李艷玫

摘 要：基于GIS空間分析和景觀生態(tài)學(xué)理論，定量分析了隴南市農(nóng)村居民點空間分布格局特征。結(jié)果表明：（1）隴南市農(nóng)村居民點聚落空間分布較分散，以成縣中部地區(qū)為中心向四周呈階梯狀分散分布;（2）隴南市農(nóng)村居民點整體規(guī)模分布普遍偏小，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu);（3）全市農(nóng)村居民點聚落形態(tài)整體相對規(guī)則、整齊，破碎化程度較低，局部地區(qū)居民點分布形態(tài)復(fù)雜程度較高，南北和東西走向規(guī)模分異明顯。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村居民點;景觀生態(tài)學(xué);空間格局;GIS;隴南市

中圖分類號 C912.82;P208文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）14-0019-03

Abstract： Based on the GIS spatial and landscape ecology theory， quantitatively analyzes the spatial distribution pattern of rural settlements in Longnan. The results show that： （1） Overall， the spatial distribution of rural settlements in Longnan is relatively scattered， which forms a ladder-like distribution around the central area of Cheng County; （2） The distribution of rural residential areas in Longnan is generally small and skewed， it develops“Crown”-like structure： the west of Xiheis the top， Danchang and Chengxian are the brim of it. （3） The overall settlement?pattern of rural settlements in the whole city is relatively regular， neat and fragile， while the distribution pattern of part residential areas in some areas is more complicated， showing the obvious scale differentiation of north-south and east-west direction.

Key words： Rural residential areas; Landscape ecology; Spatial pattern; GIS; Longnan city

農(nóng)村居民點的分布是農(nóng)村居民在自然環(huán)境中進(jìn)行生產(chǎn)、生活、文化教育等活動過程中形成的[1]，是鄉(xiāng)村地理學(xué)關(guān)注的熱點之一。國外對農(nóng)村居民點的研究經(jīng)歷了起步、發(fā)展、計量變革、轉(zhuǎn)型重構(gòu)4個階段，研究內(nèi)容包括自然環(huán)境與居民點的關(guān)系、居民點形成過程、形態(tài)分布、演化及規(guī)劃等方面，采用定量、定性綜合分析的方法對涉及的人文地理學(xué)、社會學(xué)、生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)等領(lǐng)域進(jìn)行研究[2-6]。國內(nèi)對農(nóng)村居民點的研究經(jīng)歷了初期、中期、快速、全面發(fā)展等階段，主要包括居民點形態(tài)、規(guī)模、空間體系結(jié)構(gòu)及其演變、影響因素、整理等方面[7-8]。劉紀(jì)遠(yuǎn)等[9]對近10年中國農(nóng)村居民點空間分布進(jìn)行研究得出，農(nóng)村居民點的空間演變受經(jīng)濟(jì)和土地政策影響很大;邢谷銳[10]針對城市化進(jìn)程中影響鄉(xiāng)村聚落空間演變的因素進(jìn)行了分析，并對其發(fā)展演變特征做了進(jìn)一步分析總結(jié)。筆者通過分析隴南山地農(nóng)村居民點用地情況、空間分布等特征及其影響因素，為有效解決農(nóng)村居民點用地粗放、布局混亂及“荒廢與空心化”問題提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 隴南市位于104°01′～106°36′E、32°36′～34°32′N，位于秦巴山區(qū)、青藏高原、黃土高原3大地形交匯區(qū)域，現(xiàn)轄8縣1區(qū)，土地總面積2.79×104km2。2015年末，農(nóng)村居民點用地面積為427.11km2，總?cè)丝?83.23萬，其中城鎮(zhèn)人口68.95萬、農(nóng)業(yè)人口236.53萬，農(nóng)村居民點人均用地150.80m2。

1.2 數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù)包括空間和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)為隴南市2015年8縣1區(qū)的土地利用變更數(shù)據(jù)庫，甘肅省市界、隴南市市級和縣級行政界線，隴南市DEM數(shù)據(jù)（空間分辨率為30m）;社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于隴南市2015統(tǒng)計年鑒。

1.3 研究方法

1.3.1 空間韻律指數(shù) 空間韻律指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成、空間格局、分布模式及空間配置某些方面特征的簡單定量指標(biāo)[11]，選擇斑塊總面積（TA）、斑塊個數(shù)（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊面積（MPS）反映居民點規(guī)模，選擇斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）、平均形狀指數(shù)（MSI）、平均斑塊分維數(shù)（MPFD）反映居民點形態(tài)結(jié)構(gòu)。

1.3.2 平均最近鄰指數(shù)（ANN） 通過測量每個居民點斑塊質(zhì)心與其最近鄰斑塊質(zhì)心位置之間的距離，計算所有最近鄰距離的平均值，并將其與假設(shè)隨機分布的平均距離進(jìn)行比較，從而判斷農(nóng)村居民點整體分布模式。計算公式如下：

式中：[D0]是每個居民點斑塊質(zhì)心與其最近鄰斑塊質(zhì)心的觀測平均距離;[De]是假設(shè)隨機模式下斑塊質(zhì)心的期望平均距離;[n]為斑塊總數(shù);[d]為距離;A為研究區(qū)面積。如果ANN<1，則居民點為集聚分布，反之則趨于隨機分布。

1.3.3 核密度估計（KED） 一種非參數(shù)的表面密度計算方法，測度農(nóng)村居民點空間分布密度，是熱點和冷點識別與分析的一種有益的探測方法。其表達(dá)式如下：

1.3.4 全局聚類檢驗（Getis-ord General G）用于檢測居民點規(guī)模的全局性空間分布模式，即高值集聚或低值集聚，其表達(dá)式為：

式中：[Wijd]為以距離規(guī)則定義的空間權(quán)重;[xi]和[xj]分別是i和j區(qū)域的變量值;對[Gd]進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化[ZG=G-EG/VarG1/2]，其中：[EG]和Var（G）分別為G（d）的期望值和方差。

1.3.5 空間熱點探測分析（Getis-Ord [Gi*]）檢驗居民點規(guī)模在局部地區(qū)是否存在統(tǒng)計上顯著的高值和低值，可以用可視化的方法揭示“熱點”區(qū)和“冷點”區(qū)，用于農(nóng)村居民點規(guī)模分異研究。其表達(dá)式為：

式中：[Wijd]、[xi]和[xj]含義同上;利用上述相同的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，若[ZGi*]為正且統(tǒng)計顯著，則屬于高值聚集“熱點”區(qū)，即居民點呈現(xiàn)局部的大規(guī)模斑塊集聚;若[Z（Gi*）]為負(fù)，且統(tǒng)計顯著，則屬于低值聚集“冷點”區(qū)，居民點斑塊規(guī)模低值集聚。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村居民點集聚分布、密度分布具有明顯的地域差異性 選取平均最近鄰指數(shù)（ANN）反映農(nóng)村居民點間的臨近度，ANN越小，表明農(nóng)村居民點聚集分布。計算得到全市農(nóng)村居民點的平均觀測距離為1700.45m，期望平均距離1866.71m，平均最近鄰指數(shù)為0.91（<1），屬于集聚分布模式;校驗值Z為-9.67，P值為0.00，說明該聚類模型由隨機過程產(chǎn)生的可能性只有1%。

采用空間核密度估算（KED）研究農(nóng)村居民點的空間特征，采用kernel方法得到農(nóng)村居民點kernel密度分布圖，如圖1（a）所示。由圖1（a）可知：（1）全市農(nóng)村居民點斑塊在空間上具有明顯的地域差異性，在西和縣西北部和成縣中部分布密集，西南地區(qū)大部分較分散;（2）全市農(nóng)村居民點最大密度為11.83個/km2，平均為2.37個/km2，農(nóng)村居民點分布聚集度不高;（3）在成縣中部和西和縣北部平均斑塊密度超過了8.75個/km2，平均斑塊密度在8～12個/km2，為農(nóng)村居民點高密度區(qū);在文縣西北部和宕昌縣西南部形成了低密度區(qū)，平均斑塊密度在0～1.1個/km2。

2.2 農(nóng)村居民點規(guī)模分布普遍偏小，空間規(guī)模呈“王冠”狀聚居 用斑塊總面積（TA）、斑塊個數(shù)（NP）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊面積（MPS）、全局空間聚類檢驗（Getis-ord General G）等研究農(nóng)村居民點規(guī)模差異。運用Patch Analyst插件計算指標(biāo)，得出：（1）2015全市農(nóng)村居民點TA為427.11km2，人均居民點用地194.86m2，相對全省人均居民點用地（185.32%）規(guī)模偏小;（2）全市農(nóng)村居民點平均用地面積數(shù)量為1.55個/m2，MPS為11.67個/hm2，LPI為0.78，平均用地規(guī)模偏小，整體分布區(qū)間位于0～10000m2，區(qū)間跨度較大，主要集中在6～20個/m2，局部規(guī)模集中;（3）計算得出全市G（d）值和E（d）為0.000003，Z（d）為6.101286，表明全市農(nóng)村居民點規(guī)模具有高值聚集的特征。

以村為單元，運用空間熱點探測工具（Getis-Ord [Gi*]），通過Hot Spot Analysis模塊生成全市農(nóng)村居民點的空間“熱點”分布如圖1（b）所示。由圖1（b）所示：（1）全市農(nóng)村居民點分布在東部、北部地區(qū)規(guī)模較大，南部地區(qū)和西部地區(qū)稀疏，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu);（2）宕昌縣最北端、西和縣西北部、成縣中部形成了大規(guī)模的農(nóng)村居民聚落集中分布的“熱點區(qū)”，在宕昌縣和文縣西南部地區(qū)、兩當(dāng)縣和徽縣北部地區(qū)、武都區(qū)、禮縣西北部地區(qū)形成了“冷點區(qū)”。

2.3 農(nóng)村居民點的形態(tài)格局特征 運用空間韻律測度指標(biāo)平均形狀指數(shù)（MSI）、平均斑塊分維數(shù)（MPFD）、斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）對全市農(nóng)村居民點空間形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量測度和定性分析，運用Patch Analysis分析模塊計算空間韻律測度指標(biāo)，得出：（1）全市農(nóng)村居民點MSI指數(shù)為1.47，MPFD值在1.5左右，ED值在550hm2左右，說明全市農(nóng)村居民點聚落形態(tài)整體相對規(guī)則、整齊，以較為平穩(wěn)形態(tài)演化。（2）PD值越大，農(nóng)村居民點分布越分散、規(guī)模越小，全市平均斑塊密度為8.55個/hm2，表明全市農(nóng)村居民點規(guī)模偏小，分布較分散。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明：（1）隴南市農(nóng)村居民點聚落空間分布較分散，集聚特征不明顯，屬于農(nóng)村居民點分布分散區(qū)，局部地區(qū)農(nóng)村居民點分布具有明顯的空間差異性;（2）農(nóng)村居民點規(guī)模在隴南市北部具有明顯的空間分異，形成以西和縣西為冠頂、宕昌縣和成縣為帽檐的“王冠”狀結(jié)構(gòu)，在宕昌縣北端、西和縣西北部、成縣中部形成了農(nóng)村居民點集中分布的“熱點區(qū)”，而在宕昌縣和文縣西南部地區(qū)、兩當(dāng)縣和徽縣北部地區(qū)、武都區(qū)、禮縣西北部地區(qū)形成了以小規(guī)模村莊形式分布的“冷點區(qū)”;（3）全市農(nóng)村居民點聚落分布相對規(guī)則、平整，離散化較低，形態(tài)演化較為平穩(wěn)，規(guī)模分異程度在南北、東西方向差異較大，復(fù)雜程度分別由東向西、由北向南遞減。

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（責(zé)編：徐世紅）