山地丘陵地区乡村聚落的空间分布特征

刘妹荣, 关 欣, 李巧云

(1.湖南农业大学 资源环境学院, 长沙 410128; 2.湖南农业大学 生物科学技术学院, 长沙410128)

山地丘陵地区乡村聚落的空间分布特征

刘妹荣1, 关 欣1, 李巧云2

(1.湖南农业大学 资源环境学院, 长沙 410128; 2.湖南农业大学 生物科学技术学院, 长沙410128)

通过景观指数分析、空间自相关性分析、空间分析，以桃源县为例，对山地丘陵地区乡村聚落的空间分布特征进行研究。结果表明：桃源县乡村聚落密度及其用地规模的空间分异特征显著，聚落总体形状较为简单，其中沅水、白洋河、延溪流域的乡村聚落形状相对较为复杂，规则性不强。桃源县各乡村聚落之间距离的空间分布格局特征并不明显，聚落之间的联系紧密，且水域对聚落空间分布的影响程度较强，最邻近道路距离的空间分布格局特征并不明显。桃源县的乡村聚落规模、形态结构、聚落与水域邻近度的空间特征显著，其空间关系差异显著。

乡村聚落; 空间分布; 景观指数; 空间分析

乡村聚落是指供农村居民生产和生活的重要场所[1]。在我国现阶段大量乡村聚落分布于我国内陆地区的广阔区域，承担着我国非城市物质、文化和信息等交流与传播。是整个国民经济和社会不可或缺的重要组成部分。因而乡村聚落一直是地理学与相关学科的研究热点问题[2-4]。

在国外，对于乡村聚落的研究始于19世纪，早期研究由于受制于理论与方法等因素，大多关注于自然地理等因素在乡村聚落形成和发展中的影响。20世纪80年代以来，伴随着逆城市化和工业化的进程的逐步推进，西方学者的研究内容逐渐从乡村聚落影响因素、空间结构等扩展到社会经济转型时期的乡村聚落重构、乡村聚落景观乡村聚落的人口结构、乡村聚落社区的商业与性别差距等方面; 研究方法也逐步向定性与定量相结合的方向转变。在国内，近年来对乡村聚落的研究集中于农村中“荒芜化”和“空废化”和城市中“城中村”等问题所造成村庄建设分散无序、缺乏规划、资源环境压力及农村中自然社会景观的破坏[5-11]。

本研究利用景观指标、空间相关性、空间分析等测度模型，分析了桃源县乡村聚落的规模结构、形态结构分异，以及空间关系分布的格局特征[12-14]，揭示了现阶段桃源县乡村聚落空间格局的特征与规律，为我国山地丘陵地区农村的科学发展与建设提供参考。

1 研究区域概况

桃源县位于湖南省西部偏北。北、西、南为山地，其中南部为雪峰山余脉；东南为丘陵，东北为岗地。整个地势呈南北条状分布，并由西向东倾斜；依次展显的地貌类型有中山、中低山、低山—侵蚀丘陵、岗地—冲、洪积平原和湖积平原。属亚热带季风气候区，年平均气温为16.0～16.5℃，年平均降水量1 437 mm，年平均相对湿度为82%.全县东西长约75 km，南北宽118 km。县域面积4 441.22 km2，居湖南省第四位。耕地面积89.17 hm2，为湖南省第一位。农业条件优越，开发强度较高。乡村聚落形成了多样化的空间格局。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

利用桃园县第二次土地利用调查数据库与土地利用规划修编数据库，结合土地利用更新调查对数据进行修正；获得研究区域2011年的乡村、城镇、道路、水系等图斑的空间信息，作为研究区域乡村聚落空间格局的基础数据。

2.2 研究方法

2.2.1 景观指数分析 景观格局通常是指在自然和人为的干涉条件下形成的一系列大小形状各异，排列不同的景观嵌体在空间的排列。景观格局指数是揭示研究区域景观空间特征的有效手段[15-16]。本研究从乡村聚落规模，乡村聚落形态结构和乡村聚落空间关系三个方面选取指标。其中，乡村聚落空间规模选取斑块密度和斑块面积标2个指标，乡村聚落形态结构选取指斑块形状指数和分形维数，乡村聚落空间关系选取聚落之间的邻近距离，聚落与道路的邻近距离，聚落与水域的邻近距离。

(1) 斑块密度。表示单位面积上的斑块数，用于不同大小景观的比较。其计算公式如下：

PD=N/A

式中：N——某类乡村聚落斑块总数；A——乡村聚落斑块的总面积。

(2) 斑块形状指数。通过乡村聚落斑块的形状与相同面积的正方形相比，分析其形态的复杂程度。计算公式如下：

式中：E——乡村聚落边界的总长度；A——农村居民点的总面积；0.25——定义栅格的基本形状为正方形所确定的系数。

(3) 周长—面积分形维数。分形维数的值为1代表形状最简单的正方形斑块。其值越大表示形状越复杂。

PAFRAC=2ln(P/4)/ln(A)

式中：P——斑块周长，A——斑块面积。

2.2.2 空间自相关性 空间自相关分析是用于度量某位置上的地理数据与其他位置上的数据间的依赖程度。可分析某空间单元与周围单元在空间分布上的特性。局部空间自相关主要分析各个单元变量在异质性空间的分布格局，用以测量各个区域与周边区域之间的局部空间自相关程度。其常用的数学公式如下：

对局部Getis-OrdG*的检验，其检验值为

2.2.3 空间分析

(1) 欧式距离：是一个通常采用的距离定义，它是在M维空间中两个点之间的真实距离。在二维空间中的欧式距离就是两个点之间的直线距离。其公式如下：

d(A,B)=sqrt[∑(ai-bi)2] (i=1,2,3,…,n)

研究采用欧氏距离衡量两类景观之间距离，其基本思想是以距离相似的斑块划分为一类，然后每划分一次距离就减少一个类别，直到所有斑块都归入类别之中。

(2) 缓冲区分析：描述地理空间中两个地物距离相近的程度。交通沿线或河流沿线的地物，公共设施的服务半径，大型水库建设引起的搬迁，铁路、公路以及航运河道对其所穿过区域经济发展的影响等，均有一个邻近度问题。

3 结果与分析

3.1 桃源县乡村聚落的空间分布特征

3.1.1 空间规模特征 选用斑块密度反映乡村聚落的数量，用斑块面积反映乡村聚落的大小。斑块面积越大表明乡村聚落用地规模越大；反之，越小。桃源县乡村聚落的用地规模见附图9。结果表明：(1) 桃源县乡村聚落规模最大为22.81 hm2，最小为0.006 4 hm2，平均面积为0.31 hm2。(2) 乡村聚落规模较大(大于3.4 hm2)的区域主要为沅江和白洋河两岸和河流交汇处的冲积平原。其余地区规模较小。

由附图10所示桃源县乡村聚落的密度有如下特征：

(1) 整体分布较密集，平均密度是16.81个/km2。同时在空间上呈北多南少的“倒三角形”分布格局，差异性显著。这与桃源县北部地势较缓，南部较高(雪峰山余脉)的地势特征密切相关。

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(2) 北部及中部地区出现密度大于47.06个/km2的连片密集地区。其中沿白洋河和延溪等流域的理公巷镇、架桥镇、三阳港镇、黄甲铺、漆河等乡镇形成了密度大于67个/km2的连片高密度区域。高密度区域的分布与地形走势一致，往往坐落在岗地-洪、冲积平原和湖积平原上。这里农业开垦强度高，耕地面积占全县耕地面积的30%以上；人烟稠密，农村居民点密布。

(3) 南部的茶庵铺镇、西安镇、牯牛山乡等位于雪峰山余脉，由于地势较高形成了密度小于27.45个/km2的稀疏区域。沅江沿岸漳江镇一线，乡村聚落密度较低。

通过对乡村聚落用地规模做局域空间自相关分析可以进一步发现乡村聚落用地规模的高镞值区大致集中于河流与水域沿岸区域；高镞值区空间分布与用地面积规模较大的乡村聚落分布大致一致。除此之外在西南部地区的次高值区分布主要由于该地区乡村聚落用地规模普遍较小，其主要原因在于该区域为雪峰山余脉。低镞值区则多分布在北部和中部的中低山和丘陵地带(附图11)。

基于以上分析可知，桃源县乡村聚落密度及其用地规模的空间分异特征显著，分布格局受自然和社会经济环境的综合影响,空间扩展逐渐向地势相对平缓、交通更便利、经济发展条件较好的地方集中[17]。总体上呈现沿沅水流域的乡村聚落分布密度较高，用地规模普遍较大。主要原因在于该区域为沅水两岸流水堆积平原与湖积平原的面积广阔地势平坦，使得农村居民可以聚集而居。其中沿白洋河和延溪等流域的密度较高，但乡村聚落的用地规模较小且分布分散无序。主要原因在于耕地资源大都分布在河流两岸的地域，使得乡村聚落集中于河流两岸。又受该区域中低山地与丘陵等地形地貌的限制，乡村聚落的分布是离散无序。

3.1.2 形态分布特征 采用了周长—面积分形维数和斑块形状指数二个指标来分析乡村聚落的形态结构。并将这两个指标分别作图，形成附图12和13。

(1) 由附图12和附图13可以看出，乡村聚落的形状指数和分形维数的空间分异性大体一致。平均形状指数绝大多数分布于0.896 3～1.96之间，说明乡村聚落的形态总体结构复杂性较低；分形维数绝大多数分布在0.964 7～1.268 3之间，显示乡村聚落的总体形状较简单。

(2) 沅水、白洋河、延溪流域的形状指数和分形维数较高。显示该区域的乡村聚落形状相对较为复杂，规则性不强。这是因为乡村聚落沿河流两岸呈带状伸展，形成了形状比较复杂的乡村聚落聚集区；此外，沅江沿岸漳江镇一线又因靠近城区，在道路网的影响下乡村聚落亦呈带状延伸的形态。而桃源西部与南部的中低山地与丘陵区受地质与地形约束乡村聚落的规模较小，形态较为简单，其分形维数和形状指数都属于低值区域。

3.2 乡村聚落的空间关系

通过分析乡村聚落之间的邻近距离，聚落与道路的邻近距离，聚落与水域的邻近距离揭示乡村聚落的空间分布关系。

(1) 由附图14乡村聚落之间的邻近距离中最小距离为7.628 8 m，平均距离为108.592 7 m，最大距离为1 526.946 m；说明居民点相距近，分布密集。总体上乡村聚落的平均距离的空间分布特征呈现出北部和中部间隔较近，乡村聚落分布集中。南部雪峰山余脉区域由于地形地貌的约束和耕地的零星分布使得乡村聚落分布相对较为稀疏，离散。研究显示区域内乡村聚落之间距离的空间分布格局特征并不明显，乡村聚落之间的联系紧密。

(2) 聚落与水域的邻近距离。由附图15可以得知，乡村聚落与水域之间的最大距离为2 944.07 m，平均距离1 480 m。与此同时，在距水域1 000 m半径范围内的乡村聚落面积占全县面积的66.24%；在距水域2 000 m半径范围内的乡村聚落面积占全县面积的92.37%。这说明乡村聚落因为生产或生活的对水源的需要大多向水域集中。亦表明水域对聚落空间分布的影响程度较强。

(3) 聚落与道路的邻近距离。由附图16可知，乡村聚落与道路之间的最大邻近距离为2 829.28 m，平均距离443 m。乡村聚落的平均邻近距离分布于0～2 829.28 m之间。同时在距道路100 m半径范围内的乡村聚落面积占全县乡村聚落总面积的73.71%。在距道路200 m半径范围内的乡村聚落面积占全县面积的92.38%。在距道路500 m半径范围内的乡村聚落面积占全县面积的99.04%。研究区域乡村聚落最邻近道路距离的空间分布格局特征并不明显。表明桃园县道路基础设施完善，乡村聚落对内和对外交通联系完善。

3.3 乡村聚落类型划分

根据桃源县乡村聚落的规模特征和形态结构特征，桃源县乡村聚落大致可以划分为沿河及平原地带的低密度宽带型，中密度弧带型，高密度散点型及中低山地地带的中高密度团簇型和低密度散点型。其中沿河及平原地带的低密度宽带型，主要分布于沅水与白洋河流域的流水冲击平原和湖积平原，其特征是居民点分布稀疏，密度小，但用地规模较大，形状较为复杂。

中密度弧带型，主要分布在河流与水域沿岸区域的狭长地域，其特征是居民点分布较集中，密度较高，聚落规模较小，沿河流呈弧带型。高密度散点型，主要分布在离河流与水域一定距离区域，其特征是居民点分布离散，呈散点状。用地规模较小，形状简单，但密度高。而中低山地地带的中高密度团簇型，主要分布在低山丘陵地区的河流水域，其特征是居民点分布较集中，密度较高用地规模较大，呈团块状。低密度散点型，主要分布在县域西部和南部的雪峰山余脉地区，其特征是密度低，形状简单，用地规模小。

4 结 论

本文运用GIS技术，从乡村聚落的规模、形态结构以及空间邻近距离等方面对桃源地区乡村聚落的空间格局特征进行分析，得出以下结论：

(1) 桃源县的乡村聚落规模，形态结构，聚落与水域邻近度的空间特征显著。研究区域的乡村聚落密度呈现北多南少，形成“倒三角形”的空间分布格局。大量的乡村聚落聚集于沿白洋河和延溪等流域。聚落用地规模则呈相反的格局，乡村聚落用地规模较大的乡村聚落组要集中于乡村聚落密度较低的河流冲击平原和湖积平原。而白洋河和延溪等河流流域的乡村聚落的用地规模较低。形状结构中分形维数和形状指数较高的乡村聚落主要分布于沅水，白洋河，延溪等河流流域。而广大的中低山地和丘陵地区分布较为稀疏和离散；其用地形状简单，较规则。

(2) 桃源县乡村聚落的空间关系差异显著。由于受限于地形地貌和耕地资源约束，桃源县乡村聚落大都逐水沿河而立。总体上乡村聚落之间的距离较近，区域内乡村聚落之间距离的空间格局的分异性并不明显，说明研究区域内各乡村聚落之间的联系紧密。而且由于桃源县的乡村聚落中的绝大多数集中于水域半径500 m半径范围内，乡村聚落与水域的空间分异性亦不明显。乡村聚落最邻近道路距离的空间分布格局特征并不明显。表明桃园县道路基础设施完善，乡村聚落对内和对外交通联系完善。

(3) 桃源县乡村聚落可划分为沿河及平原地带的低密度宽带型，中密度弧带型，高密度散点型；中低山地地带的中高密度团簇型和低密度散点型。

[1] 马晓冬,李全林,沈一.江苏省乡村聚落的形态分异及地域类型[J].地理学报,2012,67(4):516-525.

[2] 李全林,马晓冬,沈一.苏北地区乡村聚落的空间格局[J].地理研究,2012,32(11):144-154.

[3] 单勇兵,马晓冬,仇方道.苏中地区乡村聚落的格局特征及类型划分[J].地理科学,2012,32(11):1340-1347.

[4] 刘晓清.基于GIS的半山丘陵区农村居民点的空间布局及优化分析:以山西省襄垣县为例[J].经济地理,2011,31(5):822-826.

[5] 李云强.GIS支持下的县域农村居民点分布特征研究:以栖霞市为例[J].地理与地理信息科学,2011,27(3):73-77.

[6] 刘晓清.基于GIS的半山丘陵区农村居民点的空间布局及优化分析:以山西省襄垣县为例[J].经济地理,2011,31(5):822-826.

[7] 沈陈华.丹阳市农村居民点空间分布尺度特征及影响因素分析[J].农业工程学报,2012,28(22):261-267.

[8] 邹利林.山区农村居民点空间布局及优化[J].中国土地科学,2012,26(9):71-77.

[9] 关小克,张凤荣,刘春兵,等.平谷区农村居民点用地的时空特征及优化布局研究[J].资源科学,2013,35(3):536-543.

[10] 李云强,齐伟,王丹,等.GIS支持下的县域农村居民点分布特征研究:以栖霞市为例[J],地理与地理信息科学,2011,27(3):73-77.

[11] 朱月霞.基于GIS的交通优势对农村居民点空间分布影响研究[C].第九届长三角科技论坛论文集,2012.

[12] 吴金华,李纪伟,冯艳斌,等.基于ArcGIS距离制图和空间数据层次组织的统筹城乡居民点布局研究:以陕西志丹县旦八镇为例[J].中国土地科学,2012,26(12):69-75.

[13] 宋志军,关小克,朱战强,等.北京市农村居民点的空间分形特征及复杂性[J].地理科学,2012,33(1):52-59.

[14] 张竟竟,杨德刚,张豫芳,等.基于GIS与分形理论的天山北坡城乡空间演变综合研究[J].资源科学,2007,29(6):83-89.

[15] 吴旭鹏.基于景观生态学的农村居民点布局及优化模式研究:以四川省夹江县为例[D].重庆:西南大学,2011.

[16] 王诗雨,雷国平,姜超,等.黑龙江省宝泉岭垦区农村居民点景观格局与空间布局特征分析[J].水土保持研究,2013,20(2):196-200.

[17] 龙英,舒晓波,李秀娟,等.江西省安福县农村居民点空间分布变化及其环境因素分析[J].水土保持研究,2012,19(5):171-175,180.

DistributionCharacteristicsofMountainousandHillyAreasofRuralSettlementsSpace

LIU Mei-rong1， GUAN Xin1， LI Qiao-yun2

(1.Hu′nanAgriculturalUniversity,CollegeofResourcesandEnvironment,Changsha410128,China;2.Hu′nanAgriculturalUniversity,CollegeofBiologicalScienceandTechnology,Changsha410128,China)

The purpose of this paper is to reveal the spatial distribution characteristics of rural settlements in mountainous and hilly area in China. The research methods include landscape index analysis, spatial autocorrelation analysis and spatial analysis. The results show that the rural settlement density in Taoyuan county and its land use scale spatial characteristics are significant; the settlement overall shape is simple; the Yuanshui, Baiyang River and Yan River Basin′ settlement shape is relatively complex; the rule is not obvious. The spatial distribution feature of distance between Taoyuan County Rural settlements is not apparent, and there is a close relationship between each settlement. The settlements are closely linked, and the impact on the spatial distribution of water is strong, and the nearest road distance spatial distribution pattern is not obvious too. The Conclusions: The difference of spatial relations such as rural settlements scale in Taoyuan county, spatial structure, significant features of settlement and adjacent waters, is significant.

rural settements; spatial distribution; landscape index; spatial analysis

2014-01-17

：2014-02-20

刘妹荣(1985—),女,湖南益阳安化人,硕士,研究方向城市及乡村规划。E-mail:308241604@qq.com

李巧云(1960—),女,湖南长沙人,博士,硕士生导师,副教授,主要从事景观生态学研究。E-mail:1065596897@qq.com

P237;P901

：A

：1005-3409(2014)04-0119-04