張敏惠++張永福++雷亞君++楊成樂++任巖

摘要：運用ArcGIS的空間分析和統(tǒng)計功能以及Patch Analyst的定量分析方法，分析疏附縣農村居民點的空間特征、農村居民點與自然條件和經濟社會條件的關系，并運用多因子綜合評價法，建立農村居民點空間格局優(yōu)化。結果表明，疏附縣的農村居民點布局受海拔高度、坡度、河流、水澆地、城鎮(zhèn)和園區(qū)的綜合影響。疏附縣農村居民點分為優(yōu)先發(fā)展區(qū)、保留發(fā)展區(qū)、限制發(fā)展區(qū)3種類型。

關鍵詞：農村居民點；Patch Analyst；空間特征；多因子綜合評價；空間格局優(yōu)化

中圖分類號：F301.23 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）16-3054-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.16.014

Research for Regulation Optimization of Rural Residential Areas

Based on Landscape Structure

ZHANG Min-huia，b，ZHANG Yong-fua，b，LEI Ya-juna，b，YANG Cheng-lea，b，REN Yana，b

（a.School of Resources and Environment Science；b.Key Laboratory of Oasis Ecology，Ministry of Education，

Xinjiang University，Urumqi 830046，China）

Abstract： Based on the spatial analysis technique，statistic analysis of ArcGIS and Patch Analyst method of quantitative analysis， the spatial distribution characteristics and influencing factors of rural settlements as a case of Shufu country with the natural conditions and economic and social conditions were studied. Using the multi-factor comprehensive evaluation method， the optimization of rural residential area was established. The results showed that the spatial distribution of Shufu country affected by altitude， slope， river， irrigated land， town and industrial park. The rural residential patches were divided into corresponding types， including the priority development areas， the retaining development areas and the limited development areas.

Key words： rural settlements； Patch Analyst； spatial characteristics； multiple factors superposition； spatial distribution optimization

農村居民點布局評價與空間格局優(yōu)化對于統(tǒng)籌城鄉(xiāng)規(guī)劃、農村居民點動態(tài)監(jiān)測、新農村規(guī)劃具有重要意義。隨著經濟的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化速度的加快，城鎮(zhèn)建設用地的需求量與耕地保護之間的矛盾日益突出，農村居民點出現(xiàn)了占地面積大，布局分散，“空心村”等現(xiàn)象，導致大量土地閑置浪費。目前研究農村居民點區(qū)位和其空間分布方面的學者比較多，姜廣輝等[1]、陳振杰等[2]主要從居民點空間分布特征出發(fā)，分析居民點空間變化的驅動力；孫華生等[3]、姜廣輝等[4]從影響居民點空間分布的因素出發(fā)，分析居民點空間分布特征；閆慶武等[5]應用多種方法研究居民點空間格局分布，以反映出不同方法對居民點密度空間分布的地域和細部差異；王煥等[6]、孔祥斌等[7]、郭月婷等[8]、曲衍波等[9]對農村居民點空間模式進行研究。農村居民點用地是生產和生活等綜合功能的載體，對區(qū)域發(fā)展起宏觀控制的作用，同時也影響著區(qū)域發(fā)展的規(guī)模和方向[10-12]。此外，農村居民點又是農村聚落的主要景觀形態(tài)，是在特定的地理環(huán)境和社會經濟背景中，人類活動與自然、社會經濟相互作用的綜合結果，其分布受到自然條件和社會經濟條件等因素的共同影響[13-15]。以上研究大多是從分布特征或過去的時空變化規(guī)律來分析，而忽略了就現(xiàn)狀分布來研究其未來空間分布格局，并提出優(yōu)化方案。

本研究以疏附縣為研究對象，運用GIS技術和景觀格局指數(shù)，從自然、社會經濟兩方面評價農村居民點區(qū)位，運用多因子綜合評價法，在了解單個影響因子作用下的農村居民點區(qū)位適宜性基礎上，確定居民點斑塊綜合的區(qū)位適宜性，據(jù)此將農村居民點劃分為不同的發(fā)展類型。以期為農村居民點動態(tài)變化監(jiān)測以及新農村規(guī)劃提供參考和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

疏附縣位于新疆維吾爾自治區(qū)西南，帕米爾高原東北麓，塔克拉瑪干大沙漠的西緣，地處于北緯38°55′00″-39°42′30″，東經75°15′00″-76°37′30″。東與伽師縣相連，西與克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣為鄰縣，南與疏勒縣接壤。北隔喀拉塔格山、庫瑪塔格山與克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿圖什市相望。南北最寬91 km，東西最長113 km。疏附縣城距自治區(qū)首府烏魯木齊市1 481 km，距喀什市15 km。endprint

疏附縣行政轄區(qū)土地總面積316 275.41 hm2，其中地方使用316 157.95 hm2，兵團使用117.46 hm2，含1個鎮(zhèn)、10個鄉(xiāng)和農三師41團。疏附縣是一個以維吾爾族為主，漢、柯爾克孜、塔吉克等20個民族組成的多民族聚居地區(qū)，2013年末27.06萬人（不含兵團人口），其中非農業(yè)人口3.19萬，農業(yè)人口23.87萬。2013年人均農村居民點用地面積為512.58 m2，遠遠超過2020年321.00 m2的規(guī)模（圖1）。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

數(shù)據(jù)資料包含疏附縣2013年土地利用變更調查數(shù)據(jù)，土地利用規(guī)劃圖（2010～2020年）、基本農田保護區(qū)圖、DEM數(shù)據(jù)（30 m×30 m）、疏附縣城市總體規(guī)劃圖（2010～2030年）和疏附縣政府工作報告（2011～2013年）。

首先，將紙質資料通過掃描、配準、矢量化等，現(xiàn)有矢量數(shù)據(jù)則按照要求轉換成合適的投影坐標系統(tǒng)；其次，利用ArcGIS軟件從DEM數(shù)據(jù)中提取高程、坡度等數(shù)據(jù)；最后，利用ArcGIS 9.3加載河流、水澆地、城鎮(zhèn)、園區(qū)等數(shù)據(jù)圖層，并分別與農村居民點圖斑疊加。

1.3 研究方法

景觀指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置某些方面的簡單定量指標[16-20]。通過ArcGIS的景觀參數(shù)計算模塊Patch Analyst，計算基本景觀格局參數(shù)，確定布局特征。選取了7項具有代表性的景觀指標（表1），利用ArcGIS空間分析和景觀指數(shù)定量分析相結合的方法，研究疏附縣農村居民點空間格局現(xiàn)狀特征，并分析自然和社會經濟兩個因子對農村居民點空間格局的影響。同時，運用多因子綜合評價法，在了解單個影響因子作用下的農村居民點區(qū)位適宜性基礎上，確定居民點斑塊綜合的區(qū)位適宜性，據(jù)此將農村居民點劃分為不同的發(fā)展類型。

1.3.1 自然條件指標 高程、坡度和河流是影響農村居民點空間分布的重要因素。因此，本研究選擇地形高程、坡度和河流3個指標來描述。

1.3.2 社會經濟環(huán)境指標 社會經濟環(huán)境是農村居民點布局的又一重要影響因素，主要表現(xiàn)在中心城鎮(zhèn)、園區(qū)、耕地等方面。采用上述3個指標反映農村居民點的社會經濟環(huán)境。

2 結果與分析

2.1 農村居民點分布特征分析

運用ArcGIS的景觀參數(shù)計算模塊Patch Analyst計算出疏附縣景觀生態(tài)指標，結果見表2。由表2可知，2013年疏附縣農村居民點用地總面積 13 456.36 hm2，總而言之，疏附縣農村居民點空間分布的密度大小、規(guī)模、形狀特征差異明顯。斑塊總面積（CA）指標中，布拉克蘇鄉(xiāng)的農村居民點面積最大，其次是英吾斯塘鄉(xiāng)，面積最小的是鐵日木鄉(xiāng)；斑塊密度（PD）指標中，鐵日木鄉(xiāng)最高，吾庫薩克鄉(xiāng)和英吾斯塘鄉(xiāng)最低，表明鐵日木鄉(xiāng)的農村居民點的景觀破碎度較高，吾庫薩克鄉(xiāng)和英吾斯塘鄉(xiāng)的農村居民點的景觀破碎度最低，景觀破碎度越低，則說明農村居民點空間分布形態(tài)越穩(wěn)定，吾庫薩克鄉(xiāng)和英吾斯塘鄉(xiāng)的農村居民點在空間分布形態(tài)上呈集中連片狀態(tài)；平均斑塊形狀指數(shù)（MSI）指標中，托克扎克鎮(zhèn)、吾庫薩克鄉(xiāng)和阿克喀什鄉(xiāng)最大，鐵日木鄉(xiāng)最小，表明托克扎克鎮(zhèn)、吾庫薩克鄉(xiāng)和阿克喀什鄉(xiāng)的農村居民點大部分呈不規(guī)則形狀，且形狀也最為復雜，而鐵日木鄉(xiāng)的農村居民點大都呈規(guī)則形狀；平均斑塊面積（MPS）指標中，英吾斯塘鄉(xiāng)和吾庫薩克鄉(xiāng)的農村居民點平均斑塊面積最大，大約是全縣平均水平的兩倍以上，表明其分布比較聚集；鐵日木鄉(xiāng)的農村居民點平均斑塊面積最小，表明其分布比較破碎；面積加權的平均斑塊分維數(shù)（AWMPFD）指標中，最小的是烏帕爾鄉(xiāng)和木什鄉(xiāng)，最大的是阿克喀什鄉(xiāng)，形狀指數(shù)相差很大，研究區(qū)內斑塊的形狀明顯，由此可以看出烏帕爾鄉(xiāng)和木什鄉(xiāng)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，形成的斑塊不會輕易發(fā)生改變，而阿克喀什鄉(xiāng)分維數(shù)大，穩(wěn)定性小，形成的斑塊很容易受人為因素的影響而發(fā)生改變。

疏附縣農村居民點景觀指數(shù)結果從景觀學的角度分析，除了鐵日木鄉(xiāng)以外，其他鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的景觀破碎度都較低，表明疏附縣農村居民點空間形態(tài)穩(wěn)定，自然景觀保護較好，受人類干擾較少；疏附縣的居民點斑塊形狀除鐵日木鄉(xiāng)、塔什米里克鄉(xiāng)和站敏鄉(xiāng)外，其他鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的農村居民點大部分呈不規(guī)則形狀，且形狀也很復雜；疏附縣農村居民點的形狀指數(shù)相差很大，相對來說，烏帕爾鄉(xiāng)和木什鄉(xiāng)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 農村居民點分布與自然條件的關系

2.2.1 農村居民點分布與海拔高度的關系 按照疏附縣的地形特征，將海拔高度分為3種類型，<1 300 m，1 300～1 600 m，>1 600 m。通過ArcGIS 9.3的Reclassify功能對DEM進行重復采樣，并轉換成矢量數(shù)據(jù)，最后用Intersect功能把疏附縣農村居民點數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)進行疊加分析，結果見表3。

隨著海拔的增加，居民點的各項景觀指數(shù)呈現(xiàn)不同的變化趨勢，在平均海拔高度附近范圍內達到極大值或極小值。當海拔高度為1 300～1 600 m時，CA、NP、MPS達到最大值，該區(qū)域農村居民點分布總量最大，分布范圍最廣，MPS達到最大值，該區(qū)域農村居民點密度小，形狀小、且平均斑塊分維數(shù)小，說明農村居民點斑塊破碎卻布局集中。海拔高度<1 300 m時，PSSD、MSI、AWMPFD達到最大值，該區(qū)域農村居民點大部分呈不規(guī)則形狀，且形狀也最復雜，穩(wěn)定性也最小。海拔高度>1 600 m時，PD達到最大值，該區(qū)域農村居民點分布較少，在空間布局上也顯得過于分散。綜上所述，在不同海拔高度的農村居民點呈“倒U”字形，隨著海拔高度的增加，農村居民點的分散度逐漸增大，農村居民點空間布局逐漸零亂，海拔高度較低的地方，農村居民點空間分布相對密集。這主要是因為較低的海拔有利于基礎設施建設和農作物的生長，更適合農村居民點的聚集。

2.2.2 農村居民點分布與坡度的關系 首先，將坡度值分為4個級別，<3°為平地，3°～8°為緩坡，8°～15°為中坡，>15°為陡坡，按照相同的方法將坡度轉為shp數(shù)據(jù)，再與農村居民點進行疊加，結果見表4。由表4可知，農村居民點斑塊主要分布在<3°和3°～8°范圍內，即坡度小于8°時，自然環(huán)境限制小，居民點總量大。endprint

隨著坡度的增加，CA、NP、MPS、PSSD、MSI、AWMPFD逐漸減小，而PD呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。53.68%的農村居民點分布在3°以下，42.39%的農村居民點分布在3°～8°，居民點斑塊形狀復雜，空間分布零散，集聚程度低。當坡度超過15°時，僅有0.28%的農村居民點，由于可供人類居住地面積變得不足，生態(tài)環(huán)境變得惡劣，對人類居住造成一定難度與限制，已經不適于居住。從總量上看，農村居民點受坡度影響明顯，坡度越低，越適宜人居住，居民點的總量越多。隨著坡度增加，宜居水平下降，總量必然減少。農村居民點的斑塊大小和均勻度的變化受地形的影響更加明顯，當坡度低于8°時，農村居民點受地形限制較弱，地勢越平坦，農村居民點斑塊越大；坡度處于8°～15°，農村居民點較分散地分布于較平坦之處，斑塊大小也相對減小；當坡度大于15°時，受制于地形的變化，相對平坦之處較少，農村居民點分布也相對集中，雖然數(shù)量少，但密度很大。綜上所述，坡度的變化是影響農村居民點布局的重要因素，坡度越小，越有利于建設，農村居民點也更容易聚集。

2.2.3 農村居民點分布與河流的關系 河流的走向對農村居民點的布局有很大的影響。因此本研究利用ArcMAP中的Multiple Ring Buffer工具構造多環(huán)緩沖區(qū)，并以500 m為間距進行緩沖處理，將結果與農村居民點進行疊加分析，得到不同河流緩沖區(qū)的居民點分布情況，結果見表5。由表5可知，農村居民點的分布與其距離河流的遠近有密切的關系。隨著農村居民點與河流距離的增加，居民點的數(shù)量逐漸下降，但是在500～1 000 m時，農村居民點的斑塊總面積達到了最大值，農村居民點斑塊密度最大，分散度最小，居民點集約利用程度高，表明這個距離是農村居民點聚居的最佳位置，農村居民點主要沿河流附近集聚，說明農村居民點分布的河流指向性明顯。

2.3 農村居民點分布與社會經濟環(huán)境的關系

2.3.1 農村居民點分布與水澆地的關系 隨著經濟發(fā)展，農村居民點的分布受耕地影響，尤其是在新疆的喀什地區(qū)，農戶常因耕作地而聚集。因此，以500 m為間距進行緩沖處理，緩沖結果與農村居民點數(shù)據(jù)疊加，經過計算得出農村居民點在水澆地因素作用下的景觀格局指數(shù)，結果見表6。由表6可知，在500 m以內，CA、NP、MPS、PSSD達到了最大值，其集聚度也最高，隨著離耕地距離越來越遠，農村居民點的斑塊面積、斑塊數(shù)量逐漸減少；在2 500～3 000 m，MSI、PD和AWMPFD達到了最大值，說明距離耕地越遠，農村居民點斑塊越不規(guī)則，形狀越復雜，也越不穩(wěn)定。充分顯示，農村居民點布局的耕地指向非常明顯，在喀什地區(qū)居民點布局是沿耕作而居，傳統(tǒng)種植觀念依然在貧困的農村大量存在。

2.3.2 農村居民點分布與園區(qū)的關系 疏附縣受到廣州市的支援，經濟發(fā)展突飛猛進，疏附國際物流產業(yè)園和廣州工業(yè)城作為疏附縣的兩個自治區(qū)級園區(qū)，都積極招商引資，為實現(xiàn)疏附縣經濟社會跨越式發(fā)展而努力。居民喜歡將居住場所布局在方便上班的地方。因此，本研究以500 m為間距對園區(qū)進行緩沖處理，分析全縣農村居民點規(guī)模、分布，結果見表7、表8。

疏附廣州工業(yè)城位于薩依巴格鄉(xiāng)，314國道北側，東西約4.3 km，南北約2.7 km，面積998.6 hm2，全部土地為國有未利用的戈壁灘荒地。由表7可知，在500 m以內CA、NP、MPS、PSSD最大，規(guī)模最大，并呈現(xiàn)出距離園區(qū)越遠，農村居民點規(guī)模越小的趨勢。說明距離廣州工業(yè)城500 m是農村居民點聚集的最佳位置，農村居民點主要沿園區(qū)附近集聚，表明農村居民點的園區(qū)指向性明顯。

疏附國際物流產業(yè)園區(qū)位于吾庫薩克鄉(xiāng)，距喀什市中心僅有8 km，是大喀什的重要功能區(qū)。土地總面積432.73 hm2。由于園區(qū)位于中心城區(qū)，農村居民點的分布呈“U”字形，隨著距離園區(qū)越來越遠，農村居民點呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。由表8可知，在500 m以內，CA、MSI、AWMPFD最大，說明距離疏附國際物流產業(yè)園區(qū)500 m是農村居民點聚集的最佳位置，且該區(qū)域農村居民點大部分呈不規(guī)則形狀，且形狀也最復雜，穩(wěn)定性也最小，顯示出了較強的園區(qū)取向。

2.3.3 農村居民點分布與城鎮(zhèn)距離的關系 隨著農村居民點與城鎮(zhèn)距離的增加，居民點分布的數(shù)量越來越少，景觀指數(shù)CA、NP、MPS、PSSD、MSI、AWMPFD逐漸變小，而PD逐漸變大。當農村居民點處于距離城鎮(zhèn)500 m時，農村居民點集聚度最高，景觀破碎度最低，空間分布形態(tài)最穩(wěn)定。AWMPFD從1.04～1.08，形狀指數(shù)相近，表明斑塊的形狀差異不明顯（表9）。綜上所述，農村居民點的數(shù)量與距城鎮(zhèn)距離呈“正相關”關系，與城鎮(zhèn)距離越遠，農村居民點的數(shù)量越少。這主要是2013年廣州市對疏附縣的支援，整體城鎮(zhèn)化程度提高，距離城鎮(zhèn)1 500 m以內的區(qū)域城鎮(zhèn)用地規(guī)模較大。

2.4 農村居民點空間格局優(yōu)化

農村居民點空間格局優(yōu)化是農村發(fā)展的重要內容，采用GIS多因子綜合評價法評價農村居民點的區(qū)位適宜性。將農村居民點的區(qū)位適宜性劃分為3個等級：高適宜、中適宜、低適宜或不適宜，分別對應優(yōu)先發(fā)展型、保留發(fā)展型和限制發(fā)展型。優(yōu)先發(fā)展型農村居民點位于地理位置最優(yōu)的區(qū)域，自然條件最優(yōu)，出行也最便利，未來實現(xiàn)城鎮(zhèn)化的可能性更大，是重點發(fā)展的農村居民點類型；保留發(fā)展型農村居民點由于受自然環(huán)境和社會經濟的影響，可以保留，在適當條件下可以實現(xiàn)逐步持續(xù)發(fā)展；限制發(fā)展型農村居民點適宜性較差，應當限制其發(fā)展。疏附縣農村居民點空間格局優(yōu)化見圖2，該空間格局下的居民點現(xiàn)狀景觀指數(shù)見表10。

由圖2、表10可知，優(yōu)先發(fā)展型農村居民點除了集中分布在中心城區(qū)外，還廣泛分布于各個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），這符合疏附縣未來的發(fā)展。在疏附縣，該類型面積為1 174.69 hm2，占全縣農村居民點面積的8.84%，主要分布在8°以下，海拔1 600 m以下，距離河流和水澆地近，距離園區(qū)和城鎮(zhèn)近的地帶。該區(qū)域斑塊總面積為1 174.69 hm2，斑塊個數(shù)為191，平均斑塊面積6.15 hm2/個，密度0.16個/hm2，密度最大，說明該區(qū)域農村居民點聚集度較強且斑塊面積較大，在今后的居民地整治過程中此區(qū)域屬于優(yōu)化集聚區(qū)。endprint

保留發(fā)展型農村居民點分布也較廣泛，主要分布在較適宜區(qū)域外沿，大部分位于坡度較高，且離河流和水澆地較遠的地帶。該類型面積10 732.99 hm2，占全縣農村居民點面積的80.80%，密度0.10個/hm2，說明該區(qū)域農村居民點較分散，在今后的發(fā)展中可保留現(xiàn)狀。

限制發(fā)展型農村居民點主要分布在區(qū)位條件較差，宜居性不高的地帶。該類型面積為1 375.83 hm2，占全縣農村居民點面積的10.36%，斑塊總面積為1 375.83 hm2，斑塊個數(shù)為98，平均斑塊面積14.04 hm2/個，密度0.07個/hm2，從自然條件、社會經濟條件和土地利用總體規(guī)劃考慮，應限制發(fā)展，開展合村并點等工程。

3 小結與討論

1）疏附縣農村居民點總體呈現(xiàn)出向平地聚集，靠近河流、水澆地、城鎮(zhèn)的分布格局，農村居民點斑塊分布不均勻，數(shù)量和密度差異較大，斑塊大小、均勻度和形狀規(guī)則度也不同。

2）通過GIS的空間分析功能和統(tǒng)計功能，結合景觀格局指數(shù)，得出疏附縣的農村居民點布局受海拔高度、坡度、河流、水澆地、城鎮(zhèn)和園區(qū)的影響。隨著河流、水澆地、城鎮(zhèn)、園區(qū)緩沖半徑的增加，居民點所占比例也逐漸縮?。浑S著坡度的增加，農村居民點規(guī)模逐漸減小。表明疏附縣農村居民點分布受地形、社會經濟條件制約比較嚴重。

3）在綜合考慮了自然條件和社會經濟條件對農村居民點布局的影響基礎上，利用ArcGIS的空間分析功能，構建了疏附縣域范圍內的農村居民點空間優(yōu)化布局，分為優(yōu)先發(fā)展區(qū)、保留發(fā)展區(qū)、限制發(fā)展區(qū)3種類型。各個行政區(qū)內的農村居民點可根據(jù)其類型選擇合理的整治方向。優(yōu)先發(fā)展型的農村居民點空間區(qū)位最優(yōu)，是重點發(fā)展的農村居民點類型；保留發(fā)展型的農村居民點區(qū)位條件較優(yōu)，但不宜繼續(xù)發(fā)展，可保持現(xiàn)狀；限制發(fā)展型的農村居民點區(qū)位條件較差，宜居性不高，應限制發(fā)展，逐步搬遷到條件更優(yōu)的區(qū)域。

借助GIS技術和景觀格局指數(shù)分析疏附縣同一時期的農村居民點空間分布特征，并反映自然和社會經濟對農村居民點空間布局的影響，揭示其分布特征及演變規(guī)律。研究方法具有一定的可行性和可靠性，能為今后同類研究提供一定的方法借鑒和技術支撐。研究結果可為疏附縣新農村建設規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃、農村土地綜合整治等提供決策參考。

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