余兆武，肖黎姍，郭青海,*，何志超

1 中國科學院城市環(huán)境研究所,城市環(huán)境與健康重點實驗室，廈門　361021 2 中國科學院大學，北京　100049 3 福建師范大學,地理科學學院，福州　350100

?

城鎮(zhèn)化過程中福建省山區(qū)縣農村聚落景觀格局變化特征

余兆武1,2，肖黎姍1，郭青海1,*，何志超3

1 中國科學院城市環(huán)境研究所,城市環(huán)境與健康重點實驗室，廈門361021 2 中國科學院大學，北京100049 3 福建師范大學,地理科學學院，福州350100

摘要:農村聚落是農村居民與其周圍環(huán)境相互作用的現象與過程，是城鄉(xiāng)二元關系發(fā)展的重要一環(huán)，科學評估山地型農村聚落景觀時空變化及影響因素對山地城鎮(zhèn)化發(fā)展具有重要意義。選取了城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展的福建省上杭縣作為案例，使用2004年與2014年高分辨率遙感影像、DEM等數據，運用RS、GIS及Fragstats技術，定量分析了上杭縣農村聚落景觀變化過程、格局趨勢。研究表明：(1)2004—2014年上杭縣農村聚落數量出現大幅下降，空間分布態(tài)勢并沒有發(fā)生太大變化，主要集中在西部汀江水系與東北部，并有進一步加強的趨勢，Voronoi模型Cv值結果表現出這一趨勢，但最近鄰分析結果卻顯示出2014年相對2004年略微分散。(2)Ripley′s K函數顯示山地型農村聚落集聚與分散存在尺度效應，65km以內都表現出集聚趨勢，2004年在35km處出現最高集聚狀態(tài)，2014年則在15km集聚達到最高之后出現緩慢下降，并且在30km尺度范圍內集聚程度大于2004年。(3)坡度、水系與道路對山地型農村聚落有顯著影響，坡度5°是最為關鍵的因素，10°是一個閾值，80%的農村聚落都分布在10°以內；67%以上的農村聚落分布在距河流湖泊2km范圍內；交通對農村聚落影響愈發(fā)顯著，98.28%聚落分布在交通道路500m范圍，未來推進山地城鎮(zhèn)化應更加重視交通的作用。(4)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地中心村鎮(zhèn)面積擴大了4.59倍，遠高于一般聚落，是山地城鎮(zhèn)化過程中景觀變化最劇烈的地區(qū)，也是為來應重點發(fā)展的地區(qū)。研究可為山地型農村聚落建設、山地型城鎮(zhèn)化村鎮(zhèn)規(guī)劃理論與決策提供一定借鑒。

關鍵詞：山地城鎮(zhèn)化；農村聚落；空間特征；景觀格局

我國正處于快速城鎮(zhèn)化過程，且不同地理條件下城鎮(zhèn)化水平與模式都存在極大差異[1- 5]。同時山區(qū)面積約占陸地國土面積的70%，人口占45%，山區(qū)縣級行政單位占全國一半，但城鎮(zhèn)化水平僅為21%，遠低于2013年全國城鎮(zhèn)化率53.7%的水平[3]。但盡管如此，農村聚落依然是中國人口的主要聚居形式[6]。而山地型農村聚落普遍存在著數量多、規(guī)模小、布局無序、土地利用低效以及農村“荒廢與空心化”趨勢加劇等現象，成為新型城鎮(zhèn)化建設、農村轉型與城鄉(xiāng)協(xié)調發(fā)展的障礙因素[3, 7- 9]。

農村聚落作為城鄉(xiāng)區(qū)域的重要節(jié)點，對區(qū)域發(fā)展起宏觀控制作用的同時也影響著區(qū)域發(fā)展規(guī)模與方向[10- 11]。近年來對農村聚落研究主要包括更注重結合空間分析技術的驅動力機制、區(qū)位影響特征、空間分布特征、區(qū)劃特征、整理優(yōu)化模式、景觀特征以及適宜性評價等[11- 13]。如Zhou[6]等將中國農村聚落驅動因子分為基礎因子、新型因子與突變因子三類并提出了聚落演變的4個階段。Tan[14]等從大城市壓力下農村聚落的變化格局、驅動因素以及政策視角進行了分析，并提出未來農村集中和重建應該更多關注集鎮(zhèn)和規(guī)模較大的村莊。閆慶武[15]通過SDA-GIS相結合，并運用核函數與泰森多邊形等算法對比分析了徐州市居民點的分布情況。任平[16]等運用R統(tǒng)計量等分析方法定量研究都江堰市2008年地震前后農村居民點分布與變化情況。曲衍波、秦天天[11, 17]等從生態(tài)位視角對農村聚落進行了分析并對土地適宜性進行了評價。Tian[18- 19]等神經網絡模型研究了農村聚落時空演變格局與分布特征，并對全國尺度的農村聚落用地進行了劃分。Zhu[20]等從農村聚落功能和土地利用改變的視角定量探討了從城郊到遠郊的變化過程，并認為未來應進一步加強功能變化時空分析。覃瑜[21]等人還利用Voronoi圖理論分析農村聚落空間分布特征、影響因素及優(yōu)化布局研究。這些分析都為農村聚落發(fā)展與整治提供了有益借鑒，但是結合空間分析技術的研究也普遍存在就僅利用某一方法簡單分析而并未深入了解其中原因，所使用的分析方法并未深入了解其在農村聚落分析的適宜性問題，并且與其他如景觀生態(tài)學相結合的分析也非常少。除此之外，還缺乏從城鎮(zhèn)化過程的時間維度分析典型山地型農村聚落景觀格局的時空變化。

因此，本研究以上杭縣為案例，運用空間點格局分析與景觀指數相結合的方法深入研究典型山地型農村聚落在快速城鎮(zhèn)化過程中的時空變化特征，探索城鎮(zhèn)化過程山地型農村聚落景觀演變格局與趨勢，為未來城鎮(zhèn)化過程山地型農村聚落景觀發(fā)展研究與優(yōu)化調控提供借鑒與參考。

1研究區(qū)概況與數據來源

1.1研究區(qū)概況

福建省位于中國東南部，屬于典型的“山-?！备窬?。福建沿海地區(qū)地勢較為平坦，經濟發(fā)展與城鎮(zhèn)化水平較高；內陸多屬山區(qū)，社會經濟發(fā)展水平相對滯后，但也開始面臨著快速的城鎮(zhèn)化過程。上杭縣地處福建省西部，轄13鎮(zhèn)9鄉(xiāng)，位于24°46′—25°28′N，116°16—116°57′E之間。地勢從東北向西南傾斜，大部分屬中低山、低山，少部分為丘陵，山地丘陵占全縣行政面積的79.9%，屬于典型山區(qū)縣。2000年以來上杭縣經濟社會迅速發(fā)展，2013年地區(qū)生產總值為202.28億元，人均GDP達54522元，城鎮(zhèn)化水平從2004年的18.6%上升到2013年的41.2%，平均年增長率達到2%，正處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展時期。近年來上杭縣政府積極推進城鎮(zhèn)化建設，使農村聚落空間布局與形態(tài)等都發(fā)生了顯著變化。這種快速的山地城鎮(zhèn)化過程在福建山區(qū)具有相當典型性。

圖1　研究區(qū)Fig.1　Study area

1.2數據來源與預處理

本研究采用的數據包括上杭縣2004年SPOT5遙感影像(2.5m分辨率)，2014年高分1號遙感影像(2m分辨率)，利用ERDAS 9.2軟件對數據進行配準與幾何校正(采用WGS1984坐標系統(tǒng))、鑲嵌與拼接，并在此基礎上進行人工目視解譯，為了保證解譯準確性，隨機選取解譯完成的古田鎮(zhèn)農村聚落與2014年谷歌地球(0.6m分辨率)進行比較，相似率達到95%以上，進一步隨機選取25個樣點實地驗證，23個被準確識別，準確率達到92%，符合研究要求，最終得出上杭縣2004年與2014年農村聚落空間分布矢量圖(圖2)，研究將上杭縣縣城劃定為城市地區(qū)，所以分析將縣城所在地排除。將上杭縣1∶5萬地形數據進行矢量化并提取等高線與DEM模型，并將上杭縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界等矢量數據導入Arcgis 9.3軟件，形成初始數據庫。

圖2　2004和2014年上杭縣農村聚落分布圖Fig.2　The distributions of rural settlements in 2004 and 2014 in Shanghang county

2研究方法

2.1最近鄰分析

最近鄰近距離是表示點狀要素在地理空間中相互鄰近程度的地理指標，反映點狀要素空間分布格局類型[22]。是一個能較為準確并客觀的確定點格局情況的方法[23]。最近鄰距離是任意一個點到其最近臨近點之間的距離，最近鄰分析法(Nearest Neighbor Analysis)是基于空間距離的分析方法，將離的最近的點對平均距離與隨機分布模式下的最近鄰距離進行比較，用期比值(NNI)來判斷點的空間聚集性[22, 24]。

最近鄰距離計算公式[18]：

(1)

式中，d(NN)為農村聚落的最鄰近的平均距離；n為農村聚落總數；dij為第i個農村聚落到第j個農村聚落的距離，min(dij)為i到最近鄰點的距離。

(2)

為了檢驗結果的顯著性，可采用z值進行檢驗[25]：

(3)

2.2Voronoi模型

采用計算幾何學中Voronoi圖的變異系數Cv值對居民點空間分布進一步分析。Voronoi模型原理如下[21]：

變異系數Cv值是Voronoi多邊形面積標準差(SD)與平均值(AVG)比值，用來衡量要素在空間上相對變化程度。其計算公式為：

(4)

利用Cv值分析點模式時，Dsuyckaets提出3個建議值[26]：當Cv值>64%時，點集為集群分布；當Cv值<33%時，點集為均勻分布；當Cv值為33%—64%時，點集為隨機分布。

2.3Ripley′s K函數

農村聚落的空間分布可能隨研究尺度的改變而改變，K函數是指落在以各點為中心、以d為半徑的圓內的平均點數在均勻分布時對應的區(qū)域面積[27]，Ripley′sK函數可以分析多尺度下的空間分布格局，并且已經運用于多尺度景觀格局分析[28-29]。公式如下：

(5)

式中，A為研究區(qū)面積；N為農村聚落總數；dij為農村聚落i與農村聚落j之間的距離。h為空間尺度大小，Ih為指示函數，如果dij

K函數的計算結果本身很難直觀地看出其分布性質[30]。Besag等提出對K(d)進行一個開方變換，即用L(d)代替K(d)[15, 31]。

(6)

式中，當L(d)>0時，農村聚落在對應尺度d上位集聚分布；當L(d)<0時，農村聚落在對應尺度d上呈分散趨勢；當L(d)=0時，農村聚落在對應尺度d上呈完全隨機分布。

2.4景觀格局指數

影響山區(qū)農村聚落分布最主要的因素包括地形、水域與交通布局[13, 16]。本文選取取斑塊數(NP)、斑塊面積(CA)、平均斑塊面積(MPA)、面積周長比(PARA)、形狀指數(SHAPE)、板塊密度以及面積加權平均斑塊分維數(AWMPFD)來分析農村聚落的分異程度。

面積加權平均斑塊分維數是景觀中單個斑塊分維數以面積為基準的加權平均值[32]：

(7)

式中，1≤AWMPFD≤2，值越趨近于1，斑塊幾何形狀越趨近于正方形或圓形，值越大則斑塊形狀越復雜，P為斑塊周長，a為斑塊面積，A為斑塊總面積。

3研究結果

3.1最近鄰分析結果

通過Arcgis 9.3軟件進行面點數據轉換，計算最近鄰指數。從農村聚落分布最近鄰指數分析結果(表1)可以看出2014年上杭縣農村聚落個數出現顯著下降，2004年與2014年NNI值均小于1，說明這兩個時間段上農村聚落分布均表現出相對集聚狀態(tài)，需指出的是2014年NNI值略大于2004年，表明上杭縣農村聚落集聚程度有所降低。Z score 均遠小于-1.96，說明農村聚落集聚具有非常強的顯著性。

3.2基于Voronoi圖分析結果

利用ArcGIS中Geostatistical Analyst模塊，將上杭縣2004年與2014年農村聚落質心點位發(fā)生單元創(chuàng)建Voronoi多邊形集合，形成上杭縣農村聚落Voronoi圖(圖3)?；赩oronoi圖計算2004與2014年Cv值分別為148.54%與175.50%，說明兩年都表現出集聚狀態(tài)，但是2014年比2004年更為集聚。

表1　2004和2014年農村聚落分布最近鄰指數分析結果

圖3　2004年和2014年農村聚落Voronoi圖集Fig.3　Voronoi diagram of settlements in 2004 and 2014

3.3Ripley′s K函數分析結果

圖4　2004年和2014年農村聚落分布的L(d)函數　Fig.4　The L(d) functions for the rural settlements in 2004 and 2014

利用Wong[25]等基于Arcview 3.3開發(fā)的軟件包計算基于K函數L(d)值，空間尺度設置為5km。結果顯示空間尺度小于65km時L(d)大于0，說明上杭縣農村聚落呈現出相對聚集趨勢，空間尺度大于65km則呈現出分散趨勢(圖4)。2004年L(d)出現兩個波峰，分別在15km與35km尺度上，但峰值出現在35km尺度，說明在這個尺度上有相對高聚集狀態(tài)，而2014年L(d)峰值出現在15km尺度上，峰值出現的空間尺度縮小，說明城鎮(zhèn)化過程農村聚落逐漸聚集在較小的空間尺度。30km尺度空間內2014年L(d)值大于2004年，說明在這一尺度范圍內，2014年農村聚落的集聚程度大于2004年。Ripley′s K函數結果表明山地型農村聚落僅分布在較小空間尺度范圍，也即說明山地型農村聚落是在局域尺度上出現的，并且隨著城鎮(zhèn)化過程還出現較小的空間尺度呈現越來越集聚趨勢。

3.4農村聚落分布影響分析

3.4.1自然社會因素分析

地形影響分析。利用DEM數據在ArcGIS 9.3中重新劃分不同坡度，再利用Identity功能提取不同坡度內農村聚落的分布情況，結果表2所示。

表2　坡度對農村聚落分布影響景觀指數統(tǒng)計表

從表2看出10年來，0—10°聚落個數所占比重出現緩慢上升，>15°出現下降，聚落密度則一直上升；0—10°范圍內占聚落總面積比重速度超過了聚落個數所占比重，出現較大幅度上升，>10°也出現了快速下降過程；0—10°范圍內聚落平均面積增加了2.43倍，>10°范圍內除15—25°出現面積突然增大外，面積基本保持不變。說明山地城鎮(zhèn)化過程人們開始逐漸聚集在地形相對平坦地區(qū)，表現為聚落個數減少，聚落面積迅速擴大，面積所占比例也急速擴大，而10°可以認為是一個閾值，這一閾值范圍其他學者也有所提及[16]。說明未來山地城鎮(zhèn)化規(guī)劃與管理應該盡量引導居民布局在坡度小于10°范圍內。

水系影響分析。對河流湖泊數據進行緩沖區(qū)分析，然后將矢量圖疊加，在ArcGIS 9.3中基于位置選擇查找不同緩沖區(qū)范圍聚落分布情況，如表3所示。

表3　河流湖泊對農村居民點分布影響的景觀格局指數統(tǒng)計表

表3看出10年來，0—1.0km范圍內聚落所占比重出現下降，2.0—3.0km范圍內上升；聚落面積所占比重0—0.5km范圍內也出現小幅下降，0.5—2.0km出現上升，2.0—3.0km又開始下降；聚落平均面積在0—0.5km范圍內增加了2.48倍，0.5—1.0km增加了3.52倍，1.0—2.0km范圍內增加了2.73倍，>3.0km增加1.5倍。總體而言，2004年68.64%的農村聚落聚集在2.0km范圍內，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，2014年78.8%比重的聚落面積分布在距離水域2.0km以內，同時面積增加倍數也呈不斷上升趨勢。聚落密度出現震蕩上升，但2014年總體小于2004年。另外根據圖1與表3發(fā)現，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，農村聚落總數呈現下降趨勢，逐漸趨向于地形平坦靠近河流交通等地分布，表現為占聚落面積比重與占聚落總數比重出現負相關關系。

道路影響分析。對上杭縣主要交通道路矢量化進行緩沖區(qū)分析，與聚落點圖層進行疊加后利用查詢統(tǒng)計功能分析不同緩沖區(qū)范圍農村聚落分布情況，如表4所示。

表4　道路對農村居民點分布影響的景觀格局指數統(tǒng)計表

表4看出10年以來，距離道路50m范圍內聚落達到總聚落一半左右，但面積所占比重卻幾乎沒有變化，占38.83%，平均面積也僅增加2.16倍。50—200m范圍聚落密度與聚落比重緩慢下降，但也達到40%，但占聚落總面積比重卻超過55.87%，聚落平均面積比重也增加2.62倍?？傮w而言，山地城鎮(zhèn)化過程，農村聚落沿著交通道路集聚趨勢愈發(fā)明顯，98.28%的農村聚落分布在500m范圍內。其中50—100m范圍集中了近一半面積與最大的農村聚落平均面積，是值得關注的區(qū)域。或許未來城鎮(zhèn)化過程這一范圍將聚集越來越多的人口與更大的聚落面積，應該做到未雨綢繆。

3.4.2驅動因子聚類分析

為進一步探索自然與社會因子中的關鍵因子及變化情況，運用SPSS 20.0軟件進行層次聚類分析(圖5)。

圖5　2004年和2014年不同因子據聚類分析Fig.5　Cluster analysis for different factors in 2004 and 2014

聚類分析結果表明，2004與2014年因子1都成為獨立一類。第二類2004年包括2、6、11、12、13因子，2014年為6、11、12因子。第三類2004年包括3、4、5、7、8、9、10、14、15因子，2014年為2、3、4、5、7、8、9、10、13、14、15因子。2004—2014年聚類分析分類結果出現一定變化，第二類因子出現減少，說明關鍵因子趨于更加集中。并且綜合說明山地型農村聚落布局中坡度<5°是最為關鍵的因子，并且隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，距離交通道路(<100m)的影響越來越大，與上文分析相契合。

3.4.3中心村鎮(zhèn)景觀格局分析

鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地多數已發(fā)展成為中心村鎮(zhèn)。遙感統(tǒng)計發(fā)現2004—2014年，一般聚落面積均值增長了2.3倍，而中心村鎮(zhèn)聚落面積平均增加了4.6倍，中心村鎮(zhèn)面積變化遠大于一般農村聚落。利用Fragstats 4.2對上杭縣20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進行分析(表5)。顯示中心村鎮(zhèn)周長擴大了250倍。中心村鎮(zhèn)形狀指數與面積加權平均斑塊分維數都出現了小幅增加，表明隨著城鎮(zhèn)化進程，中心村鎮(zhèn)成為人類活動干擾的重點區(qū)域，斑塊形狀也變得更為復雜多樣。這個過程也符合山地城鎮(zhèn)發(fā)展的一般規(guī)律，即山地城鎮(zhèn)多數都是從單中心形態(tài)開始發(fā)展，隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，形態(tài)逐漸復雜多樣，形成多中心結構，最后實現相對穩(wěn)態(tài)的多組團結構[33]。

表5　中心村鎮(zhèn)2004年與2014年景觀分析

4研究結論

本文通過RS、GIS與景觀分析相結合，運用Voronoi等方法定量分析了城鎮(zhèn)化過程農村聚落時空演變過程，并且結合景觀指數與聚類分析探討坡度、水域與道路因子對農村聚落分布影響。研究結論如下4點：

(1)2004與2014年農村聚落都呈現出相對集聚的態(tài)勢。遙感解譯結果也顯示出農村聚落在進一步趨近于沿河、沿交通道路與地形平坦的區(qū)域集聚(圖2)，并有進一步加強的趨勢，Voronoi圖模型結果與這一判斷相一致，但最近鄰分析卻顯示2014年比2004年集聚程度有略微下降(表1)，這一結果與其他研究相似[14]。

(2)K函數結果顯示城鎮(zhèn)化過程中山地型農村聚落聚集與分散在不同空間尺度呈現出不同狀態(tài)，具有尺度效應。65km以內都表現出集聚趨勢，2004年在15km與35km處出現較高的集聚狀態(tài)，2014年則在15km集聚達到最高之后出現緩慢下降，并且在30km尺度范圍內集聚程度大于2004年。主要原因是上杭縣的“拆村并鎮(zhèn)、陽光工程”等政策實施，導致農村聚落逐漸集聚在相對較小的空間尺度范圍，也使得聚落面積、密度、形狀指數等出現了變化，并且這個過程中對中心村鎮(zhèn)的規(guī)劃建設政策措施對鄉(xiāng)鎮(zhèn)府所在地的景觀格局變化特征起來重要的作用。

(3)坡度、水系以及道路對山地型農村聚落具有顯著影響。坡度小于5°是最為關鍵的因子，近80%的農村聚落都分布在10°以內，所占面積為89.90%，這一結果也被其他學者所驗證[16]。因此坡度10°可以認為是一個閾值，未來山地城鎮(zhèn)化過程中應引導農村居民搬遷在坡度小于10°范圍內。67%以上的農村聚落分布在距離水系2km范圍內，并表現為占聚落面積比重與占聚落總數比重呈現負相關現象。道路對農村聚落影響愈發(fā)顯著，應該更加重視交通的作用，2014年超過90%聚落分布在道路500m范圍，0—100m這一范圍成為越來越重要的因子，并且發(fā)現50—100m范圍集中了將近一半面積與最大的農村聚落平均面積，或許未來城鎮(zhèn)化過程這一范圍將聚集更多人口與更大面積，應在基礎設施、建設用地以及生態(tài)保護等方面做到未雨綢繆。

(4)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地的村鎮(zhèn)擴張面積遠大于一般農村聚落擴張的面積，并且景觀指數分析也表明周長、形狀指數以及面積加權平均斑塊分維數都有所變大，說明鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地的中心村鎮(zhèn)是山地城鎮(zhèn)化過程變化最為劇烈的地區(qū)。

5討論

歐洲等國經驗表明，城鎮(zhèn)化與經濟社會快速發(fā)展農村聚落將出現衰退乃至消亡的現象，這個過程還伴隨著一系列沖突與轉型[34]。2004—2014年上杭縣農村聚落出現大幅下降的主要原因是隨著研究區(qū)社會經濟快速發(fā)展使得農村居民自發(fā)或在政府引導下進入條件優(yōu)越的村鎮(zhèn)，且逐漸合并成規(guī)模較大的中心村鎮(zhèn)。但原先仍有一些村莊存在，即所謂“空心村”。這也是結論(1)中最近鄰分析出現下降的原因之一，即最近鄰分析是將面圖層轉化為點圖層進行分析，所以導致了這種差異。黨國峰[35]等認為計算Voronoi模型Cv值時，其大小受到觀測物周期性結構等多因素的影響，需要綜合判別。這或許是導致兩種模型出現偏差的原因。這一結果表明進行山地等復雜區(qū)域分析時，必須考慮模型適用性及事實聚集與分析結果偏差影響，以往研究尚不足[16]。

中國北方平原地區(qū)存在的“空心村”現象已經得到龍花樓、劉彥隨諸多學者的關注，并且從空心村演化特征、動力機制以及土地整治等多方面進行了研究[7, 36- 38]。上杭縣也廣泛存在“空心村”、“廢棄村”等現象。而且這一現象產生的機制與北方地區(qū)大致相同[38]，但卻產生了不一樣的特征。突出表現為偏遠地區(qū)的空心村大多能與城鎮(zhèn)化發(fā)展產生正向協(xié)同效應，即空心村形成大多意味著居民向條件更好的中心村鎮(zhèn)遷移。因此筆者認為，與北方地區(qū)空心村現象不同，山區(qū)形成的空心村規(guī)模小、分布零散、自然條件欠缺，其形成更多屬于隨著社會經濟發(fā)展自然演化過程，而在山區(qū)更值得關注的是中心村鎮(zhèn)。

如上文分析，中心村鎮(zhèn)是山地型聚落變化最劇烈顯著的地區(qū)主要原因是鄉(xiāng)鎮(zhèn)府所在地是區(qū)域經濟活動中心(圩集)，也匯聚了主要行政服務。通過對上杭縣20位地方官員訪談，結果與本文的分析較一致，一是當地偏遠山村的青壯年常年在外務工，事實上這些山村已經出現了“空心化”；二是當地農民由于需要進行農林生產無法真正脫離原來農村進入縣城等城市；三是集中力量加強中心村鎮(zhèn)及區(qū)位較好的中心村建設能夠使農民在便捷從事農林生產與享受城鎮(zhèn)便利條件之間達到平衡。訪談結果也顯示90%受訪者認為應該積極發(fā)展鄉(xiāng)鎮(zhèn)府所在地的村鎮(zhèn)，減少甚至停止對偏遠地區(qū)的“新農村”建設?？傊磥砩絽^(qū)城鎮(zhèn)化過程中應更加注重從生產、生活與生態(tài)空間三方面，自下而上與自上而下相結合進行中心村鎮(zhèn)空間重構與建設[36- 37]，加強吸引力，并通過政策吸引農村居民向這些地區(qū)搬遷。

山地城鎮(zhèn)化過程由于山區(qū)地形等特殊性，無法完全按照地勢平坦的平原等地區(qū)大規(guī)模城鎮(zhèn)化發(fā)展模式[9]，特別由于山地農村聚落規(guī)模小、布局無序分散，對進一步推進山地城鎮(zhèn)化，實現國家新型城鎮(zhèn)化目標是一個比較大的挑戰(zhàn)[3]。本文借助地理信息技術與空間分析方法，定量分析了城鎮(zhèn)化過程山地型農村聚落時空變化過程、特征與變化機制，并提出了不同模型在復雜山區(qū)的適應性問題。并通過聚類分析尋找地理因素中最為關鍵的因子，并且提出了中心村鎮(zhèn)在山地城鎮(zhèn)化過程的重要性，同時也初步提出了平原地區(qū)與山區(qū)“空心村”問題的差異性，能為典型山地城鎮(zhèn)化研究提供一個研究思路和技術支撐，也可為山地型農村聚落建設、土地綜合整治與村鎮(zhèn)建設提供一定決策參考。

參考文獻(References):

[1]Normile D. China′s living laboratory in urbanization. Science, 2008, 319(5864): 740- 743.

[2]Yang X J. China′s rapid urbanization. Science, 2013, 342(6156): 310- 310.

[3]鄧偉, 方一平, 唐偉. 我國山區(qū)城鎮(zhèn)化的戰(zhàn)略影響及其發(fā)展導向. 中國科學院院刊, 2013, 28(1): 66- 73.

[4]樊杰, 劉毅, 陳田, 張文忠, 金鳳君, 徐勇. 優(yōu)化我國城鎮(zhèn)化空間布局的戰(zhàn)略重點與創(chuàng)新思路. 中國科學院院刊, 2013, 28(1): 20- 27.

[5]賀艷華, 曾山山, 唐承麗, 周國華, 張潔, 李莉. 我國中部地區(qū)農村聚居分異特征及形成機制. 地理學報, 2013, 68(12): 1643- 1656.

[6]Zhou G H, He Y H, Tang C L, Yu T, Xiao G Z, Zhong T. Dynamic mechanism and present situation of rural settlement evolution in China. Journal of Geographical Sciences, 2013, 23(3): 513- 524.

[7]Liu Y S, Zhang F G, Zhang Y W. Appraisal of typical rural development models during rapid urbanization in the eastern coastal region of China. Journal of Geographical Sciences, 2009, 19(5): 557- 567.

[8]劉彥隨, 楊忍. 中國縣域城鎮(zhèn)化的空間特征與形成機理. 地理學報, 2012, 67(8): 1011- 1020.

[9]樊杰, 王強, 周侃, 陳東. 我國山地城鎮(zhèn)化空間組織模式初探. 城市規(guī)劃, 2013, 37(5): 9- 15.

[10]Bański J, Wesoowska M. Transformations in housing construction in rural areas of Poland′s Lublin region—Influence on the spatial settlement structure and landscape aesthetics. Landscape and Urban Planning, 2010, 94(2): 116- 126.

[11]秦天天, 齊偉, 李云強, 曲衍波. 基于生態(tài)位的山地農村居民點適宜度評價. 生態(tài)學報, 2012, 32(16): 5175- 5183.

[12]譚雪蘭, 鐘艷英, 段建南, 曹浩成. 快速城市化進程中農村居民點用地變化及驅動力研究——以長株潭城市群為例. 地理科學, 2014, 34(3): 309- 315.

[13]宋明潔, 王宏志, 邵奇慧, 羅靜, 周勇. 小城鎮(zhèn)可達性及其與農村聚落空間格局的關系——以荊州市93 個小城鎮(zhèn)為例. 人文地理, 2013, 28(5): 54- 60.

[14]Tan M H, Li X B. The changing settlements in rural areas under urban pressure in China: Patterns, driving forces and policy implications. Landscape and Urban Planning, 2013, 120: 170- 177.

[15]閆慶武, 卞正富. 基于GIS-SDA的居民點空間分布研究. 地理與地理信息科學, 2008, 24(3): 57- 61.

[16]任平, 洪步庭, 劉寅, 周介銘. 基于RS與GIS的農村居民點空間變化特征與景觀格局影響研究. 生態(tài)學報, 2014, 34(12): 3331- 3340.

[17]曲衍波, 張鳳榮, 姜廣輝, 關小克, 郭力娜. 基于生態(tài)位的農村居民點用地適宜性評價與分區(qū)調控. 農業(yè)工程學報, 2010, 26(11): 290- 296.

[18]Tian G J, Qiao Z, Zhang Y B. The investigation of relationship between rural settlement density, size, spatial distribution and its geophysical parameters of China using Landsat TM images. Ecological Modelling, 2012, 231: 25- 36.

[19]田光進, 劉紀遠, 莊大方. 近10年來中國農民居民點用地時空特征. 地理學報, 2003, 58(5): 651- 658.

[20]Zhu F K, Zhang F R, Li C, Zhu T F. Functional transition of the rural settlement: Analysis of land-use differentiation in a transect of Beijing, China. Habitat International, 2014, 41: 262- 271.

[21]覃瑜, 師學義. 利用Voronoi 圖的城鄉(xiāng)居民點布局優(yōu)化研究. 測繪科學, 2012, 37(1): 136- 138, 150- 150.

[22]王勁峰, 廖一蘭, 劉鑫. 空間數據分析教程. 北京: 科學出版社, 2010.

[23]Smith S L J. Tourism Analysis: A Handbook(Paperback). London: Taylor & Francis, 1996.

[24]邱海軍, 曹明明, 劉聞, 郝俊卿, 王雁林. 區(qū)域地質災害的空間點格局分析研究——以寧強縣為例. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2014, 28(3): 107- 111.

[25]Wong W S D, Lee J. Statistical Snalysis of Geographic Information with ArcView GIS and ArcGIS. Hoboken, NJ: Wiley, 2005.

[26]Duyckaerts C, Godefroy G. Voronoi tessellation to study the numerical density and the spatial distribution of neurons. Journal of Chemical Neuroanatomy, 2000, 20(1): 83- 92.

[27]毛政元, 李霖. 空間模式的測度及其應用. 北京: 科學出版社, 2004.

[28]高凱, 周志翔, 楊玉萍, 李華. 基于Ripley K函數的武漢市景觀格局特征及其變化. 應用生態(tài)學報, 2010, 21(10): 2621- 2626.

[29]Wiegand T, Moloney K A. Rings, circles, and null-models for point pattern analysis in ecology. Oikos, 2004, 104(2): 209- 229.

[30]沈陳華. 丹陽市農村居民點空間分布尺度特征及影響因素分析. 農業(yè)工程學報, 2012, 28(22): 261- 268.

[31]Besag J. Spatial interaction and the statistical analysis of lattice systems. Journal of the Royal Statistical Society, 1974, 36(2): 192- 236.

[32]鄔建國. 景觀生態(tài)學: 格局、過程、尺度與等級(第二版). 北京: 高等教育出版社, 2007.

[33]張雪原, 翟國方. 山地城市空間形態(tài)生長特征分析. 現代城市研究, 2013, (2): 45- 50, 56- 56.

[34]Cloke P. An Introduction to Rural Settlement Planning]. London: Taylor & Francis, 2013.

[35]黨國峰, 楊玉霞, 張暉. 基于Voronoi 圖的居民點空間分布特征研究——以甘肅省為例. 資源開發(fā)與市場, 2010, 26(4): 302- 305, 307- 307.

[36]Long H L, Li Y R, Liu Y S, Woods M, Zou J. Accelerated restructuring in rural China fueled by ‘increasing vs. decreasing balance’ land-use policy for dealing with hollowed villages. Land Use Policy, 2012, 29(1): 11- 22.

[37]Long H L. Land consolidation: An indispensable way of spatial restructuring in rural China. Journal of Geographical Sciences, 2014, 24(2): 211- 225.

[38]龍花樓, 李裕瑞, 劉彥隨. 中國空心化村莊演化特征及其動力機制. 地理學報, 2009, 64(10): 1203- 1213.

Mountain county rural settlement landscape pattern change and spatial characteristics in rapid mountain urbanization process in Fujian province

YU Zhaowu1,2, XIAO Lishan1, GUO Qinghai1,*, HE Zhichao3

1KeyLaboratoryofUrbanEnvironmentandHealth,InstituteofUrbanEnvironment,ChineseAcademyofSciences,Xiamen361021,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3SchoolofGeographicSciences,FujianNormalUniversity,Fuzhou350100,China

Abstract：Rural settlements form an important aspect of the urban-rural relationships because of the interactions between rural dwellers and surrounding environment. The activities in the mountainous rural settlements are restricted by a variety of natural and social factors, therefore, a scientific assessment of the spatial and temporal processes is urgent for the urbanization of these regions. For this reason, we selected Shanghang county, which is experiencing rapid urbanization, as a case study for our work. We used high-resolution remote sensing images and DEM data form the years 2004 and 2014, and extracted data on rural settlements, rivers, roads, and slope information, among others. RS, GIS, and Fragstats techniques were used to quantify the spatio-temporal variability in rural settlements. The findings of our study are as follows: (1) spatial pattern of rural settlements did not show a significant change, and these settlements were found to be mainly concentrated in the west and northeast of the Tingjiang River watershed; this was confirmed by the Voronoi model. However, nearest neighbor analysis showed different results, which is more concentrate in 2004 than 2014. (2) Ripley′s K function revealed existence of scale effect in the rural settlement pattern: settlements at a height of less than 65 km showed gathering trends; highest concentrations were found to be at heights of 35 km and 15 km in 2004 and 2014 respectively, and spatial scaling within 30km is more concentrate in 2014. (3) The slopes, river systems, and roads can significantly affect the distribution of the rural settlements. Slope of 10° is the threshold and 80% of rural settlements are spread within 10°, slope of 5° is the most important factor within 10°; more than 67% of the rural settlements are distributed within the 2km buffer zone from the river system; more than 98.28% of the settlements are distributed within the 500m buffer zone of the roads, which implies that greater attention should be paid to the role of roads in the urbanization of mountainous regions in future. (4) The rural settlements located in the government township were found to have expanded 4.59 times than in the past, which is the most dramatic change area of town-village landscape in mountainous urbanization. Besides, we proposed that center town-village settlement is the most critical area, and also key development region. We expect our research to provide a methodological reference for the management and evaluation of rural settlements, and theoretical planning, and decision-making for mountainous urbanization in the future.

Key Words:mountainous urbanization; rural settlements; spatial characteristics; landscape pattern

基金項目:國家自然科學基金資助項目(41301621)；中國科學院城市環(huán)境研究所青年人才領域前沿項目(IUEQN201302)；廈門市重點實驗室滾動資助項目(3502Z20130037)；廈門科技計劃項目(3502Z20122001)

收稿日期:2014- 10- 30; 網絡出版日期:2015- 09- 28

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: qhguo@iue.ac.cn

DOI:10.5846/stxb201410302126

余兆武，肖黎姍，郭青海，何志超.城鎮(zhèn)化過程中福建省山區(qū)縣農村聚落景觀格局變化特征.生態(tài)學報,2016,36(10):3021- 3031.

Yu Z W, Xiao L S, Guo Q H, He Z C.Mountain county rural settlement landscape pattern change and spatial characteristics in rapid mountain urbanization process in Fujian province.Acta Ecologica Sinica,2016,36(10):3021- 3031.