巴中市鄉村聚落空間分布特征及影響因素

魏佳軒, 程武學, 王永祥, 狄 威, 熊鈺丹

(1.四川師范大學 地理與資源科學學院, 成都 610101; 2.西南土地資源評價與監測教育部重點實驗室, 成都 610101)

鄉村聚落是特定范圍內具有一定規模的，與農業生產具有緊密聯系的居民點。據第七次全國人口普查數據顯示，我國鄉村人口約為5.1億人，占全國總人口的36.11%，目前鄉村聚落仍是我國居民集聚主要單元之一[1-2]。其中以山村的特例最為典型，由于山區位置偏僻，道路崎嶇，自然環境惡劣，導致山村鄉村聚落分布較為分散，規模普遍偏小[3]。在鄉村振興戰略及城鄉統籌發展的時代背景下，山區鄉村聚落如何實現有效轉型已成為研究的熱點。

改革開放以來，鄉村聚落的含義與形態不斷發生變化[4]，同時鄉村聚落人地關系、經濟發展方式也在發生重大改變[5-6]。國內對鄉村聚落的研究起步較晚[7]，起初以探究鄉村聚落地理與區劃[8]為主，20世紀80年代后逐漸將重點放在鄉村聚落演變[9]、鄉村聚落景觀格局等[10]內容，并與RS，GIS技術相融合，在鄉村聚落綜合探究方面逐步取得大量成果。但目前我國的研究方向主要在胡煥庸線東南部經濟發展飛速、人口集聚的中低平原區域，而對西南山區等仍需鄉村振興的貧困地區關注較少，目前僅包括大巴山區、黃土高原、西南地區等[11-15]區域，對山區鄉村聚落動力機制[16]、演變過程[17]分析略有不足。巴中市地處秦巴山區，地貌類型以山地為主，其地域復雜性與封閉性可能會對鄉村聚落內部結構產生改變。對巴中市鄉村聚落空間分布進行探究有利于增進當地區域發展，對改善山區居民生活水平具有顯著作用[18]。本文以四川省巴中市為研究對象，利用ArcGIS 10.2軟件，根據標準差橢圓分析、核密度估算、平均最鄰近指數等方法，探究巴中市鄉村聚落空間分布特征，在自然-社會層面進一步探討鄉村聚落空間分布影響因素，為巴中市規劃措施、遷移建設提供有力數據支撐。

1 研究區概況與數據處理

1.1 研究區概況

巴中市位于四川盆地東北部，東經106°21′—107°45′，北緯31°15′—32°45′，作為四川省與陜西省的交界地區，東鄰達州，南接南充，西抵廣元，北接陜西漢中，屬典型的盆周山區。海拔在159～2 503 m，其中南江縣、通江縣海拔較高，恩陽區、巴州區和平昌縣地形較為平緩，地勢北高南低，由北向南傾斜。區內丘陵、平壩面積約為1 232 km2，占幅員面積的10%，其余90%皆為地形起伏度劇烈、坡形陡峻的中高山地，易出現水土流失、滑坡、地震、泥石流等自然災害，交通不發達，路況形式嚴峻；河流均呈南北流向，呈樹枝狀分布，水位洪枯變幅大，部分溪河在枯水期有斷流的現象。

巴中市轄巴州區、恩陽區兩個區及南江、通江和平江3個縣，包括17個街道和116個鎮，2019年常住人口為331.92萬人，比2018年末減少0.28萬人。其中，城鎮人口143.89萬人，鄉村人口188.03萬人。城鎮化率43.35%。全市全年出生人口3.89萬人，人口出生率10.19‰，比2018年下降1.17‰；人口自然增長率4.92‰，比2018年下降0.98‰。2020年，巴中市地區生產總值766.99億元，比上年增長2.5%。

1.2 數據處理

2 研究方法

2.1 標準差橢圓分析

標準差橢圓分析[19]是基于空間內各散點的形狀來確定區域空間分布特征的方法。該方法以點集內要素在X和Y方向上的標準差作為橢圓的長短軸，長軸代表散點的延伸方向，短軸代表散點擴展的范圍，綜合表示空間內散點的分布特征。

2.2 平均最鄰近指數

平均最鄰近指數(average nearest neighbor,ANN)是根據某一聚落斑塊和最鄰近斑塊中的平均距離，表達斑塊空間分布類型的方法[20]，通過比較各斑塊的實際觀測距離與預測平均距離來確定聚落空間分布類型。其計算公式為：

(1)

式中:P1為最鄰近點之間距離的平均值；P2為隨機分布模式中最鄰近點的平均距離；di為兩臨近點的距離;A為斑塊面積;n為聚落數量,ANN越大,代表鄉村聚落分布越稀疏。以最近鄰距離指數R作為判斷指標,其中R<1表示聚落為集聚分布;R=1表示為隨機分布;R>1表示均勻分布,并利用Z值對結果進行顯著性檢驗。

2.3 鄰域分析

李月連等[21]利用鄰域分析中的泰森多邊形探討鄉村聚落空間分布的特征。泰森多邊形又稱Voronoi圖，是對空間平面進行剖分的一種方法，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)

(2)

式中:d為歐氏距離；Ti為凸多邊形,多邊形內部的點到多邊形發生點Pi的距離都小于該點與其余發生點Pj的距離。Voronoi圖可分為隨機、均勻與集聚分布3種類型[22],多邊形面積與分布類型具有緊密聯系,普遍用Voronoi多邊形變異系數值(the Coefficient of Variation,Cv)判斷各斑塊的空間密集程度,其計算公式為:

(3)

式中:R為標準差；S為平均值,在根據Cv值討論聚落分布形式時,Duyckaerts等[23]提出3種分布類型:當Cv值<33%時,聚落為均勻分布,Cv值33%～64%時,聚落為隨機分布,Cv值>64%時,聚落為集聚分布。Cv可衡量聚落在空間的相對變化程度,判別聚落分布形式。

2.4 核密度估算

核密度估算可以較為明確地體現聚落分布形式[24]，應用領域廣泛，主要用于表示鄉村聚落空間分布程度，是一種統計非參數密度的估算方式。其計算公式為：

要說白麗筠對我的誘惑，可真不小。首先她的漂亮就令我傾倒，其次她的財富使我一旦選擇了她，就可免除半輩子的奮斗，可以說是提前進入了小康。這兩條對我都有很強的魅力?？墒?，所謂“成也蕭何敗也蕭何”，正是這兩條優勢，成了白麗筠嫁人的負面得分。因為美麗，眾人關注，便對她的惡聞廣為傳播；而一個年輕未嫁的女子，竟有房子車子，這件事更容易使人聯想到煙花女子的曖昧與不干凈。

(4)

式中:f(x,y)為位于(x,y)位置的密度估計值；K為核心;h為帶寬;n為樣本觀測個數;di為觀測點與被觀測點之間的長度。

3 巴中市鄉村聚落空間分布特征

3.1 空間分布方向特征

聚落重心明顯，方向分布特征顯著。通過ArcGIS 10.2軟件中的度量地理分布工具，表達鄉村聚落空間分布方向特征。由鄉村聚落標準差橢圓可知(圖1)，巴中市鄉村聚落重心分布呈現由西南—東北的演化特征，主要覆蓋于巴州區、恩陽區與平昌縣等西南部區域，該區域海拔較低，水資源豐富，聚落多建立于此地；此外，鄉村聚落地理中心位于巴州區東北部的仁和鎮、火炬鎮、回林鄉交界處，與聚落中心相比略微偏西，靠近巴中市行政中心，區域具有典型性。

3.2 空間分布類型特征

根據平均最近鄰指數R來分析巴中市鄉村聚落的空間分布類型。由平均最近鄰指數可知，巴中市鄉村聚落實際觀測距離P1=1492.49m，預期平均距離P2=4087.67m，R=1.20，大于參考值1，并對結果進行顯著性檢驗，得到Z=19.51，p值小于參考值0.01，表明置信區間可達到99%以上。因此可說明巴中市鄉村聚落總體呈均勻分布類型。

圖1 巴中市鄉村聚落方向分布特征

為進一步探究巴中市各縣區鄉村聚落的分布類型，以鄉村聚落為基本單元，生成各縣區Voronoi圖來計算鄉村聚落Cv值。

由各縣區鄉村聚落Voronoi圖可知(表1，圖2)，各縣區鄉村聚落分布類型差異顯著。其中，平昌縣和恩陽區Cv值低于臨界值33%，鄉村聚落分布形式為均勻分布類型；巴州區和通江縣的Cv值介于33%～64%，為隨機分布類型，南江縣Cv值為97.38%，屬于集聚分布類型。由此可知巴中市各縣區自上而下呈現出集聚—隨機—均勻的分布規律。

表1 巴中市各縣區鄉村聚落空間分布

3.3 空間分布密度特征

聚落空間分布差異大，密度呈梯狀逐級遞減。根據核密度判斷巴中市鄉村聚落分布空間分異特征，對不同空間規模的聚落進行可視化表達(圖3)。由圖2—3可知，巴中市鄉村聚落分布形式為西南緊密北部稀疏，形成以西南高密度區為中心，向四周低密度區逐級過渡的特點，逐步演化為“平壩密集，盆地稀疏，山地荒涼”的現狀。結合空間平均人口密度與自然地理條件，將巴中市鄉村聚落劃分為低密度區(0～0.12個/km2)、中低密度區(0.12～0.27個/km2)、中密度區(0.27～0.39個/km2)、中高密度區(0.39～0.55個/km2)與高密度區(0.55～0.91個/km2)5部分。鄉村聚落高密度區主要分布在恩陽區、巴州區等平壩丘陵地區，該區域水系發達，地勢較為平坦，利于農業發展，為原始鄉村聚落的形成與發展提供便利條件；中密度區主體呈環狀擴散分布于熱點區域的外部，包括平昌縣、南江縣與通江縣南部地區，內部階地河谷縱橫交錯，聚落多分布于平坦開闊的寬谷壩地中；低密度區位于南江縣與通江縣北部的高海拔地區，該區域平均海拔高于1 000 m，地形以山地居多，交通體系不健全，地勢險峻，易出現水土流失、滑坡、地震、泥石流等自然災害，因此聚落密度低，人口稀少。

圖2 巴中市各縣區鄉村聚落分布類型

圖3 巴中市鄉村聚落核密度分布

4 影響因素

鄉村聚落作為人類三生空間的重要場所[25]，是海拔、坡度、河流等自然環境要素與交通、人口等社會經濟因素共同作用的結晶。起初自然環境對鄉村聚落具有決定性作用，隨著人類不斷發展與演化，社會經濟因素逐漸成為影響鄉村聚落空間分布的主要驅動力。各因素對聚落形成與發展的作用方式、影響程度具有顯著差異，因此本文基于自然環境與社會經濟因素對聚落分布情況進行探討。

4.1 地理因素

地理環境是聚落形成與分布的基礎[26]。海拔和坡度通過對降水、氣溫以及道路通達性的改變來影響鄉村聚落的空間分布。利用DEM提取巴中市坡度、海拔數據，分別對其進行重分類與分級，并與鄉村聚落相互疊置，來探究不同坡度、海拔與鄉村聚落空間分布的關系。

(1) 坡度要素。巴中市坡度范圍為0°～76.81°，平均坡度為19.20°?；凇兜谌稳珖恋卣{查技術規程》土地坡度劃分標準，將巴中市的坡度劃分為平地(≤2°)、平緩坡(2°～6°)、緩坡(6°～15°)、陡坡(15°～25°)和急陡坡(≥25°)5部分。由表2可知，巴中市鄉村聚落數量隨著坡度的上升呈先增加后減少的趨勢。340個聚落分布在≤6°的平緩坡地區，由于面積較小，因此該區域聚落密度較高，為0.37個/km2；1 989個聚落分布于15°～25°的陡坡地區，分別占總聚落數量和面積的70.64%，67.53%，聚落多分布于此坡度帶；≥25°的急陡坡范圍內的鄉村聚落密度急劇減少，為0.15個/km2，聚落分布密度最低。

(2) 海拔要素。巴中市地處秦巴山區大巴山系米倉山南麓，海拔范圍159～2 503 m，平均海拔802 m，地形情況復雜，主要包括丘陵、平壩、山地等地貌類型。本文將海拔分成5級，分析不同海拔鄉村聚落空間分布特征。結果表明，巴中市鄉村聚落主要分布于海拔較低的平壩丘陵地區。在海拔<1 000 m的區域內分布著91.48%的鄉村聚落，該區域地勢平緩，水系發達，土壤肥沃，聚落面積占總面積的79.31%，聚落密度大，適合人類深耕細作。此外，229個聚落分布在≥1 000 m的高海拔地區，分別占聚落數量和面積的8.52%，20.69%，聚落規模相對較大，但聚落密度小，特別是≥1 400 m的中高山地，鄉村聚落為18個，聚落密度僅有0.04個/km2，地廣人稀，環境惡劣，不適合人類活動。

表2 地理因素下鄉村聚落空間分布統計

4.2 河流因素

水是人類不可或缺的可利用資源，河流作為人類生活和農業灌溉的重要組成部分，對聚落分布具有顯著影響。巴中市主要有巴河、南江河、恩陽河和通江河等7條河流，均為南北流向，呈樹枝狀分布，構成了縱橫交錯的渠江水系。本文以巴中市河流作為線狀數據，獲取鄉村聚落與河流距離的鄰近區間，探討兩者的耦合關系。

將河流與鄉村聚落進行近鄰分析(表3)后發現，聚落呈現出明顯的鄰近河流分布的規律。52.62%的鄉村聚落集中分布于與河流距離≤3 000 m的地區，46.10%的聚落面積有著超過半數的聚落量，說明3 000 m內河流對聚落的吸引力最為顯著，同時聚落密度存在最大值0.25個/km2。22個聚落分布在與河流距離≥12 000 m的水源貧瘠區域，取水不便，難以有效利用水運航道進行貿易交流，因此聚落分布密度低。

表3 鄉村聚落與河流距離的近鄰關系

4.3 交通因素

交通道路通達性與鄉村聚落空間分布具有緊密聯系，同時商品流通、人口遷移也依賴于完整的交通體系，是衡量聚落區位條件的綜合性因素之一，鄉村聚落到不同等級道路的可達性可以用來表征城鎮對聚落的影響程度及聚落的發達水平。

提取巴中市國道、省道、縣道、鄉道等道路線狀要素，共分成5級，將聚落與道路要素進行近鄰分析，探究鄉村聚落空間分布與交通的相關性。由表4可知，鄉村聚落大多位于到各級道路<10 000 m內的地區，聚落數量可占總數的65%以上，到各級道路>15 000 m的地區道路崎嶇，交通不便，出行困難，聚落數量急劇減少。鄉村聚落由于道路的等級不同，影響程度不均，空間分布具有差異性。鄉道對聚落分布的差異作用最為明顯，到鄉道<5 000 m內有2 304個村落，占聚落數量的85.75%，同時15 000～20 000 m僅存在9個聚落，與鄉道距離>20 000 m無村落分布，表明聚落與鄉鎮中心聯系最為密切，縣道、省道對聚落空間分布影響次之，國道對鄉村聚落的通達性最低，關聯性最小。

4.4 人口因素

鄉村聚落作為人類形成發展的生活空間，人口分布與聚落擴散與消減具有緊密聯系，隨著人口的增加，聚落分布形式由分散到集聚，聚落空間逐漸外延。第七次全國人口普查顯示，2020年巴中市人口394萬人，人口密度320.40人/km2，城鎮化率41.85%，作為聚落重心的巴州區人口密度最大，為582.80人/km2，其次為恩陽區526.32人/km2，南江縣與通江縣人口密度相對較低，這與聚落密度分布特征具有空間相似性，人口與聚落分布情況與自然環境、社會便利性息息相關，在一定面積內人口越多，所需居住空間隨之增大，鄉村聚落面積也會增加且聚集。

5 討論與結論

(1) 鄉村聚落分布差異較大，密度呈梯狀逐級遞減。聚落主要分布于西南區域，呈西南—東北方向橢圓分布特征，聚落中心位于巴州區東北部?？傮w上為均勻分布類型，各縣區自上而下分別呈現出集聚—隨機—均勻的鏈狀分布形式，區域分布顯著。聚落密度特征為西南緊密北部稀疏，以西南高密度區為中心，向四周低密度區逐級過渡，逐步演化成“平壩密集，盆地稀疏，山地荒涼”的現狀。南江縣、通江縣北部中高山地人口密度僅為0～0.12個/km2，與之相反的恩陽區、巴州區等熱點區人口密度可達0.39～0.91個/km2，冷熱點形成強烈對比，差異顯著。

表4 鄉村聚落數量與道路分布變化特征

(2) 鄉村聚落空間分布與自然-社會系統具有密切聯系。聚落主要分布于海拔1 000 m以下，且坡度小于15°的平壩盆地和低山丘陵地區，并在空間上多鄰近河流與道路分布。聚落多位于與距河流距離3 000 m之內的地區，該范圍河流對聚落的吸引力最大。其次，道路通達性對巴中市鄉村聚落空間分布影響程度各異，聚落與鄉道聯系最為密切，縣道、省道對聚落空間分布影響次之，國道對鄉村聚落的通達性最低，關聯性最小。

(3) 習總書記在十九大報告中指出，實施鄉村振興戰略是建設美麗中國的關鍵舉措，并指明農業農村現代化建設方向。轉變鄉村聚落傳統布局，推動鄉村經濟成為統籌城鄉發展的重要一環。為進行遷移建設和規劃措施，提高巴中市山區居民幸福指數，結合以上結論，巴中市應集中發展區位條件優良的熱點區，加快海拔1 000 m以下，坡度小于15°，靠近河流與道路等地區的建設，充分發揮其自然環境及社會便利優勢，促進文化經濟全方位進步；此外，鄉村聚落低密度區應實現土地利用轉型，改善人地關系，對面積廣闊、人口稀少的土地進行集約利用。將居住于易發生自然災害，交通不發達，路況形式嚴峻地區的居民遷移至條件優越區域，綜合調控可持續與經濟發展。