貴溪市農村居民點布局適宜性評價與優化研究

許 婷，饒 磊，趙小敏，孫 凱，郭 熙

(江西農業大學 鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室,江西 南昌 330045)

貴溪市農村居民點布局適宜性評價與優化研究

許 婷，饒 磊，趙小敏*，孫 凱，郭 熙

(江西農業大學 鄱陽湖流域農業資源與生態重點實驗室,江西 南昌 330045)

以貴溪市為研究對象，應用GIS空間分析法、Voronoi圖和核密度估計法，利用DEM、土地利用變更調查等數據研究了貴溪市農村居民點空間分布特征,并從自然、社會經濟、資源、環境等方面選取相關指標，構建了農村居民點適宜性評價體系，劃定5個適宜性等級。研究結果表明：(1)貴溪市農村居民點呈現人均指標超標，“大聚集、小分散”和用地比例地域差異明顯等現狀特征；(2)貴溪市農村居民點適宜性結果整體較差，并且隨著適宜性等級的升高，農村居民點數量和面積都有減少的趨勢。根據適宜性評價結果，將貴溪市劃分為城鎮化發展型、內部整改型、限制發展型和整體搬遷型4種優化類型，比例分別為29.21%、26.99%、30.29%、13.51%。

農村居民點；適宜性評價；Voronoi圖；核密度估計；布局優化

農村居民點承載著農民的生產和生活，是農村人地關系的核心[1]。在經濟和城鎮化快速發展下，農村人口不斷減少，而農村居民點卻越來越分散，對農民的生計和土地資源的集約節約利用產生了一定的影響[2]。因此，研究農村居民點布局優化，對解決農村人地矛盾、促進城鄉統籌發展具有重要意義。近年來，眾多學者從不同角度對農村居民點的布局和調整進行了研究。鄒立林等[3]在研究山區農村居民點空間布局時引入了加權Voronoi圖法和景觀分析法。姜廣輝等[4]以平原區的北京平谷區為研究對象，運用可達性分析、聚類分析等量化方法對農村居民點劃分為不同類型進行整理。馬春花等[5]將湖泊比例較大的鄱陽縣作為研究對象，采用頻率直方圖法和GIS方法等研究區位因素對農村居民點的影響。閔婕[6]、孔雪松[7]等以村域為研究對象，對農村居民點的適宜性和整理方式進行了研究。張佳佳[8]、朱雪欣[9]等以縣域為研究對象，對影響農村居民點現狀布局因素做出了分析。石詩源等[10]運用人均用地指標法和限制條件修正系數對江蘇省的農村居民點整理潛力進行測算。本研究在已有研究的理論基礎上，以典型丘陵區的貴溪市為研究對象，以農村居民點斑塊為基本單元，在分析農村居民點現狀空間布局的基礎上，從自然、社會經濟、資源、環境等方面建立了農村居民點適宜性評價的指標體系，根據農村居民點和行政村的綜合評價值將農村居民點適宜性劃分為5種調控模式，對協調農村人地關系、促進經濟和城鄉發展具有重要意義。

1 研究區概況與數據處理

1.1 研究區概況

貴溪市地處江西省東北部，位于東經116°55′21"～117°28′6″，北緯27°50′53″～28°37′33″之間，屬亞熱帶溫室氣候區，氣溫偏高，光照充足，雨量豐沛，無霜期長。境內地貌類型以山地、丘陵為主，其次為崗地和小平原，市域山嶺環峙南北，信江橫貫東西，浙贛、皖贛、鷹廈3條鐵路橫穿東西、縱貫南北，公路四通八達。貴溪地處長、珠、閩三角區的“黃金接點”，是鄱陽湖生態經濟區的中心城市，是連接海西經濟區與內陸腹地的“橋梁”。全市土地總面積249282.05 hm2，現轄貴溪市城區、16個鎮和4個鄉(圖1)。2014年，貴溪市農村居民點面積9778.09 hm2，占城鄉建設用地的69.31%，人均農村居民點面積高達182.62人/hm2，超過貴溪市土地利用總體規劃規定的上限。因此，挖掘農村居民點改造潛力，降低人均指標，優化農村居民布局是一項迫在眉睫的任務。

圖1 貴溪市農村居民點現狀圖

1.2 數據來源

數據主要包括：(1)1∶10000土地利用變更調查數據(2014年末)，利用ArcGIS 10.2軟件，從中提取農村居民點、行政界線、道路、河流、耕地、林地、園地、基本農田、生態敏感區等數據。(2)江西省1∶25萬地形圖，首先利用ArcGIS 10.2軟件將等高線創建TIN并轉為柵格文件，得到貴溪市高程圖、坡度圖和坡向圖等。(3)《貴溪市統計年鑒》(2014年)，獲取貴溪市社會經濟等資料。(4)《貴溪市土地利用總體規劃》(2006～2020年)。

2 研究方法

2.1 Voronoi圖法

Voronoi圖法[11-12]又叫垂直平分法，是一種分析數據與鄰點之間相互關系的方法。本文借助Voronoi圖來研究農村居民點空間布局現狀。Voronoi圖的生成是將Pi點分別同周圍多個離散點a、b、c、d、e相連，然后分別作直線的垂直平分線來構成多邊形，即泰森多邊形。它常描述為：

[(X-Xi)2+(Y-Yi)2]1/2<[(X-Xj)2+(Y-Yj)2]1/2

(1)

即對于Voronoi圖的任內點M(X，Y)同Pi(Xi,Yi)的距離小于它同其他離散點Pj(Xj，Yj)的距離。變異常數(CV)是Voronoi圖面積的標準差與平均值的比值，能夠衡量點集的空間集聚程度。Duyckaerts等[13]認為點集在空間上呈現均勻分布時CV值小于33%；點集在空間上呈現隨機分布時，CV值介于33%～64%之間；點集在空間上呈現集聚分布時，CV值大于64%。本研究將貴溪市農村居民點面文件在ArcGIS 10.2軟件中轉成點文件，再通過Create thiessen polygons模塊生成貴溪市農村居民點Voronoi圖(圖2)。

2.2 農村居民點用地比例

農村居民點用地比例計算公式如下：

Ai=Ci/Di×100%

(2)

式中，Ai表示貴溪市農村居民點用地比例，Ci表示行政區內農村居民點面積，Di表示行政區總面積。根據已有研究成果[1,14]，當農村居民點用地比例小于0.001%時為用地稀疏區；介于0.001%～1%之間時為較稀疏區；介于1%～5%之間時為用地較密集區；大于5%時為用地密集區。

2.3 核密度估計

核密度估計(Kernel density estimation)是一種非參數密度估計方法，用于分析點要素或者線要素在鄰域中的未知密度函數[8]。這種方法的優點是不需要附加任何的模型假定，而是從研究數據本身出發分析數據的分布特征，準確性高且便于計算。本研究利用ArcGIS 10.2軟件中的Kernel density模塊，可視化貴溪市農村居民點現狀布局特征，核密度估計值越大，表示農村居民點的分布越密集。核密度估計值計算公式如下：

(3)

式中，h為寬帶，N為農村居民個數，k為核函數。

圖2 貴溪市農村居民點Voronoi圖

2.4 適宜性評價體系構建

農村居民點適宜性評價是農村居民點整治的基礎，指標體系是農村居民點用地適宜評價的核心。本研究結合國內外農村居民點評價的研究成果[7，15-18]，以農村居民點斑塊為基本評價單元，綜合自然、社會經濟、資源、生態等因素構建了農村居民點評價指標體系，選取高程、坡度、坡向3個條件作為影響農村居民點的自然因素，高程和坡度決定了農村居民點建設的難易程度和成本的高低，坡向則影響了農村居民點的光、熱、水等條件。一般而言，生活生產條件越便利，經濟發展水平越高，人口越密集，農村居民點的適宜性越高，因此，本研究選擇農民人均純收入、人口密度、距離道路和水源的距離作為社會經濟因素。不同的土地利用類型決定著改造成居民點的成本和適宜性大小，并且耕地、園地和林地是農民耕作的重要資源[19-20]，因此，本研究選取了耕地、林地、園地作為評價農村居民點的適宜性的資源因素。生態因素影響著農民的身心健康和一個區域的可持續發展，影響農村居民點的生態因素有植被、地質災害、基本農田保護區、生態敏感區等，結合實際需要和資料的可得性，本研究選取了基本農田保護區、生態敏感區作為適宜性評價的生態因素。

2.5 指標量化及權重

利用ArcGIS10.2軟件的RasterReclassify模塊，根據實際需要，將高程、坡度、坡向按照Ⅰ～Ⅴ級標準重新分類，轉成shp格式；將農民人均收入、耕地、園地、林地等矢量數據用Reclassify模塊根據Ⅰ～Ⅴ級標準重新分類，再與農村居民點現狀數據進行疊加分析。通過ArcGIS10.2軟件buffer模塊，以道路、水源、基本農田保護區、生態敏感區并根據實際需要按照不同距離做緩沖區分析，再與農村居民點現狀數據進行疊加分析。為消除量綱之間的差異，采用等級賦分法，將等級Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的賦分值分別定為100、80、60、40、20。隨著等級的升高，農村居民點適宜性條件降低。

采取特爾菲法確定各評價因子的權重，由25個熟悉貴溪市自然、社會、經濟、生態環境和發展規劃的專家經過三輪打分確定權重(表1)。

2.6 綜合評價模型

加權求和法確定評價單元的綜合評價值，表達公式為：

(4)

式中，F表示農村居民點斑塊的綜合評價值，Ei表示第i個評價因子的賦分，Wi表示第i個評價因子的權重，n表示評價因子數。

行政村的綜合評價值[9]計算公式如下：

(5)

式中，Q表示行政村適宜性評價的綜合評價值，Fj表示第j個農村居民點斑塊的綜合評價值，Aj表示第j個農村居民點面積，A表示第j個農村居民點所在行政村的面積，j表示該行政村內的農村居民點個數。

3 結果與分析

3.1 “大集聚，小分散”的農村居民點現狀

據統計，貴溪市農村居民點共計斑塊8836個，總面積9778.09 hm2，CV平均值為2.27，遠大于0.64。除了流口鎮、濱江鄉的CV值介于0.33～0.64，空間布局為隨機分布外，其余鄉鎮均呈現集聚型分布(表2)。因此，全市農村居民點呈現聚集和均勻2種分布模式，且總體上呈現“大聚集，小分散”的特點。

同時，農村居民點用地比例地域差異明顯，總體來看呈現“北高南低”的特點。農村居民點用地比例平均值為4.24%，除了冷水鎮、耳口鄉、樟坪鄉3個鄉鎮由于受地勢、水源的不利影響屬于用地較稀疏區外，其他鄉鎮都是用地較密集型或密集區。

表1 農村居民點評價指標和賦分等級

表2 貴溪市各鄉鎮農村居民點空間分布

從圖3可以看出，貴溪市農村居民點出現了多個高密度核心區。高密度核心區主要分布在志光鎮、鴻塘鎮南部，羅河鎮、雷溪鄉的北部，河潭鎮北部以及文坊鎮西南部。主要原因是志光鎮、鴻塘鎮靠近鷹潭市市區，羅河鎮、雷溪鄉靠近貴溪市的城區，便利的交通和發達的經濟優勢促使人口較密集地分布在這些鄉鎮；河潭鎮、文坊鎮地形平坦，道路網密集，生產生活基礎設施發達也形成了高密度核心區。而耳口鄉、冷水鎮和樟坪鄉因地勢較高、交通不便利等原因形成了核密度低值區。

圖3 貴溪市農村居民點核密度分布

3.2 行政村適宜性評價

貴溪市共213個行政村，將有Ⅰ～Ⅴ共5個等級屬性的行政村矢量數據與土地利用現狀圖疊加分析得到行政村評價等級圖(圖4)。據統計，行政村居民點適宜性綜合評價值平均值為4.059，最大值為14.121，最小值是0，并且隨著適宜性等級的升高，行政村的個數有逐漸減少的趨勢。其中Ⅳ級區占行政村總數最多，高達38.03%，這些行政村大多分布在貴溪市北部和中部，交通便利性較差，距水源有一定的距離，農村居民點空間布局較不合理；其次為Ⅴ級區，占行政村總數的20.63%，這些行政區大部分分布在貴溪市南部，除受地形的影響外，還距城區較遠，交通不便利，農村居民點布局較分散；Ⅲ級區的行政村數占23.00%，集中在貴溪市中部，這些區域農民有一定的經濟來源，且耕作條件較好，交通便利，但是農村居民點布局仍有不合理之處。而處于Ⅰ級區、Ⅱ級區的行政村數僅占行政村總數的4.23%和14.06%，這些區域集中在貴溪市中心城區邊緣，交通便利，農民收入較高。可見，農村居民點的分布與自然、社會經濟、資源、環境等條件密切相關，條件越優越，農村居民點適宜性越高。

3.3 鄉鎮適宜性評價

運用ArcGIS 10.2軟件將行政區評價等級圖與土地利用現狀疊加分析，得到各鄉鎮不同等級農村居民點的土地面積[19](表3)。貴溪市農村居民點適宜性評價結果為總體水平偏差，其中處于Ⅴ級的區域面積占總面積的36.99%，而處于Ⅰ級、Ⅱ級的區域面積僅占8.06%。Ⅴ級區域主要分布在貴溪市南部的冷水鎮、樟坪鄉、耳口鄉，這里地勢比較高，離城區距離較遠，人均收入低，村莊規模小，水源、道路等條件都受到了一定的限制。Ⅳ級區域主要分布在貴溪市以北的周坊鎮、白田鄉和貴溪市以南的上清鎮、金屯鎮、文坊鎮、塘灣鎮、彭灣鄉，該區域主要是受水源和道路的影響，基礎設施較差，經濟較不發達，耕地、園地較少。Ⅲ級區分布在泗瀝鎮、余家鄉、龍虎山鎮、上清鎮、流口鎮，這里經濟條件一般，基礎設施條件中等，農業資源較豐富，且離中心城區較近。適宜區主要分布在鴻塘鎮、志光鎮、濱江鄉、河潭鎮、雷溪鎮、羅河鎮，處于中心城區邊緣，人口密度大、農民收入高，地勢平坦，離水源、道路較近。

3.4 農村居民點優化

3.4.1 城鎮化發展模式 適宜性等級為Ⅰ級、部分Ⅱ級，包括貴溪市城區、羅河鎮、河潭鎮、流口鎮、雷溪鄉、濱江鄉、鴻塘鎮、志光鎮，涉及91個行政村，總面積72822.88 hm2，占總規模的29.21%。該區域優化模式為就地城鎮化發展模式。這些區域大多處于貴溪市城區邊緣，基礎設施較好，交通便捷、人民收入高且很少從事農業、大多依靠城鎮發展。該區域在發展時，應強化村莊的功能，為農業產業化和機械化提供便利。

3.4.2 內部整改型 適宜性等級為Ⅱ級、部分Ⅲ級、部分Ⅳ級，包括金屯鎮、泗瀝鎮、白田鄉、塘灣鎮、彭灣鄉、余家鄉，涉及61個行政村，總面積67273.30 hm2，占總規模的26.99%。該區域優化模式為內部整改模式。這些區域有一定的基礎設施和一定的農業資源，但與中心城區較遠，生產生活條件受到自然條件、社會經濟的影響。在整改時，要依據當地的實際情況，集中發展村莊，提高土地利用節約度，增加耕地面積。

3.4.3 限制發展型 適宜性評價為Ⅳ級或部分Ⅴ級，包括生態較敏感的龍虎山鎮、上清鎮、樟坪鄉，或地形復雜，生產生活條件較差的文坊鎮、周坊鎮，涉及50個行政村，總面積75507.90 hm2，占總規模的30.29%。這些區域基礎設施差，自然條件、社會經濟條件對生產生活造成嚴重影響，農民純收入低；或受到了生態敏感區、基本農田區的影響，該類型在發展時應維持現狀，不安排新增農村居民點，同時政府可采取相應的措施，改善生態環境，引導人口外遷，減少農村居民點的用地面積。

3.4.4 整體搬遷型 適宜性評價為Ⅴ級，包括耳口鄉、冷水鎮，涉及9個行政村，總面積33677.97 hm2，占總規模的13.51%。該區域離城區較遠、地勢較高、生產生活條件差、人口稀疏，整理時應充分調動農民的積極性并做好安置工作，將原村莊復墾為耕地。

4 結論與討論

(1)運用Voronoi圖法、核密度估計法研究了貴溪市農村居民點空間分布特征，貴溪市農村居民點呈現“大聚集，小分散”的分布特征，農村居民點用地比例整體呈現密集的特征，但用地比例地域差異明顯。

(2)通過選取自然、社會經濟、資源、環境等12個評價因子構建了評價指標體系，特爾菲法確定權重，多因素綜合法確定綜合評價值，研究了貴溪市農村居民點布局的適宜性，將農村居民點分為Ⅰ～Ⅴ共5級適宜區。從評價結果來看，地勢越平坦、水熱條件越好、交通越便利、經濟越發達、生態條件越優越并且農業資源越豐富的農村居民點布局適宜性越高。

表3 鄉鎮適宜性評價統計

(3)為了提高適宜性評價的準確度，本研究從行政村數量和鄉鎮土地面積2個方面對評價結果進行了總結，總體來看，貴溪市農村居民點適宜性評價結果為水平偏差，并且隨著評價等級的升高，在行政村數量和鄉鎮土地面積上都出現了下降的趨勢。

(4)在適宜性評價結果的基礎上，結合當地實際需要，將貴溪市農村居民點優化模式分為城鎮化發展型、內部整改型、限制發展型和整體搬遷型，為土地整治提供依據。

(5)本研究在確定評價指標時還應充分考慮農村居民點到中心城區的距離、城鎮工礦對居民點的影響和貴溪市當地發展規劃等情況；同時，在確定權重時，應避免主觀評判造成的影響，因此在適宜性評價方法上還要做進一步的探究。另外，在農村居民點布局優化時應該和土地利用總體規劃以及土地整治規劃進行對比分析。

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(責任編輯：管珊紅)

Suitability Evaluation and Optimization ofRural Residential Layout in Guixi City

XU Ting, RAO Lei, ZHAO Xiao-min*, SUN Kai, GUO Xi

(Key Laboratory of Agricultural Resources and Ecology in Poyang Lake Watershed,Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

By using GIS space analysis, Voronoi diagram, and kernel density estimation method, according to DEM data and land use survey data, we studied the spatial distribution characteristics of rural residents in Guixi city, and established the rural resident suitability (5 grades) evaluation system with 12 relevant indexes in nature, society, economy, resource and environment aspects. The research results showed that: (1) The rural residents in Guixi city were characterized by large gathering and small dispersion, and the rural residential area per capita exceeded the standard and was obviously different in different regions; (2) The suitability of rural residential layout in Guixi city was relatively poor in general, and the quantity and area of rural residents decreased with the increase in the suitability grade. According to the results of rural resident suitability evaluation, this paper divided Guixi city into four optimized types, namely urbanized development type, interior remodeling type, development-limiting type and whole moving type, which accounted for 29.21%, 26.99%, 30.29%, and 13.51% respectively.

Rural resident; Suitability evaluation; Voronoi diagram; Kernel density estimation; Layout optimization

2016-11-15 基金項目：國家自然科學基金項目(41361049)。

許婷(1991—)，女，江西九江人，碩士研究生，主要從事土地評價、土地資源利用研究。*通訊作者：趙小敏。

F301.23

A

1001-8581(2017)04-0123-07