基于加权Voronoi 图的农村居民点用地适宜性评价及分区管控

程文仕，王天明，徐 宁，高莉萍

（甘肃农业大学管理学院，兰州 730070）

0 引言

随着经济社会的快速发展和城镇化的加快推进，农村人口呈减少趋势，宅基地数量有增无减，农村居民点用地却持续增长，出现了农村土地“空心化”等低效或闲置利用问题，加之宅基地布局散乱、基础设施配套不全，严重影响农村土地利用效率提升和人民生活水平的提高。因此，开展农村居民点用地布局优化和发展路径研究，对于优化土地资源配置、推动乡村振兴具有重大意义。

近年来，国内外学者从闲置宅基地评价[1]、土地综合整治[2-3]、土地用途转型[4]、农村居民点整治与分区[5-6]等多方面进行了研究，取得了较多研究成果，为进一步开展农村居民点布局优化提供了参考和借鉴。在农村居民点整治潜力测算方面，多采用人均指标法[7]、户均建设用地标准法[8]、闲置率法[9]等方法，也有个别学者在整治阻力与整治潜力分异的基础上安排整治时序[10]，利用机器学习算法和土地利用多源时空数据研究面向农村居民点整治潜力测算的农民拆旧整治意愿模拟模型[11-12]。在农村居民点布局优化方面，学者们从居民点整治潜力[13]、适宜性评价[14]、区位适宜性和生态敏感性[15]、多情景视角下基于空间组合识别[16]、三生空间协调度[17]等角度进行研究提出农村居民点布局优化的策略。由于居民点整治影响因素较为复杂，且资料难以获取，大部分研究侧重于宏观分析，加之不同区域村庄整治潜力与模式存在较大差异。本文以景泰县为例，选用人均标准法、户均标准法、闲置率法3 种方法测算结果，按照AHP 法确定的权重综合测算整治潜力，并利用加权泰森多边形（Voronoi 图）对农村建设用地适宜性进行评价和空间热点分析，对未来居民点用地布局与发展路径进行研究，以期为更好地编制国土空间规划、提高农村土地利用效率，助推乡村振兴提供参考和借鉴。

1 研究区概况

景泰县（36°43′～37°38′N，103°33′～104°43′E）位于甘肃省中部，河西走廊东端，东临黄河，西接武威，南邻兰州、白银，北依宁夏、内蒙古，历史上是通往河西、新疆、宁夏、内蒙的交通要道，也是丝绸之路上的重要节点；地势呈西南高，东北低，最高海拔3 321 m，最低海拔1 276 m，平均海拔2 278 m，属温带大陆性气候；全县总面积548 471 hm2，辖8 镇3 乡，135 个行政村、15 个社区，居住着汉、回、藏等18 个民族。2020 年全县总人口24 万，其中农业户口4.64 万户，农业人口18.79 万人，全年实现生产总值61.98 亿元，一、二、三产业比重32：27：41。

2 数据来源与处理

2.1 数据来源

研究区行政区划数据来自2020 中国国家地名信息库全国行政区划数据和中国科学院资源与环境数据中心的2018 全国行政区划数据；人口数据来源于《景泰县统计年鉴》；DEM 数据来源于地理空间数据云网站提供的GDEMV 30 m 数字高程图；路网、水系数据提取于2021 年Open Street Map 开源数据库；土地利用数据来自于景泰县第三次全国国土调查数据库，生态红线、永久基本农田保护区等专题数据来自景泰县国土空间总体规划初步成果。

2.2 数据处理

2.2.1 评价单元构建

从景泰县第三次国土调查数据库提取居民点图斑，由于图斑较为破碎，综合考虑区域尺度、利用实际以及未来变化等要素，利用ArcGIS 以500 m 范围进行优化后提取居民点图斑村组坐落集聚点，以集聚点为质心构建Voronoi 图，形成评价单元图，共466 个单元。

2.2.2 指标分值测算与空间表达

各专题数据基于GIS 按指标体系进行评价和可视化表达，评价单元各指标数据均为单元内部100 m×100 m 栅格数据平均值分区统计获取。

2.2.3 发展模式分区

根据评价结果利用100 m×100 m 渔网图进行优化后的空间热点分析提取农村建设用地适宜性的空间分异特征，后划分发展模式区，分区探讨整治方向与发展路径。

3 研究方法

3.1 整治潜力测算

3.1.1 人均（户均）标准测算法

其计算公式为：

式中，△S为农村居民点整治潜力面积；S现状为农村居民点现状面积；S人均(S户均)为农村宅基地人均（户均）标准面积；Q人均（Q户均）为研究区农村人口数量（户数）；K为整治潜力系数。

3.1.2 农村宅基地闲置率测算法

其计算公式为：

式中，△S为整治潜力面积；S现状为宅基地现状面积；a为闲置率；K为整治潜力系数。

3.1.3 综合潜力计算

上述三种潜力测算结果各有利弊：人均标准法测算的整治潜力值适中，但过于理想化且无法体现村庄内部差异带来的影响；户均标准法测算的潜力值难以体现村庄内部利用情况和人口的动态变化；闲置率法测算的整治潜力忽略了内部浪费和低效利用的整治潜力。本研究基于SPSSAU 采用层次分析法，由专家打分构造判断矩阵、结果经层次单排序及一致性检验、层次总排序及一致性检验得到三种方法测算的整治潜力结果的权重分别为0.083 31、0.193 19、0.723 51（CI 值为0.033，CR 值为0.063，结果可行），将三种方法测算的潜力结果加权求和得到综合潜力。

3.2 建设用地适宜性评价

针对景泰县农村居民点开展适宜性评价，其流程为：明确评价目的、建立评价单元、构建评价模型、综合评价值、适宜性等级划分。评价指标的选取应遵循科学性、主导性、因地制宜和可操作性等原则，选取的指标既要对土地适宜性有显著影响，也要符合建设用地的要求，基于此本文参照有关研究成果[9，12，14]，按照景泰县实际情况，经咨询30 位专家，构建了评价指标体系及权重（表1）。

表1 建设用地适宜性评价指标

4 结果与分析

4.1 整治潜力测算

4.1.1 人均标准法测算潜力

景泰县农村人口18.79 万人，人均宅基地面积194.26 m2。根据《镇规划标准》和景泰县实际情况，确定人均标准为125 m2，经测算全县的整治潜力为1 373.56 hm2，整治潜力系数37.63%（表2）。

表2 研究区农村居民点整治潜力测算结果（hm2，%)

4.1.2 户均标准法测算潜力

景泰县有农户46 403 户，户均宅基地面积786.54 m2。根据甘肃省的管控标准，全县人均耕地面积4.89亩，确定户均标准为330 m2，经测算全县的整治潜力为2 175.27 hm2，潜力系数为59.60%（表2）。

4.1.3 闲置率法测算潜力

根据研究区的实际情况，基于多年年报数据统计分析，经典型调查得到村庄内部闲置率（表2），经计算得到整治潜力面积为470.73 hm2，整治潜力系数为12.90%。

4.1.4 综合潜力测算

将上述3 种方法测算出的潜力与AHP 法确定的权重加权求和，得到景泰县农村居民点综合整治潜力为876.16 hm2，整治系数为23.98%（表2），存在较高整治潜力。从乡镇来看：一条山镇是县城所在地，整治潜力较小；整治潜力最大的为草窝滩镇，寺滩乡、芦阳镇和喜泉镇较高，其余各乡镇潜力相近，说明除一条山镇外各乡镇均存在一定的宅基地闲置和低效利用。

4.2 建设用地适宜性评价

4.2.1 评价过程

在GIS 中对各要素进行指标评价与空间表达（图1），再通过加权叠加分析得到农村建设用地适宜性评价图，并采用自然断点法划分为适宜性好、较好、一般、较差、差五种类型（图2a）。

图1 农村建设用地适宜性评价结果

图2 农村建设用地适宜性评价结果及发展模式分区图

4.2.2 评价结果分析

从适宜性评价结果（表3，图2a）可以看出：景泰县整体农村居民点建设适宜性较好，其中部、东南、西南、西北地区属明显适宜建设区，而北部、中部部分地区、西南部存在明显不适宜建设区。

表3 研究区农村建设用地适宜性等级分布表

为判断景泰县是否存在适宜建设的“冷、热点”，对适宜性评价结果进行空间热点分析，结果（图2b）表明：在景泰县中东部、西部、南部、东南、西南存在显著高值集聚区，说明这些区域自然条件好、道路交通发达、人口聚集发展潜力好，适宜建设；而北部和中西部则出现低值集聚区，说明这些区域建设条件不充分或存在较多的禁止建设因素，应更多考虑国土空间生态修复问题。

4.3 居民点发展模式分区及管控策略

根据适宜性评价结果，在对地理适宜、耕地保护、资源集聚、生态保护等条件的综合考量基础上，以跨行政区视角将研究区划分为五种发展模式区（图2c），根据各模式区基于地理条件与资源环境禀赋差异，因地制宜确定居民点发展路径：

（1）北部生态修复+ 居民点优化+ 美丽乡村建设区：该区域与内蒙古接壤，为生态红线控制区，有翠柳沟沙化土地封禁区和白墩子盐沼国家湿地自然公园。该区域的建设适宜性评价为显著冷点，但西部有大量居民点分布，应进一步强化国家湿地自然公园与生态封禁区的保护和建设，适当开发生态旅游，逐步对生态脆弱区的居民点实施腾退搬迁，使居民向城镇集中，逐步构筑生态防护网，以遏制土地沙化和风沙蔓延，保护耕地质量，建设美丽乡村。

（2）西部居民点整理+文化传承+乡村旅游建设区：该区域有显著建设冷点与热点分布，居民点数量少且较为分散，有较多的各级文物保护单位和非物质文化遗产。应当将文物保护禁止建设范围内的居民点逐步向外转移，对文物保护单位和传统村落进行保护性开发，在保留原有风貌基础上对老旧房屋进行修缮或重建，对村庄基础设施进行完善，联通分散景点，发展乡村文化旅游。

（3）东部城镇社区+低效用地整治+生态保护建设区：该区域紧邻黄河，为显著建设热点区，是县城所在地，同时分布有较多永久基本农田。该区域农村居民点整治潜力较小，重点应从低效用地整治以提高利用效率，承担主城区政治、经济、社会职能，对不显著地区和东部沿黄区，以节水、绿化、保原和提高粮食产能为重点进行保护性建设，以调节城区气候、缓解城市热岛和中和碳排放。

（4）西南部水源地保护+生态廊道+郊野公园建设区：该区域为显著建设冷点，是景泰县重要水源涵养地和饮用水源地，同时分布有省级自然保护区、各级文物保护单位和永久基本农田。该区应侧重生态环境保护与建设，并充分发挥生态涵养价值与景观功能，适当建设开发郊野公园，联通农业景观、历史文化景观、生态景观形成旅游观光线，营造良好人居环境。

（5）南部居民点整治+耕地保护+现代农业建设区：该区域距离省会兰州较近，地形平坦、基础设施完善，永久基本农田集中，人均耕地面积较多，居民点分布较少，有较好的发展条件和后劲。应将居民点整治与发展现代农业相结合，适当接纳易地搬迁户，发挥农业生产优势，建设高标准农田，发展现代农业，提高生产效益，承担景泰县主要农业生产职责。

5 结论与讨论

（1）景泰县农村居民点整治潜力为876.16 hm2，整治潜力系数为23.98%，整治潜力较大。（2）农村建设用地适宜性整体较好，但各区域建设适宜性差异较大，划分为适宜性好、较好、一般、较差、差5 个等级。（3）在适宜性评价和空间热点分析的基础上，将研究区划分为5 种居民点发展模式区，并提出不同地域特色与资源环境禀赋条件下各区域的管控策略。（4）不同测算方法得到的农村居民点整治潜力差异较大，但基于3 种测算方法测算结果加权计算得到的综合整治潜力更为符合区域实际情况。但未能以图斑为单元，从行政村内部的整治潜力和适宜性角度展开研究，相关结论具有一定的局限性，需在今后的研究中从更多影响宅基地退出因素角度，研究农村居民点布局优化的问题。