紀(jì)惠文，查小春

(陜西師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，陜西 西安 710119)

鄉(xiāng)村聚落是農(nóng)村人口的主要聚居地和進(jìn)行生活生產(chǎn)等社會活動的中心場所，也稱為農(nóng)村居民點，主要包括村莊和集鎮(zhèn)[1-2]，其形成和發(fā)展演化與自然條件、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展密不可分。國外對鄉(xiāng)村聚落研究始于19世紀(jì)，研究范式由最初簡單的定性描述發(fā)展到計量化和模式化階段，并逐漸向社會和人文方向轉(zhuǎn)型，研究內(nèi)容越來越注重聚落演變、聚落空間形態(tài)與分類、鄉(xiāng)村聚落重構(gòu)、聚落景觀和生態(tài)研究等[3-6]。國內(nèi)聚落研究開始較晚，但在鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略推動下，我國城鄉(xiāng)結(jié)合程度加強(qiáng)，鄉(xiāng)村聚落空間格局發(fā)生較大變化，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于鄉(xiāng)村聚落的研究逐漸豐富，研究區(qū)域涉及黃土地區(qū)[7]、江南丘陵地區(qū)[8]、巖溶山地區(qū)[9]、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)[10-11]和平原地區(qū)[12]等；研究方法多采用定性和定量相結(jié)合，并逐漸向多學(xué)科發(fā)展，引入3S技術(shù)、景觀格局指數(shù)分析、空間計量模型、空間統(tǒng)計分析和實地考察調(diào)研等；研究內(nèi)容包括鄉(xiāng)村聚落空間特征，鄉(xiāng)村聚落演變及其影響因素，聚落演變類型、鄉(xiāng)村聚落空間優(yōu)化和空間重構(gòu)模式研究等[13-15]。

我國是一個山地大國，山地面積占國土總面積的68.82%，山區(qū)人口占全國總?cè)丝诘?4.79%[16]，山區(qū)仍是我國鄉(xiāng)村聚落的主要分布場所。已有學(xué)者對山地鄉(xiāng)村聚落進(jìn)行了研究，但其研究區(qū)域地貌特征多為海拔較低的山區(qū)丘陵或低山[17-18]，對受自然環(huán)境約束力較強(qiáng)的秦嶺山脈鄉(xiāng)村聚落研究較少。而且在山區(qū)聚落演變影響因素方面，仍偏重于簡單的定性描述，缺少對聚落演變影響機(jī)制的定量分析，且研究方法較為單一[18-19]。作為我國南北地理分界線的秦嶺山脈，其環(huán)境復(fù)雜性、氣候敏感性、資源依賴性和區(qū)域封閉性較強(qiáng)，這些特征影響著該區(qū)域人口和聚落的空間分布格局及演變[20]。此外，隨著鄉(xiāng)村振興、城鄉(xiāng)一體化發(fā)展以及秦巴山區(qū)移民搬遷的全面推進(jìn)，山區(qū)人口發(fā)生大規(guī)模遷移，鄉(xiāng)村聚落空間格局也發(fā)生了顯著變化，因此研究該區(qū)域鄉(xiāng)村聚落空間格局演化規(guī)律對于豐富山區(qū)聚落研究體系、優(yōu)化山區(qū)聚落空間布局、促進(jìn)人地和諧及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[19]。以商洛市丹鳳縣為研究區(qū)域，運用GIS分析、景觀指數(shù)分析、空間分析和地理探測器等方法，基于2010、2015和2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落數(shù)據(jù)分析其空間演變規(guī)律及影響因素，以期為丹鳳縣鄉(xiāng)村振興、聚落空間優(yōu)化布局等提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

丹鳳縣位于秦嶺東段南麓(圖1)，屬于北亞熱帶向暖溫帶過渡的半濕潤山地氣候區(qū)，地勢西北高、東南低，是一個“九山半水半分田”的山區(qū)。

圖1 商洛市丹鳳縣區(qū)位

縣域內(nèi)山脈自北而南分別為蟒嶺、流嶺和鶻嶺；縣內(nèi)水資源較豐富，主要有丹江、銀花河、武關(guān)河和老君河。根據(jù)地形地勢特點，丹鳳縣可以分為河谷川塬區(qū)、低山丘陵區(qū)和中山區(qū)3個地貌區(qū)，山區(qū)占比達(dá)87%以上。312國道、西合鐵路和滬陜高速穿縣而過。全縣轄1個街道辦事處、11個鎮(zhèn)、132個村，總面積為2 438 km2，總?cè)丝?0.9萬人，其中農(nóng)業(yè)人口有27.7萬人，占總?cè)丝诘?1.7%[21]。當(dāng)前，丹鳳縣利用各鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)位優(yōu)勢，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)工業(yè)園區(qū)、旅游業(yè)及電子商務(wù)新興服務(wù)業(yè)，并在精準(zhǔn)扶貧、新型城鎮(zhèn)化建設(shè)和城鄉(xiāng)結(jié)合快速發(fā)展等大力推動下，于2020年2月27日正式退出貧困縣，但其社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平依舊不高，在城鄉(xiāng)融合和移民搬遷政策實施的同時，部分農(nóng)村勞動力向城市轉(zhuǎn)移，部分鄉(xiāng)村聚落已出現(xiàn)了空心化、人地關(guān)系緊張等問題。因此，選擇丹鳳縣為研究對象，以探討山區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間演變及其影響因素。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

考慮到數(shù)據(jù)可獲取性， 2010、2015和2019年丹鳳縣聚落斑塊矢量數(shù)據(jù)從Google Earth歷史影像中通過人工目視解譯提取和實地考察校正獲得。DEM數(shù)據(jù)(分辨率為30 m)來源于地理空間數(shù)據(jù)云(http:∥www.gscloud.cn)，并從DEM數(shù)據(jù)中提取丹鳳縣高程、坡度和地形要素。該縣河流、交通數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息(1∶25萬)，河流主要是丹江及其主要支流，交通路線包括高速、國道、省道、縣道和鄉(xiāng)道，并基于Google Earth影像對道路進(jìn)行補(bǔ)充。人口密度柵格數(shù)據(jù)(分辨率為1 km)來源于WorldPop(https:∥www.worldpop.org/)，2010和2015年GDP柵格數(shù)據(jù)(分辨率為1 km)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:∥www.resdc.cn/Default.aspx)，2010和2020年土地利用數(shù)據(jù)(分辨率為30 m)來源于Globeland30(http:∥www.globallandcover.com/)和清華大學(xué)宮鵬教授團(tuán)隊的全球30 m土地覆蓋數(shù)據(jù)集FROM-GLC(2015年)[22]。由于分辨率存在一定差異，將各數(shù)據(jù)分辨率統(tǒng)一為1 km以便開展影響因素分析。此外，以上所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過投影變換為統(tǒng)一坐標(biāo)系。

2.2 研究方法

2.2.1景觀格局空間分析

景觀格局是人類活動和環(huán)境干擾促動下的結(jié)果，其變化在一定程度上能直觀表現(xiàn)景觀實際情況，是反映結(jié)構(gòu)組成和空間配置某方面特征的簡單定量指標(biāo)[23]。利用歷史影像提取的鄉(xiāng)村聚落斑塊矢量數(shù)據(jù)，通過ArcGIS 10.4軟件Patch Analysis工具對2010、2015和2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落斑塊矢量數(shù)據(jù)采用斑塊數(shù)目(NP)、斑塊總面積(CA)、平均斑塊面積(MPS)、最大斑塊面積(MAXP)、平均面積標(biāo)準(zhǔn)差(PSSD)和斑塊密度(PD)6個指標(biāo)進(jìn)行景觀格局分析，其中，CA、MPS、PSSD和MAXP用來表征聚落規(guī)模大小。

2.2.2核密度分析

核密度分析屬于非參數(shù)密度估計的一種，數(shù)值高低能夠反映鄉(xiāng)村聚落在空間上的密度分布情況，數(shù)值越大，鄉(xiāng)村聚落分布越密集。將聚落斑塊矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為點要素，采用ArcGIS 10.4軟件核密度工具進(jìn)行計算，計算公式[24]為

(1)

式(1)中，f(x)表示在x處的核密度值；n為觀測數(shù)量；h為帶寬；k為權(quán)重系數(shù)；xi為帶寬范圍內(nèi)第i個要素。帶寬是核密度分析最重要的影響因素，通過多距離空間聚類(Ripley′s K)分析、增量空間自相關(guān)和不同距離核密度的多次嘗試，最終選擇最優(yōu)搜索半徑為3 000 m，最優(yōu)柵格像元距離為30 m。

2.2.3全局空間自相關(guān)(global Moran′s index)

全局空間自相關(guān)可以用于判斷聚落分布是否具有集聚特征，采用ArcGIS 10.4軟件進(jìn)行計算，計算公式[25]為

(2)

式(2)中，I為全局空間自相關(guān)指數(shù)；n為要素總數(shù)；Cij為要素i、j之間的空間權(quán)重；xi、xj分別為要素i、j屬性值；S為xi與其平均值偏差之和。I的取值范圍為[-1,1]。當(dāng)I>0時，表明區(qū)域空間分布為空間正相關(guān)，呈集聚趨勢，數(shù)值越大，集聚程度越大；當(dāng)I<0時，表明為空間負(fù)相關(guān)，即呈聚類趨勢；當(dāng)I=0時，則表明空間分布不相關(guān)，分布具有隨機(jī)性。

2.2.4平均最近鄰分析

該方法可以反映聚落斑塊整體分布情況，采用每個要素與其最近鄰要素之間的平均距離計算得到，其計算公式[26]為

(3)

2.2.5地形起伏度和地形位指數(shù)

地形起伏度是某特定區(qū)域內(nèi)最高與最低海拔之差，用來描述研究區(qū)地形宏觀特征?；贑USUM算法的突變點分析法，根據(jù)平均地形起伏度和分析窗口尺度的關(guān)系得到最佳分析窗口為18 m×18 m[27]。

地形位指數(shù)是根據(jù)坡度和高程綜合反映地形條件，用來反映不同地形位條件下鄉(xiāng)村聚落分布情況，參照喻紅等[28]的計算方法得到。高程越高、坡度越大，該地區(qū)地形位指數(shù)值越大，相反，高程低、坡度小的地區(qū)則地形位指數(shù)值較小，其他情況則屬于地形位指數(shù)中間值。

2.2.6地理探測器

地理探測器是通過探測并利用空間分異性，來解釋該現(xiàn)象背后驅(qū)動因素的一種統(tǒng)計學(xué)方法。它包括4個探測器，該研究采用分異及因子探測，可以探測某因子X解釋因變量Y的空間分異程度，其計算公式[29]為

(4)

式(4)中，q為分異及因子探測統(tǒng)計量；h為分類或分區(qū)；Nh和N分別為h和全區(qū)單元數(shù)；σh2和σ2分別為h和全區(qū)Y值的方差；WSS和TSS分別為類別內(nèi)方差之和及全區(qū)總方差。q取值范圍為[0,1]，q值越大，說明自變量X對因變量Y的解釋作用越強(qiáng)。當(dāng)q=1時，表明因子X完全控制Y的空間分布；當(dāng)q=0時，表明兩者沒有任何關(guān)系，其數(shù)值大小表示X解釋了100×q%的Y。在地理探測器軟件中，計算結(jié)果包括q和p值，p值可用于檢驗q值顯著性水平。

3 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間分布特征變化

3.1 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落數(shù)量特征

近10 a來，丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模變化明顯。由表1可知，2019年聚落斑塊數(shù)量從2010年的36 054個減少到34 186個，而聚落斑塊總面積卻從2 724.80 hm2增加至2 854.33 hm2，斑塊平均面積從0.076 hm2增加至0.084 hm2，斑塊最大面積也從254.92 hm2增大到283.94 hm2，說明丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落數(shù)量雖然有所減少，但是空間規(guī)模明顯增加。同時，2015—2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模變化幅度較2010—2015年大，其中，總面積增加71.13 hm2，最大面積增加22.40 hm2，平均面積標(biāo)準(zhǔn)差增加0.16 hm2，表明近10 a來丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間規(guī)模明顯擴(kuò)大。

表1 2010、2015和2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落景觀指數(shù)對比Table 1 The comparison of landscape indices of rural settlements of Danfeng County in 2010, 2015 and 2019

3.2 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落聚集性特征

2010和2015年鄉(xiāng)村聚落斑塊密度較為接近，約為15個·km-2，而在2019年降低至14.20個·km-2，說明丹鳳縣近10 a來鄉(xiāng)村聚落集聚程度略有降低(表1)。由表2可知，對丹鳳縣聚落斑塊進(jìn)行空間自相關(guān)和平均最近鄰分析，置信水平為99%條件下，空間自相關(guān)I>0，表明2010、2015和2019年丹鳳縣聚落分布整體呈集聚性，但ANN值逐年增加，說明集聚趨勢減小。

表2 丹鳳縣2010、2015年和2019年鄉(xiāng)村聚落全局空間自相關(guān)和平均最近鄰分析Table 2 The global Moran′s I and average nearest neighbor analysis of rural settlements of Danfeng County in 2010, 2015 and 2019

為進(jìn)一步分析丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落聚集空間分布情況，采用ArcGIS 10.4軟件核密度分析工具得到丹鳳縣聚落斑塊空間密度分布(圖2)。由圖2可知，2010、2015和2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落密度分布特點較相似，呈西南高、東北低的空間分布特點，較好地與丹鳳縣地勢特點相對應(yīng)。其中，鄉(xiāng)村聚落最密集的地方主要位于丹江寬谷的棣花鎮(zhèn)、商鎮(zhèn)及龍駒寨街道中部，其次為丹江和銀花河交匯的竹林關(guān)鎮(zhèn)，而位于丹鳳縣北部蟒嶺中山區(qū)的巒莊鎮(zhèn)聚落分布較少，且高密度核分布分散，連續(xù)性不強(qiáng)。以312國道為界，將丹鳳縣分為南北2個部分，縣域中部，即河谷川塬區(qū)的國道兩側(cè)為條帶狀高密度核集聚區(qū)；南部低山丘陵區(qū)高密度核集聚區(qū)較北部中山區(qū)集中，為多核團(tuán)狀；北部高密度核為點狀分布。

圖2 2010、2015和2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落密度

從時間變化來看，2010—2019年核密度最高值逐年增加，表明高密度核地區(qū)單位面積聚落數(shù)量逐漸增加；且隨著時間發(fā)展，鄉(xiāng)村聚落核分布位置及大小發(fā)生變化：2010年蔡川鎮(zhèn)、寺坪鎮(zhèn)和花瓶子鎮(zhèn)的“小核心”消失，而商鎮(zhèn)、龍駒寨街道、土門鎮(zhèn)和竹林關(guān)鎮(zhèn)的核心范圍縮小，到2019年，土門鎮(zhèn)和竹林關(guān)鎮(zhèn)核心位置消失，寺坪鎮(zhèn)、竹林關(guān)鎮(zhèn)北部、花瓶子鎮(zhèn)、鐵峪鋪鎮(zhèn)、龍駒寨街道南部和北部以及巒莊鎮(zhèn)東部均呈中高密度向低密度變化的特點。

3.3 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落在地形影響下的分布特征

采用ArcGIS 10.4軟件從DEM數(shù)據(jù)中提取研究區(qū)高程、坡度，并計算地形位指數(shù)和地形起伏度。按照傳統(tǒng)劃分方法[30]，將丹鳳縣地貌類型分為丘陵(371～500 m)、低山(>500～1 000 m)及中山(>1 000～2 001 m)；地形起伏度分為平坦(0～30 m)、微起伏(>30～70 m)、小起伏(>70～200 m)和中起伏(>200～500 m)；坡度根據(jù)水土保持綜合治理規(guī)劃并結(jié)合研究需要，將坡度分為平坡(0°～8°)、緩坡(>8°～15°)、斜坡(>15°～25°)、陡坡(>25°～35°)和急陡坡(>35°)。由此繪制不同高程、地形起伏度、坡度和地形位指數(shù)條件下研究區(qū)聚落斑塊數(shù)量和面積變化趨勢(圖3)。

圖3 不同高程、坡度、地形起伏度和地形位指數(shù)條件下丹鳳縣斑塊數(shù)量和面積變化

由圖3(A)可知，研究區(qū)60%的聚落集中分布在海拔>500～750和>750～1 000 m的低山地區(qū)，隨著高程增加，聚落數(shù)量呈遞減趨勢；聚落面積峰值出現(xiàn)在海拔>500～750 m區(qū)域內(nèi)，并向兩側(cè)迅速減小。2019年海拔>750～1 000 m范圍內(nèi)鄉(xiāng)村聚落數(shù)量較2010和2015年明顯減少，海拔371～750 m丘陵低山地區(qū)鄉(xiāng)村聚落規(guī)模則明顯增加，海拔>750 m的中山地區(qū)聚落面積略有降低。

由圖3(B)可知，地形起伏度為0～70 m的鄉(xiāng)村聚落數(shù)量分布較少，但規(guī)模較大；69%的聚落主要分布在地形起伏度>70～200 m的小起伏地區(qū)，這與鄉(xiāng)村聚落分布面積峰值出現(xiàn)在地形起伏度>70～150 m相對應(yīng)，因而地形起伏度>70～150 m是聚落分布最密集的范圍。隨著起伏度增加，聚落面積迅速減小，不同地形起伏度聚落面積由高到低依次為小起伏、微起伏、平坦和中起伏。2010—2019年地形起伏度在0～150 m范圍內(nèi)研究區(qū)聚落數(shù)量略有增加；地形起伏度在150 m以下的起伏較平坦地區(qū)聚落規(guī)模擴(kuò)張顯著，其占比從2010年的68%上升至2019年的70%，表明丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落向平坦、微小起伏地區(qū)分布趨勢明顯。

由圖3(C)可知，88%的鄉(xiāng)村聚落主要分布在坡度<25°較為平坦的地區(qū)，聚落數(shù)量峰值出現(xiàn)在8°～15°的緩坡區(qū)，隨著坡度增加，聚落分布數(shù)量和面積均迅速減小。從時間角度看，2019年坡度在8°～25°的鄉(xiāng)村聚落數(shù)量較2010和2015年明顯減少；而只有在15°以下的平緩地區(qū)聚落規(guī)模明顯擴(kuò)張，表明丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落向平緩地區(qū)分布趨勢明顯。不同地面坡度級別對耕地利用的影響不同，其中>15°～25°地區(qū)容易發(fā)生嚴(yán)重水土流失，且《水土保持法》規(guī)定，坡度>25°不準(zhǔn)開荒種植農(nóng)作物，故坡度在15°以上的丹鳳縣聚落數(shù)量逐年減小。

由圖3(D)可知，根據(jù)聚落數(shù)量和面積分布特征，87%的聚落主要分布在地形位指數(shù)為0.2～0.6范圍，鄉(xiāng)村聚落數(shù)量和規(guī)模峰值均出現(xiàn)在地形位指數(shù)為0.4～0.6范圍，并向兩側(cè)遞減。2010—2019年地形位指數(shù)為0～0.2范圍聚落數(shù)量有少量增加；而地形位指數(shù)<0.6范圍聚落規(guī)模明顯擴(kuò)張，尤其是地形位指數(shù)<0.2范圍聚落面積占比逐年增加，表明丹鳳縣聚落向小地形位指數(shù)集中分布的趨勢明顯。

綜上可知，丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落主要分布在海拔>500～1 000 m、地形起伏度為70～200 m、坡度為8°～15°和地形位指數(shù)為0.2～0.6的小起伏低山、緩坡地區(qū)，且聚落規(guī)模擴(kuò)張以小起伏丘陵低山、15°以下平緩地區(qū)為主，聚落空間分布的低地緩坡趨勢明顯。

3.4 鄉(xiāng)村聚落沿河流、道路分布特征

采用ArcGIS 10.4軟件多環(huán)緩沖區(qū)分析工具對道路(包括高速、國道、省道、縣道和鄉(xiāng)道)和水系(1～4級河流)數(shù)據(jù)以500 m為間隔創(chuàng)建緩沖區(qū)，將緩沖區(qū)結(jié)果與3期聚落斑塊數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，得到不同距離聚落空間分布情況(圖4)。

圖4 2010、2015和2019年丹鳳縣不同道路與河流緩沖區(qū)鄉(xiāng)村聚落數(shù)量和面積分布特征

由圖4(A)可知，距道路距離0～500 m的聚落分布最集中，其數(shù)量和面積占比分別達(dá)到40%和70%以上，隨著距離增加，聚落數(shù)量和面積都在迅速減少。2010—2019年丹鳳縣交通基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展、完善，全縣公路通車?yán)锍虖? 893 km升至2 031 km[31]，這使得雖然全縣聚落數(shù)量逐年減少，但距道路距離<500 m的緩沖區(qū)內(nèi)聚落規(guī)模明顯擴(kuò)張，其中，2015年聚落面積較2010年增加55 hm2，而2019年比2015年增加1倍，表明丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模在距道路距離500 m范圍內(nèi)擴(kuò)張趨勢明顯，聚落沿交通道路分布的指向性加強(qiáng)。

由圖4(B)可知，丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落沿道路和河流的空間分布具有一致性。距河流距離500 m的緩沖區(qū)內(nèi)也是鄉(xiāng)村聚落分布最密集的范圍，其數(shù)量和面積占比分別達(dá)到45%和75%以上，且隨著距離增加，丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落數(shù)量和面積均呈現(xiàn)遞減趨勢。2010—2019年各級距河流距離緩沖區(qū)內(nèi)聚落數(shù)量均在減小而聚落規(guī)模均有所擴(kuò)張，尤其在距河流距離1 000 m緩沖區(qū)內(nèi)，聚落擴(kuò)張趨勢更明顯。

4 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間演變影響因素分析

鄉(xiāng)村聚落空間分布特征是人類認(rèn)識、利用和改造自然的結(jié)果，其分布和地域組合表現(xiàn)出人類生活生產(chǎn)與環(huán)境關(guān)系的特征，從而反映鄉(xiāng)村社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程[32]。鄉(xiāng)村聚落規(guī)模影響因素可以分為自然(地貌、地質(zhì)、水文和氣候等)和社會(交通、土地利用、城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)關(guān)系等)2大類[17]。由于山區(qū)特殊的地形條件，自然條件成為鄉(xiāng)村聚落空間布局的基本骨架，且對聚落空間格局演變有著限制作用，隨著時間推移，人地關(guān)系發(fā)生變化，由于交通道路等基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，社會經(jīng)濟(jì)因素成為山區(qū)鄉(xiāng)村聚落空間演變的重要驅(qū)動力[19]。該研究根據(jù)數(shù)據(jù)獲取難易度、完整性和精確性以及研究區(qū)特點，選取高程(X1)、坡度(X2)、坡向(X3)、地形起伏度(X4)和地形位指數(shù)(X5)5個自然因素，距河流距離(X6)和距道路距離(X7)2個區(qū)位因素，以及人口密度(X8)、GDP(X9)和耕地面積(X10)3個社會經(jīng)濟(jì)因素共10個指標(biāo)來分析研究區(qū)聚落規(guī)模變化的影響因素。

地理探測器作為探測空間分異并揭示其驅(qū)動因子的方法，操作簡單，應(yīng)用范圍廣，已有學(xué)者將該方法應(yīng)用于聚落空間格局及居民點時空演變影響因素分析[7,11]。由于地理探測器自變量X必須為類型量，若為數(shù)值，需先將其轉(zhuǎn)為類型量，因此變量X1～X7和X10分類采用傳統(tǒng)分類方法，X8～X9分類采用自然裂點法。此外，對于不規(guī)則的因變量Y聚落斑塊面積數(shù)據(jù)，需先將其均勻空間離散化，再與自變量X疊加進(jìn)行分析，因此對聚落斑塊數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)化處理。經(jīng)過多次嘗試，該研究采用格網(wǎng)大小為250 m×250 m的聚落斑塊進(jìn)行分析，并通過計算幾何和疊加分析工具得到2010、2015和2019年每個格網(wǎng)內(nèi)聚落斑塊面積及對應(yīng)各類屬性特征。然后通過地理探測器〔式(4)〕計算獲得分異及因子探測的q值和P值(表3)。由表3可知，各因子統(tǒng)計學(xué)檢驗P值均小于0.05，說明這些因子的q統(tǒng)計量不為0，均有統(tǒng)計學(xué)意義，即所有因子均對聚落規(guī)模發(fā)展有不同程度影響。

4.1 自然因素對鄉(xiāng)村聚落的影響

由表3可知，影響丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模空間分布的自然因素中，起主導(dǎo)作用的因子為地形起伏度(X4)，其2019年q值為0.334 6，其后依次為地形位指數(shù)(X5)、高程(X1)、坡度(X2)和坡向(X3)，且除坡向外，其他自然因子影響程度逐年增加。由于坡向的解釋作用最小，且變化不明顯，因此該研究忽略其對聚落空間分布的影響。與2010年相比，2015年X4的q值從0.319 7增加到0.326 3，X5的q值從0.078 5提高至0.083 7，而X1和X2增加程度僅為X5的50%。

表3 格網(wǎng)化下丹鳳縣聚落規(guī)模空間分布的影響因子探測結(jié)果Table 3 The results of influence factor detector on spatial distribution of settlement scale in Danfeng County under gridding

這說明2010—2015年單一因子X1和X2的解釋能力不如綜合因子強(qiáng)，因而地形起伏度和地形位指數(shù)是影響丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)?？臻g分布的顯著自然因子。2015—2019年，X1、X2、X4和X54個指標(biāo)增加幅度均有所提高，說明在這一階段自然因素的解釋能力較2010—2015年有所加強(qiáng)。

此外，由于丹鳳縣位于秦嶺南麓低山丘陵地段，氣候特征及降水分布不均勻，加上地形地貌復(fù)雜、地質(zhì)環(huán)境脆弱，使得該地區(qū)極易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)調(diào)查，丹鳳縣地質(zhì)災(zāi)害主要包括滑坡、崩塌和泥石流，這些災(zāi)害對山區(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村聚落破壞程度高，影響了聚落規(guī)模大小及分布位置。由于丹鳳縣地質(zhì)災(zāi)害點密集分布在竹林關(guān)鎮(zhèn)和土門鎮(zhèn)[33]，所以2010—2019年土門鎮(zhèn)和竹林關(guān)鎮(zhèn)聚落高密度核逐漸消失。

4.2 區(qū)位因素對鄉(xiāng)村聚落的影響

區(qū)位因素使得鄉(xiāng)村聚落迅速聚集，從而改變聚落規(guī)模及空間分布特征，道路是聚落之間聯(lián)系的通道，是聚落人流、物流發(fā)生的基礎(chǔ)，河流是人們生活生產(chǎn)所依賴的重要資源[34]。由表3可知，距河流、道路距離對丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模空間分布有一定解釋作用，并且距道路距離(X7)的解釋能力高于距河流距離(X6)，兩者對應(yīng)q值最大分別為0.050 3(2019年)和0.036 3(2019年)，表明區(qū)位因素對鄉(xiāng)村聚落空間分布有著重要影響，距道路距離是影響丹鳳縣聚落規(guī)?？臻g分布的主要區(qū)位因素。2010—2019年兩個區(qū)位因素q值逐年增加，說明區(qū)位因素對聚落規(guī)?？臻g分布的影響程度不斷加強(qiáng)。截至2015年，312國道、西合鐵路和滬陜高速公路橫穿縣域全境，多條道路改造升級，鄉(xiāng)村道路建設(shè)發(fā)生顯著變化，同時帶動了物質(zhì)、人員的交流，進(jìn)而促進(jìn)聚落沿道路布局；而河流是在自然環(huán)境下形成，在較長一段時間內(nèi)不會發(fā)生較大變化，且部分沿河聚落是由于交通道路的發(fā)展帶動而使規(guī)模不斷擴(kuò)大，因此距道路距離正逐年成為影響丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模空間分布的重要區(qū)位因素。但隨著縣域基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，村際道路修建不斷加強(qiáng)，部分鄉(xiāng)村聚落沿著新修建的村路分布，沿路分布的聚落基本穩(wěn)定，因此2015—2019年區(qū)位因素的解釋能力增加量減小。

4.3 社會因素對鄉(xiāng)村聚落的影響

由表3可知，影響聚落規(guī)?？臻g分布的社會因素的解釋作用由大到小依次為人口密度(X8)、GDP(X9)和耕地面積(X10)，其對應(yīng)q值最大分別為0.460 9(2010年)、0.245 2(2010年)和0.022 0(2010年)，說明人口密度和GDP是影響聚落規(guī)?？臻g分布的主導(dǎo)社會經(jīng)濟(jì)因子，兩者相互促進(jìn)、相互影響。與2010年相比，2015年人口密度的q值由0.460 9降低到0.426 5，GDP的q值從0.245 2減少到0.180 0。由此可見，社會經(jīng)濟(jì)因子對該縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)?？臻g分布的解釋作用在逐年減小。而人口密度和GDP水平較高的地區(qū)主要位于低地寬谷處，與聚落規(guī)模空間分布基本呈正向關(guān)系。黨的十八大以來，丹鳳縣城鎮(zhèn)化水平加速提升，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快，小城鎮(zhèn)建設(shè)投入加大，棣花鎮(zhèn)、竹林關(guān)鎮(zhèn)等地城鎮(zhèn)化率水平明顯提高，鄉(xiāng)村人口發(fā)生遷移，住房需求增加，聚落規(guī)模及空間分布隨之發(fā)生變化，并且人口增加也促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展；但同時，鄉(xiāng)村聚落不斷向外擴(kuò)展造成鄉(xiāng)村聚落內(nèi)部空心化，出現(xiàn)了建新留舊、“一戶多宅”現(xiàn)象[35]。

5 討論

鄉(xiāng)村聚落空間分布及其變化受自然、社會和區(qū)位因素的綜合影響。自然因素在一定時期內(nèi)較穩(wěn)定，持續(xù)影響著鄉(xiāng)村聚落最初的分布、規(guī)模，它是形成聚落空間格局的基礎(chǔ)。馬利邦[36]研究表明，自然條件對山區(qū)鄉(xiāng)村聚落的影響程度比社會條件大，如溝壑縱橫的黃土高原形成了“大分散、小集中”的聚落分布格局[7]，突發(fā)的自然災(zāi)害會帶來鄉(xiāng)村聚居環(huán)境突變[14-15]。地理探測器分析結(jié)果表明，各影響因素對丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間分布的影響程度由大到小依次為人口密度、地形起伏度、GDP、地形位指數(shù)、高程、距道路距離、距河流距離、坡度、坡向和耕地面積，且隨著時間發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)因素逐漸減弱。縣域內(nèi)約68%的聚落分布在海拔為>500～1 000 m、相對高度為>70～200 m以及坡度為>8°～15°的丘陵低山區(qū)，且規(guī)模較大，分布較集中，此外鄉(xiāng)村聚落沿河流、道路分布特征明顯，表明自然因素塑造了丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落集中在低地寬谷、沿河流道路分布的格局。由此可見，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們在追求更高生活水平的同時，依然受到山區(qū)的特殊地形以及傳統(tǒng)生活生產(chǎn)方式的影響，因而在自然環(huán)境特殊的地區(qū)，自然因素依舊是鄉(xiāng)村聚落空間分布及其演變的基礎(chǔ)，這與閔婕等[14]和段小薇等[37]的研究結(jié)果一致。

地理探測器分析結(jié)果顯示，人口密度是影響丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落格局演變的最大因素，且GDP影響程度僅次于地形起伏度。雖然人口密度和GDP影響強(qiáng)度逐年減弱，但對丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落演變的影響依舊不可忽視。在鄉(xiāng)村振興、脫貧攻堅等一系列國家政策的大力推動下，社會因素對鄉(xiāng)村聚落空間格局正在發(fā)揮著重要作用：人地關(guān)系演變、城鎮(zhèn)化、工業(yè)化和交通發(fā)展是鄉(xiāng)村聚落空間格局的驅(qū)動力[10]，經(jīng)濟(jì)發(fā)展是鄉(xiāng)村聚落分布變化的持續(xù)拉動因素，山區(qū)發(fā)展的一系列措施對山區(qū)鄉(xiāng)村聚落演變產(chǎn)生突變性影響[38]。2018年黨中央提出了《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》，該戰(zhàn)略實施涉及到鄉(xiāng)村的政治、經(jīng)濟(jì)、社會等各個方面，而鄉(xiāng)村聚落是人們的主要聚居區(qū)，是人類活動的主要場所，也是人類行為的空間結(jié)果[39]，所以鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略對鄉(xiāng)村聚落有著重要影響，鄉(xiāng)村聚落也是鄉(xiāng)村振興實施的關(guān)鍵之一。除此之外，貧困問題也一直困擾著山區(qū)丘陵地區(qū)農(nóng)村社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，秦巴山區(qū)曾是全國14個連片特困地區(qū)之一，移民搬遷工程、產(chǎn)業(yè)扶貧、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與完善以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等脫貧攻堅戰(zhàn)略的實施，促進(jìn)了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平提高，改變了鄉(xiāng)村聚落的空間分布和發(fā)展?fàn)顩r，改善了鄉(xiāng)村聚落主體的生活生態(tài)環(huán)境，鄉(xiāng)村人口逐漸向鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心及其周圍，河流和道路兩側(cè)遷移，如丹鳳縣龍駒寨街道、竹林關(guān)鎮(zhèn)、棣花鎮(zhèn)、蔡川鎮(zhèn)和竹林關(guān)鎮(zhèn)等在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心建設(shè)的移民搬遷安置社區(qū)，擴(kuò)大了聚落面積，提高了人口密度，聚落集聚程度明顯增加；但同時，鄉(xiāng)村用地規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，房屋建筑閑置、廢棄程度加劇，鄉(xiāng)村聚落空心化程度加重。綜上所述，社會因素和區(qū)位因素已成為丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間演變的不竭驅(qū)動力，這與郭曉東等[18]、馬曉蓉等[20]的研究結(jié)果一致。

由此可見，鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和脫貧攻堅戰(zhàn)略的實施需要鄉(xiāng)村聚落各要素之間逐漸協(xié)調(diào)發(fā)展[38,40]，促進(jìn)鄉(xiāng)村空間功能提升，優(yōu)化鄉(xiāng)村聚落空間結(jié)構(gòu)，同時要遵循自然、因地制宜、可持續(xù)發(fā)展等，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的步伐?；谝陨系姆治鼋Y(jié)果，對丹鳳縣未來聚落選址和規(guī)劃布局提出以下建議：(1)聚落分布整體上應(yīng)保持集中性，由于地形等自然因素的影響，在小范圍內(nèi)可以出現(xiàn)塊狀分散特征；(2)在不超過環(huán)境承載力的基礎(chǔ)上，鄉(xiāng)村聚落選址應(yīng)優(yōu)先考慮出行便利、水源豐富、經(jīng)濟(jì)水平較高的低地緩坡地區(qū)；(3)政府通過政策引導(dǎo)，盡量減少分散住戶比例，鼓勵村民向鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心遷移，并對出現(xiàn)聚落空心化的村鎮(zhèn)進(jìn)行整治。

該研究克服了傳統(tǒng)計算機(jī)解譯和基于遙感影像而無法獲得更加精準(zhǔn)的鄉(xiāng)村聚落斑塊數(shù)據(jù)的不足，在一定程度上豐富了秦嶺鄉(xiāng)村聚落時空變化特征，研究結(jié)果對丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落空間分布優(yōu)化及鄉(xiāng)村振興發(fā)展有一定借鑒意義。但是由于數(shù)據(jù)獲取限制，缺少更高分辨率的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，在定量分析影響因素時精度略有不足，且社會因素方面選取的指標(biāo)類型也較少；同時，歷史影像獲取時間較短，缺乏長時段空間格局動態(tài)變化分析。未來可通過社會經(jīng)濟(jì)調(diào)查，結(jié)合相應(yīng)統(tǒng)計年鑒獲得高分辨率社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，并應(yīng)用多種分析方法探尋鄉(xiāng)村聚落影響因素；采用遙感影像和歷史影像相結(jié)合的方法，獲得精度高、時間序列長的聚落斑塊數(shù)據(jù)。

6 結(jié)論

以秦嶺東部丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落斑塊數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用景觀格局分析和空間分析對聚落空間演變特征進(jìn)行時空上的動態(tài)研究，并采用地理探測器探究了鄉(xiāng)村聚落規(guī)?？臻g分布及演變的影響因素，進(jìn)一步加強(qiáng)了對秦嶺東部聚落空間演變的研究。主要研究結(jié)果如下：

(1) 從鄉(xiāng)村聚落規(guī)模看，2010—2019年丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落數(shù)量不斷減少，但聚落面積不斷增加，空間擴(kuò)張程度明顯。聚落規(guī)模具有集聚特征，但該特征逐年減弱。

(2) 從鄉(xiāng)村聚落空間分布看，聚落分布呈西南高、東北低，分布最密集地區(qū)主要位于丹江寬谷地區(qū)，但縣域內(nèi)高密度核分布分散、類型多樣、連續(xù)性不強(qiáng)，其范圍逐漸縮小并向鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心移動；平緩小起伏的丘陵低山區(qū)以及河流、道路兩側(cè)是聚落擴(kuò)張最明顯的地區(qū)，鄉(xiāng)村聚落沿低地緩坡以及河流和道路兩側(cè)分布的指向性加強(qiáng)。

(3) 丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落規(guī)模空間分布及其演變受自然、區(qū)位和社會經(jīng)濟(jì)等因素的綜合影響，其中自然因素奠定了丹鳳縣鄉(xiāng)村聚落的基本空間格局，并對鄉(xiāng)村聚落演變的影響持續(xù)增強(qiáng)；隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高，區(qū)位因素和社會經(jīng)濟(jì)因素對鄉(xiāng)村聚落空間演變的速度及空間分布模式有著重要推動作用。