李靜幀 陳國建

[摘要]以四川省達州市達川區(qū)麻柳鎮(zhèn)為研究對象，采用平均最臨近指數(shù)、核密度估計和景觀格局方法研究農(nóng)村居民點的空間分布特征，結(jié)果表明，麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點是聚集的空間分布模式，整體上呈現(xiàn)“東疏南密”的分布特征，在自然環(huán)境因子上農(nóng)村居民點主要分布在海拔400m范圍內(nèi)，距河流300m范圍內(nèi)，坡度上主要分布在5°～15°范圍內(nèi)，地勢起伏度上主要分布在0m～15m范圍內(nèi)，規(guī)模大、聚集程度高。居民點稀疏區(qū)農(nóng)村居民點越來越破碎，形狀越不規(guī)則。

[關(guān)鍵詞]鄉(xiāng)村振興;農(nóng)村居民點;核密度;景觀格局

[中圖分類號]F301.24[文獻標識碼]A

隨著工業(yè)化和城市化的不斷推進，農(nóng)村地區(qū)發(fā)展不平衡、不充分的問題越來越顯著，且受到國家重視，黨的十九大報告中提出了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，致力于建設(shè)“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風文明、治理有效、生活富?！钡默F(xiàn)代化農(nóng)村，農(nóng)村居民點是農(nóng)村人口居住與活動的主要形態(tài)和場所，是農(nóng)村經(jīng)濟和社會的主要景觀之一，分析其用地結(jié)構(gòu)和空間分布特征對于提升農(nóng)村居民居住品質(zhì)、合理利用土地資源具有重要意義。作為人地關(guān)系的表現(xiàn)核心，農(nóng)村居民點也是一種空間系統(tǒng)，我國的農(nóng)村居民點空間分布往往呈較強的隨機性、紊亂性。這種現(xiàn)象不僅造成了農(nóng)村土地資源的嚴重浪費，還在一定程度上影響農(nóng)村城鎮(zhèn)化進程，甚至會阻礙新農(nóng)村建設(shè)和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展。學界關(guān)于農(nóng)村居民點的研究內(nèi)容主要是農(nóng)村居民點的空間格局演變、空間分布特征及其影響因素以及對其空間布局的優(yōu)化等方面，研究方法方法多樣，已有分形理論、基礎(chǔ)景觀指數(shù)、RS和GIS的空間分析技術(shù)等，研究尺度主要以市、縣為單位，以鎮(zhèn)為研究區(qū)域的研究較少?；诖吮疚囊运拇ㄊ∵_州市達川區(qū)麻柳鎮(zhèn)為研究對象，采用平均最臨近指數(shù)、核密度估計和景觀格局方法研究農(nóng)村居民點的空間整體分布特征，并選取與居民點相關(guān)的自然環(huán)境因子作為影響因子，在景觀尺度上對農(nóng)村居民點的空間分布特征進行分析。以期為麻柳鎮(zhèn)優(yōu)化農(nóng)村居民點空間分布，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村以供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

麻柳鎮(zhèn)位于四川省達州市達川區(qū)東南部，其地理位置為E107°34′20″～107°45′25″，N30°48′51″～31°07′16″，屬亞熱帶季風性濕熱氣候年平均氣溫17.3℃，年均降雨量在1192.5mm以上，海拔在345m～845m。其地勢總體呈東部邊緣、北部邊緣和中部偏東高，西部和南部偏低緩，以丘陵地形為主。全鎮(zhèn)轄24個行政村，2個社區(qū)，217個村小組。轄區(qū)幅員面積49.4km2，現(xiàn)有耕地面積14.29km2。全鎮(zhèn)總?cè)丝?5700人，其中常住人口3萬余人

1.2 數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)處理

本研究所用航拍影像、外業(yè)實地調(diào)繪的數(shù)據(jù)、1：10000地形圖均來源于2016年四川省農(nóng)村承包地確權(quán)所采集。利用ArcGIS10.2軟件，結(jié)合航片影像和外業(yè)實際調(diào)查數(shù)據(jù)提取農(nóng)村居民點，生成農(nóng)村居民點分布專題圖;同時提取河流分布數(shù)據(jù)，分別保存為shapefile格式;利用1：10000地形圖建立數(shù)字高程模型（DEM），通過Spatial analyst模塊生成坡度圖層和地勢起伏度圖層。

1.3 研究方法

1.3.1 平均最臨近指數(shù)。主要用來判斷農(nóng)村居民點空間布局屬于集聚模式還是隨機分布，計算公式如下：

式中：DO為各居民點斑塊與其最近鄰點之間距離的平均值;Dr為假設(shè)隨機模式下農(nóng)村居民點斑塊的期望平均距離;N為農(nóng)村居民點斑塊總數(shù);A為研究區(qū)面積。若ANN指數(shù)小于1，表明農(nóng)村居民點空間布局為聚集模式;反之，則為隨機模式。

1.3.2 核密度估計。主要用于分析和檢驗農(nóng)村居民點在其周圍領(lǐng)域分布的密度大小，是一種統(tǒng)計非參數(shù)密度估計的方法。計算公式如下：

式中：f（x，y）是指位置（x，y）的核密度值;n為農(nóng)村居民點斑塊數(shù)量;h為帶寬;L為核函數(shù);dj為（x，y）位置距第j個觀測位置的距離。該值越高，表明農(nóng)村居民點空間分布密度越大，反之則越小。

1.3.3 景觀格局指數(shù)法。景觀格局指數(shù)是景觀生態(tài)學中一系列量化指標，能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置等特征。Fragstata軟件景觀指數(shù)分類體系主要是針對柵格數(shù)據(jù)進行運算，計算得到的景觀指數(shù)往往隱含一定的生態(tài)意義。結(jié)合研究目的和借鑒前人研究方法，本文選取斑塊面積（CA）、斑塊個數(shù)（NP）、斑塊密度（PD）、景觀形態(tài)指數(shù)（LSI）、斑塊分維數(shù)（FRAC）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、面積加權(quán)的平均斑塊分形指數(shù)（AWMPFD）、和聚集指數(shù)（AI）8個指數(shù)。

2 農(nóng)村居民點空間分布特征

2.1 居民點分布模式

利用平均最鄰近指數(shù)（ANN）判別農(nóng)村居民點的分布類型，可以發(fā)現(xiàn)，麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點空間分布的平均最鄰近指數(shù)為0.58，小于1，屬于聚集分布模式;且校驗值Z為-59.29，小于-2.58，隨機產(chǎn)生此聚集模式的可能性小于1%

2.2 居民點核密度分析

利用核密度密度分析方法制成麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的密度分異圖（見圖1），在Kernel Density中，搜素半徑是一個主要的參數(shù)，本文通過多次實驗選擇搜索半徑為750m，能使麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點密度分異圖達到較好的效果。核密度分析結(jié)果顯示，麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的核密度在0～346.93點/km2，使用自然斷點法把居民點密度圖劃分為五個評價單元，分別為：低密度區(qū)（0～46.26點/km2），中低密度區(qū)（46.26～100.68點/km2），中密度區(qū)（100.68～156.46點/km2），中高密度區(qū)（156.46～235.37點/km2），高密度區(qū)（235.37～346.93點/km2）。可以發(fā)現(xiàn)麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點整體呈現(xiàn)“東疏南密”的空間分布格局，其中中南部地區(qū)農(nóng)村居民點非常密集，然后向東西兩側(cè)呈階梯狀稀疏化分布，且東南部分布獨立的中次密度中心。

其中，高密度區(qū)主要分布在麻柳鎮(zhèn)北部的碾盤灣村和地藏寺村，這些區(qū)域位于202省道沿線交通便利，居民點分布密集;南部中高密度區(qū)環(huán)繞在高密度區(qū)外圍主要以202省道為主向南衍生，大部分分布在南部的爛泥湖村、沙河村、新安寨村、雙堰塘村和中部萬寶寨村部分區(qū)域，西部劉家壩村和任家廟村也有大面積分布，東部中高密度區(qū)主要分布在桶里廟村和蓮花榜村;中密度、中低密度區(qū)和低密度區(qū)主要分布在麻柳鎮(zhèn)西部邊緣和東北部，麻柳鎮(zhèn)東北部主要以地山丘陵為主，受土地資源和地形限制農(nóng)村居民點分布較為分散，低于中部的河流階地區(qū)，西部邊緣地帶地勢相對平坦，耕作半徑較大，使得農(nóng)村居民點分布稀疏。

3 基于景觀格局的農(nóng)村居民點空間特征分析

運用Arcgis10.2和Fragstats軟件測算麻柳鎮(zhèn)25個村5個景觀格局指數(shù)，如表1所示。

由表1得知，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)、任家廟村和松樹堡村斑塊總面積（CA）最大，碾盤灣村、地藏寺村和新安寨村斑塊數(shù)目（NP）最多，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)斑塊數(shù)目最少，因為麻柳場鎮(zhèn)是麻柳鎮(zhèn)的行政中心，居民點密集在目視解譯過程中，將團狀聚集的居民點視為一個斑塊矢量所致。地藏寺村、碾盤灣村和四方碑村斑塊密度（PD）最高，麻柳場鎮(zhèn)和松樹堡村最低，說明地藏寺村、碾盤灣村和四方碑村景觀破碎度高，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)和松樹堡村景觀破碎度低，破碎度低表明景觀空間分布形態(tài)穩(wěn)定，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)和松樹堡村農(nóng)村居民點空間呈連片分布。碾盤灣村、地藏寺村和新安寨村景觀形態(tài)指數(shù)（LSI）最大，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)最小，表明碾盤灣村、地藏寺村和新安寨村的農(nóng)村居民點形狀復雜，受人類活動干擾大，麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)農(nóng)村居民點形狀較規(guī)則。麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)和西興寺村斑塊分維數(shù)（FRAC）最趨近于1，說明這兩個村居民點形狀較規(guī)則。

麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點景觀指數(shù)結(jié)果從景觀學角度說明，除地藏寺村、碾盤灣村和四方碑村景觀破碎度較高外，其他村莊農(nóng)村居民點破碎度較低，說明麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點空間分布較穩(wěn)定，受人類活動干擾較少;居民點形狀除麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)景觀較規(guī)則外，其他村莊農(nóng)村居民點形狀較復雜。

4 農(nóng)村居民點在自然環(huán)境因子上的空間分布特征

自然環(huán)境是農(nóng)村居民點形成和發(fā)展的的基礎(chǔ)，而地形、地貌是影響和制約川東平行嶺谷區(qū)農(nóng)村居民點分布的關(guān)鍵因素。河流的發(fā)育和走向不僅影響人們的生產(chǎn)生活，也影響著人口的分布和居民點的布局。所以本文選取海拔、坡度、地勢起伏度和河流4個自然環(huán)境因子，使用ArcGIS10.2軟件對這4類數(shù)據(jù)進行預處理，之后將它們與麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點面數(shù)據(jù)進行疊加，并選取斑塊面積（CA）、斑塊個數(shù)（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、面積加權(quán)的平均斑塊分形指數(shù)（AWMPFD）、和聚集指數(shù)（AI）6個景觀指數(shù)，利用Fragstates4.2軟件計算不同分類級別的景觀指數(shù)，計算結(jié)果如表2所示。

4.1 居民點在海拔上的空間分布

隨著海拔的升高居民點面積和斑塊個數(shù)減少，而斑塊密度（PD）隨著海拔的升高先增加后減少，最大斑塊指數(shù)（LPI）和面積加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)（AWMPFD）在海拔500～600m達到極值，說明分布在該級海拔的農(nóng)村居民點形狀比其他海拔的居民點形狀更加不規(guī)則，邊界更加曲折。大于600m海拔范圍中聚集指數(shù)（AI）值最大，斑塊個數(shù)最少，說明該級海拔農(nóng)村居民點少且集中分布。海拔400m以內(nèi)的農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)最多但斑塊密度（PD）值最小，且聚集指數(shù)（AI）較大，說明該級海拔的農(nóng)村居民點數(shù)量多，斑塊規(guī)模大且分布密集，這是因為淺丘地區(qū)耕地面積大，具有較高的人口承載能力，交通、電力、學校等基礎(chǔ)公共設(shè)施較好，有利于居民的居住和出行。

4.2 居民點在坡度上的空間分布

斑塊面積和斑塊個數(shù)隨著坡度的增大先增加后減小，在5°～15°達到最大值，斑塊密度（PD）在坡度大于25°范圍內(nèi)最大，最大斑塊指數(shù)（LPI）和聚集指數(shù)（AI）在該范圍內(nèi)達到極值，說明該坡度范圍內(nèi)的居民點分布零散，且形狀不規(guī)則?？梢娐榱?zhèn)農(nóng)村居民點在坡度的配置上是合理的。山區(qū)是泥石流，山洪等自然災害易發(fā)地區(qū)，居民在選址時需要綜合考慮避險、防洪、排水等因子，加之15°以上的坡度區(qū)域耕地瑣碎，交通不便，不利于房屋的建造，所以居民點主要分布在平地和緩坡區(qū)。

4.3 居民點在地勢起伏度上的空間分布

結(jié)合麻柳鎮(zhèn)的行政區(qū)劃發(fā)現(xiàn)，地形起伏度最強烈的是羅頂寨村、圣龍廟村、走馬梁村和三清廟村。所選取的6個景觀指數(shù)都在小于15m的地勢起伏范圍內(nèi)達到極值，說明該地勢起伏度范圍內(nèi)農(nóng)村居民點數(shù)量多，規(guī)模大且聚集度高，說明該級地形起伏度范圍內(nèi)最適合當?shù)鼐用竦木幼?，且易于居民點的集中分布。面積加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)（AWMPFD）和聚集指數(shù)（AI）的最大值和最小值在35m～55m地勢起伏度范圍內(nèi)，說明該級的農(nóng)村居民點斑塊形狀復雜，受人類活動干擾大，且分布零亂。

4.4 居民點在河流上的空間分布

隨著居民點與河流距離的增加，居民點斑塊面積、斑塊數(shù)量、聚最大斑塊指數(shù)（LPI）和集指數(shù)（AI）明顯下降，斑塊密度（PD）逐漸增加，面積加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)（AWMPFD）先增加后減小，距河流300m內(nèi)的農(nóng)村居民點斑塊密度最大，聚集程度最緊實，其集約利用程度高，因為該級范圍內(nèi)的居民點位于河谷區(qū)，灌溉條件便利，耕地面積比重大，有良好的生產(chǎn)和生活資源。

5 結(jié)論與討論

本文采用 ArcGIS的空間統(tǒng)計分析法，運用平均最臨近指數(shù)、核密度估計和景觀指數(shù)法分析了麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的整體空間分布特征，并選取與居民點相關(guān)的自然環(huán)境因子作為影響因子，在景觀尺度上對農(nóng)村居民點的空間分布特征進行分析。結(jié)果表明：

（1）在空間分布上，麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點是聚集的空間分布模式，整體上呈現(xiàn)“東疏南密”分布特征，特別是在中南部地區(qū)農(nóng)村居民點非常密集，然后向東西兩側(cè)呈階梯狀稀疏化分布，且東南部分布獨立的中次密度中心。在景觀學角度上，除地藏寺村、碾盤灣村和四方碑村景觀破碎度較高外，其他村莊農(nóng)村居民點破碎度較低，說明麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點空間分布較穩(wěn)定，受人類活動干擾較少;居民點形狀除麻柳鎮(zhèn)場鎮(zhèn)景觀較規(guī)則外，其他村莊農(nóng)村居民點形狀較復雜。

（2）麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點在自然環(huán)境因子上主要分布在海拔400m范圍內(nèi)，距河流300m范圍內(nèi)，坡度上主要分布在5°～15°范圍內(nèi)，地勢起伏度上主要分布在0m～15m范圍內(nèi)，規(guī)模大、聚集程度高。形狀方面，隨著海拔的升高、坡度和地形起伏度的增加，農(nóng)村居民點越來越破碎，形狀越不規(guī)則，邊界曲折性先復雜后簡單。

（3）核密度估計法直觀的反映了麻柳鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的聚集程度，這為鄉(xiāng)村振興中農(nóng)村居民點的優(yōu)化空間布局提出了指導方向，可以控制農(nóng)村居民點布局散亂無序的現(xiàn)象。用景觀格局方法分析農(nóng)村居民點在自然環(huán)境因子上的空間分布，針對農(nóng)村土地資源浪費和空心化現(xiàn)象，提出擴展中心村鎮(zhèn)的生產(chǎn)生活功能的想法，加強周邊城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)的輻射作用與雙向聯(lián)系，以城市帶動鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展，為居民點整治、建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村和城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展提供一定的科學依據(jù)。

（4）對于影響農(nóng)村居民點空間分布的環(huán)境因子，本文只考慮了自然環(huán)境因子中海拔、坡度、地勢起伏度和河流四個因子，沒有對社會經(jīng)濟環(huán)境因子影響農(nóng)村居民點的空間分布進行分析，在今后的研究中選擇更多因子更全面地分析農(nóng)村居民點的空間分布特征，以便更嚴謹更精確地分析農(nóng)村居民點在環(huán)境因子上的空間分布特征。

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