任艷敏，李淑華，胡兆云，劉 玉※

（1.北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，北京100097；2.國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，北京100097；3.銅陵市叉安區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，安徽銅陵244100）

0 引言

農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局與優(yōu)化是農(nóng)村土地利用問題研究的重點(diǎn)［1-2］。長期以來，在歷史淵源、自然條件、生活習(xí)俗等綜合影響下，農(nóng)村居民點(diǎn)長期處于農(nóng)民自發(fā)選擇狀態(tài)，存在居民點(diǎn)無序擴(kuò)張嚴(yán)重、整體布局分散、內(nèi)部利用效率低、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境改善成本高等問題［3-4］。深入研究影響農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局的內(nèi)外部因素，選取適宜的優(yōu)化策略，對改善農(nóng)村生產(chǎn)、生活、生態(tài)環(huán)境等意義重大［5］。

目前，許多學(xué)者圍繞農(nóng)村居民點(diǎn)的空間特征［6］、適宜性評價(jià)［7］、變化驅(qū)動力［8-10］以及居民點(diǎn)間的影響［11-12］等關(guān)鍵問題開展了大量研究，并取得了一系列成果，為農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化調(diào)整提供參考。但已有研究側(cè)重定量分析河流、交通、海拔、耕作距離等因素對居民點(diǎn)布局的影響［13-14］，對不同類型居民點(diǎn)的布局優(yōu)化策略仍停留在定性分析層面［15-19］。近年來，已有學(xué)者嘗試采用Voronoi圖的空間分割功能，計(jì)算發(fā)生元居民點(diǎn)的勢力影響范圍，進(jìn)而確定影響范圍內(nèi)遷村并點(diǎn)居民點(diǎn)的搬遷方向［20］。但常規(guī)Voronoi圖未考慮發(fā)生元居民點(diǎn)的集聚作用和影響力，難以準(zhǔn)確核定其勢力范圍［21-24］。其次，已有研究的案例區(qū)多集中在地形起伏較小、自然條件同質(zhì)性較高的平原地區(qū)［7，11］，臺地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)布局優(yōu)化策略方面的研究較少。

臺地是指四周有陡崖的、直立于鄰近低地、頂面基本平坦似臺狀的地貌，主要分布在山區(qū)與海岸帶的過渡區(qū)域，一般海拔低于100 m，相對高度在80 m以下，土地利用類型多樣，土地生產(chǎn)潛力較大，是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)和農(nóng)業(yè)基地。海南省作為臺地集中分布區(qū)，全省臺地面積占土地總面積的43.44%。根據(jù)《海南省土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》土地利用功能分區(qū)圖，文章選取位于“環(huán)島臺地農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展用地區(qū)”中的屯昌縣為研究區(qū)，以農(nóng)村居民點(diǎn)圖斑為單元，在構(gòu)建居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)模型的基礎(chǔ)上，基于不同地貌類型制定差異化的居民點(diǎn)空間布局優(yōu)化策略，并利用加權(quán)Voronoi圖指導(dǎo)遷村并點(diǎn)居民點(diǎn)搬遷，以期為臺地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的空間布局優(yōu)化以及下一步國土綜合整治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

屯昌縣是海南省中部內(nèi)陸縣，地處北部沿海與中部山區(qū)過渡地帶；地勢南高北低，中間較為平坦，地貌以丘陵、臺地為主；屬熱帶海洋性季風(fēng)氣候，雨量充沛，干濕分明。全縣土地總面積12.32萬hm2，2015年有1734個居民點(diǎn)圖斑，人均用地115.20 m2；但平均每個行政村有10.77個居民點(diǎn)圖斑，布局分散、集約程度低；加上基礎(chǔ)設(shè)施、公共設(shè)施配套不完善等問題，亟需開展居民點(diǎn)空間布局優(yōu)化研究，為未來農(nóng)村居民點(diǎn)整治提供依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

該文主要數(shù)據(jù)來源為：①2015年土地利用現(xiàn)狀圖，獲取農(nóng)村居民點(diǎn)圖斑數(shù)據(jù)；②土地利用總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫（2006—2020年），獲取鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線、道路、河流、空間管制分區(qū)等數(shù)據(jù)；③《地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃（2013—2020年）》，獲取地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)圖；④《中華人民共和國地貌圖集（1∶100萬）》（2009年），獲取地貌類型數(shù)據(jù)；⑤DEM，獲取地形坡度數(shù)據(jù)；⑥2015年屯昌縣統(tǒng)計(jì)年鑒及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，獲取各行政村工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和人均純收入等信息。該研究以農(nóng)村居民點(diǎn)圖斑作為評價(jià)單元，并在ArcGIS 10.3軟件平臺上實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)地圖矢量化，并統(tǒng)一各個專題圖件的空間投影坐標(biāo)系統(tǒng)。

2 研究方法

2.1 研究思路

由于不同地貌類型區(qū)的地形條件、區(qū)位條件和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在明顯差異，該研究首先將屯昌縣劃分為山地丘陵區(qū)和臺地平原區(qū)；以農(nóng)村居民點(diǎn)圖斑為單元，從發(fā)展基礎(chǔ)、資源稟賦、生活便利和生態(tài)環(huán)境四方面選取指標(biāo)，構(gòu)建綜合影響力評價(jià)模型；然后依據(jù)地貌類型、居民點(diǎn)綜合影響力和圖斑面積，提出4種居民點(diǎn)空間布局優(yōu)化策略；最后從重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)中選取優(yōu)勢圖斑作為發(fā)生元，利用加權(quán)Voronoi圖確定遷村并點(diǎn)型居民點(diǎn)的搬遷方向（圖1）。

圖1 技術(shù)路線Fig.1 Technical framework

2.2 農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)模型構(gòu)建

2.2.1 評價(jià)指標(biāo)體系

參考已有研究［11-18］，結(jié)合屯昌縣實(shí)際情況以及資料的可獲取性，按照生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、村容整潔的要求，從發(fā)展基礎(chǔ)、資源稟賦、生活便利和生態(tài)環(huán)境四方面，構(gòu)建農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

表1 農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)指標(biāo)體系與分值標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation index system and score standard of comprehensive influence of rural residential areas

續(xù)表

（1）發(fā)展基礎(chǔ)。發(fā)展基礎(chǔ)是農(nóng)民利用區(qū)域資源發(fā)展產(chǎn)業(yè)、進(jìn)而提高收益的基礎(chǔ)條件，該研究選擇居民點(diǎn)面積、人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、人均純收入、建設(shè)條件等來表征居民點(diǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。其中，居民點(diǎn)面積越大，說明搬遷成本與難度較高，適宜就地發(fā)展；人均工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值越大，人均純收入越高，說明居民點(diǎn)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較好，落實(shí)相關(guān)規(guī)劃、實(shí)施土地整治等的能力較強(qiáng)，適宜保留繼續(xù)發(fā)展。而建設(shè)條件指土地利用總體規(guī)劃確定的允許、有條件、限制和禁止建設(shè)區(qū)，居民點(diǎn)位于哪個區(qū)域直接影響著其未來發(fā)展?jié)摿εc優(yōu)化方向。

（2）資源稟賦。資源稟賦是農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，該研究選取耕園地面積、地形坡度和地質(zhì)災(zāi)害狀況3個指標(biāo)來表征。其中，耕園地面積越大，說明農(nóng)業(yè)資源越豐富，越適宜就地發(fā)展；地形坡度越大，水土流失概率越大，不利于居民生產(chǎn)和生活，適宜搬遷；地質(zhì)災(zāi)害狀況反映區(qū)域發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率，易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)的居民點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先考慮搬遷。

（3）生活便利。生活便利是農(nóng)民選擇居住區(qū)重點(diǎn)考慮的因素，該研究選取最鄰近指數(shù)、與道路的距離、與城鎮(zhèn)的距離和與醫(yī)院的距離表征。其中，最鄰近指數(shù)是指居民點(diǎn)到周邊居民點(diǎn)的最短距離，反映了居民點(diǎn)在空間上的隨機(jī)或集聚分布狀態(tài)，集聚發(fā)展區(qū)有利于基礎(chǔ)設(shè)施布設(shè)等，是今后居民點(diǎn)優(yōu)化的主要方向，而過于分散的小面積居民點(diǎn)未來考慮搬遷、合并。與道路的距離反映了農(nóng)民出入居民點(diǎn)的便利程度，距離道路越近，越有利于居民出入。與城鎮(zhèn)和醫(yī)院的距離，反映了居民點(diǎn)受城鎮(zhèn)和醫(yī)院的輻射作用，距離越近，受到的輻射作用越大，農(nóng)民生活和就醫(yī)越便利。因此，居民傾向于居住在靠近道路、城鎮(zhèn)和醫(yī)院等基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域。

（4）生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境良好是居民追求健康和生活品質(zhì)的重要方面，該研究選擇林地面積、草地面積和與河流的距離來反映。其中，林地面積和草地面積反映區(qū)域內(nèi)的綠化水平，也間接反映環(huán)境承載能力。林草地面積越大，說明區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境越好，越有利于農(nóng)村居民點(diǎn)的完善與發(fā)展。與河流的距離越近，居民生活用水、農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)用水越便利；再加上人們“依山傍水”的居住習(xí)慣，布局居民點(diǎn)的可能性越大。

2.2.2 綜合影響力評價(jià)模型

為了數(shù)據(jù)的可比性，該研究根據(jù)指標(biāo)性質(zhì)不同，采用［0，100］閉合區(qū)間實(shí)現(xiàn)指標(biāo)分值的標(biāo)準(zhǔn)化，并利用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重（表1）。計(jì)算結(jié)果表明：層次總排序檢驗(yàn)結(jié)果為CI=0，CR=0，具有滿意的一致性，說明確定的指標(biāo)權(quán)重具有合理性和可行性。該研究采用加權(quán)指數(shù)和法［25］計(jì)算居民點(diǎn)綜合影響力。評價(jià)模型為：

式（1）中，F(xiàn)j為評價(jià)單元j的綜合影響力指數(shù)；Aij為評價(jià)單元j第i個評價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值；Wi為第i個評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，n為評價(jià)指標(biāo)總數(shù)。

2.3 加權(quán)Voronoi圖

Voronoi圖作為一種用于空間分割的幾何結(jié)構(gòu)，已廣泛應(yīng)用于地理、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但常規(guī)Voronoi圖僅考慮距離遠(yuǎn)近這一因素，未考慮發(fā)生元的質(zhì)量差別。為實(shí)現(xiàn)在各發(fā)生元差別明顯情況下的空間剖分，該研究采用加權(quán)Voronoi圖進(jìn)行居民點(diǎn)空間勢力范圍的劃分，指導(dǎo)遷村并點(diǎn)居民點(diǎn)搬遷。具體步驟為：①依據(jù)綜合影響力指數(shù)和圖斑面積，選取優(yōu)勢居民點(diǎn)；②利用ArcGIS 10.3中Calculate Geometry工具獲取優(yōu)勢居民點(diǎn)的質(zhì)心點(diǎn)；③以質(zhì)心點(diǎn)為發(fā)生元、綜合影響力平方根為權(quán)重，借助美國喬治亞大學(xué)Mu編寫的wvd 2009程序生成加權(quán)Voronoi圖；④依據(jù)加權(quán)Voronoi圖劃分的優(yōu)勢居民點(diǎn)勢力影響范圍，指導(dǎo)遷村并點(diǎn)居民點(diǎn)搬遷。

3 結(jié)果分析

3.1 綜合影響力評價(jià)結(jié)果分析

利用式（1）計(jì)算所有居民點(diǎn)圖斑的綜合影響力指數(shù)。利用ArcGIS中Natural Breaks工具將其分為3個級別，分別為：I級（75～96.5）、II級（60～75）、III級（35～60）（圖2a）。（1）I級區(qū)居民點(diǎn)平均圖斑面積較大，主要分布在地勢平坦的屯城鎮(zhèn)、楓木鎮(zhèn)等；該類型居民點(diǎn)地理位置優(yōu)越，幾乎沒有自然災(zāi)害，耕地園地面積較大，農(nóng)業(yè)資源豐富，加上靠近縣城且交通便利，方便居民的生產(chǎn)生活，適宜就地穩(wěn)定發(fā)展。（2）II級區(qū)居民點(diǎn)總面積最大，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分布，以屯城鎮(zhèn)、新興鎮(zhèn)和南坤鎮(zhèn)分布最多；該類型居民點(diǎn)所處區(qū)域地形坡度較大，自然災(zāi)害較易發(fā)生；但鄰近度較好且交通便利，周邊林、草地分布較多，耕地資源充足，是緩解重點(diǎn)城鎮(zhèn)村擴(kuò)張壓力和推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的重要區(qū)域，可通過推動田、水、路、林、村綜合整治，改善農(nóng)村生產(chǎn)、生活條件和生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)居民點(diǎn)的集聚能力，成為更高等級的居民點(diǎn)。（3）III級區(qū)居民點(diǎn)平均圖斑面積較小，散亂分布在地勢較高、地形坡度較大、地質(zhì)災(zāi)害較易發(fā)生的區(qū)域；經(jīng)濟(jì)落后、發(fā)展基礎(chǔ)和資源稟賦條件差，發(fā)展?jié)摿^?。患由辖煌ú槐闩c遠(yuǎn)離建制鎮(zhèn)，未來應(yīng)嚴(yán)格禁止新增建設(shè)用地，并逐步遷并到影響力較大的居民點(diǎn)。

3.2 農(nóng)村居民點(diǎn)空間優(yōu)化策略

該研究依據(jù)地貌類型差異，在綜合考慮居民點(diǎn)綜合影響力指數(shù)和圖斑面積的基礎(chǔ)上，提出了4種空間優(yōu)化策略（表2），并統(tǒng)計(jì)了不同策略居民點(diǎn)的面積與圖斑個數(shù)等（表3）。

表2 屯昌縣農(nóng)村居民點(diǎn)空間優(yōu)化策略Table 2 spatial optimization strategy of rural residential areas in Tunchang county

表3 屯昌縣農(nóng)村居民點(diǎn)分類Table 3 Classification of rural residential areas in Tunchang county

（1）城鎮(zhèn)化型。該類居民點(diǎn)主要分布在縣城和鎮(zhèn)政府周圍，受城鎮(zhèn)空間作用引力較大，輻射影響較強(qiáng)，可通過鎮(zhèn)改街、村改居、農(nóng)轉(zhuǎn)非等方式納入城鎮(zhèn)體系進(jìn)行發(fā)展。在優(yōu)化過程中，應(yīng)緊密結(jié)合村莊規(guī)劃、土地整治規(guī)劃與城鎮(zhèn)規(guī)劃，將居民點(diǎn)向住宅小區(qū)集中；同時合理安排轉(zhuǎn)制過程農(nóng)民的生產(chǎn)生活方式，及時將農(nóng)民納入城市社會服務(wù)體系。

（2）重點(diǎn)發(fā)展型。該類居民點(diǎn)的平均圖斑面積最大（10.07 hm2），發(fā)展?jié)撃茌^強(qiáng)，資源比較豐富，加上生活便利和生態(tài)環(huán)境良好，對農(nóng)民具有較強(qiáng)吸引力；應(yīng)將其作為中心村重點(diǎn)發(fā)展，采取集中建設(shè)現(xiàn)代化居民點(diǎn)的方式，引導(dǎo)周邊分散、規(guī)模小的居民點(diǎn)向其集聚，并充分發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢及產(chǎn)業(yè)規(guī)模，吸引資金和勞動力。同時，要在建設(shè)過程中適當(dāng)預(yù)留發(fā)展用地，以備其他農(nóng)村居民點(diǎn)的遷入。

（3）規(guī)?？刂菩汀Ｔ擃惥用顸c(diǎn)面積最大，占全部居民點(diǎn)面積的43.73%，多集中連片分布在臺地平原區(qū)，各方面條件基本能滿足農(nóng)民的生產(chǎn)生活和發(fā)展需要；但基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施條件較差，未來發(fā)展缺乏競爭力。在優(yōu)化居民點(diǎn)布局時，應(yīng)將其作為自然村保留，但限制其發(fā)展，更要防止居民點(diǎn)的無序擴(kuò)張；注重內(nèi)涵挖潛，提高集約利用水平。

（4）遷村并點(diǎn)型。該類居民點(diǎn)平均圖斑面積最小（0.51 hm2），且多零散分布在地勢較高的山地丘陵區(qū)，農(nóng)民收入少、發(fā)展基礎(chǔ)和資源稟賦差，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活；加上基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)建設(shè)不完善，幾乎沒有吸引力，未來考慮將其搬遷。

3.3 基于加權(quán)Voronoi圖的居民點(diǎn)搬遷

屯昌縣共有1 129個遷村并點(diǎn)型居民點(diǎn)，其搬遷方向直接影響著居民的生產(chǎn)生活?？紤]到重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)是農(nóng)村地區(qū)未來重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，且對農(nóng)民的吸引力較強(qiáng)，因此將其作為遷村并點(diǎn)型居民點(diǎn)的搬遷方向。

為便于形成較大規(guī)模的農(nóng)村居民點(diǎn)并擴(kuò)大其影響范圍，該研究從重點(diǎn)發(fā)展型居民點(diǎn)中選取了圖斑面積較大、綜合影響力較高的77個圖斑作為優(yōu)勢發(fā)生元，以影響力平方根為權(quán)重生成加權(quán)Voronoi圖；發(fā)生元居民點(diǎn)即為Voronoi圖分割單元內(nèi)遷村并點(diǎn)型居民點(diǎn)的搬遷方向（圖2b）。在搬遷時，要兼顧遷出區(qū)與遷入?yún)^(qū)農(nóng)民的融合，合理安置移民的住房及生產(chǎn)生活，采取整體搬遷、集中安置、有效提高土地利用效率和基礎(chǔ)設(shè)施的共建、共享率，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)同高效發(fā)展。

圖2 農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)分級與布局優(yōu)化策略Fig.2 Comprehensive influence evaluation and layout optimization strategy of rural residential areas

4 結(jié)論與討論

該研究基于臺地區(qū)特殊的地貌類型，提出了農(nóng)村居民點(diǎn)空間布局與優(yōu)化策略，為區(qū)域農(nóng)村居民點(diǎn)整治與規(guī)劃提供方法參考。主要研究結(jié)論如下。

（1）構(gòu)建了包括發(fā)展基礎(chǔ)、資源稟賦、生活便利和生態(tài)環(huán)境的農(nóng)村居民點(diǎn)綜合影響力評價(jià)模型，并對屯昌縣1 734個居民點(diǎn)圖斑開展評價(jià)分級。其中，I級區(qū)居民點(diǎn)主要分布在臺地平原區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施配套完善、生產(chǎn)生活條件良好，城鎮(zhèn)化水平較高，屬于重點(diǎn)發(fā)展地區(qū)；II級區(qū)居民點(diǎn)耕地資源豐富且交通便利，是緩解重點(diǎn)城鎮(zhèn)村擴(kuò)張壓力和推進(jìn)城鄉(xiāng)發(fā)展一體化的重要區(qū)域；III級區(qū)居民點(diǎn)斑塊小且分布分散，多位于山地丘陵區(qū)，易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)展?jié)摿^小，不宜擴(kuò)建。

（2）基于屯昌縣的地貌類型、綜合影響力指數(shù)和圖斑面積，提出了4種農(nóng)村居民點(diǎn)空間優(yōu)化策略：城鎮(zhèn)化型多位于鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)，應(yīng)納入城鎮(zhèn)體系重點(diǎn)發(fā)展；重點(diǎn)發(fā)展型應(yīng)加大建設(shè)力度，形成一定集聚規(guī)模；規(guī)?？刂菩蛻?yīng)禁止居民點(diǎn)無序擴(kuò)張并限制其發(fā)展規(guī)模，重點(diǎn)挖潛內(nèi)部潛力，提高集約利用水平；遷村并點(diǎn)型應(yīng)嚴(yán)禁新增建設(shè)用地，逐步遷并到附近優(yōu)勢居民點(diǎn)?；诩訖?quán)Voronoi圖確定了重點(diǎn)發(fā)展型77個優(yōu)勢居民點(diǎn)的影響范圍，指導(dǎo)了1129個遷村并點(diǎn)型居民點(diǎn)搬遷。

（3）該研究雖在一定程度上指導(dǎo)了臺地區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)的空間布局與優(yōu)化調(diào)整，但受資料來源限制，無法獲取居民點(diǎn)圖斑的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，只是按照圖斑面積比例將以村為單位的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分配，必然導(dǎo)致綜合影響力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際存在一定差距；基于加權(quán)Voronoi圖指導(dǎo)居民點(diǎn)搬遷，突破了行政界線，僅考慮全縣居民點(diǎn)布局的整體效益，且未對遷出村搬遷意愿以及遷入村接納意愿開展實(shí)地調(diào)研，未來需要進(jìn)一步研究；此外，采用統(tǒng)一的指標(biāo)體系對居民點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，未考慮美好鄉(xiāng)村、古村落、民俗村、少數(shù)民族村等特殊居民點(diǎn)的布局優(yōu)化，在具體操作時需根據(jù)實(shí)際情況對特殊居民點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)或重點(diǎn)發(fā)展。