陜南秦巴山區鄉村聚落空間分布特征及影響因素
——以陜西省漢中市為例

馬曉蓉, 查小春

(陜西師范大學 地理科學與旅游學院, 西安710062)

中國山區面積占國土面積的2/3，且全國有45%的人口生活在山區，山區聚落作為山區最基本的社會經濟單元和最基礎的社會組織單元，是山區人民主要的聚居場所[1-2]。但由于自然、社會和歷史等因素的綜合影響，山區聚落存在規模小，數量多，布局分散等多種問題，已經成為制約山區發展的重要因素。因此探討山區聚落的空間分布，對于指導鄉村聚落的規劃布局，推動山區經濟發展和城鎮化建設具有重要意義。

近年來，隨著我國鄉村振興和扶貧攻堅等戰略的實施，針對我國山區聚落的研究成果逐漸豐富，研究范圍包括黃土丘陵區[3-5]、西南山區[6-7]、江南丘陵區[8]以及大巴山區等[9-11]；研究內容涉及鄉村聚落的數量、聚落體系、聚落規模、空間分布形態、空間演變及其驅動機制、鄉村聚落發展及空間結構優化等；研究方法采取定性與定量結合，并將GIS空間分析、RS、景觀格局指數和城鎮位序—規模法則等方法引入鄉村聚落的研究當中。但對陜南秦巴山區鄉村聚落空間分布的研究較少，僅包括對歷史時期聚落的選址[12]，現階段聚落體系和形態[13-14]，以及聚落更新發展的研究[15]，研究方法主要結合歷史資料和實地考察，偏于定性描述。因此，本文以陜南秦巴山區的漢中市為例，基于ArcGIS 10.2平臺，運用地理空間分析和點模式分析等方法，探究陜南秦巴山區鄉村聚落的空間分布特征，并從自然和社會兩個角度，深入分析鄉村聚落空間分布的影響因素，以期為陜南農村居民點的合理布局、移民搬遷和脫貧攻堅的順利進行提供理論支持，同時也對提高陜南秦巴山區水資源和土地資源的合理利用，保障生態安全和可持續發展具有重要意義。

1 研究區概況

陜南秦巴山區位于陜西南部，屬于秦巴山區腹地，北依秦嶺，南靠巴山，區內80%以上為山地丘陵地貌，地勢條件復雜，構造運動強烈，地震、滑坡、泥石流、洪水和水土流失等災害頻繁發生，是我國集中連片特困區和扶貧攻堅重點區。陜南自西向東依次分布著漢中、安康、商洛3個地級市，其中漢中市地處陜南秦巴山區西段，北倚秦嶺與寶雞市、西安市相鄰，南隔大巴山與四川省相望，東與安康市相接，西與甘肅隴南地區毗連，介于東經105°30＇50″—108°16＇45″，北緯32°08＇54″—33°53＇16″(圖1)。漢中市地形以山地為主，其中中高山區面積占總面積的57%，低山、丘陵占32.8%，平壩僅占10.2%。北部的秦嶺、南部的大巴山以及由漢江自西向東橫貫中部沖積而成的漢中盆地，形成了南北高，中間低的地勢格局。漢中兼具暖溫帶和亞熱帶的氣候特征，年均氣溫為14.3℃，降雨量達871.8 mm，區內河網密布，主要由東西橫貫的漢江水系和南北縱穿的嘉陵江水系組成。

圖1 研究區范圍

漢中市行政面積居陜南首位，且人口總數穩居第一。截至2018年，漢中市共轄漢臺區、南鄭區兩個區，和城固、勉縣、洋縣、西鄉、略陽、寧強、留壩、佛坪和鎮巴9個縣，包括24個街道辦事處和152個鎮，總人口達3.44×106人，其中鄉村人口約1.70×106人，占總人口的49.49%。全市耕地面積為9.51×102km2，農業經營總人數達1.18×106人。2018年全市實現生產總值1.44×1012元，經濟發展水平居陜南第一，其中農業生產總值為3.23×1010元，農民人均可支配收入11 213元，均高于安康和商洛。除漢臺區外，漢中市其余10個縣(區)均被列入秦巴山集中連片特困地區區域發展與扶貧攻堅規劃扶持范圍，是國家扶貧開發工作重點地區。因此，本文選取陜南秦巴山區中地形地貌具有一定代表性，面積最大，人口數量最多，經濟發展水平較好的漢中市作為研究案例。

2 數據來源和研究方法

2.1 數據來源和處理

漢中市30 m分辨率數字高程模型(DEM)數據，來源于中國科學院計算機網絡信息中心地理空間數據云(http:∥www.gscloud.cn/)。利用DEM數據進行投影轉換，在此基礎上生成漢中市高程圖和坡度圖；國家1∶25萬地形要素數據，來源于國家地理測繪信息局，從中提取漢中市鄉村聚落、河流、交通等數據，并基于Google Earth，對漢中市目前所轄村莊、交通進行核對補充，最終生成漢中市鄉村聚落、河流和交通的分布現狀圖；漢中市人口、經濟數據來源于《漢中市統計年鑒-2018年》和《漢中市第三次全國農業普查主要數據公報》[16-17]。

2.2 研究方法

2.2.1 標準差橢圓分析 標準差橢圓(standard deviation ellipse,SDE)最早由美國社會學家韋爾蒂.利菲弗提出，用來度量一組點或區域的方向和分布特征，是以平均中心為起點，通過計算x坐標和y坐標的標準差得到橢圓的長軸和短軸，此橢圓被稱為標準差橢圓[18]。其中，橢圓的長半軸表示數據分布方向，短半軸表示數據分布范圍。基于鄉村聚落點數據，利用該方法即可得到漢中市鄉村聚落的空間方向特征和分布特征。

標準差橢圓圓心表示為：

(1)

(2)

x軸，y軸的標準差x，y為：

(3)

2.2.2 Voronoi圖分析 Voronoi圖是對平面的一種剖分，假設平面上一個離散的發生點集S={P1,P2,…,Pn}，那么任意一點Pi的Voronoi圖可定義為：

Ti=x:d(x,Pi)

(4)

式中:d為歐氏距離;x表示集合Ti中的元素。在任意一個Voronoi多邊形中,任意一個內點到該多邊形的發生點Pi的距離都小于該點到其他任何發生點Pj的距離,通常用來解決點集的空間分布模式[19]。

點集的分布模式有集聚分布、隨機分布和均勻分布3種類型，分布模式不同，形成的Voronoi多邊形面積不同，一般用Voronoi多邊形的變異系數值(the Coefficient of Variation,Cv)衡量點集空間中的變化程度。其計算公式為：

Cv=(Std/Ave)×100%

(5)

式中:Std,Ave分別為Voronoi多邊形面積的標準差和平均值。利用Cv值分析點模式時，Duyckaerts提出了3個建議值:當Cv值>64%時,點集為集聚分布;當Cv值為33%～64%,點集為隨機分布;當Cv值<33%時,點集為均勻分布[20]。

2.2.3 點模式分析 點模式分析(Point Pattern Analysis,PPA)是根據地理實體的空間位置，對其空間分布模式進行識別和探索以及通過點模式顯示的信息進一步預測和總結的方法[21]。主要包括以分散性為基礎的基于距離的分析和以聚集性為基礎的基于密度的分析。

平均最近鄰分析(average nearest neighbor,ANN)是一種以隨機分布作為標準去衡量實際點的分布模式的測度方法，能清楚區分非隨機分布點[22]。通過比較各聚落斑塊質心之間的最小距離與隨機分布中的理想距離，從全局上判斷聚落是否為聚集分布模式，判斷指標為最近鄰距離指數R，其計算公式為：

(6)

核密度估計是基于密度的點模式分析方法，屬于非參數密度估計的一種，核密度值的高低能夠反映研究對象在空間上的集聚情況，在地理空間中常用來熱點和冷區的識別和分析[23]。本文借助核密度估計方法來探討鄉村聚落密度特征的局部差異，其模型如下：

(7)

式中:f(x,y)為位于(x,y)位置的密度估計;K為核函數;h為帶寬;n為帶寬內的觀測數值;di為(x,y)位置距第i個觀測位置的距離。

3 漢中市鄉村聚落的空間分布特征

3.1 聚落集中分布在中東部地區，且沿西北—東南向分布

利用GIS軟件中的方向分析工具，得到表征漢中市鄉村聚落空間分布特征和方向特征的標準差橢圓(圖2)。標準差橢圓范圍覆蓋了漢中盆地和西鄉盆地，主要包括漢臺區、南鄭區、勉縣、城固、西鄉和洋縣等中東部地區；其次，橢圓表征的鄉村聚落中心位于漢臺區、南鄭區和城固的交界處，而漢中市的地理重心雖位于漢臺區，但相較聚落中心略偏西；二者均表明漢中市鄉村聚落主要分布在中東部地區。標準差橢圓的長軸從西北向東南延伸，與漢中市行政區分布方向大致相同，且長短半軸相差約31.04 km，表明漢中市鄉村聚落主要沿西北—東南向集中分布。

圖2 漢中市鄉村聚落標準差橢圓

3.2 聚落為集聚分布模式，且區域分異明顯

利用平均最近鄰指數R表征漢中市鄉村聚落的分布模式。由表1可知，平均最近鄰指數R為0.86，小于參考值1，表明漢中市鄉村聚落為集聚分布特征；對該結果進行Z得分檢驗，其中Z值遠小于臨界值-2.58，p值小于參考值0.01，表明該集聚分布模式在隨機過程中產生的概率小于1%，結果置信度達到99%。由此可以得出漢中市鄉村聚落總體呈集聚分布模式。

表1 漢中市鄉村聚落的平均最鄰近距離分析

為進一步探究各縣區鄉村聚落的分布模式，以鄉村聚落為發生元，運用GIS軟件平臺，得到漢中市鄉村聚落的Voronoi圖(圖3)。通過計算漢中市各縣區聚落的Cv值發現，漢中市聚落分布模式存在顯著的空間差異特征。南鄭區、城固、留壩、洋縣、佛坪、勉縣的Cv值高于臨界值64%，鄉村聚落分布模式為集聚分布，而漢臺區、鎮巴、寧強、略陽、西鄉的Cv值介于33%～64%，分布模式均為隨機分布，整體表現為以漢臺區為中心，逐漸向外圍形成隨機—集聚—隨機的環狀分布特征。

圖3 漢中市鄉村聚落Voronoi

3.3 聚落分布中部密南北疏，密度分異明顯

為進一步探測聚落分布的高密度區(熱點區)和低密度區(冷區)，利用核密度估計方法得到漢中市鄉村聚落的密度分布圖(圖4)。由圖4可知，漢中市鄉村聚落中部密南北疏，表現為從中東部高密度區逐漸向四周低密度區過渡的特征。結合自然地理條件，將漢中市鄉村聚落劃分為高密度區(0.22～0.37個/km2)、低山丘陵中密度區(0.13～0.21個/km2)和中高山地低密度區(0～0.12個/km2)。鄉村聚落高密度區主要分布在漢中市中東部的平原盆地區，包括漢臺區、城固、洋縣、西鄉、南鄭區的北部以及勉縣的東南部區域，這與標準差橢圓包含的區域范圍大致相同，尤其在漢臺區與南鄭區、城固與洋縣相接處以及洋縣東南部和西鄉形成4個的高密度核心區，即聚落分布熱點區。這是由于該區域內漢江及其支流沖積形成的漢中盆地和西鄉盆地，地勢平坦，水資源豐富，且靠近漢中市行政中心和經濟中心，交通便利，聚落分布最為密集。中密度區主要分布在高密度區外圍的低山丘陵區，包括留壩、略陽、鎮巴、佛坪西南部以及寧強北部等地區。區內地勢起伏明顯，溝谷縱橫，谷與谷相會聚處往往形成平坦開闊的谷底，即當地人所說的“壩地”，聚落大多分布在這些寬谷壩地中。低密度區主要分布在漢中南北界的秦嶺和大巴山一帶，主要包括略陽、佛坪、寧強、鎮巴等的中高山區，區內山高坡陡，地勢險峻，交通不便，且滑坡、崩塌、泥石流等地質災害頻發，人口分布稀少，鄉村聚落僅沿道路兩側稀疏分布，密度分布低。

圖4 漢中市鄉村聚落核密度分布

4 漢中市鄉村聚落空間分布的影響因素分析

鄉村聚落作為人類生產生活的場所，其位置、空間分布與規模既要與周圍自然環境相適應，又受到社會文化環境和生產環境的影響[24]。其中，鄉村聚落的分布與地形、河流等自然環境因素密切相關，隨著生產力的發展，社會因素處于不斷變化中，逐漸成為影響聚落分布及演變的重要因素[25]。因此，本文主要選取了地形、水系等自然因素以及人口、交通、耕地半徑等社會因素，分析這些因素對于漢中市鄉村聚落空間分布的影響。

4.1 自然影響因素

4.1.1 地形因素 海拔和坡度通過影響聚落的氣候、耕地資源以及取水和交通的便利性，成為影響聚落分布的重要因素。基于DEM柵格數據，提取漢中市的海拔和坡度信息，進行分級、重分類后，轉為矢量數據，與鄉村聚落分布圖進行疊置，獲取不同等級的海拔和坡度上鄉村聚落的分布特征。

漢中地區地處秦巴山區西段，地形情況復雜，主要包括高山、中山、低山、丘陵、平原盆地、寬谷壩地等地貌類型。參考《漢中地區志》中漢中市地貌類型的劃分[26]，將海拔劃分為5級，小于600 m為平壩盆地區，600～1 000 m為低山丘陵區、1 000～1 400 m為中山區，1 400～1 800 m為高中山區，大于1 800 m為高山區。由表2可知，隨著海拔的升高，鄉村聚落數量呈先增加后減少的趨勢。在海拔低于1 400 m的區域內，集中了漢中市鄉村聚落總數的93.64%，表明漢中市鄉村聚落集中分布在1 400 m以下的山地丘陵區和平壩盆地區。漢中地形主要以山地丘陵為主，其面積占全區總面積的一半以上，其間分布的河谷壩地地勢平坦，土壤深厚，水源充足，是漢中重要的農業生產區和聚落集居區，聚落數量占比達到70%以上，但受地形限制，聚落只有在地勢較為開闊的河谷壩地處呈集聚分布，而谷坡處常為散居。此外，僅占全區面積10.2%的平原盆地區，聚落數量占總數的23.41%，分布密度最大。漢江及其支流兩岸分布著廣闊的階地平原，地勢低平，土壤肥沃，人口密集，是主要交通線和城鎮聚落的所在地；在平原與丘陵或山地的交界地帶，如漢江北岸沿秦嶺南坡坡麓一帶，日光充足，耕地廣闊，聚落沿山麓呈串珠狀分布，而且由于山地排水沖刷，交界處形成高度一致的山嶺，山嶺之間規模較大的低槽平地往往成為人口和聚落分布密集區。海拔位于1 400 m以上的高中山和高山區，主要分布在南鄭、西鄉和鎮巴南部大巴山一帶以及勉縣、留壩、洋縣、佛坪北部秦嶺一帶，隨著海拔的升高，自然環境條件變差，不再適合人類活動，人口和聚落分布稀少。

漢中市坡度變化范圍為2°～76.57°，平均坡度22.69°。結合《第二次全國土地調查技術規程》耕地坡度劃分標準[27]，將漢中市坡度劃分為平地(≤7°)、平緩坡(7°～15°)、緩坡(15°～25°)、陡坡(25°～35°)、急陡坡(>35°)5個級別。由表2可知，隨著坡度的增加，漢中市鄉村聚落數量和密度均表現為先增加后減少的趨勢。坡度小于25°的區域內的聚落數量最多，占聚落總數的81.03%，且分布密度高；大于25°陡坡和急陡坡聚落數量減少，分布密度降低。一般而言，鄉村聚落的分布往往與耕地的分布相一致[28]。在以山地為主的漢中地區，耕地和聚落大多分布在坡度相對較緩、水源充足、利于農業建設的平原盆地、寬谷壩地和丘陵地區。隨著坡度的增大，崩塌、滑坡、泥石流以及水土流失等地質災害發生的概率增大，適合農作耕地的面積減少，鄉村聚落的數量也逐漸減少。

表2 漢中市不同海拔、坡度鄉村聚落空間分布

4.1.2 河流因素 水是人類賴以生存的重要物質，河流取水是否便利，水質條件是否合格等都會影響聚落的分布，同時河流作為天然的航運通道，對聚落的發展有重要意義。漢中河流屬于長江水系，褒河、牧馬河、湑水河、涇洋河、玉帶河等漢江支流與西漢水、八渡河、青泥河、黑水河等嘉陵江支流共同組成橫貫東西的漢江水系和縱穿南北的嘉陵江水系。

將河流作為線狀要素來研究，提取漢江、嘉陵江及其支流，利用ArcGIS 10.2中的鄰域分析工具對鄉村聚落和河流作近鄰分析，得到聚落距河流的最短距離D，由此判斷河流對聚落的最大吸引范圍。由表3可知，隨最短距離D的增加，聚落數量呈遞減趨勢，鄉村聚落表現出明顯的鄰近河流分布。其中，距河流3 000 m內，鄉村聚落分布數量最多，表明河流對聚落分布的最大吸引范圍為3 000 m。之后利用ArcGIS 10.2的多環緩沖區工具，對河流圖層以500 m為間隔建立緩沖帶(范圍為0～3 000 m)，并將其與聚落圖層進行疊加，得到各緩沖帶內鄉村聚落的分布情況。

表3 漢中市鄉村聚落與河流和交通的近鄰分析

由圖5可知，在河流500 m緩沖帶內聚落數量最多，聚落沿河流密集分布，隨著緩沖帶向外延伸，聚落數量的波動不大，呈均勻分布。

圖5 漢中市河流與交通緩沖距離與鄉村聚落分布

漢中市鄉村聚落主要分布在距離河流3 000 m的區域內，特別是距河流500 m內聚落分布密度最大，其中平原區河流兩岸常發育有階地，地勢平坦，耕地廣闊，灌溉便利，聚落鄰近河流呈帶狀或組團狀分布。但值得注意的是，漢中夏秋多暴雨，洪水多發，漢中盆地中央濱江一帶分布的河漫灘平原容易受洪水泛濫威脅，因此聚落分布稀疏。為便于農業生產和生活，山地丘陵區聚落多緊鄰河流沖溝分布，尤其是河流交匯處地勢較平坦的地方分布最為密集。

4.2 社會影響因素

4.2.1 交通因素 交通是影響聚落分布的重要因素之一。區域交通設施的建設與完善對周圍鄉村聚落的空間布局會產生影響，同時鄉村聚落的發展與演變也會促進交通道路的延伸。漢中市交通設施完善，G5(京昆高速)、G7011(十天高速)橫貫東西，G85(銀昆高速)縱穿南北，逐漸打破秦巴山區的交通阻隔，成為重要的區域性交通樞紐中心。

同樣將交通作為線狀要素，提取研究區高速公路、國道、省道和縣道等道路數據，對聚落和道路作近鄰分析。由表3可知，聚落數量比重在距交通4 000 m內達到70%以上，且隨著距離的增加，聚落數量逐漸減少。由此得到交通對聚落分布的最大吸引范圍為4 000 m。以500 m為緩沖半徑作道路的多環緩沖區分析(范圍為0～4 000 m)，共建立8個緩沖帶。由圖5可知，道路500 m緩沖帶內的聚落數量占總數的35.39%，遠高于其他緩沖帶，表明鄉村聚落主要分布在距道路500 m的范圍內。由此可知，漢中市鄉村聚落鄰近交通分布明顯，其中，漢中盆地為東西交通干線交匯區，交通區位優勢顯著，吸引聚落沿道路分布；而山地丘陵區聚落分布受交通影響要大于平原盆地區，這是由于人們為便于與外界聯系，聚落除了在河谷低地有分布外，多沿交通要道呈樹枝狀分布。

4.2.2 人口因素 聚落是人口空間分布的載體，人口因素是影響鄉村聚落空間分布最主要的因素。首先，聚落選址要滿足人類的需求，如“逐水而居”、“擇田而居”等都是人類需求在聚落空間布局上的體現；其次，人口數量的增加導致聚落空間逐漸向外擴展或重新選址形成新的聚落，聚落逐漸由分散變為集聚；隨著生活水平的提高，人們的消費水平，就業選擇、基礎設施要求等行為逐漸改變著聚落的形態和結構。截至2018年初，漢中市人口達3.44×106人，人口密度為139.72人/km2，其中，漢臺區，南鄭區，城固，勉縣，西鄉，洋縣的人口密度均大于100人/km2，其他縣區人口密度相比較低。由此可知，漢中市人口主要集中分布在中東部的平原盆地區，這與聚落分布的高密度區呈現空間一致性，說明人口的分布在一定程度上促進了聚落的集聚和發展。

4.2.3 耕地半徑 聚落與耕地分布具有空間趨同性。鄉村聚落到耕作區的距離稱為耕地半徑，耕地半徑的大小往往會影響聚落的分布與規模[29]。一般來說，人多地少地區需要精耕細作，因而聚落距離耕地區近，耕地半徑小，最終形成規模小而密度大的聚落，人少地多地區則相反。由于受到自然環境和生產力水平的限制，居民地的耕作面積是有一定限度的。從理論上講，當一定區域內鄉村聚落的緩沖區面積與耕地面積相等時，該鄉村聚落的緩沖半徑就相當于耕作半徑[30]。因此，基于各縣區鄉村聚落的耕地面積數據，利用緩沖區分析方法，獲取各縣區鄉村聚落的耕作半徑，進而探討耕地半徑對鄉村聚落空間分布的影響。

結合表4與圖1可知，鎮巴、寧強、佛坪、留壩、略陽位于秦嶺大巴山一帶，山高坡陡，地形復雜，耕地面積小而分散，人們為了耕作方便，通常選擇在耕地周圍建成聚落，因此這些縣區耕地半徑小，鄉村聚落主要鄰近耕作區分布，分布零散且規模小。而漢臺、城固、南鄭、勉縣、西鄉和洋縣地勢起伏小，河網密布，耕地面積大，農業水利設施條件好，集約化程度高，因此耕地半徑大，其中漢臺區耕地半徑最大，為519.59 m，鄉村聚落大多分布在距耕作區較遠的地方，聚落分布集中且規模大。

表4 漢中市鄉村聚落耕地面積與耕地半徑

5 結 論

(1) 漢中市鄉村聚落主要集中在漢臺區、南鄭區、勉縣、城固、西鄉和洋縣等中東部地區，總體呈西北—東南向的橢圓分布；聚落為集聚分布模式，其中，城固、南鄭、留壩、洋縣、佛坪、勉縣為集聚分布，而漢臺、鎮巴、寧強、略陽、西鄉為隨機分布，總體表現為隨機—集聚—隨機的環狀分布特征；聚落分布中部密，南北疏，密度分異表現為從中東部高密度區向四周低密度區階梯狀遞減的特征。

(2) 漢中市鄉村聚落的空間分布受自然和社會因素的交織作用。在地形、河流、交通、人口、耕地等因素的不同耦合方式的影響下，鄉村聚落的空間分布具有顯著差異，聚落主要分布在海拔在1 400 m以下、坡度小于25°的山地丘陵區和平壩盆地區，在空間上多鄰近河流和道路分布。具體來看，平原盆地區地勢平坦，土壤肥沃、人口密集，聚落分布受地形、耕地限制小，漢江及其支流兩岸的階地平原以及山前坡麓地帶成為聚落分布密集區，聚落常沿交通和河流呈組團狀或帶狀分布；山地丘陵區聚落分布受地形、河流和交通區位等的限制影響大，聚落只在山間地勢平緩的河谷壩地和道路兩側分布較為密集，而在山地緩坡，谷坡等處多為散居和孤立房屋；此外，山區人口分布密度低，同時受到耕地半徑的影響，聚落常作“擇田而居”的分散分布。

陜南秦巴山區是國家集中連片特困區和地質災害易發區，實施移民搬遷，優化布局鄉村聚落，成為推動區域經濟發展，保障人民生命財產安全的重要舉措。從以上結論可知，陜南秦巴山區鄉村聚落的重新選址和布局規劃要考慮鄉村聚落的分布規律，重視影響其空間分布和發展的各種因素，因地制宜，合理布局。在綜合考慮區域環境承載力的前提下，聚落新建應優先考慮區位條件優越，低坡度、低海拔的地區；堅持集中為主，分散為輔的布局原則，將存在地質安全隱患、基礎設施落后、人口規模小、交通不便的聚落，向交通較為便利，水電條件較好的城鎮周邊、中心村等區域遷移，從而改善陜南秦巴山區人地關系，提高資源的利用率，促進生態安全和區域可持續發展。