白 雪，趙 蓉，安祥生

（1.太原師范學(xué)院 地理科學(xué)學(xué)院，山西 晉中 030619；2.太原師范學(xué)院，山西 晉中 030619）

一、引言

鄉(xiāng)村聚落為鄉(xiāng)村人口居住和生產(chǎn)生活的場所，是鄉(xiāng)村地域空間的人口聚居點(diǎn)，農(nóng)村居民與周圍自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化環(huán)境相互作用的現(xiàn)象與過程和結(jié)果[1-5]。對于生態(tài)脆弱的黃河流域來說，其鄉(xiāng)村發(fā)展問題更加復(fù)雜，發(fā)展的形勢更加的嚴(yán)峻。國際上對于鄉(xiāng)村聚落的研究始于19 世紀(jì)20 年代，其研究的內(nèi)容主要包含鄉(xiāng)村聚落空間分布、聚落形態(tài)與分類、聚落景觀以及聚落演化等。20 世紀(jì)30 年代國內(nèi)鄉(xiāng)村聚落研究學(xué)者不斷興起，學(xué)者們對不同區(qū)域鄉(xiāng)村聚落格局、演變及影響機(jī)制進(jìn)行了多尺度研究[6-9]。在國家尺度上，集中和分散是鄉(xiāng)村聚落空間演變的基本形式，不同的地域受到不同自然環(huán)境因素的影響，在區(qū)域尺度上，研究者以不同地域類型區(qū)為例，集中在鄉(xiāng)村聚落空間格局及其動(dòng)力機(jī)制分析。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村聚落集聚特征十分明顯，呈現(xiàn)出“面狀”格局；欠發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村聚落受到城鎮(zhèn)化發(fā)展的影響較大，表現(xiàn)為“線狀”格局較多。對于生態(tài)脆弱的地區(qū)，鄉(xiāng)村聚落發(fā)展規(guī)模、集聚程度的影響因素極其復(fù)雜，因此，對于生態(tài)脆弱區(qū)的鄉(xiāng)村聚落研究尤為必要。山西省沿黃地區(qū)是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，為實(shí)現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展，對于該區(qū)域的研究具有典型意義。故以山西省沿黃19 個(gè)縣為研究對象，借助已有的理論基礎(chǔ)和方法技術(shù)相結(jié)合，深入研究山西省沿黃地區(qū)鄉(xiāng)村聚落的時(shí)空演化特征及其驅(qū)動(dòng)力分析，以期豐富鄉(xiāng)村地理學(xué)在生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)和欠發(fā)達(dá)地區(qū)的研究內(nèi)容。

本文主要基于衛(wèi)星影像目視解譯數(shù)據(jù)，主要運(yùn)用空間分析方法及景觀格局指數(shù)揭示山西沿黃地區(qū)鄉(xiāng)村聚落的時(shí)空演化，借助地理探測器從自然和人文兩個(gè)要素識別其驅(qū)動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展、鄉(xiāng)村脫貧與鄉(xiāng)村振興的有效銜接提供參考。

二、研究區(qū)概況與研究方法

（一）研究區(qū)概況

黃河流域范圍廣闊，流經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東9 個(gè)省區(qū)。流域面積752 443km2。研究區(qū)為黃河流域山西段沿黃區(qū)，坐落位于山西省西側(cè)，黃河邊上，其中包括：河曲縣、偏關(guān)縣、保德縣、興縣、臨縣、柳林縣、石樓縣、永和縣、大寧縣、吉縣、鄉(xiāng)寧縣、河津市、萬榮縣、臨猗縣、永濟(jì)市、芮城縣、平陸縣、夏縣、垣曲縣等19 個(gè)縣（市）全域，國土面積約2.97 萬平方公里，2020 年常住人口為548 萬人、地區(qū)生產(chǎn)總值1 807.55 億元，人均生產(chǎn)總值為79.91 萬元，是山西省重要的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)和待發(fā)展地區(qū)，同時(shí)也是山西省重點(diǎn)扶貧成果鞏固區(qū)域以及實(shí)現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展重點(diǎn)關(guān)注地區(qū)。

（二）數(shù)據(jù)來源

本研究考慮數(shù)據(jù)的可獲得性，將2000—2019 年作為研究的時(shí)間范圍，2010 年作為中間的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。時(shí)間節(jié)點(diǎn)的選擇考慮了研究對象社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。研究用到了大量定量和定性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)來自于中國科學(xué)研究院資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺，包含2000 年、2010 年和2019 年土地利用數(shù)據(jù)、30mASTERGDEM 高程數(shù)據(jù)。遙感影像數(shù)據(jù)是利用BIGMAP 軟件在線下載所得，影像級別為16 的分辨率。交通數(shù)據(jù)來源于全國道路網(wǎng)。人口數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于山西統(tǒng)計(jì)局提供的《山西省統(tǒng)計(jì)年鑒》及全國第七次人口普查數(shù)據(jù)。由于村落實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的不易獲取性，所以在進(jìn)行后續(xù)分析時(shí)均采用解譯后的斑塊數(shù)據(jù)。

（三）研究方法

1.核密度分析。核密度分析是一種非參數(shù)的表面密度計(jì)算，用于分析鄉(xiāng)村聚落空間分布密度大小。其計(jì)算公式如下：

式中：f（x，y）是（x，y）位置的核密度值；n是鄉(xiāng)村聚落斑塊數(shù)；h是帶寬；i是核函數(shù)；di是（x，y）位置距第i個(gè)觀察點(diǎn)的距離。核密度值越高，說明鄉(xiāng)村聚落空間分布密度越高，反之越小。

2.莫蘭指數(shù)（Moran's I）。Moran's I 指數(shù)表示空間范圍內(nèi)要素的聚散程度。本文運(yùn)用Moran's I 來反映鄉(xiāng)村聚落分布的空間全局自相關(guān)程度，計(jì)算公式為：

3.景觀格局指數(shù)。景觀格局指數(shù)來源于景觀生態(tài)學(xué)，它能夠反映聚落斑塊的結(jié)構(gòu)組織和空間格局等。選取斑塊面積（CA）、斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊占景觀面積比（LIP）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、平均斑塊形狀指數(shù)（SHAPE-MN）、蔓延度（CONTAG）7 個(gè)指標(biāo)來衡量鄉(xiāng)村聚落的特征。

4.地理探測器。地理探測器是探測空間分異性，以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的一組統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。其核心思想是基于這樣的假設(shè)：如果某個(gè)自變量對某個(gè)因變量有重要影響，那么自變量和因變量的空間分布應(yīng)該具有相似性[10-11]。

表1 景觀格局指數(shù)及含義

三、鄉(xiāng)村聚落時(shí)空演化及影響因素

（一）時(shí)空演化特征

聚落的空間特征是指聚落的規(guī)模、密度以及集聚等基本特征在空間上的表征，而這些特征都會(huì)受自然地理?xiàng)l件、自然災(zāi)害、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和國家對于鄉(xiāng)村建設(shè)的具體政策的影響。分析聚落整體時(shí)空演化趨勢，就是從宏觀方面整體掌握研究區(qū)域的空間變化特征，本文從規(guī)模、密度和形態(tài)三個(gè)方面分析沿黃鄉(xiāng)村聚落的整體變化趨勢，以期對山西沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落的發(fā)展演化形成直觀的認(rèn)識。

1.總體規(guī)模較小、集聚分異顯著。2000—2019 年增加和減少的斑塊遍布于整個(gè)區(qū)域，以增加的斑塊為主，主要集中在流域北段的保德縣、臨縣、柳林縣、吉縣、鄉(xiāng)寧縣和流域南段的萬榮縣、臨猗縣、芮城縣、平陸縣中；減少的斑塊大多分布在流域北段各縣，以臨縣最為突出；流域南段大多是不變的聚落斑塊。2000—2010 年期間，大致以不變的斑塊為主，依然是增加的斑塊遠(yuǎn)多于減少的斑塊，是鄉(xiāng)村聚落發(fā)展較快的十年，運(yùn)城盆地為高集聚區(qū)，忻州河保偏區(qū)域?yàn)榇胃呒蹍^(qū)。2010—2019 年期間，集聚分布與前十年大致相同，流域南段新增斑塊相較于前十年表現(xiàn)稀疏，流域北段的呂梁山地區(qū)增加和減少的斑塊相對活躍，同時(shí)也說明黃土丘陵區(qū)的鄉(xiāng)村聚落存在不穩(wěn)定性。小規(guī)模的鄉(xiāng)村聚落大幅減少且主要分布在北段，而中等規(guī)模和較大規(guī)模的鄉(xiāng)村聚落有所增加且主要分布在地勢低平區(qū)和交通河流周圍。沿黃鄉(xiāng)村聚落由小規(guī)模集聚轉(zhuǎn)為大中小規(guī)模鄉(xiāng)村聚落混合集聚，較大規(guī)模的鄉(xiāng)村聚落逐漸增多，但總體規(guī)模依舊偏小。

2.“北疏南密”分布特征。山西沿黃區(qū)整體鄉(xiāng)村聚落分布差異性顯著，呈現(xiàn)出“北疏南密”的分布，新增的高密度區(qū)也在增加。整體密度變化較小，大部分區(qū)域以低密度變化為主。2000 年整體鄉(xiāng)村聚落核心密度范圍為（0～0.33）個(gè)/km2；2010 年增長到0.37 個(gè)/km2，2019年減少至0.36 個(gè)/km2。運(yùn)城河津萬榮臨猗縣一直為高密度區(qū)，由于地形平坦人口稠密，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件良好且氣溫降水適宜，臨猗縣為典型的平川縣。2000—2019 年鄉(xiāng)村聚落分布高值與低值區(qū)域總體變化不大。但2000 年高值區(qū)僅分布在萬榮縣、臨猗縣和永濟(jì)市，由于運(yùn)城市鹽湖區(qū)、臨猗縣和夏縣一體化發(fā)展的原因，自2010 年開始向芮城縣平陸縣以及夏縣西北部延伸，呈環(huán)狀分布。低值區(qū)一直集中分布在臨汾三縣，大寧縣吉縣鄉(xiāng)寧縣人口總數(shù)較少，人口密度低是主要原因，因此該區(qū)域的鄉(xiāng)村聚落分布呈現(xiàn)出低密度狀態(tài)。

3.形態(tài)演化由簡向繁。運(yùn)用景觀格局指數(shù)軟件，選取了景觀形狀指數(shù)（LSI）、平均斑塊形狀指數(shù)（SHAPEMN）、蔓延度（CONTAG）等指標(biāo)對山西沿黃地區(qū)鄉(xiāng)村聚落斑塊形態(tài)演化進(jìn)行分析。從表2 可以看出2000—2019 年，景觀形狀指數(shù)不斷增大，由2000年的83.88 增加至2019 年的92.26，增長幅度較大，說明整體上沿黃地區(qū)鄉(xiāng)村聚落的形狀特征由簡單向復(fù)雜在演化，反映出鄉(xiāng)村聚落亟待規(guī)整化。平均斑塊形狀指數(shù)（SHAPE-MN）反映鄉(xiāng)村聚落受外部活動(dòng)的影響程度。2000—2019 年間，山西沿黃地區(qū)平均斑塊形狀指數(shù)整體差異較小，2000 年為1.49，2010年為1.46，2019 年為1.51，說明在將近20 年的時(shí)間里鄉(xiāng)村聚落受外部活動(dòng)的影響小，與該地區(qū)的地貌形態(tài)相關(guān)，但是也有增長的趨勢。蔓延度指數(shù)（CONTAG）是用來表示鄉(xiāng)村聚落的連續(xù)性。2000—2019 年，蔓延度指數(shù)處在51～53 范圍內(nèi)，2000 年的蔓延度指數(shù)差異小說明其鄉(xiāng)村聚落的連續(xù)性較好，2000—2019年蔓延度指數(shù)是呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢。

表2 山西沿黃2000—2019 年鄉(xiāng)村聚落規(guī)模變化

（二）影響因素分析

鄉(xiāng)村聚落的分布及演化都受到多種因素的共同作用，一般分為自然地理環(huán)境因素和人文社會(huì)環(huán)境因素[12]，各類影響因素對鄉(xiāng)村聚落的分布及演化作用強(qiáng)度有差異性。根據(jù)山西沿黃區(qū)相關(guān)資料可知，山西沿黃區(qū)早期鄉(xiāng)村聚落的形成主要受地形、水文等影響，近年來，重大工程項(xiàng)目建設(shè)、精準(zhǔn)扶貧等政策對鄉(xiāng)村聚落產(chǎn)生突發(fā)性影響。所以借鑒前人的研究成果，結(jié)合山西省沿黃區(qū)區(qū)域性特征，從地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面選取指標(biāo)要素進(jìn)行分析。

將沿黃區(qū)劃分為100m×100m柵格單元并進(jìn)行二值化，有村落分布的柵格賦值1，無村落分布的柵格賦值0，運(yùn)用ArcGIS 10.3 的非監(jiān)督離散方法—自然斷點(diǎn)法對8 個(gè)探測因子原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離散化和類型化處理，由高至低分為5 個(gè)等級后作為自變量導(dǎo)入至地理探測器，利用地理探測器識別各要素對沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響力。得出影響因子的影響力值和因子解釋力值，通過顯著性檢驗(yàn)，即p valaue小于0.1。其中q值越趨于1，則影響力越大。山西沿黃鄉(xiāng)村聚落主要影響因子解釋力探測結(jié)果如表3 所示。

表3 山西沿黃鄉(xiāng)村聚落主要影響因子解釋力探測結(jié)果

從表3 可見，各因子對沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布都有不同程度的影響作用，q值從大到小排序依次為高程（X2）、路網(wǎng)密度（X8）、城鄉(xiāng)居民收入比（X5）、人口密度（X6）、坡度（X1）、地形起伏度（X3）、人均GDP（X7）、距河流最鄰近距離（X4）。由此得出，山西沿黃鄉(xiāng)村聚落空間分布主要受到高程、路網(wǎng)密度、坡度、城鄉(xiāng)居民收入比和人口密度等要素的影響。由于沿黃區(qū)特殊地理位置，北段和南段差異性較大，北段海拔高度高，以山地為主，鄉(xiāng)村聚落數(shù)量較少；南段海拔高度低，以盆地為主，鄉(xiāng)村聚落數(shù)量多，因此探測結(jié)果高程因子作用力極其顯著。同時(shí)也說明鄉(xiāng)村聚落的空間分布極其不均衡。路網(wǎng)密度排在第二位，路網(wǎng)密度越高，鄉(xiāng)村聚落數(shù)量越大越聚集，說明鄉(xiāng)村聚落主要沿道路分布，交通網(wǎng)絡(luò)密集區(qū)也是村落分布密集區(qū)。交通網(wǎng)絡(luò)完善程度直接影響鄉(xiāng)村聚落地理可達(dá)性，決定鄉(xiāng)村對外交往可能性。城鄉(xiāng)居民收入比是衡量城鄉(xiāng)收入差距的，屬于經(jīng)濟(jì)因素，城鄉(xiāng)居民收入差距越大的地區(qū)說明該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鄉(xiāng)一體化發(fā)展水平較低，從而導(dǎo)致了地區(qū)經(jīng)濟(jì)對鄉(xiāng)村輻射作用小，無法帶動(dòng)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，鄉(xiāng)村聚落集聚主要還是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，鄉(xiāng)村的非農(nóng)產(chǎn)業(yè)無法接收到城市資本、技術(shù)和資源等要素，鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢。人口密度決定了鄉(xiāng)村聚落的規(guī)模，人是聚落形成的根本。人口越稠密的地區(qū)鄉(xiāng)村聚落集聚越顯著，聚落規(guī)模也較大，呈片狀集聚；人口稀疏的地區(qū)，鄉(xiāng)村聚落集聚程度較低，規(guī)模較小，大多呈點(diǎn)狀集聚。

交互探測器是判斷影響因子之間是否存在相互作用的方法，即2 個(gè)因子共同作用時(shí)，是否會(huì)增強(qiáng)或減弱對因變量的解釋力。識別山西沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落分布影響因素的交互作用程度，結(jié)果如表4所示。

表4 山西沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落影響因素交互作用探測結(jié)果

由表4 可知，影響因素交互作用整體上表現(xiàn)為增強(qiáng)型，表明沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間分布受多種因素共同影響，在完善鄉(xiāng)村聚落合理布局中，同時(shí)對多種影響因素進(jìn)行改進(jìn)提升所產(chǎn)生的影響高于僅提高單因子的影響。X1∩X2（坡度與高程交互作用）、X1∩X3（坡度與地形起伏度交互作用）、X1∩X5（坡度與城鄉(xiāng)居民收入比交互作用）、X1∩X6（坡度與人口密度交互作用）、X1∩X8（坡度與路網(wǎng)密度交互作用）、X2∩X3（高程與地形起伏度交互作用）、X2∩X5（高程與城鄉(xiāng)居民收入交互作用）、X2∩X6（高程與人口密度交互作用）、X2∩X8（高程與路網(wǎng)密度交互作用）、X3∩X5（地形起伏度與城鄉(xiāng)居民收入比交互作用）、X3∩X6（地形起伏度與人口密度比交互作用）、X3∩X8（地形起伏度與路網(wǎng)密度交互作用）、X4∩X8（距河流最鄰近距離與路網(wǎng)密度交互作用）、X5∩X6（城鄉(xiāng)居民收入比與人口密度交互作用）、X5∩X8（城鄉(xiāng)居民收入比與路網(wǎng)密度交互作用）、X6∩X8（人口密度與路網(wǎng)密度交互作用）、X7∩X8（人均GDP 與路網(wǎng)密度交互作用）為雙因子增強(qiáng)型，鄉(xiāng)村聚落分布受多因子綜合作用影響較大交互作用影響力大于0.1 的有19 個(gè)，占交互總量的68%。X2∩X7（高程與人均GDP 交互作用）最強(qiáng)，影響力最大，其次是X2∩X5（高程與城鄉(xiāng)居民收入比交互作用）以及X2∩X4（高程與距河流最鄰近距離交互作用），表明在完善鄉(xiāng)村聚落優(yōu)化布局的過程中需要著重考慮到一個(gè)重要的前提經(jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展是促進(jìn)沿黃區(qū)鄉(xiāng)村聚落優(yōu)化的一個(gè)重要支撐。河流對鄉(xiāng)村聚落的形成和發(fā)展起著關(guān)鍵作用，由于地形制約無法改變，因此最大限度發(fā)揮有利的資源來帶動(dòng)鄉(xiāng)村聚落的合理規(guī)劃。同時(shí)，交互作用影響力大于0.1 的19 個(gè)交互作用形式中高程（X2）是交互最頻繁的影響因子，其他因子與其交互作用后達(dá)到較大值，是重要的復(fù)合影響因素，同時(shí)也說明山西沿黃區(qū)特殊的地理位置對鄉(xiāng)村聚落發(fā)展有很大的制約性。

四、結(jié)論與討論

山西沿黃鄉(xiāng)村聚落整體時(shí)空演化變化較小，以不均衡的集聚分布為主。首先，演化過程中受到高程的影響大于其他因子，在運(yùn)城盆地較為顯著，海拔越低地形越平坦，鄉(xiāng)村聚落數(shù)量、面積就越大；鄉(xiāng)村聚落沿道路和河流集聚特征明顯，在呂梁山段呈現(xiàn)出沿交通線條帶狀分布；其次是人口與經(jīng)濟(jì)因素?？梢钥闯?，自然環(huán)境與地理?xiàng)l件依然是主控因子，交通因素發(fā)揮著重要的導(dǎo)向作用。目前沿黃區(qū)的鄉(xiāng)村聚落呈現(xiàn)出極其不均衡的分布態(tài)勢，隨著國家鄉(xiāng)村振興政策的不斷推進(jìn)，鄉(xiāng)村聚落的發(fā)展將得到完善。未來鄉(xiāng)村聚落空間優(yōu)化和發(fā)展，應(yīng)著重加強(qiáng)交通線的合理規(guī)劃布局以及完善基礎(chǔ)設(shè)施，以加強(qiáng)人文經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響因素彌補(bǔ)和突破自然環(huán)境因素造成的先天局限性，促進(jìn)城鄉(xiāng)要素流動(dòng)共享，推動(dòng)城鄉(xiāng)一體化和融合發(fā)展。本文在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力分析時(shí)，未將目前鄉(xiāng)村政策制度納入進(jìn)行量化分析，是未來研究需要進(jìn)一步注重和完善的地方。山西沿黃區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，城鄉(xiāng)發(fā)展差距較大，是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興和城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，需要更深入的進(jìn)行綜合研究，為未來鄉(xiāng)村聚落合理化布局提供思路，以便有針對性提出更好的發(fā)展途徑。