周吉喆 劉禧瑞 李清澤 侯全華 劉思琪 ZHOU Jizhe, LIU Xirui, LI Qingze, HOU Quanhua, LIU Siqi

0 引言

黃土丘陵溝壑地區(qū)自古是北方少數(shù)民族與中原民族沖突與融合的地區(qū)。當(dāng)?shù)厥芏嘣鐣P(guān)系的變遷形成獨特聚居形態(tài)與深厚聚落文化。聚落通常因生產(chǎn)、防衛(wèi)與社交的需要，沿溝坡及內(nèi)陸分布。建國后，過度開墾導(dǎo)致區(qū)域地形破碎、土壤侵蝕，鄉(xiāng)村貧困衰敗[1]。雖然1999年開始實行退耕還林政策，但鄉(xiāng)村面貌與生活水平并未顯著提升。一方面，耕地的減少導(dǎo)致人口外流，原有生產(chǎn)協(xié)作與宗族關(guān)系減弱，聚落大都缺乏內(nèi)生發(fā)展動力，逐步空心化；部分聚落向山下發(fā)展，主體逐步空廢化。另一方面，在快速城鎮(zhèn)化中，城鄉(xiāng)社會聯(lián)系逐步占據(jù)了主導(dǎo)。聚落之間社交、服務(wù)、消費等社會關(guān)系變化，使得原有村鎮(zhèn)體系難以維持，資源配置不合理、公共服務(wù)不匹配。鄉(xiāng)村聚落必將減少，但不應(yīng)衰退，應(yīng)實現(xiàn)韌性發(fā)展[2]。需要在空間上優(yōu)化村鎮(zhèn)體系并對鄉(xiāng)村聚落分類管控。鄉(xiāng)村聚落韌性是指鄉(xiāng)村聚落能適應(yīng)環(huán)境變化，承受擾動并快速恢復(fù)的能力。在時間上，韌性發(fā)展體現(xiàn)為從演變過程或者試驗中學(xué)習(xí)并優(yōu)化發(fā)展路徑；在空間上，它體現(xiàn)為空間上功能主體的高效作用帶來的自組織與適應(yīng)[3]。黃土丘陵溝壑區(qū)由眾多小流域單元構(gòu)成。小流域相對獨立的水文、地理與生產(chǎn)特征使其成為了當(dāng)?shù)鼗镜娜司訂卧?。同時，受城鎮(zhèn)化影響，對外還保持復(fù)雜、動態(tài)與扁平的社會聯(lián)系。因此，小流域鄉(xiāng)村與城市形成整體、動態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)，在復(fù)雜變化中對空間韌性的評估與優(yōu)化成為了亟待解決的科學(xué)問題。

1 研究綜述

鄉(xiāng)村聚落面對外部擾動的韌性可通過就業(yè)渠道擴展水平、社會網(wǎng)絡(luò)締結(jié)能力、社會信息共享能力、家庭及鄰里互助能力、農(nóng)戶及團體的競合關(guān)系體現(xiàn)[4]。為有效實現(xiàn)對空間評估與優(yōu)化，艾倫（Allen）引入空間韌性的概念。它是復(fù)雜系統(tǒng)的空間屬性對系統(tǒng)韌性的貢獻，它受系統(tǒng)的不對稱性、連通性與信息交換的影響[5]。對于空間韌性的定量研究，早期以克里斯?。↘ristine）提出的快速評估法為代表，涵蓋多樣性、可變性、模塊化、社會資本等韌性指標(biāo)，是基于要素疊加的研究手段；相關(guān)研究還包括韌性聯(lián)盟工作手冊[6]。然而，鄉(xiāng)村聚落是復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，要素之間可以通過聯(lián)系產(chǎn)生新變化，導(dǎo)致合成謬誤。因此，前沿研究通常以空間中的社會關(guān)系揭示鄉(xiāng)村空間韌性。雅多嘉（Adger）指出：復(fù)雜、多元、跨尺度的社會關(guān)系與聚落空間韌性成正相關(guān)[7]。福爾克（Folke）認為鄉(xiāng)村聚落韌性可以通過團隊及參與者的社會網(wǎng)絡(luò)的自組織能力體現(xiàn)[8]。相關(guān)研究涵蓋鄉(xiāng)村聚落的安全與防災(zāi)[9]，自組織能力[10]，可持續(xù)農(nóng)業(yè)[11]，韌性收縮等[12]。為實現(xiàn)精細化與動態(tài)性研究，瑪斯納維（Masnavi）通過空間組織形式、布局、屬性揭示空間韌性，并提出多樣性、冗余性、協(xié)作性、效率等評估指標(biāo)[13]。然而，韌性發(fā)展強調(diào)對過程的管控，需要持續(xù)調(diào)整以保障其靈活性[13]。目前，基于時空間復(fù)雜變化，揭示鄉(xiāng)村聚落空間韌性是國內(nèi)外研究難題。

社會網(wǎng)絡(luò)能通過節(jié)點與邊描述復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)主體與聯(lián)系，以網(wǎng)絡(luò)變化仿真系統(tǒng)的時空演化，并揭示其運行機制[14]。目前，基于社會網(wǎng)絡(luò)理論對城市系統(tǒng)空間韌性的研究相對成熟，并形成了相應(yīng)的指標(biāo)體系[15]。然而，在鄉(xiāng)村地區(qū)僅用于對村鎮(zhèn)體系研究[16]。在黃土丘陵溝壑區(qū)，相關(guān)研究重點關(guān)注水文、地質(zhì)與生態(tài)要素對聚落形成演變的作用機制[17]。隨著社會關(guān)系在小流域鄉(xiāng)村聚落演變中逐漸突出的作用，有必要引入社會網(wǎng)絡(luò)的分析模型與指標(biāo)?，F(xiàn)有研究普遍基于調(diào)查問卷數(shù)據(jù)，限制了研究范圍、時間區(qū)間與調(diào)查數(shù)量，使空間系統(tǒng)的復(fù)雜性、動態(tài)性難以得到表達。因此，本研究以小流域的鄉(xiāng)村聚落為研究整體，采用有矢量、大樣本、全覆蓋、時空連續(xù)的手機信令大數(shù)據(jù)作為建立社會聯(lián)系的基礎(chǔ)，配合鄉(xiāng)村問卷訪談等小數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)屬性及校核聯(lián)系的依據(jù)，基于社會網(wǎng)絡(luò)研究鄉(xiāng)村聚落空間韌性。

2 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

2.1 研究區(qū)域概況

汃河流域位于黃土丘陵溝壑區(qū)的旬邑縣，總面積1 203.3 km2，境內(nèi)行政村43個（圖1）。受地形影響，自然村規(guī)模極小，零散分布于山間及河道兩側(cè)，周邊農(nóng)田大都廢棄。且經(jīng)過多次遷并，人口大都聚集在地形相對平整的臺塬、開闊河灘地與交通沿線的行政村村莊，耕地與生產(chǎn)要素也通常集中在村莊周邊。

圖1 研究區(qū)域概況Fig.1 the overview of the research area

2.2 數(shù)據(jù)來源與處理

2.2.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)涵蓋手機信令數(shù)據(jù)、問卷訪談數(shù)據(jù)與地圖矢量數(shù)據(jù)。手機信令數(shù)據(jù)購買于智慧足跡公司，來源于2018年10月與2019年12月各記錄14天的用戶手機與基站交互主動、被動產(chǎn)生的記錄，日均記錄數(shù)約為2萬條。用戶占常住人口比例的25%。問卷訪談數(shù)據(jù)涵蓋區(qū)域43個村的出行目的，人口數(shù)量、人均收入、耕地面積、景觀歷史資源、公共服務(wù)設(shè)施、商業(yè)點、災(zāi)害區(qū)、保護區(qū)等。其中，出行目的調(diào)查問卷依據(jù)村民占比，在行政村各聚落分層隨機抽樣獲取。每個行政村發(fā)放20份，要求村民根據(jù)聯(lián)系頻次選出日常出行中與周邊行政村的聯(lián)系。其它數(shù)據(jù)通過與村干部訪談得出。地圖矢量數(shù)據(jù)為1:1 000的地形圖、流域邊界與行政村邊界。

2.2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

汃河流域鄉(xiāng)村聚落體現(xiàn)出人口、產(chǎn)業(yè)的聚集特征。村委會所在村莊是承載主體、聯(lián)系與功能的最小空間單元，也是當(dāng)?shù)剜l(xiāng)村規(guī)劃與政策實施的最基本單元。參考惠怡安的研究，以行政村為單位統(tǒng)計聚落性質(zhì)與聚落聯(lián)系特征[16]。

聚落性質(zhì)：它是行政村在區(qū)域承擔(dān)的綜合商業(yè)、文化旅游、綜合服務(wù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等職能中的最主要職能的體現(xiàn)。首先，將人口數(shù)量、人均收入、耕地面積等數(shù)據(jù)錄入GIS平臺，分級后轉(zhuǎn)換為1～5的柵格（值）。其中，公共服務(wù)設(shè)施與景觀歷史資源的分級基于數(shù)量與質(zhì)量主觀確定，其他數(shù)據(jù)以自然斷裂點法分級。其次，將商業(yè)點、災(zāi)害區(qū)、保護區(qū)等數(shù)據(jù)緩沖疊加，以自然斷裂點的方式分級后轉(zhuǎn)換為1～5的柵格（值）。最后，根據(jù)層次分析法確定不同聚落性質(zhì)的主導(dǎo)因子權(quán)重，對柵格加權(quán)疊加后確定聚落性質(zhì)。

聚落聯(lián)系特征：相關(guān)研究表明村民的出行行為是產(chǎn)生各類社會聯(lián)系的基礎(chǔ)，基于出行特征能有效揭示鄉(xiāng)村聚落空間特征、自組織及韌性機理[8,18]。出行行為能通過手機信令中的“流動”揭示。首先識別駐留點的大致區(qū)域，它由用戶與周邊基站的聯(lián)系及切換頻次確定。其次通過用戶與其周邊基站的溝通頻次、基站距離，采用Location質(zhì)心算法插值得出駐留點坐標(biāo)[19]。由于當(dāng)?shù)卮迩f與基站的位置關(guān)系明確，定位較準(zhǔn)。最后設(shè)定閾值，駐留點變化即為流動。聚落之間社會聯(lián)系特征涵蓋聯(lián)系偏好、方向與數(shù)量。為了提取聯(lián)系偏好，需采用多重流分析識別聚落之間的顯著流[20]。首先，需要將每個節(jié)點流出的流量從大（X1）到?。╔k）進行排列，節(jié)點的流量期望集合為{ X?j }，j∈E，E為網(wǎng)絡(luò)中聚落節(jié)點的集合，計算公式如式（1）。

其次，流量期望值與真實值之間的擬合程度由決策系數(shù)r2來確定，如式（2）所示。若第j步中的決策系數(shù)rj2最大，則該節(jié)點排名前j的流量都為顯著流。

聯(lián)系特征涵蓋方向與數(shù)量。手機信令具有矢量與大樣本的優(yōu)勢，因此以顯著流流向與流量作為聯(lián)系特征。然而，手機信令數(shù)據(jù)缺乏聯(lián)系屬性，對偶然事件導(dǎo)致的個別異常結(jié)果難以識別，需要基于出行目的的問卷訪談數(shù)據(jù)，識別出異常顯著流，并用等比擴樣后的結(jié)果替代。

3 研究方法

本研究構(gòu)建“拓撲仿真—韌性評估—空間優(yōu)化”的研究框架，將鄉(xiāng)村聚落以網(wǎng)絡(luò)形式拓撲建模，并以網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)其變化仿真鄉(xiāng)村聚落從現(xiàn)狀到未來的時空變化；定量評估鄉(xiāng)村聚落靜態(tài)空間韌性及變化時的動態(tài)韌性；確定空間優(yōu)化內(nèi)容。

3.1 拓撲仿真

3.1.1 聚落空間拓撲建模

現(xiàn)狀鄉(xiāng)村聚落空間拓撲建模：行政村村莊在網(wǎng)絡(luò)中以節(jié)點的形式存在，聚落性質(zhì)即為節(jié)點屬性。村與村之間如果存在顯著流，那么對應(yīng)的節(jié)點之間存在邊，聯(lián)系特征即為邊的屬性。經(jīng)手機信令數(shù)據(jù)分析得出，流域內(nèi)村村聯(lián)系占比為51.8%，鄉(xiāng)村與旬邑、咸陽、西安的聯(lián)系占比分別為41.8%、3.1%、1.8%，與其他地區(qū)總聯(lián)系占比僅為1.5%，問卷也證實該聯(lián)系特征。因此，網(wǎng)絡(luò)中還存在3個城市節(jié)點。

未來鄉(xiāng)村聚落空間拓撲建模：首先，基于情景分析法對未來聚落空間變化進行預(yù)測，它是在推測的基礎(chǔ)上，通過將一些有關(guān)聯(lián)的單獨預(yù)測集成一個總體的綜合預(yù)測，通常以緩和負面結(jié)果和增強積極效果為目標(biāo)，形成對未來可能的情形描述[21]。參考相關(guān)研究，基于區(qū)域人口流動趨勢、城市影響趨勢與城鄉(xiāng)規(guī)劃成果對聚落演變情景分析[22,23]。之后將結(jié)果拓撲化為社會網(wǎng)絡(luò)。

3.1.2 聚落空間變化仿真

聚落空間變化仿真涵蓋情景分析、隨機條件、極端不利與極端理想條件四類情況。其中，情景分析仿真是在現(xiàn)狀仿真網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以情景分析結(jié)果為目標(biāo)，按情景演化過程逐步刪除網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點及與節(jié)點相連接的邊實現(xiàn)。

隨機條件仿真外部擾動帶來的不確定變化，如規(guī)劃變更、地質(zhì)災(zāi)害、道路修建、商業(yè)開發(fā)與政策變化等導(dǎo)致鄉(xiāng)村聚落出現(xiàn)破壞或遷并的情況。仿真可通過隨機刪除復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點及與其相連的邊實現(xiàn)。它能有效評估區(qū)域面臨變化的適應(yīng)力，也可作為空白對照組。

極端不利條件（理想條件）下的鄉(xiāng)村空間演變仿真可基于聚落的重要程度，從大到?。◤男〉酱螅┑膭h除聚落在社會網(wǎng)絡(luò)中代表節(jié)點及與節(jié)點相聯(lián)系的邊實現(xiàn)；并分別評估聚落空間極端不利（理想條件）下的韌性。節(jié)點重要程度的判別標(biāo)準(zhǔn)為節(jié)點介數(shù)[24]。此外，單一聚落在系統(tǒng)中的重要程度可以通過去除其在網(wǎng)絡(luò)中代表的節(jié)點后，網(wǎng)絡(luò)的整體受到的影響來評估。

3.2 韌性評估

參考城市空間韌性研究，鄉(xiāng)村聚落空間韌性的評估指標(biāo)涵蓋獨立性、協(xié)作性、連通性、穩(wěn)定性、緩沖性、自組織與恢復(fù)性，它們能評估聚落系統(tǒng)的靜態(tài)空間韌性與動態(tài)變化韌性[15,25]。而與之對應(yīng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)韌性評估指標(biāo)為節(jié)點度、結(jié)構(gòu)洞、點邊介數(shù)、核心—邊緣、最大子圖相對大小、結(jié)構(gòu)熵、網(wǎng)絡(luò)效率[26]。相關(guān)運算模塊已寫入Pajek與Ucinet軟件。

3.2.1 空間韌性評估

3.2.1.1 獨立性

獨立性是指聚落系統(tǒng)或子系統(tǒng)受到干擾時保持最低可接受的功能水平的能力。鄉(xiāng)村聚落局域社會聯(lián)系越豐富，失去部分聯(lián)系仍可保持一定功能。聚落獨立性同樣決定它在區(qū)域的重要性，與區(qū)域服務(wù)能力正相關(guān)。在社會網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點度Eki能揭示這種能力，它為網(wǎng)絡(luò)中與節(jié)點ei相連的邊數(shù)。流入節(jié)點的邊的聯(lián)系總量為節(jié)點強度Esi，公式如下：

3.2.1.2 協(xié)作性

協(xié)作性是指聚落協(xié)調(diào)不同功能主體的能力，協(xié)作性強的聚落在區(qū)域中具有相對競爭優(yōu)勢。例如，基層村之間往往存在結(jié)構(gòu)洞，它們的社會關(guān)系大都通過中心村聯(lián)系。后者結(jié)構(gòu)洞更小，具有資源與信息的優(yōu)勢，受約束更小。該指標(biāo)也反映區(qū)域聚落之間協(xié)作能力。在社會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點結(jié)構(gòu)洞ECi為節(jié)點ei對網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點的依賴程度。公式如（5）（6）所示，式中：節(jié)點q是節(jié)點i與節(jié)點j的共同鄰接點；Pij表示在節(jié)點i的所有鄰接點中節(jié)點j所占權(quán)重比例。

3.2.1.3 連通性

連通性是指聚落系統(tǒng)內(nèi)聚落依靠社會網(wǎng)絡(luò)相互連通的能力。節(jié)點與邊的連通性越高，代表的聚落及聯(lián)系在流域處于資源與信息的樞紐。在網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點介數(shù)Ebi、邊介數(shù)Ebij能反饋這種能力。計算公式如（7）（8）所示，式中：nst為連接節(jié)點es與et的最短路徑數(shù)；nst(ei)為連接節(jié)點es與et并經(jīng)過節(jié)點ei的最短路徑數(shù)；nst（eij）為連接節(jié)點es與et并經(jīng)過邊eij的最短路徑數(shù)。

3.2.1.4 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性代表聚落系統(tǒng)保持穩(wěn)定與持續(xù)運行的能力，可表現(xiàn)為整個空間系統(tǒng)及內(nèi)部子系統(tǒng)穩(wěn)定。“核心—邊緣”能反映網(wǎng)絡(luò)密集地區(qū)所占整體網(wǎng)絡(luò)的位置與比例，即相對韌性的地區(qū)。指標(biāo)的計算在Ucinet軟件中完成。

3.2.2 動態(tài)韌性評估

3.2.2.1 緩沖性

緩沖性指聚落系統(tǒng)在外部沖擊下，主要區(qū)域或功能不會嚴(yán)重退化，能反映流域整體聚落應(yīng)對變化的能力。系統(tǒng)最大連通部分即為網(wǎng)絡(luò)中的最大連通子圖，代表主要功能區(qū)域。公式如（9）所示，式中：KN’是最大連通子圖的節(jié)點數(shù)，KN是網(wǎng)絡(luò)中的總節(jié)點數(shù)。

3.2.2.2 自組織性

系統(tǒng)內(nèi)功能主體、要素的多樣性與冗余性能極大提升系統(tǒng)的自組織性，也越能抵御風(fēng)險與變化[13]。例如，區(qū)域綜合商業(yè)類聚落能幫助文化旅游類聚落度過淡季危機[10]。結(jié)構(gòu)熵可用于描述空間系統(tǒng)的無序性。熵值越大，自組織能力越強[26]。公式如（10）（11）所示，式中：p(Sei)表示節(jié)點屬性為 的概率。

3.2.2.3 恢復(fù)性

聚落之間更好的社會連通水平與運行效率能使區(qū)域更快的調(diào)動與組織資源，提升流域聚落受到擾動后的恢復(fù)力。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)效率能間接反映系統(tǒng)的恢復(fù)性。公式如（12）所示，式中：N為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)。dij為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點ei與ej之間的最短路徑。

3.3 空間優(yōu)化

3.3.1 村鎮(zhèn)體系優(yōu)化

村鎮(zhèn)體系是基于空間相互作用關(guān)系，將彼此分散的村鎮(zhèn)組合為一定空間結(jié)構(gòu)的有機體系，影響并決定它們在空間上的分布與功能?；谏鐣P(guān)系形成的拓撲網(wǎng)絡(luò)常用于描述村鎮(zhèn)體系結(jié)構(gòu)[16]。因此，空間韌性也能通過村鎮(zhèn)體的優(yōu)化實現(xiàn)。中心村具有聚集、組織與聯(lián)系的功能，它的選擇需要考慮聚落系統(tǒng)的獨立性、協(xié)作性與連通性。首先選擇度值較高及結(jié)構(gòu)洞較低的節(jié)點作為備選中心村節(jié)點。其次，基于聯(lián)系指向判別中心村節(jié)點的主要影響節(jié)點；如果被影響節(jié)點有多條聯(lián)系指向，則以最大聯(lián)系指向的節(jié)點作為其中心村。最后，基于中心村影響范圍及公共服務(wù)全覆蓋的原則，校核并優(yōu)化區(qū)域的村鎮(zhèn)體系。

3.3.2 鄉(xiāng)村分類優(yōu)化

前期研究指出：在黃土丘陵溝壑區(qū)，相較于耕作半徑、生態(tài)環(huán)境與建設(shè)條件等分類指標(biāo)，社會聯(lián)系數(shù)量與方向?qū)τ卩l(xiāng)村的發(fā)展具有更突出貢獻。因此，李嘉會以社會網(wǎng)絡(luò)識別重要節(jié)點，對鄉(xiāng)村聚落分類[27]。為了體現(xiàn)鄉(xiāng)村發(fā)展過程中的韌性，依據(jù)韌性評估結(jié)果，本研究在國土空間規(guī)劃對鄉(xiāng)村分類的基礎(chǔ)上，新增韌性收縮類。并提出韌性引導(dǎo)方向與發(fā)展指引。

一、聚集提升類：在網(wǎng)絡(luò)中是主要流動趨勢與流動偏好指向的節(jié)點。在現(xiàn)狀與未來的仿真網(wǎng)絡(luò)中都具有很高的度與很低的結(jié)構(gòu)洞，是網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域核心。

二、存續(xù)提升類：在網(wǎng)絡(luò)中是次要流動指向的節(jié)點。在現(xiàn)狀與未來的網(wǎng)絡(luò)中都具有較高的度與較低的結(jié)構(gòu)洞，或未來地位上升的節(jié)點。

三、韌性收縮類：在現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)中度較低、結(jié)構(gòu)洞較高，或未來地位大幅下降節(jié)點。

四、城鄉(xiāng)融合類：在網(wǎng)絡(luò)中受城市節(jié)點影響強，城村聯(lián)系強度占比高，在空間上位于城市邊緣。

五、特色保護類：通常具有文化旅游屬性，失去它后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵降低的節(jié)點。

六、搬遷撤并類：在網(wǎng)絡(luò)中是流動趨勢與流動偏好的起點。是未來失去的節(jié)點，度值低，通常為結(jié)構(gòu)洞。

4 研究結(jié)果

4.1 拓撲仿真結(jié)果

拓撲仿真結(jié)果如圖2所示，現(xiàn)狀的節(jié)點1—43代表區(qū)域的43個行政村；節(jié)點44—46代表咸陽、西安與旬邑；網(wǎng)絡(luò)中存在邊254條。未來將有14個村節(jié)點消失，它們向優(yōu)勢村（城市）遷并。區(qū)域文化旅游將進一步得到開發(fā)，非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)點將增多。

圖2 基于社會網(wǎng)絡(luò)的鄉(xiāng)村聚落拓撲仿真結(jié)果Fig.2 topology simulation results of rural settlements based on social networks

4.2 韌性評估結(jié)果

如圖3所示，現(xiàn)狀流域內(nèi)聚落關(guān)系體現(xiàn)出明顯的區(qū)域集中特征。南北臺塬中心與河谷開闊地區(qū)鄉(xiāng)村的獨立性強，得益于開闊的發(fā)展空間與便利的交通條件。未來，縣城周邊4個行政村將并入城市，南北臺塬地區(qū)鄉(xiāng)村的獨立性更為明顯。流域內(nèi)鄉(xiāng)村受城市影響嚴(yán)重，城村聯(lián)系占聯(lián)系總量的48.2%。節(jié)點42與13因具有省級旅游功能，城村聯(lián)系尤為突出。

圖3 社會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度及變化Fig.3 node degrees and their changes in the social network

如圖4所示，流域內(nèi)的結(jié)構(gòu)洞主要分布于塬邊和遠郊交通不便的地區(qū)，它們之間主要通過節(jié)點12、29、9、25、5等區(qū)域中心形成“支狀”的社會聯(lián)系。區(qū)域中心節(jié)點之間的社會聯(lián)系緊密，形成跨地形的“網(wǎng)狀”社會聯(lián)系。以0.37作為閾值，未來網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)洞占比降低6.06%，聯(lián)系更為高效；節(jié)點5和33等優(yōu)勢鄉(xiāng)村聚落的區(qū)域影響力減弱，而更靠近縣城的節(jié)點18的區(qū)域影響力增強。原臺塬地區(qū)的“多核”結(jié)構(gòu)向“單核”結(jié)構(gòu)演變。

圖4 社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)洞及變化Fig.4 structural holes and their changes in the social network

如圖5所示，流域內(nèi)的社會聯(lián)系集中并形成兩條軸線，一是沿縣道X306—河谷的河谷軸線，二是為沿縣道X306—省道S306—國道G211的干道軸線。未來河谷軸線的作用將逐步弱化，干道軸線的作用將逐步增強，并新增從村節(jié)點25經(jīng)26到42的次干道軸線。因此，鄉(xiāng)村發(fā)展受地形因素影響減弱，受交通因素增強。位于邊緣地區(qū)的村節(jié)點2、13的樞紐地位將被更靠近縣城的節(jié)點15取代，但它們與西安、咸陽的聯(lián)系將更為緊密。

圖5 社會網(wǎng)絡(luò)點邊介數(shù)及變化Fig.5 node/edge betweenness and their changes in the social network

如圖6所示，現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)中核心節(jié)點為20個，占比為46.51%；核心區(qū)與邊緣區(qū)密度分別為0.429與0.039。未來，部分核心村遷并后，失去了大量社會聯(lián)系，使得整體網(wǎng)絡(luò)更為脆弱。網(wǎng)絡(luò)中核心節(jié)點16個，占比提升為55.17%，核心區(qū)與邊緣區(qū)密度分布為0.522與0.066。核心區(qū)雖然收縮但聚集程度得到提升，且核心區(qū)將逐步向西南側(cè)的主干道聚集。

圖6 社會網(wǎng)絡(luò)“核心—邊緣”及變化Fig.6 “core-periphery” indices and their changes in the social network

4.3 動態(tài)韌性評估結(jié)果

失去單一節(jié)點后對聚落系統(tǒng)緩沖性分析，16.28%的節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)的影響較大，諸如村節(jié)點25、29、9、42、18、2與26，它們是影響韌性緩沖的關(guān)鍵村。未來網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)熵將比當(dāng)前提升58.27%，行政村的多樣化發(fā)展強化了區(qū)域面對危機的自組織能力。其中，失去綜合商業(yè)性質(zhì)的村節(jié)點會使整體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)熵大幅降低，它是更為重要的聚落類型。在流域的社會網(wǎng)絡(luò)中，失去相對次要節(jié)點能提升網(wǎng)絡(luò)效率，更有利于聚落之間的社會聯(lián)系，此類節(jié)點占比為51.16%。因此，半數(shù)行政村可建議被遷并。村節(jié)點12、25、42、9、29、26、5、18對網(wǎng)絡(luò)效率影響較大，是影響韌性恢復(fù)的關(guān)鍵村。

如圖7所示，在極端不利條件下，失去7個最強村節(jié)點網(wǎng)絡(luò)將發(fā)生突變。在情景分析中，當(dāng)失去14個節(jié)點達到情景分析結(jié)果時，最大子圖相對大小能達到理想條件的96.55%，具有良好的韌性緩沖與抵抗能力。直到失去15個節(jié)點后，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)才發(fā)生突變。因此，基于情景分析的空間優(yōu)化的結(jié)果與時效都較好。

圖7 動態(tài)變化時社會網(wǎng)絡(luò)的最大子圖相對大小Fig.7 relative sizes of the maximum component of the social network under dynamic change

如圖8所示，未來，基于情景分析、完全隨機、極端不利的結(jié)構(gòu)熵值分別為理想條件的99.11%、85.51%、74.78%。去除了較冗余的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)屬性的村節(jié)點，可以使多樣性上升。而在之后，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)熵值會一直處于較為理想的結(jié)果。因此聚落系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與自組織能力將繼續(xù)保持。

如圖9所示，在情景分析條件中，初期網(wǎng)絡(luò)效率會逐步上升，當(dāng)失去16個節(jié)點時達到峰值。網(wǎng)絡(luò)效率將提升22.25%，達到理想條件的85.87%，之后能維持較長的時效。在動態(tài)韌性評估中，對于流域空間韌性影響較大的村節(jié)點主要為42、9、29、25、13，當(dāng)流域剩余29個行政村時，空間韌性最為理想。

圖9 動態(tài)變化時社會網(wǎng)絡(luò)效率Fig.9 network efficiencies of the social network under dynamic change

4.4 空間優(yōu)化結(jié)果

4.4.1 村鎮(zhèn)體系優(yōu)化

如圖10所示，城市邊緣地區(qū)鄉(xiāng)村大都與城市保持城村二元聯(lián)系，這些聚落將與城市共享公共服務(wù)。流域內(nèi)具有中心村5個，它們位于區(qū)域服務(wù)中心。未來，由于中心村33的地位衰落，它的功能將逐步被中心村25取代。而東南側(cè)的行政村13與流域內(nèi)的城市聯(lián)系將相對減弱，獨立于原聚落系統(tǒng)，但與西安、咸陽形成更緊密的聯(lián)系，需要以城市旅游為導(dǎo)向提前建設(shè)。中心村13、18與42的城市流占比高達70.2%、79.9%與82.9%，且流入量遠高于其他地區(qū)，因此，它們公共服務(wù)應(yīng)當(dāng)以城市標(biāo)準(zhǔn)及類型配置，實現(xiàn)公共服務(wù)的城鄉(xiāng)均等化。其他中心村的公共服務(wù)配置參考旬邑縣制定的中心村標(biāo)準(zhǔn)?；诖辶魅霃姸鹊贸鲋行拇?5的公共服務(wù)設(shè)施配置規(guī)模應(yīng)進一步提升。

圖10 汃河流域鄉(xiāng)村聚落空間優(yōu)化結(jié)果Fig.10 planning results of the rural settlements in Pa watershed

4.4.2 鄉(xiāng)村分類優(yōu)化

聚集提升類與存續(xù)提升類鄉(xiāng)村主要位于臺塬開闊地的干道兩側(cè)；城鄉(xiāng)融合類鄉(xiāng)村主要位于縣城邊緣的河谷開闊地與低階臺地；韌性收縮類與搬遷撤并類鄉(xiāng)村主要位于塬地邊緣與遠郊地區(qū)（圖10）。分類引導(dǎo)措施見表1。到2030年，區(qū)域行政村數(shù)應(yīng)為29個，人口約為3.89萬人，建設(shè)用地控制為466.7 hm2。到2040年，區(qū)域行政村數(shù)應(yīng)為23個，人口約為2.91萬人，建設(shè)用地控制為349.5 hm2。流域聚落空間演變成“交通廊道鄉(xiāng)村帶+特色小鎮(zhèn)”的理想空間形態(tài)。

表1 汃河流域鄉(xiāng)村分類引導(dǎo)內(nèi)容Tab.1 classification and guidance of rural settlements in Pa watershed

5 結(jié)論與討論

本研究創(chuàng)新性的采用社會網(wǎng)絡(luò)理論方法對鄉(xiāng)村聚落拓撲仿真、韌性評估與空間優(yōu)化。解決了在復(fù)雜變化中揭示鄉(xiāng)村聚落空間韌性的科學(xué)問題。以拓撲網(wǎng)絡(luò)仿真鄉(xiāng)村聚落空間從現(xiàn)狀到未來的演變過程，豐富了城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)的研究范式；構(gòu)建了基于數(shù)學(xué)語言描述的4類空間演化模型，豐富了動態(tài)仿真方法；提出了7類韌性評估指標(biāo)，完善了空間韌性評估技術(shù)?；谀Ｐ图爸笜?biāo)得出的優(yōu)化結(jié)果與《旬邑縣城鄉(xiāng)發(fā)展一體化戰(zhàn)略規(guī)劃》相關(guān)性強，研究模型、方法、技術(shù)得到了初步驗證。

研究表明，黃土丘陵溝壑地區(qū)的小流域鄉(xiāng)村受城鎮(zhèn)化與退耕還林的影響，整體上形成區(qū)域聚集性、道路趨向性與城市趨向性的特征。鄉(xiāng)村聚落的空間優(yōu)化應(yīng)當(dāng)考慮如下三個方面：第一，流域外圍通常是重要的生態(tài)功能區(qū)，需要減少聚落數(shù)量與規(guī)模，引導(dǎo)居民點向臺塬、河谷開闊地遷徙，但獨立于區(qū)域系統(tǒng)的鄉(xiāng)村除外。第二，流域內(nèi)塬邊與坡地往往是生態(tài)脆弱、災(zāi)害頻發(fā)、低效耕地與林地相沖突的地區(qū)。歷史上因防衛(wèi)需要形成較多聚落。如今，這些聚落應(yīng)遷徙到溝谷的道路兩側(cè)或臺地中央的交通便利地區(qū)。第三，道路作為小流域內(nèi)主要與外界發(fā)生物質(zhì)與信息交流的媒介，將具有更為重要的地位。需要依托道路提高聚落斑塊的緊湊性，提升區(qū)域的連通效率。

本研究具有兩大研究優(yōu)勢。其一，對于戶籍人口、耕地面積、交通條件與公共服務(wù)等方面的優(yōu)勢村，通常會因常住人口的不足導(dǎo)致其實際活力弱于戶籍人口少、完成退耕還林，但旅游業(yè)突出的行政村。本研究通過關(guān)系網(wǎng)絡(luò)能對真實情況做出正確評估。其二，基于社會網(wǎng)絡(luò)的韌性研究手段不但能基于動態(tài)過程提出規(guī)劃內(nèi)容；還可對多元異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同分析，它能將不同數(shù)據(jù)格式、類型、量級的數(shù)據(jù)以“圖”和“屬性”的形式表達。然而，相對于傳統(tǒng)研究，犧牲了聚落屬性及聯(lián)系的多樣性，因此，還需要進一步豐富社會網(wǎng)絡(luò)對聚落系統(tǒng)的解讀，強化對網(wǎng)絡(luò)中要素的多樣性研究，二模網(wǎng)絡(luò)與多層次網(wǎng)絡(luò)是未來研究重點。

圖表來源：

圖1-10：作者繪制

表1：作者繪制