿?，并在?yōu)化模型中設(shè)定公平與效率二原則進(jìn)行優(yōu)化。鄉(xiāng)村未來的發(fā)展?jié)摿︻A(yù)判將直接影響公平與效率原則的比選。即在發(fā)展相對停滯、甚至于有可能出現(xiàn)衰退的村落，在居民點優(yōu)化過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮效率原則，以居民點的空間組織調(diào)整提升資源利用效率、減少生態(tài)環(huán)境壓力。而在未來發(fā)展?jié)摿^大的鄉(xiāng)村，則應(yīng)兼顧公平原則，并將優(yōu)化的重心放在既有居民點的發(fā)展上。

該文的主要創(chuàng)新點在于：（1）基于人口數(shù)量的變化趨勢預(yù)判鄉(xiāng)村發(fā)展?jié)摿?，確定居民點評價與優(yōu)化過程中應(yīng)遵循公平或效率原則；（2）結(jié)合指標(biāo)自身性質(zhì)，采用限制性指標(biāo)與適宜性指標(biāo)兩階段評價法；（3）突破傳統(tǒng)基于行政村社的遷村并點方案，運用加權(quán)Voronoi方法，基于每個居民點未來的發(fā)展?jié)摿Υ_定優(yōu)化方向。

1　研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1研究區(qū)概況

重慶市是典型的西南山地城市，耕地資源緊張，地形復(fù)雜多變，農(nóng)村人口較多，城鎮(zhèn)化的急速高漲伴隨著農(nóng)村發(fā)展的嚴(yán)重滯后，矛盾十分尖銳。

潼南縣崇龕鎮(zhèn)位于重慶一小時經(jīng)濟圈的邊緣，全鎮(zhèn)轄區(qū)面積85.92km2，距重慶市主城區(qū)140km，屬于典型的低山丘陵農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，以農(nóng)業(yè)與生態(tài)旅游業(yè)為主要產(chǎn)業(yè)。截止2012年底全鎮(zhèn)戶籍人口5萬人，其中農(nóng)業(yè)人口4.699 3萬人，農(nóng)民人均純收入達(dá)到7 900元；全鎮(zhèn)地區(qū)生產(chǎn)總值達(dá)到8.1億元，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占41.8%。

石龍鎮(zhèn)位于重慶市巴南區(qū)東南部，全鎮(zhèn)土地總面積106km2，距離巴南區(qū)市區(qū)僅80km，屬于都市近郊區(qū)，以規(guī)?；默F(xiàn)代農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)為主，為主城區(qū)提供農(nóng)業(yè)供給與支持，更易受城市輻射影響。截止2012年底，全鎮(zhèn)總?cè)丝?.173 3萬人，其中農(nóng)業(yè)人口2.758 3萬人，農(nóng)民人均收入8 962元；全鎮(zhèn)地區(qū)生產(chǎn)總值4.3億元，其中工業(yè)總產(chǎn)值1.5億元，完成固定資產(chǎn)投資額2.4億元。

盡管目前崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)都以農(nóng)業(yè)為主，但由于區(qū)位的差異，兩鎮(zhèn)未來的發(fā)展趨勢必然有所不同。石龍鎮(zhèn)已經(jīng)有工業(yè)發(fā)展的勢頭，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化與規(guī)模化基礎(chǔ)較好；而崇龕鎮(zhèn)的生態(tài)旅游業(yè)實際上仍然是以本地農(nóng)業(yè)為依托，農(nóng)業(yè)發(fā)展受地形限制，現(xiàn)代化水平偏低。因此，在優(yōu)化農(nóng)村居民點布局與資源節(jié)約集約利用方面，兩鎮(zhèn)所采取的策略也必然有所區(qū)別。

1.2數(shù)據(jù)來源

該文使用的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)與社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)來自：重慶市崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)2008年第2次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)、2011年土地利用現(xiàn)狀圖 （1：10 000）、鎮(zhèn)域DEM數(shù)據(jù)。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自近3年崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)農(nóng)村經(jīng)濟報表、崇龕鎮(zhèn)鎮(zhèn)域總體規(guī)劃、石龍鎮(zhèn)鎮(zhèn)域總體規(guī)劃與2013年7～8月的實地調(diào)研資料。以ARC GIS為平臺創(chuàng)建崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)建農(nóng)村居民點綜合數(shù)據(jù)庫。依托此數(shù)據(jù)庫，運用空間統(tǒng)計與景觀格局方法分析示范鎮(zhèn)的農(nóng)村居民點布局。

2　研究方法

結(jié)合西南山區(qū)特點建立農(nóng)村居民點綜合適宜性三級評價體系，在外部情境判斷的基礎(chǔ)上，依據(jù)公平優(yōu)先或效率優(yōu)先的原則運用層次分析法進(jìn)行評價，并將居民點分為重點發(fā)展型、保留挖潛型及遷村并點型等3類。最后，以重點發(fā)展型居民點為發(fā)生元，運用加權(quán)Voronoi圖劃分發(fā)展范圍區(qū)，明確保留型與遷并型居民點的未來發(fā)展方向，對現(xiàn)有居民點布局進(jìn)行優(yōu)化。

2.1評價指標(biāo)體系

考慮西南山區(qū)的自然人文特征，研究組構(gòu)建了包括限制性與適宜性等2類指標(biāo)的居民點綜合適宜性評價體系。限制性指標(biāo)包括生態(tài)因子與建設(shè)因子。西南山區(qū)有多處水源涵養(yǎng)地與自然保護(hù)區(qū)，這些生態(tài)敏感的區(qū)域不適宜發(fā)展大規(guī)模居民點。同時，山區(qū)許多地點坡度大、容易滑坡，也不利于建設(shè)。

圖1　農(nóng)村居民點布局優(yōu)化流程

適宜性評價指標(biāo)由地形、人口、經(jīng)濟、交通及政策等5個因子構(gòu)成，其中交通因子分為對內(nèi)與對外交通。西南地區(qū)多山地與丘陵地貌，地形起伏，高程、坡度被證明對居民點分布格局有重要影響［21］。人口是農(nóng)村發(fā)展的決定性因素，尤其在西南地區(qū)農(nóng)村勞動力大量流出的背景下，本地常住勞動力數(shù)量決定了村與鎮(zhèn)域及其未來的發(fā)展。非農(nóng)行業(yè)從業(yè)人數(shù)反映了居民點人口的就業(yè)水平與產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，常住人口中非農(nóng)行業(yè)從業(yè)人口多，表明鎮(zhèn)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平高，就業(yè)形勢好，有利于居民點長期發(fā)展。經(jīng)濟因子與居民點建設(shè)息息相關(guān)，經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r好的村往往能將更多資金投入居民點的建設(shè)，也更有利于形成規(guī)模效應(yīng)，常用的衡量指標(biāo)包括農(nóng)民人均純收入、地均GDP等。同時，農(nóng)村經(jīng)濟還受到區(qū)域內(nèi)其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)的輻射作用。若附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)達(dá)，可通過產(chǎn)業(yè)上下游聯(lián)系、知識溢出等方式帶動本鄉(xiāng)鎮(zhèn)的就業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展［22］。交通可達(dá)性直接影響居民的生活質(zhì)量與生產(chǎn)效率。到最近村級道路與水源地的距離、到耕地的距離等對內(nèi)交通指標(biāo)，可以衡量農(nóng)民生活與生產(chǎn)的交通便利程度；到鄉(xiāng)道與縣道的最近距離、到最近都市區(qū)的距離可以衡量居民點對外聯(lián)系便利程度。政策導(dǎo)向在區(qū)域發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，在上級政府政策與資金的支持下，整個縣域、鎮(zhèn)域的產(chǎn)業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施都可能有大幅提高。

表1　農(nóng)村居民點綜合適宜性評價指標(biāo)體系

指標(biāo)體系構(gòu)成詳見表1，各指標(biāo)計算步驟如下。（1）坡度、高程來自鄉(xiāng)鎮(zhèn)DEM數(shù)據(jù)；（2）非農(nóng)行業(yè)從業(yè)人數(shù)、居民點人口數(shù)量、農(nóng)民人均純收入、地均GDP來自各行政村統(tǒng)計數(shù)據(jù)。（3）通過Arc GIS9.3處理2011年鎮(zhèn)域土地利用數(shù)據(jù)，測算得到各居民點的平均耕作半徑以及到水源地、村級道路、鄉(xiāng)道與縣道、相鄰鄉(xiāng)鎮(zhèn)與都市區(qū)的距離。（4）以100m為半徑，基于點統(tǒng)計工具測算居民點周圍其它居民點個數(shù)，得到居民點集聚程度。（5）以崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)的相鄰鄉(xiāng)鎮(zhèn)2012年GDP為信息點進(jìn)行空間IDW插值，得到區(qū)域內(nèi)連續(xù)的經(jīng)濟輻射強度空間分布圖；根據(jù)各居民點所在空間位置提取數(shù)值，即各居民點受外部經(jīng)濟輻射的強度。

2.2評價方法：層次分析法與景觀格局指數(shù)

層次分析法 （AHP）是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、評價對象等多個層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性與定量分析的決策方法。根據(jù)同一層次各個元素間的相對權(quán)重，建立判斷矩陣，在通過一致性檢驗后形成組合權(quán)重，實現(xiàn)對評價對象的評價。

景觀格局指數(shù)是描述景觀空間結(jié)構(gòu)特征的常用方法?？臻g斑塊是景觀格局最普遍的形式，因此描述景觀斑塊的大小、形狀、數(shù)量及空間分布能反映景觀的空間結(jié)構(gòu)。常用指標(biāo)包括斑塊密度 （PD）、平均斑塊面積 （MPS）、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差 （PSSD）、斑塊形狀指數(shù) （MSI）、平均最近距離 （MNN）等。其中斑塊密度反映單位面積上目標(biāo)景觀的個數(shù)；平均斑塊面積反映景觀的破碎程度；而面積指數(shù)反映目標(biāo)景觀面積占全部景觀面積的比重。

2.3優(yōu)化方法：加權(quán)Voronoi圖

Voronoi多邊形是一種重要的空間分析工具，是根據(jù)已知點集對平面空間的一種無縫分割方式。令空間已知點集為S=｛p1，p2，p3…pn｝，任意兩點間的歐式距離表示為d｛p，pi｝，那么每個點對應(yīng)的Voronoi區(qū)域為V（pi）為平面空間中到已知點最近的所有點的集合。

若對平面中的每個點pi∈S賦予非負(fù)實數(shù)權(quán)重vi，那么D｛p，pi｝=d｛p，pi｝/vi為任意兩點間的加權(quán)距離，可由此得到每個點的加權(quán)Voronoi區(qū)域與點集S的加權(quán)Voronoi圖。由定義可以看出，Voronoi圖是加權(quán)Voronoi圖所有權(quán)重相等的特例。

3　示范區(qū)農(nóng)村居民點的空間分布特征

在arc gis 10.0軟件中，運用patch analysis進(jìn)行景觀格局分析，并對河流與道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行緩沖區(qū)分析，對比分析崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)農(nóng)村居民點斑塊的布局特征。

3.1居民點規(guī)模與分布密度

崇龕鎮(zhèn)共有農(nóng)村居民點斑塊2 327個，其中最小斑塊面積242.2m2，最大斑塊面積5.927 59萬m2，平均面積3 276.3m2，標(biāo)準(zhǔn)差4 930.35，鎮(zhèn)域范圍內(nèi)斑塊規(guī)模差異明顯。在16個行政村中，農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量最多達(dá)到285個，最少僅有66個；斑塊密度最大為0.35，最小為0.12；平均居民點斑塊面積最大為5 500m2，最小為1 500m2。各村人均居民點面積最大為252.38m2/人，最小為81.81m2/人，全鎮(zhèn)人均農(nóng)村居民點用地162.18m2。白沙村、古泥村及張板村用地相對集約，而其它行政村人均居民點用地均超過國家規(guī)定的 （150m2/人）上限標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)比例為81.25%。

與崇龕鎮(zhèn)相比，石龍鎮(zhèn)斑塊間規(guī)模差異更小。全鎮(zhèn)共有農(nóng)村居民點斑塊2 867個，斑塊密度0.28。最小斑塊面積為400m2，最大2.858 53萬m2，平均斑塊面積1 667.2m2，標(biāo)準(zhǔn)差1 694.5。石龍鎮(zhèn)農(nóng)村人口2.753 8萬人，人均居民點建設(shè)用地173.57m2，略大于崇龕鎮(zhèn)。9個行政村的人均居民點用地全部超過國家規(guī)定的上限標(biāo)準(zhǔn)，說明石龍鎮(zhèn)居民點分布更加零散，且每個居民點面積都較大，建設(shè)不集約。一方面由于石龍鎮(zhèn)近年來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，引入了較多投資，人均收入提高，為農(nóng)村居民點建設(shè)提供了資金條件；另一方面，石龍鎮(zhèn)以丘陵為主的地形也導(dǎo)致居民點布局趨于分散。

總體而言，崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)都存在居民點用地超標(biāo)的不集約現(xiàn)象。二者分別呈現(xiàn)出大斑塊小密度與小斑塊大密度的特征。同時，石龍鎮(zhèn)的農(nóng)村居民點布局比崇龕鎮(zhèn)更加分散，而斑塊間規(guī)模的差異小于崇龕鎮(zhèn)。

表2　崇龕鎮(zhèn)各村居民點布局特征

表3　石龍鎮(zhèn)各村居民點布局特征

3.2不同坡度的居民點分布

崇龕鎮(zhèn)以淺丘平壩地貌為主，鎮(zhèn)域內(nèi)海拔相差不大，坡度成為限制農(nóng)村居民點發(fā)展的主要因素。大部現(xiàn)狀分居民點用地坡度較緩，其中90%以上的居民點坡度小于20°。坡度小于5°的平地居民463處，總面積232.52km2，占鎮(zhèn)域農(nóng)村居民點面積的28.52%；坡度大于25°不宜建設(shè)的居民點①《水土保持法》規(guī)定25°為開荒限制坡度，坡度大于25°的用地不準(zhǔn)開荒種植農(nóng)作物，已經(jīng)開墾為耕地的，要逐步退耕還林還草有126個，占農(nóng)村居民點面積的3.88%。

石龍鎮(zhèn)屬于丘陵中低山地貌，鎮(zhèn)域內(nèi)多丘陵深谷，坡度起伏大。居民點用地最大坡度為47°，71.9%的居民點位于坡度在5°～20°的緩坡地帶。坡度小于5°的居民點僅227個，占全部居民點面積的9.6%；而坡度大于25°的居民點有276個，占農(nóng)村居民點面積的8.68%。

對比結(jié)果顯示，崇龕鎮(zhèn)位于淺丘平壩區(qū)，現(xiàn)狀居民點用地整體相對平坦，大部分居民點所處的地理條件較好；而石龍鎮(zhèn)位于低山丘陵區(qū)，地形起伏更大，坡度大于25°的居民點比重也更大，但整體上比較平衡。

3.3居民點分布與河流與交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)系

河流提供了農(nóng)戶生活與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水源，公路是農(nóng)戶日常出行、與場鎮(zhèn)與縣城建立聯(lián)系的主要途徑，因此農(nóng)村居民點多有沿河流與公路分布的趨勢。通過最近距離計算，得出2個鎮(zhèn)農(nóng)村居民點與河流與交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。

崇龕鎮(zhèn)全部農(nóng)村居民點到水源地的平均距離為442m，到公路的平均距離為231m。對河流與現(xiàn)狀公路構(gòu)建6級緩沖區(qū)發(fā)現(xiàn)，超過30%的居民點到達(dá)水源地的距離大于500m，其中186個居民點到河流距離超過1 000m；有11.8%的居民點到公路距離大于500m，其中41處居民點到最近道路距離超過1 000m。

石龍鎮(zhèn)超過95%的居民點都位于道路500m緩沖區(qū)內(nèi)，到公路的平均距離為165.27m，遠(yuǎn)小于崇龕鎮(zhèn)。同時，石龍鎮(zhèn)水資源豐富，居民點到河流的平均距離為247.62m；到水源地超過500m的居民點僅310個，占全部居民點面積的9.96%。

結(jié)果顯示，石龍鎮(zhèn)屬于都市近郊區(qū)，受重慶市主城區(qū)的輻射影響更深刻，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對完善，低等級公路網(wǎng)覆蓋較全面，水資源也更豐富，因此道路與河流的可達(dá)性更高，方便農(nóng)民交通出行；而崇龕鎮(zhèn)的部分居民點仍然面臨交通與取水不便。特別值得注意的是，在多山的西南地區(qū)，實際距離往往遠(yuǎn)大于地圖上顯示的直線距離，因此道路與河流距離遠(yuǎn)對居民點帶來的實際生活生產(chǎn)不便更為嚴(yán)重。相對而言，石龍鎮(zhèn)居民點的基礎(chǔ)條件更趨于均衡，處于城鎮(zhèn)化的成長期；而崇龕鎮(zhèn)由于自身基礎(chǔ)條件限制較大，不同居民點的差異非常明顯，在人口外流的情況下，更需要集中優(yōu)勢。

4　農(nóng)村居民點的空間布局優(yōu)化

4.1情景趨勢與優(yōu)化原則

隨著城鎮(zhèn)化的愈演愈烈，農(nóng)村“空心化”、“老齡化”等問題也日益凸顯。在勞動力大量流失的背景下，留住人口是農(nóng)村發(fā)展的重要前提。為實現(xiàn)土地集約發(fā)展，應(yīng)根據(jù)未來農(nóng)村人口發(fā)展趨勢，有計劃地縮小范圍規(guī)模，開展集約建設(shè)。

該文案例中，研究組預(yù)設(shè)了鎮(zhèn)域總?cè)丝谮呌谠黾?、不變以及減少等3種情境趨勢分別應(yīng)對未來的3種可能走向。就整個地區(qū)而言，隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)程，農(nóng)村總?cè)丝谮呄蛴跍p少；但重慶市幅員面積廣闊，從市域城鎮(zhèn)體系層面著眼，一定時間內(nèi)局部地區(qū)的人口仍可能保持不變甚至出現(xiàn)增長的局面。由于農(nóng)村人口大量向城市集中，受大城市輻射強烈的地區(qū)，更加接近市場，因而有利于培育本地產(chǎn)業(yè)與承接城市中心區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，容易發(fā)生本地城鎮(zhèn)化與人口增長。這類鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)從有利于人口長期居住的角度出發(fā)，評價時更多地考慮公平性。反之，遠(yuǎn)離都市核心區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，難以升級本地產(chǎn)業(yè)，在巨大的城鄉(xiāng)差距面前，本地人口受到大城市的吸引持續(xù)大量流出，可能出現(xiàn)大量居民點閑置與耕地撂荒現(xiàn)象，在評價時應(yīng)該更多考慮效率性。

公平性主要體現(xiàn)對社會資源的均衡分配。對農(nóng)村而言，就是強調(diào)所有農(nóng)村居民對住房、基礎(chǔ)設(shè)施及公共服務(wù)使用過程中的地位平等與機會均等；因此，“公平原則”更關(guān)注居民點的人口規(guī)模 （人口因子）以及各項基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施的可達(dá)性 （交通因子）。效率性則是對有限資源進(jìn)行最有效的配置以達(dá)到產(chǎn)出最大化。西南地區(qū)農(nóng)村居民點布局分散、密度低，一些居民點地形條件不利、規(guī)模小、經(jīng)濟基礎(chǔ)差、公共服務(wù)供給效率低，難以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，這樣的居民點都需要重新配置，進(jìn)行資源整合；基于此，“效率原則”更關(guān)注居民點的地理發(fā)展條件、現(xiàn)有經(jīng)濟基礎(chǔ)及政策扶持。

崇龕鎮(zhèn)位于潼南縣西北部，在重慶市1h經(jīng)濟圈中屬于邊緣地區(qū)，受主城區(qū)的輻射影響較弱，城鎮(zhèn)功能尚不成熟。2010年以來，常年外出務(wù)工人口超過10%。同時，各居民點規(guī)模與發(fā)展條件差異較大。為了促進(jìn)資源的集約節(jié)約利用，農(nóng)村居民點布局的評價優(yōu)化更適用效率原則。而石龍鎮(zhèn)所在的巴南區(qū)為主城近郊區(qū)，在主城體系中的職能分工相對明確，人口分布趨于穩(wěn)定，本地農(nóng)業(yè)人口減少緩慢；而石龍鎮(zhèn)又以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與旅游業(yè)為主要發(fā)展方向，且具備一定的發(fā)展基礎(chǔ)，因此農(nóng)村居民點的評價優(yōu)化更適用公平原則。

4.2居民點布局優(yōu)化方案

依據(jù)表1中的判別標(biāo)準(zhǔn)對崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)農(nóng)村居民點斑塊進(jìn)行限制性指標(biāo)判斷，分別有197個與189個居民點斑塊因生態(tài)因子或建設(shè)因子未能通過限制性指標(biāo)評價。這些居民點主要分布在水庫河流水源涵養(yǎng)區(qū)內(nèi)或坡度較大的地帶，被劃為遷并型 （圖2）。

圖2　限制性評價后的遷并型居民點分布

運用層次分析法，基于效率原則或公平原則，分別對2個示范鎮(zhèn)通過限制性指標(biāo)判定的居民點進(jìn)行適宜性指標(biāo)評價。

崇龕鎮(zhèn)基于效率原則的評價結(jié)果顯示，有340個居民點被劃為遷并型，222個居民點被劃為重點發(fā)展型，其余1 824個居民點為保留型。效率原則更關(guān)注經(jīng)濟因子與政策因子，以使人口與資金都聚集在條件最好的居民點，形成規(guī)模效應(yīng)；因此，效率原則下的重點發(fā)展型居民點大量集中在薛家村、白沙村、青山村及臨江村等4個中心村與縣級公路、河流沿線，而遷并型居民點則集中在相對落后的基層村。

石龍鎮(zhèn)基于公平原則的評價結(jié)果顯示，有285個居民點被劃為遷并型，416個居民點被劃為重點發(fā)展型，其余2 166個居民點為保留型。公平原則側(cè)重人口因子與交通因子，同時兼顧重點發(fā)展型居民點在各村的分布；其中大興村整體地勢平坦，設(shè)施條件好，又是中心村，成形的集中居民點較多，因此大興村境內(nèi)多數(shù)居民點被列為重點發(fā)展型居民點。

重點發(fā)展型居民點基礎(chǔ)條件好，綜合適宜性得分高，未來形成大規(guī)模居民點的潛力大，更有利于實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的高效利用與土地集約節(jié)約利用，因此遷并型居民點的人口將主要流入重點發(fā)展型居民點。以重點發(fā)展型居民點為已知的空間點集，以各點的綜合適宜性得分為權(quán)重，作加權(quán)Voronoi圖確定每個點的Voronoi區(qū)域，即得到重點發(fā)展型居民點的輻射區(qū)域范圍。重點發(fā)展型居民點將成為輻射范圍內(nèi)保留型居民點的主要經(jīng)濟聯(lián)系對象，影響保留型居民點未來的擴展方向；遷并型居民點則可依據(jù)所在輻射區(qū)域確定遷移方向。

對崇龕鎮(zhèn)的居民點布局進(jìn)行優(yōu)化后，可整理出0.813km2，占鎮(zhèn)域居民點建設(shè)用地的10.32%；對石龍鎮(zhèn)優(yōu)化結(jié)果能整理0.301km2居民點用地，占鎮(zhèn)域居民點建設(shè)用地的6.30%。整理出的居民點建設(shè)用地面積指標(biāo)可用于復(fù)墾、重點發(fā)展型居民點的擴張與基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)用地。

圖3　基于不同原則下石龍鎮(zhèn)與崇龕鎮(zhèn)的居民點評價結(jié)果

圖4　基于不同原則下石龍鎮(zhèn)與崇龕鎮(zhèn)的Voronoi居民點優(yōu)化結(jié)果

5　結(jié)語

在新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃提出的大背景下，聚焦村鎮(zhèn)規(guī)劃，優(yōu)化農(nóng)村居民點布局具有重要的探索意義與實際意義。

（1）西南地區(qū)地形復(fù)雜，耕地面積小、分布散，以及氣候垂直變化顯著等自然條件，使得自然形成的農(nóng)村居民點長久以來具有“小、散、亂”的布局特征。景觀格局指數(shù)分析顯示，崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)居民點空間分布特征呈現(xiàn)出的顯著差異與其所處區(qū)位與地形一致。

（2）該文針對西南山區(qū)農(nóng)村居民點的特征，提出了“兩段式評價——類型判定——布局優(yōu)化”的三步驟規(guī)劃方法，為實際的農(nóng)村居民點規(guī)劃與土地整理提供了參考。對以崇龕鎮(zhèn)為代表的人口流出型傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)村鎮(zhèn)，強調(diào)經(jīng)濟因子與政策因子的效率原則更加適用；對以石龍鎮(zhèn)為代表的都市近郊產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型村鎮(zhèn)，強調(diào)人口與交通要素的公平原則更加適用。根據(jù)公平或效率原則的評價方法，分別確定出崇龕鎮(zhèn)的222個重點發(fā)展型居民點與石龍鎮(zhèn)的416個重點發(fā)展型居民點。

（3）基于ArcGIS空間統(tǒng)計功能與加權(quán)Voronoi算法，突破了原有村社的行政界限，依據(jù)重點發(fā)展型居民點的綜合適宜性評價結(jié)果，實現(xiàn)對整個鎮(zhèn)域空間更合理的分割。經(jīng)過優(yōu)化，崇龕鎮(zhèn)共可整理出0.813km2農(nóng)村居民點用地，石龍鎮(zhèn)則整理出0.301km2農(nóng)村居民點用地。

該研究明確了重慶市崇龕鎮(zhèn)與石龍鎮(zhèn)遷并型與保留型居民點的遷并方向，為新村選址建設(shè)與農(nóng)村投資提供依據(jù)。此外，在農(nóng)村居民點整理的實際工作中，還應(yīng)重點考慮農(nóng)戶意愿、建設(shè)成本等問題。

參考文獻(xiàn)

［1］簡新華，黃錕.中國城鎮(zhèn)化水平和速度的實證分析與前景預(yù)測.經(jīng)濟研究，2010，（3）∶28～39

［2］劉彥隨，劉玉.中國農(nóng)村空心化問題研究的進(jìn)展與展望.地理研究，2010，29（1）∶35～42

［3］許樹輝.農(nóng)村住宅空心化形成機制及其調(diào)控研究.國土與自然資源研究，2004，（1）∶11～12

［4］馮文勇.農(nóng)村聚落空心化問題探討——以太原盆地東南部為例.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2002，23（4）∶267～269

［5］薛力.城市化背景下的空心村現(xiàn)象及其對策探討.城市規(guī)劃，2001，25（6）∶8～13

［6］蔡為民，唐華俊，陳佑啟，等.近20年黃河三角洲典型地區(qū)農(nóng)村居民點景觀格局.資源科學(xué)，2004，26（5）∶89～97

［7］喬家君，劉家俊，謝淼.欠發(fā)達(dá)農(nóng)區(qū)村域空心化特征及其微觀機理——以蘭考縣三個村為例.人文地理，2011，26（6）∶98～102

［8］李陽兵，羅光杰，邵景安，等.巖溶山地聚落人口空間分布與演化模式.地理學(xué)報，2012，67（12）∶1666～1674

［9］韓丹，馮長春，古維迎.我國農(nóng)村居民點土地節(jié)約集約利用影響因素及區(qū)域差異研究.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2010，31（5）∶29～35

［10］ 姜廣輝，張鳳榮，周丁揚，等.北京市農(nóng)村居民點用地內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征的區(qū)位分析.資源科學(xué)，2007，29（2）∶109～116

［11］ 韓非，蔡建明.我國半城市化地區(qū)鄉(xiāng)村聚落的形態(tài)演變與重建.地理研究，2011，30（7）∶1271～1284

［12］ 劉曉清，畢如田，高艷.基于GIS的半山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點空間布局及優(yōu)化分析.經(jīng)濟地理，2011，31（5）∶822～826

［13］ 劉明皓，戴志中，邱道持，等.山區(qū)農(nóng)村居民點分布的影響因素分析與布局優(yōu)化.經(jīng)濟地理，2011，31（3）∶476～482

［14］ 曲衍波，張鳳榮，宋偉，等.農(nóng)村居民點整理潛力綜合修正與測算——以北京市平谷區(qū)為例.地理學(xué)報，2012，67（4）∶490～503

［15］ 宋偉，陳百明，姜廣輝.中國農(nóng)村居民點整理潛力研究綜述.經(jīng)濟地理，2010，30（11）∶1871～1877

［16］ 陳偉，李滿春，陳振杰.GIS支持下的縣域農(nóng)村居民點布局優(yōu)化研究.地理與地理信息科學(xué)，2013，29（2）∶80～84

［17］ 喬偉峰，吳江國，張小林，等.基于耕作半徑分析的縣域農(nóng)村居民點空間布局優(yōu)化——以安徽省埇橋區(qū)為例.長江流域資源與環(huán)境，2013，22（12）∶1557～1563

［18］ 楊立，郝晉珉，王紹磊，等.基于空間相互作用的農(nóng)村居民點用地空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011，27（10）∶308～315

［19］ 沈陳華.丹陽市農(nóng)村居民點空間分布尺度特征及影響因素分析.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（22）∶261～268

［20］ 馬立玲，張有會.分區(qū)加權(quán)Voronoi圖的性質(zhì)及其面積計算.計算機科學(xué)，2011，38（2）∶195～198

［21］ 張霞，魏朝富，倪九派，等.重慶市低山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點分布格局及其影響因素.中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2012，33（3）∶45～60

［22］ 王緝慈.中國地方產(chǎn)業(yè)集群及其對發(fā)展中國家的意義.地域研究與開發(fā)，2004，23（4）∶1～4

OPTIMIZATION OF RURAL RESIDENTIAL LAND DISTRIBUTION IN MOUNTAINOUS AREA BASED ON WEIGHTED VORONOI DIAGRAM

He Xianhua1，Yang xin1，Mao Xiyan1，2，He Canfei1，2※
（1.College of Urban and Environment，Peking University，Beijing 100871，China；2.Peking University-Lincoln Institute Center for Urban Development and Land Policy，Beijing 100871，China）

AbstractThe urbanization progress in China is characterized by mass population migration from rural regions to developed cities，which poses great challenges to rural regions.Problems of population loss，idle cultivated land，and vacant housing have seriously impeded the development of rural economy.In the context of National New-style Urbanization Plan，a more efficient and sustainable mode of rural settlements distribution is necessary.Taking two towns from Chongqing as an example，this paper proposed an approach to optimize rural residential land distribution from four steps.First，the layout characteristics of rural residential land were analyzed using landscape pattern indexes and spatial analysis tools in GIS.Next，an evaluation system for rural residential land distribution in Southwest China was constructed，which was a micro level two-stage evaluation system consisting of restriction evaluation and suitability evaluation.Restriction evaluation indexes mainly referred to the construction and environmental factors，including geologic hazard risk，slope，distance to reservation area and distance to industrial and mining area，while suitability evaluation indexes included topographical，economic，population，internal and external transportation，and policy factors.Third，based on the forecast of rural population growth in the near future，different weights were applied to the evaluation of two towns.For principle of equity，it emphasized the accessibility to public facilities，more weights were given to the population and transportation factor；For principle of efficiency，it emphasized maximization of social output through better allocation of resources，more weights were given to topographical，economic and policy factor.According to the evaluation results，the rural residential lands were classified into three categories∶developing，remaining and relocating.Finally，taking developing residential land as the rural poles，itfigured out the influencing area of each pole using the method of Weighted Voronoi diagram.This diagram suggested the direction for rural settlement was to relocate and develop.The two example towns in this study had different characteristics.The land was generally flatter，but the level of water and public facility was still low in Chongkan，while the distribution of rural residential land was scattered，but the infrastructure level was high in Shilong.After the optimization of the layout，Chongkan had 222 developing settlements with 0.813 km2rural residential land；Shilong had 416 developing settlements with 0.301 km2rural residential land.This research could contribute to the technical basis for town planning as well as New-style urbanization plan，and provide an approach to adjust the rural residential land in Southwest China under the circumstance of reducing rural population.

KeywordsSouthwest China；new-type urbanization；rural settlement optimization；weighted voronoi

中圖分類號：F303.3；F328

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1005-9121［2016］01-0080-10

doi：10.7621/cjarrp.1005-9121.20160113

收稿日期：2014-09-16

作者簡介：賀賢華 （1989—），男，重慶人，碩士。研究方向：經(jīng)濟地理與鄉(xiāng)村地理?！ㄓ嵶髡撸嘿R燦飛 （1972—），男，江西人，教授。研究方向：經(jīng)濟地理。Email：hecanfei@urban.pku.edu.cn

*資助項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目“村鎮(zhèn)區(qū)域空間規(guī)劃與土地利用優(yōu)化技術(shù)集成示范”（2012BAJ22B06）