草原城鎮居民點分布與建設適宜性研究
——以太仆寺旗為例

文/內蒙古工業大學建筑學院 內蒙古自治區綠色建筑重點實驗室 富志強 黃延龍

0 引言

草原農牧區是內蒙古自治區特有的生產、生態與生活空間，草原城鎮的演化也從“擇水而居、逐草而牧”的傳統草原聚落轉為定居形式，呈現規模小、布局松散的特征[1]。本文以錫林郭勒盟太仆寺旗為例，基于泰森多邊形Voronoi圖法分析居民點分布特征，以運用“資源環境承載能力與國土空間開發適宜性評價”（以下簡稱“雙評價”）中的建設適宜性評價為思路，對現有農牧區居民點的分布位置進行評價。將線性研究思路重組為環形結構，自然基礎決定居民點建設適宜性的分級，分級評價結果及適宜性決定居民點的分布，進而反證自然基礎的優劣（見圖1）。在我國國土空間規劃的背景下，除宏觀區域視角的空間整治外（如“三區三線”劃定），須進一步將視角轉向基層人居環境。太仆寺旗下轄5個鎮，1個行政鄉，1個蘇木，分別為寶昌鎮、紅旗鎮、千斤溝鎮、永豐鎮、駱駝山鎮、幸福鄉、貢寶拉格蘇木。寶昌鎮為旗政府所在地，貢寶拉格蘇木為畜牧業鄉，其余鄉鎮均以農業生產為主導。本文旨在論證居民點分布與自然資源的內在聯系，以及國土空間規劃雙評價在居住區研究中的適用性。

圖1 線性研究思路

1 研究區概況

太仆寺旗位于內蒙古自治區中部、錫林郭勒盟西南部，屬于半干旱大陸性氣候，生態環境脆弱，是環境演變的敏感地帶。該地是以蒙古族為主體，漢族及其他少數民族聚居的區域，下轄6個鄉鎮(蘇木)，其中寶昌鎮是全旗政治、經濟、文化和交通中心；貢寶拉格蘇木位于西南部，是唯一的畜牧業鄉，常年以放牧為主，耕地較少，是重要牧區；其他鄉鎮則分布在寶昌鎮周圍，是典型的農牧交錯生態過渡區[2]。太仆寺旗與其他旗縣不同之處在于其只有1個貢寶拉格蘇木，且位于內蒙古南端的太仆寺旗，鄰近河北，是京津冀地區進入內蒙古的門戶。

2 研究方法與數據

2.1 數據來源

通過網絡獲取的太仆寺旗農牧區居民點POI，生成帶有村名及坐標的表格文件，在ArcGIS軟件中添加矢量點，將嘎查村位置落入地圖中。由于爬取的POI既包括村名又包括地名，在數據篩選時，將屬性表內的重復數據及非居民點數據進行合并與篩選，得到太仆寺旗農牧區居民點分布。研究區地形通過網絡獲取高程數字模型，以此為基礎生成坡度、坡向、起伏度等數據。

2.2 研究方法

泰森多邊形又稱Voronoi圖，是對空間平面的一種剖分，由空間鄰近的兩點構成連續多邊形，進而對空間進行劃分。其原理為通過計算多邊形變異系數（CV值）分析農村居民點的空間分布特征[3]，多邊形內的任何位置距該多邊形的樣點（如居民點）最近，距相鄰多邊形內的樣點較遠，且每個多邊形內僅包含1個樣點。泰森多邊形在空間剖分上的等分性特征可用于解決最近點、最小封閉圓及空間問題，如鄰接、接近度與可達性分析等[4]。泰森多邊形的研究范疇是通過計算由多個點生成的多邊形面積變異，進而反映點的分布特征，與點集的密度無關。因此，泰森多邊形的均勻分布、隨機分布、集群分布3種類型可用于衡量點的分布形式，而非衡量點的密度。

泰森多邊形面積隨點集的分布而變化，可用變異系數CV值衡量凸多邊形面積的相對變化程度，進而分析樣點的空間分布類型。CV等于泰森多邊形面積的標準差與平均值之比，Duvckaerts提出3個建議值：當CV＜33%時，點集呈均勻分布；當33%＜CV＜64%時，點集呈隨機分布；當CV＞64%時，點集呈集群分布[5]。

但是，位于邊緣上的點的泰森多邊形面積受人為劃定邊界的影響，邊界距鄰近邊緣的點越遠，邊緣的泰森多邊形面積越大；反之，邊緣的泰森多邊形面積越小。在計算居民點泰森多邊形面積CV值時，由于居民點密度較大且具有行政邊界，且其側重點為區域內居民點之間的空間關系，居民點與行政邊界及邊界外的空間關系在實際應用中可忽略其影響[6]。

根據不同尺度的研究結果進行橫向對比研究，分析草原城鎮居民點分布的泰森多邊形CV值，可在規避泰森多邊形研究缺陷的同時減少人為劃定邊界所造成的局限性。研究尺度分為2個層級：旗（縣）域尺度（見圖2）與鄉鎮（蘇木）尺度（見圖3），通過在人為邊界劃定下同一區域的不同結果對比，進而更科學地描述泰森多邊形視角下的農牧區居民點分布類型。

圖2 旗縣域尺度下泰森多邊形

圖3 鄉鎮蘇木尺度下泰森多邊形

3 結果分析

3.1 不同尺度下農牧區居民點空間變異系數結果

1）從鄉鎮（蘇木）尺度看，太仆寺旗全域泰森多邊形的變異系數為76.05%，屬于集群分布；該結果受太仆寺旗旗域范圍內農牧區居民點分布主導，且在旗域范圍內包含各鄉鎮（蘇木）的邊界，邊界兩側的泰森多邊形受邊界影響，屬于多邊形生成過程中的人為干預（見表1）。

表1 鄉鎮（蘇木）尺度CV值

2）從旗（縣）尺度看，根據對太仆寺旗農牧區居民點Voronoi圖的CV值分析結果，太仆寺旗全域泰森多邊形的變異系數為61.90%。參照Duvckaerts分級標準，太仆寺旗全域的農牧區居民點分布類型屬于隨機分布，符合草原城鎮特征及試驗預期[7]。該結果受太仆寺旗旗域范圍內農牧區居民點分布主導的同時也受不同鄉鎮（蘇木）之間居民點的影響（見表2）。

表2 旗（縣）尺度CV值

3.2 太仆寺旗建設適宜性與居民點現狀

參考《資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價技術指南（試行）》（自然資辦函〔2020〕127號）中城鎮建設適宜性評價，以太仆寺旗30m精度DEM為基礎進行坡度分析，生成結果分為≤3°，3°～8°，8°～15°，15°～25°，>25°不同等級。高程≥5000m區域直接取最低等級，高程為3500～5000m，坡度分級降1等級。利用DEM鄰域分析功能計算地形起伏度，鄰域范圍20hm2左右，對于地形起伏度>200m的區域，評價結果降2等級；地形起伏度為100～200m，評價結果降1等級。根據對太仆寺旗建設適宜性分析結果，將評價結果柵格數據矢量化，并與前文的太仆寺旗農牧區居民點數據進行空間連接，目的是為得到各個分級區域中居民點的分布數量。從分析結果看，樣本中596處農牧區居民點中，其中處于適宜區的農牧區居民點有463處，較適宜區有122處，一般適宜區有9處，較不適宜區與不適宜區各1處（見圖4）。

圖4 太仆寺旗居民點適宜性分析

4 結語

對太仆寺旗農牧區居民點建立泰森多邊形，通過Voronoi圖法計算太仆寺旗各鄉鎮（蘇木）空間變異系數CV值。參考Duvckaerts建議標準確定各鄉鎮（蘇木）及全旗的農牧區居民點分布類型，再橫向對比各鄉鎮（蘇木）的差異。結果表明，太仆寺旗具有典型草原城鎮的空間分布特征，規模小、密度低。中心城鎮的居民點較集中，整體與局部多為隨機與集群分布。居民點分布情況主要取決于自然基礎。在國土空間規劃背景下，規劃視角將進一步拓寬，“三區三線”的劃定在生態保護、農田保障、建設管控中尤為重要。