田雅絲，劉艷芳,3，孔雪松，劉格格

（1.武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學教育部地理信息系統(tǒng)重點實驗室，湖北武漢 430079； 3.武漢大學地理空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079）

鄉(xiāng)村聚落空間演變特征分析

田雅絲1,2，劉艷芳1,2,3，孔雪松1,2，劉格格1,2

（1.武漢大學資源與環(huán)境科學學院，湖北 武漢 430079； 2.武漢大學教育部地理信息系統(tǒng)重點實驗室，湖北武漢 430079； 3.武漢大學地理空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 武漢 430079）

基于武漢市黃陂區(qū)2006和2013年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，使用空間分析方法和景觀格局分析方法，對黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間格局分布與變化進行深入分析。采用相關(guān)分析和逐步回歸模型，進一步探討鄉(xiāng)村聚落空間格局演變的驅(qū)動力。研究結(jié)果表明，2006～2013年黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間格局發(fā)生明顯變化。演變特征可以歸納為聚集型、破碎型和連片發(fā)展型。通過驅(qū)動力分析，黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落聚集化與道路建設(shè)、農(nóng)民人均純收入、地區(qū)生產(chǎn)總值、農(nóng)林牧漁產(chǎn)值、用電量呈顯著線性相關(guān)，鄉(xiāng)村聚落破碎化與土地管理制度、戶籍制度等政策相關(guān)，同時與農(nóng)村居民的個人因素有關(guān)，鄉(xiāng)村聚落連片發(fā)展除了與地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平有關(guān)以外，也較大地受到政府調(diào)控與地方發(fā)展定位的影響。

鄉(xiāng)村聚落；空間格局；演變特征；驅(qū)動力分析

目前國內(nèi)外關(guān)于鄉(xiāng)村聚落變化的研究主要關(guān)注于鄉(xiāng)村聚落的形態(tài)與類型的變化[1-7]、景觀格局與驅(qū)動機制[8-10]、重構(gòu)模式[11-13]等方面。鄉(xiāng)村聚落分布的零散性和碎片化特征在一定程度上增加了其時空變化分析的難度，已有研究大多局限于一個時間節(jié)點上鄉(xiāng)村聚落的空間格局與驅(qū)動力分析，缺少多時間維度的演化格局與驅(qū)動機制分析，在一定程度上影響其分析的全面性和準確性。

鑒于此，本文基于武漢市黃陂區(qū)2006和2013年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合采用核密度分析與熱點分析方法分析其鄉(xiāng)村聚落空間格局演化特征，基于景觀格局指數(shù)，使用主成分分析方法評價鄉(xiāng)村聚落空間演變特征，使用相關(guān)分析方法識別鄉(xiāng)村聚落空間變化的驅(qū)動因素，為政府和規(guī)劃部門指導鄉(xiāng)村聚落空間規(guī)劃提供依據(jù)和決策支持。

1 研究思路與研究方法

1.1 研究思路

使用核密度估計和空間熱點探測方法分析黃陂區(qū)2006年與2013年鄉(xiāng)村聚落空間分布格局，總體上比較鄉(xiāng)村聚落的空間格局演變，使用主成分分析方法，在眾多景觀格局指數(shù)中提取能夠充分反映兩個年份鄉(xiāng)村聚落空間分布特征的主成分并進行綜合評價，進一步對比分析。選取能夠反映黃陂區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展水平的指標，使用相關(guān)分析的方法，找出與鄉(xiāng)村聚落空間分布變化相關(guān)的因子，確定鄉(xiāng)村聚落空間演變的驅(qū)動因素。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線

1.2 研究方法

1）核密度估計。核密度分析主要用于估計位置的密度函數(shù)，是非參數(shù)檢驗方法之一。核密度估計的目的是給定數(shù)據(jù)x1,x2,…,xn，估計該總體的概率密度函數(shù)。

核密度估計的公式為：

式中，n為觀測數(shù)值；h為帶寬或平滑參數(shù)，K為核函數(shù)。

2）熱點分析。熱點分析用于識別具有統(tǒng)計顯著性的高值（熱點）和低值（冷點）的空間聚類，以村莊行政單元為統(tǒng)計單元，使用熱點分析方法，分析高值要素（鄉(xiāng)村聚落數(shù)量多的村莊）和低值要素（鄉(xiāng)村聚落數(shù)量少的村莊）在空間上發(fā)生聚類的位置，其計算公式如下：

式中，Wij(d)為以距離規(guī)則定義的空間權(quán)重；Xj是j區(qū)域的觀測值，Gi*(d)即為z得分。對于具有顯著統(tǒng)計學意義的正的z得分，z得分越高，高值（熱點）的聚類就越緊密。對于統(tǒng)計學上的顯著性負z得分，z得分越低，低值（冷點）的聚類就越緊密。

3）景觀格局分析。常用的景觀格局指數(shù)之間具有很強的相關(guān)性，反映的信息具有很大的交叉性和重復性。齊偉等[14]使用主成分分析的方法，對一組代表性景觀格局指數(shù)進行降維，從原來眾多的變量中篩選出可以充分反映景觀格局特征的指標。借鑒此方法，針對鄉(xiāng)村聚落計算關(guān)于地類的11個常用的景觀格局指數(shù)：TA（地類面積）、LPI（最大斑塊所占面積比例）、MPS（斑塊平均大?。?、PSCV（斑塊面積均方差）、MSI（平均形狀指數(shù)）、NP（斑塊數(shù)量）、PD（斑塊密度）、LSI（景觀形狀指數(shù)）、COHESION（斑塊結(jié)合度）、SPLIT（景觀分離度）、AI（聚集指數(shù)），使用主成分分析方法，提取能夠充分反映鄉(xiāng)村聚落空間格局信息的指標。

4）驅(qū)動力分析。使用Pearson相關(guān)系數(shù)檢驗社會經(jīng)濟因子與鄉(xiāng)村聚落空間演變指標的相關(guān)性，選出具有相關(guān)性的因子。Pearson相關(guān)系數(shù)是統(tǒng)計學中用于度量兩個變量X和Y之間的線性相關(guān)性大小，其值介于-1與1之間，當相關(guān)系數(shù)r為1時，表示兩個變量完全正相關(guān)；當r為-1時，表示兩個變量完全負相關(guān)，當r為0時，表示兩變量間無線性相關(guān)性。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

黃陂區(qū)鄰近武漢市，地處武漢市北部，湖北省東部 偏北（114°8'E～114°37'E，30°39'N～31°21'N）。黃陂區(qū)面積2 261 km2，2015年，戶籍人口112.48萬人。本文主要分析黃陂區(qū)的15個街道和一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共16個研究單元，643個行政村，7 036個農(nóng)村居民點。

本研究基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)來自于2006年、2013年黃陂區(qū)土地利用變更調(diào)查圖（比例尺1︰10 000），按照第二次土地調(diào)查類型提取建制鎮(zhèn)與村莊用地，共同組成鄉(xiāng)村聚落用地[6,14]，社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)源于2007年與2014年《武漢統(tǒng)計年鑒》、《湖北縣域統(tǒng)計年鑒》和《黃陂統(tǒng)計公報》等統(tǒng)計資料。

3 黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落格局時空變化特征

3.1 鄉(xiāng)村聚落空間分布

1）密度分布特征。黃陂區(qū)2006年和2013年鄉(xiāng)村聚落空間分布密度特征如圖2所示?？傮w來看，2006年黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間分布已經(jīng)形成沿道路密集分布的格局，主要集中在南部和中部道路附近；2013年，黃陂區(qū)內(nèi)道路分布網(wǎng)較2006年更為密集，其新增鄉(xiāng)村聚落密集分布于區(qū)北部與南部道路沿線。同時，還可以發(fā)現(xiàn)以下特征：①2006～2013年，黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落總體密度從 2.98 個 /km2增加至 3.78 個 /km2，鄉(xiāng)村聚落整體增多，并呈現(xiàn)集聚的態(tài)勢。②黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布呈現(xiàn)中線密集、東西稀疏的格局。③2013年，南部的灄口、武湖街道，中部的前川街道以及北部的長軒嶺街道、姚家集鎮(zhèn)和蔡店鄉(xiāng)鄉(xiāng)村聚落的空間分布密度明顯增大，成為黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落的密集分布區(qū)。

圖2 2006年（左）和2013年（右）黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布密度圖

2）全局空間聚類分析。黃陂區(qū)2006年與2013年鄉(xiāng)村聚落空間聚類特征如圖3所示?？傮w來看，從2006～2013年，黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落聚類低值區(qū)范圍較小，聚類高值區(qū)的空間分布變化較大。主要表現(xiàn)在北部鄉(xiāng)村聚落聚集區(qū)從顯著變?yōu)椴伙@著，而南部則出現(xiàn)了顯著的鄉(xiāng)村聚落高值區(qū)。從鄉(xiāng)村聚落數(shù)量和規(guī)模變化來看，從2006～2013年，蔡店鄉(xiāng)和姚家集鎮(zhèn)新增鄉(xiāng)村聚落147個，新增鄉(xiāng)村聚落面積1.13 km2。南北橫店、灄口和武湖3個街道，新增鄉(xiāng)村聚落948個，新增鄉(xiāng)村聚落面積44.1 km2。黃陂全區(qū)新增鄉(xiāng)村聚落1 895個，新增鄉(xiāng)村聚落面積71.44 km2。由此可見，南部地區(qū)新增的鄉(xiāng)村聚落無論數(shù)量還是規(guī)模都十分顯著。北部地區(qū)鄉(xiāng)村聚落則緩慢發(fā)展，與總體相比較，不再表現(xiàn)出明顯的聚集特征。而南部三鎮(zhèn)鄉(xiāng)村聚落快速發(fā)展，成為黃陂區(qū)新的鄉(xiāng)村聚落空間聚集區(qū)。

圖3 2006年（左）和2013年（右）黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間聚類“熱點”圖

3.2 鄉(xiāng)村聚落景觀格局特征

通過黃陂區(qū)2006～2013年鄉(xiāng)村聚落空間分布變化研究發(fā)現(xiàn)，黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間分布格局變化較大，空間演變現(xiàn)象顯著。為了進一步分析，根據(jù)選取的11個景觀格局指數(shù)，以每個鎮(zhèn)為單元計算2006年和2013個景觀格局指數(shù)，使用主成分分析方法進行降維，兩個年份各景觀指數(shù)在各主成分中的載荷情況基本保持不變，累計貢獻率分別為96.174%和94.998%。黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落景觀格局分析指數(shù)因此降維成3個主成分，第一主成分包括的變量有：MPS,NP, PD（負相關(guān)）, AI；第二主成分包括的變量有： PSCV，MSI，PD，SPLIT；第三個主成分包括的變量有：LPI, LSI，COHESION，AI。根據(jù)這3個主成分各自所表征的鄉(xiāng)村聚落空間分布的特征（圖4），可將這三種演變特征歸納為聚集型、破碎型和連片型。

圖4 鄉(xiāng)村聚落演變類型

3.3 黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間重構(gòu)的驅(qū)動力分析

借鑒已有的研究[15-17]，根據(jù)黃陂區(qū)的實際情況，選擇17個社會經(jīng)濟指標變化量，分別與鄉(xiāng)村聚落聚集指數(shù)變化、破碎指數(shù)變化與連片指數(shù)變化量作相關(guān)分析。這17個因子包括：X1地方生產(chǎn)總值（元）；X2農(nóng)民人均純收入（元）；X3工業(yè)總產(chǎn)值（元）；X4農(nóng)林牧漁產(chǎn)值（元）。X5第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例（%）；X6第二產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員比例（%）；X7城鎮(zhèn)化率（%）；X8戶數(shù)（戶）；X9人均住房面積（m2）；X10單位面積內(nèi)道路里程（m/m2）；X11鎮(zhèn)區(qū)平均坡度（°），X12人口密度（人/km2），X13用電量（km h），X14農(nóng)作物播種面積（畝），X15農(nóng)作物總產(chǎn)量（噸），X16農(nóng)作物產(chǎn)出效率（斤/畝），X17耕地面積（畝）。相關(guān)分析的結(jié)果如表1所示。

表1 黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間分布格局相關(guān)分析

1）鄉(xiāng)村聚落空間聚集化。根據(jù)鄉(xiāng)村聚落空間聚集變化的回歸模型，單位面積道路里程具有最高的回歸系數(shù)，說明其對鄉(xiāng)村聚落聚集分布的影響程度最大。根據(jù)《武漢統(tǒng)計年鑒》（2007年、2014年），從2006～2013年，黃陂區(qū)農(nóng)林牧漁從業(yè)人數(shù)比例從47.8% 降為 31.92%；工業(yè)從業(yè)人數(shù)比例從 9.39% 升至15.64% ；建筑業(yè)從業(yè)人數(shù)比例從 22.16% 升至 29.85%，其他非農(nóng)從業(yè)人數(shù)比例從20.65%升至22.59%。非農(nóng)從業(yè)人員比例的顯著上升（從52.2%到68.08%）說明，黃陂區(qū)非農(nóng)產(chǎn)業(yè)特別是工業(yè)和建筑業(yè)發(fā)展迅速，公共道路作為連接地區(qū)、輸送人流、物流的橋梁，在黃陂區(qū)已經(jīng)成為鄉(xiāng)村聚落集聚的重要影響因素。農(nóng)業(yè)重要程度的下降以及本區(qū)普遍平坦的地勢地形，也使得傳統(tǒng)鄉(xiāng)村聚落的影響因子例如耕地、坡度[18-20]在本區(qū)鄉(xiāng)村聚落聚集變化的過程中作用并不顯著。除了道路因素，農(nóng)民人均純收入對鄉(xiāng)村聚落空間聚集也具有比較顯著的影響。農(nóng)民人均純收入、地方生產(chǎn)總值、農(nóng)林牧漁產(chǎn)值、用電量都從不同方面表征著一個街道或鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會經(jīng)濟發(fā)展水平，社會經(jīng)濟的發(fā)展和進步，為鄉(xiāng)村聚落的聚集提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，促進了鄉(xiāng)村聚落聚集化的空間演變。

2）鄉(xiāng)村聚落空間破碎化。鄉(xiāng)村聚落的破碎化，是指街道或者鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)部在一段時間內(nèi)出現(xiàn)了許多新的鄉(xiāng)村聚落，并且分布零散，并不呈現(xiàn)一定的規(guī)律。從2006～2013年，黃陂全區(qū)新增鄉(xiāng)村聚落1 895個，新增鄉(xiāng)村聚落面積71.44 km2。新增鄉(xiāng)村聚落的不規(guī)則分布導致一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)村聚落空間分布的破碎化。劉彥隨等學者[21-23]認為，城鄉(xiāng)二元結(jié)構(gòu)的分割、宅基地制度的限制、土地管理制度的缺陷等因素是造成出現(xiàn)大量空閑宅基地和閑置土地的因素，導致農(nóng)村居民點用地不能合理使用，從而造成農(nóng)村空心化。同時，在快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化的過程中，大量農(nóng)村居民涌入城市，但由于戶籍制度的限制，農(nóng)民在城市落戶成為問題，使大部分農(nóng)民保存了城鄉(xiāng)二元性，即在城市長期生活和工作，但同時也保留著在農(nóng)村地區(qū)的居住住宅，對鄉(xiāng)村聚落的聚集發(fā)展存在一定的阻礙。此外，由于“鄉(xiāng)愁”、“歸屬感”等人文情懷的影響，基于養(yǎng)老或未來返鄉(xiāng)的考慮，部分農(nóng)民在城市工作取得一定積蓄以后，也會在家鄉(xiāng)修建新的住宅，導致鄉(xiāng)村聚落的破碎化發(fā)展。

3）鄉(xiāng)村聚落空間連片發(fā)展。鄉(xiāng)村聚落連片發(fā)展與地方生產(chǎn)總值、農(nóng)林牧漁產(chǎn)值和城鎮(zhèn)化率的相關(guān)性說明，鄉(xiāng)村聚落的融合、連片發(fā)展與街道或鄉(xiāng)鎮(zhèn)的整體社會發(fā)展水平有關(guān)。16個街道或鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，武湖街道和灄口街道的鄉(xiāng)村聚落連片發(fā)展程度最為明顯。從2006～2013年，灄口街道的建制鎮(zhèn)面積從8.23 km2升至33.24 km2，武湖街道的建制鎮(zhèn)面積從0.42 km2升至13.34 km2。自2005年，武湖街道將全街63個自然灣集并為“兩鎮(zhèn)四村”，大力建設(shè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)與工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，改變了原有單一農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式，社會經(jīng)濟水平得到顯著提升。灄口街道西鄰天河國際機場、北靠武漢北鐵路編組站、東鄰武漢新港，交通地理位置優(yōu)越，在將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、現(xiàn)代化的同時，也基于自己的交通區(qū)位優(yōu)勢，發(fā)展成為輻射中部、影響全國的農(nóng)產(chǎn)品物流中心。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園的建立、物流集散地的興建使得灄口街道的鄉(xiāng)村聚落快速、集中發(fā)展。同時，在武漢市“工業(yè)倍增”計劃的影響下，大量工業(yè)企業(yè)進駐，極大地影響了鄰近武漢市區(qū)的武湖街道和灄口街道的鄉(xiāng)村聚落空間分布格局。產(chǎn)業(yè)園區(qū)的新建，使得大量綿延鄉(xiāng)村聚落出現(xiàn)，推動了鄉(xiāng)村聚落的連片發(fā)展。由此可見，除了社會經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)，政府的調(diào)控、地區(qū)的發(fā)展定位是鄉(xiāng)村聚落的連片發(fā)展重要驅(qū)動力。

4 結(jié) 語

通過相關(guān)分析和逐步回歸分析，結(jié)合定性分析，探討了黃陂區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間演變的驅(qū)動因素：①鄉(xiāng)村聚落聚集化發(fā)展與道路建設(shè)、農(nóng)民人均純收入、地方生產(chǎn)總值、農(nóng)林牧漁產(chǎn)值、用電量呈顯著線性相關(guān)，說明鄉(xiāng)村聚落的空間聚集分布受地方社會經(jīng)濟發(fā)展水平影響較大；②鄉(xiāng)村聚落破碎化受土地制度、戶籍制度以及個人情感因素等多方面的影響，鄉(xiāng)村聚落連片發(fā)展除了與地方社會經(jīng)濟發(fā)展水平相關(guān)，則與政府調(diào)控與地區(qū)發(fā)展定位有關(guān)。

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P274

B

1672-4623（2017）12-0076-04

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.12.024

2016-10-13。

國家自然科學基金資助項目（41371429）。

田雅絲，博士研究生，主要從事經(jīng)濟地理和城鄉(xiāng)規(guī)劃方面研究。