农村居民点多维度特征组合布局分类研究

王居午， 雷国平， 马鑫鹏， 郑志志， 乐容潮

(东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨 150030)

农村居民点空间分布结构体现了乡村聚落的风俗文化和生产方式，其结构优化是当前城乡一体化建设及乡村土地整理的重要环节[1]。

中国土地面积广泛，自然地理环境、风俗习惯存在明显的差异，农村居民点对土地的利用也各不相同。长期以来由于自然条件、历史渊源、生活习俗、社会经济因素以及缺少必要的规划引导与增长控制，造成中国农村居民点普遍存在形态、布局、用地散乱，用途与功能配置不合理，生产、生活功能配套缺失等问题，这极大地阻碍了城乡一体化的推进[2-4]。农村居民点合理布局是中国新农村建设的关键内容之一，为众多学者所关注[5-8]。当前国内学者有关农村居民点布局的研究很多，如运用版块密度、版块形状指数、聚集度等景观指数[9-11]，空间引力测算[12-13]、Voronoi图[14-15]等地理信息系统(geographic information system，简称GIS)空间分析方法，定量测算农村居民点的区位、形态以及空间聚集等特征，进而根据特征聚类方法划分出农村居民点类型[16-17]。总得来说，当前农村居民点布局类型的研究多侧重于对外在形状的定性描述，同时类型划分多依据区位、规模等单一的信息，不能显示农村居民点布局各种维度的差异与特征，也无法提供农村居民点布局调整所需的多维度信息，不利于在实际工作中的应用。

华北平原是我国开发较早、人为活动影响较大的地区。河北省邯郸市肥乡县地处华北平原南部，城乡居民点和道路用地较多，人口密集。在当前我国城镇化快速发展的进程中，对区域环境综合影响下的农村居民点空间分布特征进行分析研究，有利于认识和掌握农村居民点的分布特点和用地情况，对改善人居环境和优化农村居民点布局具有重要的实践指导意义[18]。

本研究以肥乡县为研究区，综合运用GIS空间分析技术、景观生态学等方法，研究肥乡县农村居民点规模、形态、区位等方面的特征，建立多维度特征评价指标体系，借助组合矩阵方法划分多维度布局类型，进而探讨农村居民点布局特征及其空间分布规律，以期为农村空间布局优化提供直接的可行性参考。

1　研究区概况与数据

1.1　研究区概况

河北省邯郸市肥乡县地处河北省南部，位于晋、冀、鲁、豫4省之间，属华北平原腹地，地理坐标为114°37′～115°01′E，36°29′～36°40′N。总面积约503.22 km2，辖2镇7乡，263个行政村(图1)。全县境内地形呈西南略高，东北略低之势；境内四季分明，属温带季风气候，地下水丰富，水利条件好，土壤肥沃。境内交通有公路和铁路，县内东西方向的G22青兰高速、邯郸绕城高速、G309国道、省道S234线为骨架与县道及乡道形成四通八达的交通网。2014年全县总人口35.65万人，其中建制镇人口8.64万人，农业人口27.01万人。全县生产总值86.95亿元，农民人均可支配收入达到1.11万元，处于快速经济发展和城镇化阶段。全区共有2 047个农村居民点版块，用地6 833.78 hm2，占土地总面积的13.58%，人均农村居民点面积191.69 m2，大大超过了国家《村镇规划标准》中规定的150 m2的标准，具有很大的整理潜力。受区域自然环境、社会经济发展等众多因素的影响，区域农村居民点布局呈现多种不同的类型。

1.2　数据来源与处理

本研究数据主要包括空间数据和社会经济数据，其中空间数据包括来自肥乡县2015年土地利用变更调查数据，可以提取农村居民点、城镇、道路、水系等信息；从肥乡县政府获取的肥乡县2015年行政区划图；从肥乡县交通局获取的肥乡县2015年交通图。社会经济数据由相应年份的肥乡县统计年鉴整理而得。

对空间数据的预处理包括：(1)将所有空间数据进行统一投影，使用WGS 1984进行空间配准。(2)利用ArcGIS 10.2软件从土地利用现状数据中提取2015年肥乡县农村和城镇居民点用地信息，并将2015年居民点用地图转化为ESRIGRID格式，使其能够在Fragstats 4.2软件中计算各种景观指数。(3)通过Excel对数据指标进行标准化，使不同维度的指标指数在0～1之间。由于高速公路和铁路均对农村居民点的交通便利性没有明显的影响，所以不计算农村居民点版块中心到高速公路和铁路的距离。

考虑到平原区农村居民点规模较大的特点，为消除行政村边界对研究结果的影响，将分属不同行政村但紧密相连的居民点合并为1个斑块，总共2 047个斑块，其中得到204个主要的居民点斑块区，包含9个乡镇居民点斑块和195个农村居民点斑块。

2　研究思路与方法

2.1　农村居民点布局的定量表征

2.1.1农村居民点布局指标体系运用景观生态学及空间分析的理论方法，从规模、形态、区位等3个维度选择指标，构建肥乡县农村居民点多维度特征布局评价指标体系(表1)[19]。

表1　农村居民点布局多维度特征评价指标体系

2.1.2农村居民点布局特征指数对各维度特征指标进行Min-max极值标准化处理，然后运用几何平均法计算不同维度特征指数Fk(Xi)，公式如下：

式中：Xi表示不同维度特征指标归一化值，i=1，2，3，...，n；k表示不同维度特征要素，k=1，2，3；Fk(Xi)表示不同维度特征指数，Fk(Xi)∈[0，1]。

2.2　农村居民点布局类型分类

为了全面揭示农村居民点布局的客观规律，辨识和揭示农村居民点布局特征与类型之间的有机联系，将多维度特征加以组合比对，充分体现多维度的特征。

为了保证农村居民点布局类型容易区分和比较，本研究用自然断裂法将规模特征指数分成小、中、大(a1、a2、a3)3级，形态特征指数分为规整、中等规整、不规整(s1、s2、s3)3级，区位特征指数分成优势区位、劣势区位(l1、l2)2级，构成“3-3-2”组合矩阵，这样理论上可以形成3×3×2=18种组合类型。

3　结果与分析

3.1　农村居民点布局特征

3.1.1规模特征肥乡县农村居民点用地规模特征差异性很大，最大的农村居民点面积为152.15 hm2，最小的农村居民点面积为2.74 hm2，平均值为33.93 hm2。按照各乡镇统计不同规模特征的农村居民点数量比例可知，肥乡镇的农村居民点在数量和规模上远远大于其他乡镇，其次是天台山镇、毛演堡乡，最后是元固乡，肥乡西部地区的农村居民点在数量和规模上整体大于肥乡东部地区，10～30 hm2的农村居民点数量约占全县的75%；平均版块面积较大的居民点普遍存在于县城周围，同时旧店乡西北部的居民点平均版块面积也比较大，平均版块面积比较小的居民点几乎都沿着主要交通干线分布。

规模特征指数结果(图2)显示，指数介于0.300 1～0.614 6 之间的农村居民点，平均规模为76.96 hm2，主要位于肥乡镇靠近县城的村庄及位于辛安镇乡、元固乡沿着国道和县道的村庄等，这些区域紧邻县城和交通要道，交通条件优越，工业企业单位多，经济发展水平高，便于形成大规模的农村居民点。而指数在0.152 7～0.300 0之间的农村居民点，平均规模达38.26 hm2，规模中等，数量约占全区的38%，分布比较广泛。另外，指数低于0.152 7的村庄，平均规模为18.36 hm2，数量约占全区的48%，多位于肥乡北部的毛演堡乡和东漳堡乡，主要是受高速公路和耕地资源匮乏等多重因素的限制，区域农村居民点比较狭小且紧密。

3.1.2形态特征总体来看，全区版块形状指数介于1.32～6.38之间，其中版块形状指数大于3的村庄占36%，说明村庄空间形态特征差异比较大，部分村庄成带状，且边界十分曲折，复杂程度较高。从分维数结果来看，全区分维数介于1.05～1.29之间，分维数在1.2以下的居民点数量占全区的87%，表明该部分的居民点形状接近正方形，空间边界比较规整且空间发展态势比较稳定。同时，平均最邻近指数介于0.10～2.24之间，其中数值大于1.20的农村居民点数量占全区的50%，说明这一部分的农村居民点空间分布比较分散，缺乏有效的空间聚集性。

形态特征指数分级结果(图3)显示，介于0.471 6～0.812 8 之间的居民点，主要分布在国道沿线和道路交叉地带，版块之间距离较大，同时分布着较大的工厂企业，居民点主体边缘空间分布比较分散。而指数介于0.255 4～0.471 5之间的农村居民点，形态规整程度一般，全区分布广泛，其中毛演堡乡和天台山镇分布最多。一方面，这些村庄农用地面积比较大，三大主体沟渠以及高速公路、铁路经过村域，空间上缺乏有效的聚集，居民点边界比较规整；另一方面，这些居民点经济发展一般，乡村经济受到邻近优势居民点工业企业的影响，进一步制约了该区域居民点的空间发展变化。另外，形态特征指数小于0.255 4的居民点，空间形态较为规整，多为团块状，全区分布较少，主要分布在乡界边缘，区域内居民点分布比较集中。

3.1.3区位特征全区主要交通干道覆盖面较为广泛，75%的居民点都在距离主要交通干道1 000 m以内，整体的交通通达性良好。同时，靠近主要道路的居民点版块多趋向道路沿线分布。此外，一半以上的农村居民点位于距离城镇 10 000 m 范围以内，距离在10 000 m左右的居民点约占25%，且分布较密。城镇边缘的居民点分布较稀疏，但居民点面积较大。

区位特征指数分级结果(图4)显示，指数大于0.264 4的农村居民点，多数受经济发展水平的影响，空间发育比较缓慢，周围的农村居民点受到的吸引弱，整体区位处于劣势，多位于全区边缘，远离主要交通干道，少数居民点在主要干道之间分布；另外，指数小于0.264 5的农村居民点，交通便利，区位优势明显，数量约占全区的63%， 多数靠近县城的边缘，部分沿着主要道路分布。

3.2　农村居民点分布类型

以肥乡县203个主要的农村居民点斑块区为对象，基于各维度特征指数的分级结果，采用组合矩阵的方法对其进行分类，共得到12种布局的组合类型(图5、表2)。

表2　肥乡县农村居民点布局组合类型

3.2.1农村居民点布局类型分布从图5可以看出，肥乡县北部和西南地区农村居民点的布局类型多为小、中规模与其他特征的组合(小规模-形态一般规整-优势区位、小规模-形态一般规整-劣势区位、小规模-形态不规整-优势区位、中规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态一般规整-劣势区位、中规模-形态不规整-优势区位)，而中南部地区(靠近309国道和肥广线)多为中、大规模与其他特征组合(中规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态不规整-优势区位、中规模-形态不规整-劣势区位、大规模-形态不规整-优势区位)。

乡镇政府所在地和高等级交通要道对大规模的居民点的形成起着一定的推动作用；在乡镇政府所在地的居民点，基础设施相对来说比较优越，往往存在大规模的工厂、中小学、商店等，人口比较多且集聚，便于形成较大规模的居民点；而在居民点分布密集的地区，由于人均农用地资源很少，导致适于扩展的居民点土地不足，加上交通条件的制约，农村居民点的规模普遍不大。

同时，肥乡县309国道所在的中部地区和一些主要干道交叉点地区居民点表现出较强的道路趋向性， 往往形成条带型或随机型；县城附近的居民点表现出城镇趋向性，空间形态一般不规整；而不紧邻主要道路的村庄，空间规模小，受到交通条件的影响也比较小，空间形态往往比较规整。由此可以看出，城镇的辐射和交通等基础设施的通达性对农村居民点的空间发展形态具有一定的影响。

总体来看，全区有41%的农村居民点布局类型存在形态不规整的特点，53%的农村居民点布局类型存在形态一般规整的特点，这些地区往往交通等基础设施相对良好，经济快速发展，第二、第三产业发展有一定的潜力，但往往伴随着宅基地、工厂、商服用地等随意占用农用地并造成农业生产用地破碎化等问题。会给农业生产和经济发展带来一定的负面影响。

3.2.2农村居民点的优化方向大规模-形态不规整-优势区位、大规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态不规整-优势区位等4种类型的居民点，规模分别占全区的18.68%、6.74%、14.06%、8.99%，主要分布在肥乡西部地区的辛安镇和肥乡镇，东部地区的旧店乡北部地区及屯庄营村、东漳堡村、元固村、天台山等村庄周围。这4类居民点多呈现出大规模和中等规模的集聚分布，区位优势比较明显，受到城镇及交通干道的吸引强，居民点之间的连接程度高、分布程度较密。但是在经济的快速发展下，特别是近年来邯郸市经济发展东移的影响下，这些区域周边建设活动频繁，加上缺乏有效的土地利用规划，空间的边界不规则。尤其是在肥乡县城边界地区的居民点，社会经济活动更加活跃，形态也变得不稳定。未来对这些地区要加强管理，通过制定合理的土地利用规划，引导区域土地有效利用，对这些地区进行合理的整治，对新增建设用地予以严格的规划管控，引导其空间朝着规整的方向发展。

大规模-形态一般规整-劣势区位、中规模-形态一般规整-劣势区位、中规模-形态不规整-劣势区位等3种类型的居民点，规模分别占全区的4.76%、13.07%、6.91%，主要分布在大西韩乡和屯庄营乡等一些远离交通干线的地区，普遍远离县城，局部范围小而集中，多数布局不规则，空间形态破碎化严重，给农业生产和生活带来了很多不便。未来应根据村庄的发展趋势，加强村庄对外界交通等基础设施的建设，注重村庄的集中布局，整合利用低效分散的居民点，完善村庄内部的基础设施，实现居民点的合理布局。

小规模-形态规整-优势区位、小规模-形态一般规整-优势区位2种类型的居民点，规模分别占全区的0.93%、11.57%，主要分布在毛演堡乡、大西韩乡的东北部，空间整体区位条件好，形态比较规整。未来可以通过规划等措施增加人口，进而适当发展空间规模，逐步实现空间的规模优化布局。

小规模-形态规整-劣势区位、小规模-形态一般规整-劣势区位、小规模-形态不规整-优势区位等3种类型的居民点，规模分别占全区的1.50%、7.85%、4.94%，这些类型在全区分布零散，主要分布在毛演堡乡和东漳堡乡，居民点规模小、分布散，给规模化的农业生产带来了不便。未来要结合空间演化趋势，加强交通等生产设施建设，对规模特别小而分散的村落，可采取措施使其与周围的居民点合并或将其整体搬迁，实现空间的优化布局。

4　结论与讨论

本研究以肥乡县为例，从规模、形态、区位等3个维度综合评价了农村居民点的布局特征，通过组合矩阵法划分了农村居民点的布局类型，可以综合反映农村居民点的布局特征信息。组合矩阵法则避免了采用综合评价法综合评价结果，掩盖布局特征的不足，是划分农村居民点布局类型的有效方法，可为农村居民点整理和布局优化工作提供直接信息。

肥乡县农村居民点布局各维度特征存在明显的差异，在规模上表现为西部地区大于东部地区，北部地区农村居民点多是小规模高密度分布。在空间形态上，东部地区和毛演堡乡多数农村居民点表现为分散和不稳定。在区位维度上，全县一半以上的居民点表现为近道路、近城镇趋向。全区农村居民点共区分为12种布局类型，以大规模-形态不规整-优势区位、中规模-形态一般规整-优势区位、中规模-形态一般规整-劣势区位、小规模-形态一般规整-优势区位等4种类型为主。

研究区农村居民点间多集中分布，甚至相邻的居民点已连接在一起，如屯庄营乡的申营村和贺营村，已经分辨不出两者之间的边界。本研究以版块为研究单元，将紧密连接的居民点合并为1个居民点，消除了村级行政边界对研究结果的影响。

本研究在前人的研究基础上明确了农村居民点的具体研究单元，使研究结果更具有实践性和操作性。农村居民点的空间布局是自然、经济、社会等多种因素相互作用的结果，科学地对农村居民点的空间布局进行表示是开展村庄整治和优化布局的首要步骤。本研究仅对村域尺度农村居民点空间分布特征进行了类型划分，未来将根据村庄的发展趋势和城镇化对村庄的要求进行进一步研究，对农村居民点进行优化布局。

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