基于TOPSIS 模型的農村居民點布局優化研究
——以山西農谷為例

白 雪，劉立文，段永紅，徐立帥，楊永勝

（山西農業大學資源環境學院，山西 太谷 030801）

農村居民點是指一定規模下長期與農業生產關系密切的人群在生產、生活過程中聚集而形成的場所［1］，也是農村土地利用的組成部分［2］。其形態和空間分布格局受到自然、社會、經濟等多種因素的影響，是人地關系的綜合反映［3］。由于自然環境發生變化和農戶不同的生活習俗等原因以及缺少相關科學規劃的引導，造成中國農村居民點存在空間布局散亂，用途與功能不匹配和部分生產生活功能配置缺失等問題，城鄉差距日益擴大［4，5］。黨的十九大提出了農業、農村和農民問題是關系中國民生的根本性問題，必須始終把解決好“三農”問題作為全黨工作的重中之重［6，7］。因此，開展農村居民點布局優化對于促進鄉村協調可持續發展、推動鄉村振興具有重要意義［8］。

目前國內外學者對農村居民點空間演變特征和布局優化方法等方面開展了大量研究。其中Zhou等［9］運用空間自相關等方法進行研究，發現中國農村近20 年土地利用類型和結構發生了顯著變化，社會經濟因素是建筑用地擴張的主要因素；Ma 等［10］研究發現山區農村居民點土地利用變化過程較慢，平原和半山區的空間結構變化較大且多樣化；Xu 等［11］利用機器學習技術法識別山區中有較高被遺棄可能性的農村居民點土地，結果表明該方法可靠性強且可以預測當地廢棄土地發生的可能性；楊和平等［12］以重慶市榮昌區為例，對農村居民點生產、生活和生態功能進行評價，并將該區劃分為產業重構式、社區營造式、生態涵養式和移民搬遷式4 種。

雖然國內在農村居民點布局適宜性評價和優化已形成一套基本理論方法，但研究主要是以縣域、行政村等尺度為主，從居民點的斑塊角度研究較少。基于此，本研究以山西農谷為例，從微觀角度出發，以農村居民點圖斑為研究單元，運用均方差決策法、TOPSIS 模型對該區農村居民點布局適宜性進行客觀評價并提出相應的布局優化策略，以期為推進該區城鄉建設發展提供理論依據。

1 研究區概況

山西農谷位于晉中市太谷區（圖1），是引領山西省農業農村發展的省級戰略，同時也是具有國家層面地位的首批國家農業高新技術產業示范區（山西晉中國家農業高新技術產業示范區）和國家農業改革與建設試點示范區的所在地。該區地貌形態主要有山地、丘陵和平川3 種，海拔由東南向西北逐漸降低。區內有明星鎮、范村鎮、胡村鎮、水秀鄉、任村鄉、北洸鄉、小白鄉、陽邑鄉和侯城鄉等9 個鄉鎮。全區常住人口31.3 萬人，其中農村常住人口約占50%。2018 年全區年生產總值達96.6 億元，同比增長5.1%。其中城鎮常住居民人均可支配收入3.1 萬元；農村常住居民人均可支配收入1.9 萬元［13］。

圖1 研究區位置

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源及處理

數據主要包括：①地理空間數據云平臺提供的30 m 空間分辨率的ASTER-GDEM 數據；②農村居民點、城鎮、公路、河流等矢量數據，來源于2018 年晉中市太谷區自然資源局土地調查數據變更數據庫；③其他基礎設施（包括銀行、醫院、學校、車站、政府機構、企業和餐飲娛樂）數據，來源于百度地圖，通過Geosharp2.0 軟件獲取2018 年8 月百度地圖中的興趣點（Points of interest，POI）；④《太谷縣縣域鄉村建設規劃（2018—2030）》；⑤社會經濟數據，來源于《晉中市統計年鑒》。

以農村居民點圖斑為評價單元，全區共有1 219個農村居民點地塊圖斑。基于ASTER-GDEM 數據，使用ArcGIS10.2 表面分析工具提取高程和坡度、坡向信息；利用緩沖區分析工具對城鎮、公路、河流等矢量數據做緩沖區分析；以行政村為最小單元收集并整理常住人口、戶數和人均年收入等經濟數據。

2.2 研究方法

2.2.1 景觀格局指數 景觀格局指數是景觀格局的核心研究方法，不僅可以定量反映空間異質性，而且可以有效反映景觀功能和動態［13，14］。利用 Fragstats 3.3 軟件，選取斑塊類型總面積（CA）、斑塊總數（NP）、平均形狀指數（MSI）和聚集度（AI）4 個指標對山西農谷農村居民點的規模、形狀以及聚集度等空間特征進行分析，指標具體含義與計算公式見表1。

2.2.2 基于TOPSIS模型農村居民點布局適宜性評價

1）評價指標的確定。農村居民點選址通常考慮高程、坡度和坡向等自然因素；農村居民以務農為主，耕地是必不可少的影響因素之一，同時道路、醫院等基礎設施與農村建設息息相關，因此選取耕地、城鎮、水源、縣級以上公路、農村道路、醫院等生產生活因素；人均年收入可以反映出農村整體經濟水平，因此選取常住人口、戶數和人均年收入等社會經濟因素。

表1 景觀格局指數特征及含義

2）評價體系的構建。為了消除原始數據對評價結果的影響，使用極值標準化方法［15］對數據進行預處理；再利用原理簡單且精度較高的均方差決策法［16］確定各指標權重，并結合TOPSIS 模型［17］計算各個評價單元的相對接近度，如式（1）、式（2）所示：

表2 山西農谷農村居民點布局適宜性等級評價

3 結果與分析

3.1 不同因素對農村居民點分布景觀格局的影響

3.1.1 自然因素 由表3 可知，農村居民點主要分布于高程 900 m 以下、坡度 2°～15°、坡向為東和西坡向的區域。隨著海拔增加，居民點斑塊個數逐漸減少，平均形狀指數逐漸減小，其中斑塊個數在高程900 m 內最多，表明在低于900 m 范圍內，該地區居民點斑塊較破碎；平均形狀指數在大于1.5 km 時為1.13，趨近于1，表明在高于1.5 km 范圍內，居民點斑塊呈規則形狀；聚集度指數先減小后增加，表明低于0.9 km 和高于1.5 km 區域內斑塊呈現較高的聚集性。同理，隨著坡度增加，農村居民點的斑塊面積、斑塊個數和聚集度指數呈先增加后減小的趨勢，其中坡度為2°～6°各指數達最大，表明該區域內居民點斑塊較破碎但整體上居民點呈現較聚集的分布情況，平均形狀指數在1.23～1.32，表明居民點斑塊分布不規則。除平地和南坡坡向外，其余坡向分布著較多的居民點，且其各指數變化不明顯。

表3 自然因素對農村居民點分布影響的景觀格局指數

3.1.2 生產生活因素 由表4 可知，農村居民點主要分布于距耕地0.2 km、距城鎮3.0 km、距其他基礎設施1.0 km、距水源1.5 km、距縣級公路1.0 km、距農村道路0.3 km 范圍內的區域。其中，隨著距耕地距離的增加，農村居民點的斑塊面積、斑塊個數均在減小，表明農村居民點主要分布于距耕地較近的區域，但在該區域范圍內居民點分布較破碎；在距離耕地0.4～0.6 km 范圍內，平均形狀指數為1.19，趨近于1，表明該區域范圍內居民點分布較規則；在距離耕地0.2～0.4 km 范圍內，其聚集度指數為93.7%，表明在該范圍內居民點呈集中分布。隨著距城鎮、其他基礎設施的距離增加，農村居民點斑塊面積和斑塊個數在不斷減小，表明居民點主要分布于距城鎮3.0 km、距基礎設施1.0 km 范圍內的區域。隨著距水源距離的不斷增加，農村居民點斑塊面積和平均形狀指數呈先增加后減小的趨勢，表明居民點主要分布于距離水域0.5～1.5 km 范圍內，但斑塊個數卻逐漸減少，表明在距水源0.5 km 范圍內，農村居民點分布較破碎。隨著距道路距離不斷增加，農村居民點斑塊面積和斑塊個數不斷減小，表明農村居民點主要分布于距縣級以上公路1.0 km、距離農村道路0.3 km 范圍內。其中，距離農村道路1.0 km 以上的范圍內，其平均形狀指數為1.15，趨近于1，表明該區域內農村居民點分布較規則；在距離農村道路0.3～0.5 km 范圍內，其聚集度指數為93.8%，表明該區域內農村居民點分布較聚集。

表4 生產生活因素對農村居民點分布影響的景觀格局指數

3.1.3 社會經濟因素 由表5 可知，山西農谷的農村主要以 300～600 戶、常住人口為 800～1 900 人、收入為6 000～8 000 元為主，同時該區間范圍內對應的斑塊個數最多，表明該區域的農村居民點較破碎。其中大于1 200 戶、常住人口大于3 500 人的區間內，其聚集度指數分別為91.3%和91.2%，表明該區間的農村居民點分布較聚集。社會經濟因素中各指標的聚集度指數為1.27～1.42，表明該條件下農村居民點分布較分散。

表5 社會經濟因素對農村居民點分布影響的景觀格局指數

3.2 農村居民點布局適宜性評價

基于2018 年晉中市太谷區自然資源局土地調查數據變更數據庫，利用ArcGIS 鄰域分析、疊加分析等模塊，并參考表6 進行賦值。依據賦值，應用TOPSIS 模型構建加權規范矩陣，確定1 219 個圖斑的正、負理想解，并計算各斑塊的相對接近度（表7）。參考表2 形成晉中市太谷區農村居民點布局適宜性評價圖（圖2），進一步對圖2 進行重分類，統計不同適宜性等級下農村居民點斑塊數和斑塊面積（表8）。

表6 山西農谷農村居民點布局適宜性評價指標體系

表7 評價單元的相對接近度

由圖2 和表8 可知，山西農谷農村居民點最適宜和高度適宜區域的斑塊面積和斑塊個數占比分別為4.11%和11.47%，主要包括東關村、賈家堡村、朝陽村、水秀村、程家莊村、大白村等村莊，主要分布于海拔較低、坡度較緩的平川區，且以明星鎮為中心，呈放射狀向周邊輻射，明星鎮位于太谷區城郊結合部，是太谷區政治、經濟和文化的中心，因其交通便利、地勢平坦、人文環境較好、基礎設施完善，吸引眾多優良實體經濟；中度適宜斑塊面積和斑塊個數占比分別為49.20%和52.06%，包括任村、上莊村、陽邑村、胡村莊等村莊，該地區村落現狀規模較大，因受到明星鎮輻射和周圍農村雙重影響的地理優勢，基礎設施較好，有一定特色農業產業基礎和內在發展動力，具有較強的發展前景；低度適宜和不適宜區域斑塊面積和斑塊個數占比分別為46.68%和36.47%，包括北郊村、西峪村、彭溫莊村、窯子頭村和路家莊村等村落，該地區海拔較高、坡度較陡且交通不便、基礎設施薄弱，農村居民點布局適宜性較差。

圖2 山西農谷農村居民點布局適宜性等級

3.3 農村居民點布局優化策略

山西省人民政府立足實際，著眼“三農”長遠發展和全面建成小康社會作出戰略部署，對山西農谷提出“一城三園五區”整體空間架構。一城，即山西農谷科創城，是以山西農業大學為核心，利用山西省農業科學院優勢科技資源，吸引國內外具有較強影響力的農業科研院所和優秀團隊；三園，即高新技術產業孵化園、特色農產品加工交易園、北方林果科技園；五區，以建設國家現代農業產業園為載體，建設紅棗苗木、綠色養殖、設施農業、生物技術4 個推廣示范區以及農村產業融合發展示范區。

表8 山西農谷農村居民點布局適宜性評價

農村居民點布局適宜性不同應采用不同的優化策略，對于海拔較低、坡度較緩、社會經濟發展、交通等基礎設施較完善的布局適宜性高的農村居民點區域，應就地保留，高效利用原有資源的優化模式；對于生態環境惡劣、社會經濟較差、基礎設施薄弱的區域，以保護生態環境為主，適當開展搬遷工作。在“一城三園五區“規劃和建設背景下，依據山西農谷農村居民點布局適宜性綜合評價結果，結合《太谷縣縣域鄉村建設規劃2018—2030》，提出了集聚發展型、存留提升型和搬遷拆并型3 種優化類型。

1）集聚發展型。這類村莊位于坡度較緩、海拔較低的平川區，以最適宜和高度適宜區為主，是未來發展土地城鎮化、村莊城市化的重點和優先區域，包括水秀鄉南部、胡村鎮大部，北洸鄉、侯城鄉、陽邑鄉的北部少數村落等。該地區村落的整治重點是居民點優化并且依照太谷區整體規劃體系下做好有序無縫鏈接。明星鎮作為全區的城鎮中心，具有最大城鎮斑塊面積聚落，規劃為農谷科技創新城，該地區需要引進大量優秀人才和科研院所，需將周邊農村優先整治和發展，加快城鄉一體化建設。北洸鄉規劃為北方林果科技園，6 條縣級以上公路貫穿北洸鄉北部，交通便利，建議在北部的村落進行城鎮重點建設。水秀鄉和胡村鎮分別作為特色農產品加工交易園和省級經濟開發區，在其建設方式、社會制度管理等方面以城鎮化發展作為引導，依據區域內村莊特征和土地利用情況，充分鼓勵引進大型工廠、企業，發揮優越的區位條件和資源優勢。

2）存留提升型。該區地勢起伏，但處于海拔較低、坡度較緩的丘陵區，以中度適宜區為主，包括任村鄉和小白鄉大部分村落、范村鎮、陽邑鄉的北中部、侯城鄉中部、北洸鄉中南部的村莊。這些村莊有一定經濟基礎和生產條件，在一定時期內會繼續存在。北洸鄉規劃為北方林果科技園，其南部地區現有居民點可以適當保留，其他區域按需種植培育果樹成為現代農業發展區。該區整體上應該以居住環境整治為重點，提出農村生活垃圾治理、衛生廁所建設、村內道路建設和村莊公共設施建設等整治項目。

3）搬遷拆并型。這類村莊位于地處偏遠、經濟欠發達的山地，以低度適宜和不適宜區為主，包括侯城鄉、陽邑鄉以及范村鎮的南部多數村落。該地區海拔較高、坡度較陡，交通不便利，水資源較緊缺，生存條件惡劣，建議該區部分村落向鎮區、城區等進行搬遷，不再建議原址安置居民，在進行居民轉移安置時，需注重搬遷人員的社會保障。因該地區被規劃為農村產業融合發展示范區，可以通過土地復墾，合理施用有機肥并結合正確的耕作措施增加土壤肥力，開發林果業等。同時也需政府加大對該地區道路建設、田間溝渠、灌溉引水等舉措，實現該地區資源最大化利用。

4 小結與討論

1）本研究通過景觀格局指數對山西農谷農村居民點規模、形狀以及聚集度等空間特征進行分析。結果表明，山西農谷農村居民點用地布局較分散，且生產生活條件對該區農村居民點分布影響較大。

2）以農村居民點斑塊作為評價單元，運用均方差決策法、TOPSIS 模型對山西農谷農村居民點布局適宜性進行評價，增強了評價結果的可靠性。其中最適宜和高度適宜面積占4%，且主要分布于明星鎮周邊；中度適宜、低度適宜和不適宜面積約占96%，表明該區農村居民點布局適宜性狀況總體表現一般適宜。

3）該區域優化可分為集聚發展型、存留提升型和搬遷拆并型3 種，對不同類型、不同等級的農村居民點實施分類管理，對局部區域進行調整，確保該區農村居民點空間結構合理且具有一定的穩定性。

農村居民點布局適宜性評價和優化涉及領域較廣，綜合性較強。本研究考慮了較多因素，但是仍有不足，需進一步完善：①農村居民點的空間形態是連續、漫長的演變過程，研究僅從單一時間點對農村居民點的空間布局和適宜性進行分析，難以揭示該區農村居民點空間演變特征，因此在較長的時間序列尺度下探究農村居民點空間布局是今后研究的重點；②農村居民點布局優化策略不僅需考慮農村自然、經濟等情況，還需結合農戶意愿，使得布局優化策略更具實際意義。