茄歡，李亞光

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，100083，北京)

基于GIS的熱帶縣域居民點分布特征及空間格局優(yōu)化
——以海南省陵水黎族自治縣為例

茄歡，李亞光?

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，100083，北京)

為了探究熱帶地區(qū)居民點分布特征及優(yōu)化模式，采用Voronoi圖變異系數(shù)與景觀格局指數(shù)，分析海南省陵水縣居民點空間分布特征，利用ArcGIS的空間分析技術(shù)，選取高程、坡向、水源、道路、城鎮(zhèn)、商業(yè)點、居民點規(guī)模和聚集度共8個指標(biāo)，使用多指標(biāo)綜合評價法，進(jìn)行陵水縣居民點人居適宜性評價及空間格局優(yōu)化。結(jié)果顯示：1)陵水縣居民點在縣級和鄉(xiāng)鎮(zhèn)級別均呈現(xiàn)高度集群模式。2)高程、坡度和道路對居民點分布有顯著影響，90%以上的居民點集中在高程低于海拔100 m、坡度<6°的濱海臺地及中部平原地區(qū)；60%的居民點集中在距道路距離<500 m的范圍內(nèi)；城鎮(zhèn)對于農(nóng)村居民點的吸引力在2 000 m以內(nèi)逐級增加，2 000 m以外減少，該值可作為城鎮(zhèn)劃分的參考半徑。3)根據(jù)人居適宜性，將居民點分為城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化型、內(nèi)部挖潛型、并地改造型和異地遷移型4類，并提出相應(yīng)優(yōu)化措施。研究成果將為陵水縣居民點空間格局優(yōu)化，提供可行決策依據(jù)。

Voronoi圖； 居民點； 景觀格局指數(shù)； 人居適宜性； 空間格局優(yōu)化

研究居民點分布，是進(jìn)行城鎮(zhèn)規(guī)劃、保護(hù)水土資源的基礎(chǔ)。陵水黎族自治縣是海南國際旅游島的先行試驗點，縣域土地利用不均勻，用地開發(fā)主要集中在沿海地區(qū)，西北部為人工檳郎林，種植比例不合理，原生植被退化嚴(yán)重，土地利用效率低，雨季水土流失較為嚴(yán)重，居民點布局隨意。當(dāng)?shù)鼐用顸c從自然用地角度和經(jīng)濟(jì)需求方面，均有較大的整理需求。

目前對于居民點的研究，主要集中在居民點分布現(xiàn)狀[1-3]、居民點發(fā)展機(jī)制及影響因素[4]、居民點空間格局優(yōu)化及用地整理等方面[5-6]。陳振杰等[1]使用核密度估計法，分析桐廬縣不同時期居民點分布模式及驅(qū)動因素。閆慶武等[2]使用核估計法、最鄰近距離法，研究桐廬縣居民點聚集程度。海貝貝等[3]使用全局聚類檢驗、熱點分析等方法，分析鞏義市居民點在不同時期的空間格局演變狀況。楊立等[7]以人口、用地規(guī)模為指標(biāo)，分析曲周縣各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展?jié)撃?。朱雪欣等[8]以佛岡縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)為評價對象，選擇自然經(jīng)濟(jì)因子，得出佛岡縣居民點優(yōu)化方案。李四高等[9]研究不同自然因子對驛馬圖居民點適宜度的影響。綜合來看，居民點分布的研究多關(guān)注于居民點分布形態(tài)特征，居民點優(yōu)化的研究多以鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用狀況為評價單元，研究居民點所處鄉(xiāng)鎮(zhèn)的社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境，較少關(guān)注于單個居民點形態(tài)特征、所處區(qū)位優(yōu)劣度等微觀尺度。研究地主要在西南丘陵及長三角地區(qū)，而對于我國獨有的熱帶區(qū)域—海南居民點研究較少。

筆者將海南省陵水縣居民點作為研究對象，使用Voronoi圖及景觀格局指數(shù)，分析陵水縣居民點分布現(xiàn)狀，以居民點規(guī)模、地理和區(qū)位環(huán)境為指標(biāo)，對居民點人居適宜度進(jìn)行評價，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行居民點空間格局優(yōu)化。

1 研究區(qū)概況

海南省陵水黎族自治縣位于海南島的東南部(E109°45′～110°08′，N18°22′～18°47′)，東瀕南海，南與三亞毗鄰。陵水縣區(qū)位狀況見圖1。境內(nèi)地勢西北高，以丘陵和山地為主，東南低，以平原為主。屬于熱帶島嶼性季風(fēng)氣候，全年雨熱資源充足。全縣陸地面積為1 128 km2，共有11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、602個自然村，縣政府位于椰林鎮(zhèn)，總?cè)丝诩s33萬，以黎、漢和苗族人口居多，呈“大雜居，小聚居”的狀況。

圖1 陵水縣區(qū)位圖Fig.1 Location of Lingshui County

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理

由中科院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的2015年海南省陵水縣1∶1萬土地利用類型圖，在GIS中提取居民點；陵水縣水源、公路、建制鎮(zhèn)和商業(yè)點矢量圖，在GIS中設(shè)置緩沖區(qū)；地理空間數(shù)據(jù)庫下載的空間分辨率30 m的數(shù)字高程模型圖，在GIS中與陵水縣行政區(qū)劃圖配比切割，生成高程和坡度圖。

2.2 居民點分布格局

選取Voronoi圖變異系數(shù)Cv，研究陵水縣居民點集聚特征，景觀格局指數(shù)研究分布特征[10]。在GIS中求得居民點質(zhì)心作為發(fā)生元，創(chuàng)建Voronoi圖。根據(jù)C.Duyckaerts和G.Godefroy[11]研究，Cv>64%，點集為集群分布，Cv介于33%～64%，為隨機(jī)分布，Cv<33%，為均勻分布。將居民點柵格圖導(dǎo)入Fragstats，計算景觀格局指數(shù)。

2.3 居民點空間格局優(yōu)化

2.3.1 評價指標(biāo)選取及量化分級 選取評價指標(biāo)，將指標(biāo)分為4級，賦值7、5、3和1，分值越高，人居適宜性越好。引入分布指數(shù)法，消除不同指標(biāo)面積差異帶來的影響，計算公式如下：

P=(Sie/Si)/(Se/S)。

(1)

式中：P為分布指數(shù)；Sie是某因子中居民點占地面積；Si為居民點總面積；Se為某指標(biāo)因子面積；S為研究區(qū)總面積，面積均為km2。當(dāng)P>1，則該區(qū)為居民點分布優(yōu)勢區(qū)，反之，則為非優(yōu)勢區(qū)。

1)地理條件：陵水縣境內(nèi)地貌差異較大，西北部為山地，東南部為平原，地形條件是居民點形成的基礎(chǔ)，地勢格局的高低、水熱條件的再分配，直接影響土地資源開發(fā)的難易程度和利用方式；全縣水源豐富，港口眾多，為人們生活提供基本保障；通常在不同地理環(huán)境下，人居環(huán)境適宜性差異較大。故選取高程、坡度和水源作為自然條件評價因子。

2)區(qū)位條件：區(qū)位條件是影響居民點發(fā)展的重要因素。陵水縣境內(nèi)穿233國道，道路是旅游資源和客源運輸?shù)募~帶；東南沿岸分布酒店、賓館等商業(yè)點，直接帶動周圍經(jīng)濟(jì)聯(lián)動發(fā)展；建制鎮(zhèn)是介于城市與鄉(xiāng)村之間的一種過渡性居民點，具有獨特的經(jīng)濟(jì)特征，對周邊居民點的分布有著直接影響。故選取道路、建制鎮(zhèn)和商業(yè)點作為區(qū)位條件評價因子。

3)斑塊條件：居民點斑塊的空間分布和形態(tài)直接決定了其人居適宜度。聚集程度和規(guī)模越大的居民點，越宜發(fā)展為城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)[12]，一般人居適宜性較強(qiáng)地區(qū)，居民點斑塊面積較大，集聚程度高。故選取面積和聚集度作為斑塊條件評價因子。

2.3.2 評價指標(biāo)權(quán)重確定 采用主觀賦權(quán)法中的層次分析法對因子進(jìn)行權(quán)重賦值，使結(jié)果更符合當(dāng)?shù)靥卣?表1)。

2.3.3 適宜性評價 在GIS柵格計算器中，采取加權(quán)求和法，將各個指標(biāo)圖層疊加，計算陵水縣居民點人居適宜性綜合分值，按照自然間斷點分級法，將分值分為4級[13]。

3 結(jié)果與分析

3.1 陵水縣居民點分布特征

由圖2和表2可知，陵水縣居民點Cv值為253.99%，分布為集群型，呈北部空曠，而東南和中部聚集的狀態(tài)。全縣共有298個居民點斑塊，用地比例為4.32%。平均居民點密度為0.24個/km2，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元最大密度為0.95 km2，最小為0.10 km2，居民點區(qū)域密度差異較大，說明居民點在空間分布上不均衡，區(qū)域差異明顯。居民點平均面積為17.38 hm2，小于平均規(guī)模的居民點有232個，占總數(shù)的77.85%，說明居民點較為細(xì)碎，整體規(guī)模較小。

3.2 陵水縣居民點適宜性評價

3.2.1 居民點與各指標(biāo)因子量化關(guān)系

1)地理條件對陵水縣居民點分布影響。由表3和圖3可知，高程<100 m、坡度<6°的區(qū)域，分布了>90%的居民點，分布指數(shù)遠(yuǎn)大于其他區(qū)，隨著高程和坡度的增加，居民點面積和數(shù)量顯著減小。這是因為高程和坡度的增大，水土流失加重，坡面變得細(xì)碎，農(nóng)耕與人居用地的開發(fā)難度增大。距水源500 m內(nèi)，分布指數(shù)最小，其原因為陵水縣部分湖泊設(shè)置港口，近距離無法大面積布置居民點；而其余緩沖層居民點分布較為均勻，是因為陵水縣水量充沛，對水源的依賴程度無內(nèi)陸地區(qū)明顯。

表1評價指標(biāo)量化分級及權(quán)重

Tab.1Levels of evaluation indexes and their weights

評價指標(biāo)EvaluationindexⅠ級/9分LevelⅠ/9pointsⅡ級/7分LevelⅡ/7pointsⅢ級/5分LevelⅢ/5pointsⅣ級/3分LevelⅣ/3points權(quán)重Weight高程Elevation/m0～100100～400400～800>8000.213坡度Slope/(°)0～66～1515～25>250.141距水源距離Watersourcebuffer/m500～15000～5001500～2000>20000.082距道路距離Roadbuffer/m0～10001000～15001500～2000>20000.239距城鎮(zhèn)距離Townbuffer/m0～10001000～15001500～2000>20000.111距商業(yè)區(qū)距離Downtowndistrict/m0～500500～10001000～2000>20000.079居民點規(guī)模Settlementscale/hm22.25～20.2520.25～74.2574.25～180180～634.50.086聚合度Aggregation25.00～60.0060.00～78.0478.04～90.9090.90～1000.049

圖2 陵水縣居民點Voronoi多邊形集合Fig.2 Voronoi polygon set of settlements in Lingshui County

研究區(qū)Studyarea總面積Totalarea/hm2用地比例Percentageoflanduse/%斑塊數(shù)Patchnumber密度Density/(個·km-2)平均面積Averagearea/hm2Cv值Cvindex/%陵水縣LingshuiCoun-ty4729.104.322980.2417.38253.99本號鎮(zhèn)BenhaoTown354.910.87410.108.65207.09提蒙鄉(xiāng)TimengTown487.4810.50440.9511.0796.28隆廣鎮(zhèn)LingguangTown227.332.57320.367.10164.81文羅鎮(zhèn)WenluoTown215.133.41270.437.96139.10光坡鎮(zhèn)GuangpoTown212.121.89240.218.79107.60三才鎮(zhèn)SancaiTown505.7511.23280.6218.04110.01椰林鎮(zhèn)YelinTown1493.4021.16470.6731.7383.99英州鎮(zhèn)YingzhouTown541.443.92360.2615.0491.92新村鎮(zhèn)XincunTown434.6010.27100.1843.4695.60黎安鎮(zhèn)Li'anTown354.708.42230.5415.42121.04

表3不同地理環(huán)境范圍下居民點分布特征

Tab.3Distribution of settlements on different geographical condition

評價指標(biāo)影Evaluationindex分類Classification總面積Totalarea/hm2數(shù)量Number平均面積Meanarea/hm2用地比例Percentageoflanduse/%分布指數(shù)DistributionIndex/%0～1004767.4929316.4199.21.58高程Elevation/m100～40017.01223.150.3540.04300～80011.47111.140.2380.03>8000.0310.0260.0520.010～64646.252608.9597.082.02坡度Slope/(°)6～15109.76442.492.290.1215～2523.0073.280.4800.03>257.2961.210.1520.020～500452.149.4038.019.300.06水源Watersourcebuffer/m500～15001255.2325.0921.4526.071.441500～2000446.949.2916.249.281.26>20002661.1365.9825.0055.271.29

圖3 不同地理條件下陵水縣居民點分布特征Fig.3 Distribution of settlements on different geographical condition

2)區(qū)位條件對陵水縣居民點分布影響：由表4和圖4可知，距道路500 m內(nèi)，分部了76%的居民點，分布指數(shù)遠(yuǎn)大于其他區(qū)，距離道路越遠(yuǎn)，斑塊越細(xì)碎和零散。距城鎮(zhèn)2 000 m內(nèi)，居民點面積呈增長趨勢，2 000 m以外，居民點逐層減少，城鎮(zhèn)吸引力逐漸下降?？梢?，陵水縣城鎮(zhèn)點對于農(nóng)村居民點吸引的優(yōu)勢區(qū)間體現(xiàn)在2 000 m內(nèi)，在日后的居民點優(yōu)化布局時，可作為吸引半徑的參考值。

3.2.2 居民點適宜性評價結(jié)果 由表5可知，居民點適宜性評價值的范圍為1.74～9.01，平均值為5.54，標(biāo)準(zhǔn)差為1.21。適宜性從優(yōu)到劣依次為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級。

3.3 基于適宜性評價的陵水縣居民點布局優(yōu)化

根據(jù)陵水縣居民點適宜性分級，將其劃分為城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化型、內(nèi)部挖潛型、控制擴(kuò)建型和異地遷移型4種類型。

3.3.1 城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化型 第Ⅰ級居民點，適宜性值>7.99，占地面積638.97 hm2。居民點主要分布在建制鎮(zhèn)周邊、平原和濱海臺地。區(qū)位和地理條件均為優(yōu)渥，受中心鎮(zhèn)輻射作用較大，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程，中心鎮(zhèn)向周邊蔓延，周邊居民點逐漸被吸入中心鎮(zhèn)。近年來，陵水縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要以旅游、休閑服務(wù)業(yè)為主，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來城鎮(zhèn)就業(yè)機(jī)會及勞務(wù)人口需求，可吸納更多農(nóng)業(yè)戶口。建議將此類居民點以農(nóng)轉(zhuǎn)非、鎮(zhèn)改街和村改居的方式向城鎮(zhèn)方向轉(zhuǎn)型。

3.3.2 內(nèi)部挖潛型 第Ⅱ級居民點，適宜性值4.70～7.99，占地面積1 942.95 hm2。居民點主要分布于中部平原地區(qū)的行政村或自然村，部分沿路網(wǎng)呈帶狀分布，占地面積廣、用地程度不夠集約。區(qū)域地形起伏小，水利設(shè)施完備，土地自然產(chǎn)值高；周邊基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，具有一定人口規(guī)模，內(nèi)部開發(fā)潛力大，為陵水縣主要生活生產(chǎn)區(qū)。按照縣域土地利用規(guī)劃及保證基本農(nóng)耕用地，建議進(jìn)行內(nèi)部土地利用模式再配置，將規(guī)模較大的居民點劃為中心村，零散居民點向其聚攏，使居民點向集約用地方向發(fā)展；同時，預(yù)留部分發(fā)展用地，以備產(chǎn)業(yè)發(fā)展及居民點遷入。

表4不同區(qū)位條件下陵水縣居民點分布特征

Tab.4Distribution characteristics of settlements on different location condition

評價指標(biāo)Evaluationindex分類Type總面積Totalarea/hm2用地比例Percentageoflanduse/%NPNumber/n平均面積Meanarea/hm2分布指數(shù)Distributionindex/%0～5002819.3858.543776.191.62距道路緩沖區(qū)>500～1000858.4317.823822.590.09Roadbuffer/m>1000～1500471.929.80607.860.02>1500～2000433.659.00894.870.01>2000232.064.81653.570.010～1000449.1614.292220.411.32距城鎮(zhèn)緩沖區(qū)1000～1500669.2121.307231.411.44Townbuffer/m1500～2000817.4426.014020.441.012000～2500681.4621.692527.251.11>2500587.4718.704114.320.07

圖4 不同區(qū)位條件下陵水縣居民點分布特征Fig.4 Distribution of settlements in different location condition

項目Item居民適宜性Residentialsuitability居民點分類ClassificationⅠ級LevelⅠⅡ級LevelⅡⅢ級LevelⅢⅣ級LevelⅣ適宜度指數(shù)Suitability>7.994.70～7.992.29～4.700～2.29面積Area/hm2638.971942.951429.85810.65比例Percentage/%13.2540.2929.6516.81

3.3.3 控制擴(kuò)建型 第Ⅲ級居民點，適宜性值2.29～4.70，占地面積1 429.85 hm2。主要分布于西北部山麓地區(qū)，分布較為零散，距中心集鎮(zhèn)、道路和商業(yè)點有一定距離。此類居民點人居適宜性較低，發(fā)展中缺乏對周邊區(qū)域的輻射力，部分居民點隨著人口遷移會逐漸消亡。優(yōu)化過程中，應(yīng)控制居民點擴(kuò)張規(guī)模，以就地整理和更新為主。通過完善交通設(shè)施，加強(qiáng)其與周邊中心村的聯(lián)系，當(dāng)居民點減小到一定規(guī)模時，可引導(dǎo)與周圍中心村合并。

3.3.4 異地遷移型 第Ⅳ級居民點，適宜性值0～2.29，占地面積810.65 hm2。主要分布在北部吊羅山地區(qū)，規(guī)模和密度均較小，交通生活基礎(chǔ)措施不完善，人居適宜性低。對其進(jìn)行設(shè)施的建設(shè)難度大，且會造成資源浪費，建議進(jìn)行統(tǒng)一改造和異地遷移，將部分居民點并入鄰近的中心村鎮(zhèn)。本區(qū)為森林保護(hù)區(qū)，應(yīng)堅持以林業(yè)生產(chǎn)為主，結(jié)合陵水縣“林膠合一”的方針，合理利用森林資源，保護(hù)水源涵養(yǎng)林，明確林地界限，落實山地所有權(quán)，加速林區(qū)發(fā)展。

4 結(jié)論及討論

筆者將GIS的空間分析功能與景觀格局指數(shù)法結(jié)合，對居民點在不同自然和區(qū)位條件下的分布，進(jìn)行定量分析。研究表明：Cv值可定量劃分斑塊分布的集聚和離散程度。陵水縣居民點整體呈現(xiàn)東南密集、西北稀疏的集群分布模式。熱帶地區(qū)居民點分布主要與坡度、高程、道路和城鎮(zhèn)等因素相關(guān)，與坡向和水源幾乎無影響，90%以上的居民點分布在平地緩坡區(qū)，隨著高程和坡度的增加，呈顯著下降趨勢，距城鎮(zhèn)和道路越遠(yuǎn)，居民點數(shù)量越少，分布規(guī)模越小，居民點對水源的依賴程度無內(nèi)陸地區(qū)明顯。

根據(jù)居民點分異狀況，選取指標(biāo)因子，在ArcGIS中，將指標(biāo)圖層加權(quán)疊加，得出陵水縣居民點綜合人居適宜性評價等級圖，用自然間斷點法，將居民點按照適宜性值，分成城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化型、內(nèi)部挖潛型、控制擴(kuò)建型和異地遷移型4種類型。研究方法具有一定可靠性，能為今后同類研究提供一定的借鑒，其結(jié)果可為陵水縣城鎮(zhèn)規(guī)劃和用地整治提供決策參考。

筆者對于居民點的分布研究，以地理和區(qū)位環(huán)境為主，缺少經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境影響下的居民點分布及變化。隨著研究區(qū)發(fā)展成熟，地理環(huán)境對居民點分布及適宜性的影響將逐漸減小，經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境的影響將逐漸變大；且僅選取單一時間的居民點分布狀況進(jìn)行分析，缺乏對居民點沿時間軸變化的分析和對居民點未來格局演變的預(yù)測。

預(yù)計今后在數(shù)據(jù)充分的基礎(chǔ)上，提取多年居民點逐年用地變化狀況，運用灰度模型、線性回歸等方法，縱向分析居民點演變趨勢，估計居民點今后分布用地狀況，對居民點發(fā)展趨勢進(jìn)行探究；同時，結(jié)合陵水縣在海南省城鎮(zhèn)規(guī)劃、用地規(guī)劃等政策，以及經(jīng)濟(jì)和社會背景，對居民點優(yōu)化布局進(jìn)行深入研究。

[1] 陳振杰,李滿春,劉永學(xué). 基于GIS的桐廬縣農(nóng)村居民點空間格局研究[J]. 長江流域資源與環(huán)境,2008,17(2):180.

CHEN Zhenjie, LI Manchun, LIU Yongxue. Rural settlements in Tonglu County[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2008, 17(2):180.

[2] 閆慶武,卞正富. 基于GIS-SDA的居民點空間分布研究[J]. 地理與地理信息科學(xué),2008,24(3):57.

YAN Qingwu, BIAN Zhengfu. Study on distribution patterns of settlements based on GIS-SDA[J]. Geography and Geo-Information Science, 2008, 24(3):57.

[3] 海貝貝,李小建,許家偉. 鞏義市農(nóng)村居民點空間格局演變及其影響因素[J]. 地理研究,2013,32(12):2257.

HAI Beibei, LI Xiaojian, XU Jiawei. Spatio-temporal evolution of rural settlements in Gongyi[J]. Geographical Research,2013,32(12):2257.

[4] 李云強(qiáng),齊偉,王丹,等. GIS支持下山區(qū)縣域農(nóng)村居民點分布特征研究：以棲霞市為例[J]. 地理與地理信息科學(xué),2011,27(3):73.

LI Yunqiang, QI Wei, WANG Dan, et al. Research on spatial distribution characteristics of rural settlements in mountainous areas at county level based on GIS: a case study in Qixia City[J]. Geography and Geo-Information Science, 2011, 27(3):73.

[5] 姜廣輝,張鳳榮,秦靜,等. 北京山區(qū)農(nóng)村居民點分布變化及其與環(huán)境的關(guān)系[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,22(11):85.

JIANG Guanghui, ZHANG Fengrong, QIN Jing, et al. Relationship between distribution changes of rural residential land and environment in mountainous areas of Beijing[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2006, 22(11):85.

[6] 朱曉華,陳秧分,劉彥隨,等. 空心村土地整治潛力調(diào)查與評價技術(shù)方法：以山東省禹城市為例[J]. 地理學(xué)報,2010,65(6):736.

ZHU Xiaohua, CHEN Yangfen, LIU Yansui, et al. Technique andmethod of rural land consolidation potential investigation and assessment[J]. Acta Geographica Sinica, 2010, 65(6):736.

[7] 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[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2011,27(10):308.

YANG Li, HAO Jinmin, WANG Shaolei, et al. Spatial structure optimization of rural residential land based on spatial interaction[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(10):308.

[8] 朱雪欣,王紅梅,袁秀杰,等. 基于GIS的農(nóng)村居民點區(qū)位評價與空間格局優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,65(6):326.

ZHU Xuexin, WANG Hongmei, YUAN Xiujie, HOU Xinxin. Evaluation and optimization of spatial distribution of rural settlements based on GIS[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010, 65(6):326.

[9] 李四高,李亞光,李憲,等. 典型土石山區(qū)驛馬圖居民點空間分布格局及人居適宜性特征研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,37(2):160.

LI Sigao, LI Yaguang, LI Xian, et al. Research on the Spatial distribution pattern of rural residential areas and characteristic of the human settlement suitability in Yimatu of the typical earth-rocky mountainous area[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2014, 37(2):160.

[10] 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[J]. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2012,33(3):45.

ZHANG Xia, WEI Chaofu, NI Jiupai, et al. Distributionpatterns and influence factors of rural settlements in the hilly and mountainous areas in Chongqing Municipality[J]. Chinese Journal of Agriculture Resources and Regional Planning, 2012,33(3):45.

[11] DUYCKAERTS C, GODEFROY G. Voronoi tessellation to study the numerical density and the spatial distribution of neurons [J]. Journal of Chemical Neuroanatomy, 2000, 20(2): 83.

[12] 宋文,吳克寧,劉浩然,等. 基于地理空間適宜性指數(shù)自相關(guān)的農(nóng)村居民點整理分區(qū)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2016,32(19):249.

SONG Wen, WU Kening, LIU Haoran, et al. Zoning of rural residential land consolidation based on spatial autocorrelation of geographical spatial suitability index[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(19):249.

[13] 謝保鵬,朱道林,蔣毓琪,等. 基于多因素綜合評價的居民點整理時序確定[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014,30(14):289.

XIE Baopeng, ZHU Daolin, JIANG Yuqi, et al. Consolidation schedule determination of rural residential areas in Yumen based on multi-factor comprehensive evaluation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(14):289.

GIS-basedspatialdistributioncharacteristicsofsettlementsanditsoptimizationinthetropicalLingshuiCountyofHainanProvince

QIE Huan, LI Yaguang

(College of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, 100083, Beijing, China)

BackgroundThe spatial distribution pattern of settlements has a significant influence on intensification utilization of land resource and regional economic development. In order to study the distribution characteristics and pattern in tropical area, a case study in Lingshui County of Hainan Province has been addressed.MethodsThe local digital basic map was collected from data center of Chinese academy of sciences. The resident GPS point map was picked out to generate Voronoi diagram and landscape pattern index of Lingshui County. The Voronoi value is an index to classify the distribution situation of point set. Combining Voronoi diagram coefficient variation with landscape pattern index, the aggregation characteristics and distribution pattern of settlements in Lingshui were analyzed. The DEM map and topographic map were used to generate terrain index and buffer map of Lingshui County. Applying GIS spatial analysis, 9 kinds of suitability index: elevation, slope, water source buffer, road buffer, town buffer, downtown district, scale and aggregation of settlements were chosen to study the human settlement suitability in Lingshui County of Hainan Province. Each index was divided into 4 levels (Level I, II, III and IV) according to its correlation with settlement distribution.Results1)TheCvcoefficient of variation value of settlements in Lingshui County was 253.99%, in both town and country level, the spatial pattern of settlements presents cluster. 2) The terrain and road were of significant influences to settlement distribution in Lingshui, more than 90% settlements were located in the southeast of the county, whose elevation was lower than 100 m, and slope was smaller than 6°. About 60% settlements were located within the distance of 500 m from main highway. The attractions of town were gradually increasing within 2 000 m while began to weak out of 2 000 m. Thus, it can be considered as a reference radius for settlement optimization. 3) According to the comprehensive suitability value of human settlements, the settlements in Lingshui was divided into 4 types: urban transformation type, the first level settlement, suitability value was greater than 7.99, area was 638.97 hm2; internal development type, the second level settlement, suitability value was between 4.70-7.99, area was 1 942.95 hm2; development control type, the third level settlement, suitability value was between 2.29-4.70, area was 1 429.85 hm2; and the removal type, suitability value was between 0-2.29, and area was 810.65 hm2.ConclusionsMethod was illustrated according to the suitability level of settlements, and this paper provides efficient information and reasonable practice for settlement arrangements in Lingshui County.

Voronoi diagram; settlements; landscape patter index; residential suitability; spatial distribution

S157

A

2096-2673(2017)05-0078-08

10.16843/j.sswc.2017.05.010

2017-05-08

2017-07-28

項目名稱： 水利部水土保持植物開發(fā)管理中心，海南省2014年國家水土保持重點建設(shè)項目“陵水縣小妹西干渠小流域綜合治理實施方案”

茄歡(1991—)，女，碩士研究生。主要研究方向：人居環(huán)境及GIS應(yīng)用。 E-mail:qiehuan1991@163.com

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李亞光(1959—)，男，副教授。主要研究方向：人居環(huán)境與GIS應(yīng)用。E-mail: yiaguang@bjfu.edu.cn