典型工业县农村居民点空间格局变化及驱动力分析

姜婵婵， 雷国平， 孟凡浩

(1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011；3.中国科学院大学，北京 100049)



典型工业县农村居民点空间格局变化及驱动力分析

姜婵婵1， 雷国平1， 孟凡浩2，3

(1.东北农业大学资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011；3.中国科学院大学，北京 100049)

将项城市作为研究区，综合运用GIS空间分析技术、景观指数等方法，研究2000—2013年项城市农村居民点的数量变化、空间格局变化及其驱动力。结果表明，项城市农村居民点总面积、平均斑块面积和用地比重都有不同程度的增加，并且扩张强度较大的区域主要分布在市区及其周边地区；区位指数和核密度因区位优势和空间分布格局的不同，表现出多样性；通过选择14个指标做主成分分析，总结出影响项城市农村居民点演变的主要驱动力体现在区域经济的发展、产业结构的改变和城乡一体化3个方面。研究结果将对工业县农村规划有一定的借鉴作用。

工业县；项城市；农村居民点；空间格局；驱动力

农村居民点是农村人口生活与生产的空间单元，是由房屋、道路、植被和一些公共设施共同构成的综合体[1]。由于中国农村居民点一直处于自由发展状态，所以形成了空间布局分布散乱、规模大小不一的特点，致使农村居民点的基础设施建设难以完善，农民生活水平难以提升[2]。此外，随着工业化与城镇化的快速推进，农村劳动力的非农化转移直接导致农村常住人口的逐渐减少，与此同时农村经济快速发展，农民的收入水平大大提高，这就促使农村建设用地的空间结构发生了重大变化，农村居民点用地“外扩内空”的现象日益明显，农村“空心化”问题变得日趋严重[3]。近些年，国内外研究学者针对农村居民点相关问题进行了大量的研究，主要在农村居民点空间布局[1,2,4]，自然、社会、经济等影响因素[2,5]，农村居民点用地变化及驱动力[6,7]，农村居民点整理潜力[8]，农村居民点整理模式[9,10]等方面进行了研究，并且都取得了重要的成果。另外，研究方法也逐渐成熟，综合运用GIS、RS和景观指数等方法[11,12]，有效地分析了农村居民点现状及其存在的问题。也有研究学者将居民点作为体系进行研究[13]，也有将农村居民点分为农区的与垦区的进行对比研究[14]，但很少有学者针对工业县的农村居民点变化情况与空间布局进行研究。由于工业县的工业相对于农业来说更发达，所以本县内有大量的农民转移务工，也会招来更多外来务工人员，这必然会导致工业县内部居民点面积大量增加。本研究通过对工业县内农村居民点空间格局的演变与其驱动力进行研究，不仅有利于完善乡村地理学理论，更有利于中国社会与经济的发展建设。项城市是作为河南省改革开放发展的特别试点，近十几年来工业化与城市化进程有了飞速地发展。本研究以项城市为研究区，综合运用GIS空间分析技术、景观指数等方法，研究2000—2013年项城市农村居民点的数量和空间格局变化特征，并通过定量和定性分析阐述导致工业县农村居民点空间格局变化的驱动力，旨在为工业县农村居民点合理规划布局提供科学依据。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区概况

项城市位于河南省东南部，居黄河冲积平原南部，淮河主要支流沙颍河中游，地势西北偏高，东南倾斜。海拔34～37 m，局部最高海拔45 m。地理坐标为东经114°21′～115°40′，北纬33°03′～33°30′。境域南北长49.5 km，东西宽35.25 km，行政面积1 083 km2。西邻上蔡县、商水县，东连沈丘县，北与淮阳县隔河相望，南与平舆县接壤，东南与安徽临泉县毗邻。项城市共辖1个城关镇、15个乡镇，分别是城关镇(本研究把项城市政府所在镇称为城关镇)、南顿镇、郑郭镇、永丰镇、丁集镇、王明口镇、范集镇、孙店镇、高寺镇、官会镇、李寨镇、三店镇、秣陵镇、新桥镇、付集镇和贾岭镇。2012年末总户数39.86万户，总人口122.60万人，常住人口97.40万人，总从业人口73.74万人，生产总值195.77亿元，第一产业37.05亿元，第二产业110.56亿元，乡村从业人员60.43万人。农民人均年纯收入7 009元，城镇居民人均可支配收入16 421元。

项城市工业基础良好，形成了以味精、皮革、医药、纺织为支柱，制鞋、机械制造、服装加工、食品加工为重点的工业体系。其中，农机配件、皮革、制鞋、防水防潮等板块经济在全国占有较大市场份额，项城市享有“中国建设工程防水之乡”的称号。

1.2 数据来源与预处理

本研究以农村居民点为研究对象，研究2000—2013年项城市农村居民点的分布现状、数量及空间格局变化特征。空间遥感影像数据源采用的是2000与2013年Landsat卫星的TM/ETM影像数据，部分统计数据来源于《周口统计年鉴2000—2013年》、周口地区土地志项城市卷等。首先利用ENVI4.5软件将2期的TM/ETM影像分别进行合成与融合，提高影像的居民点对比度和影像空间分辨率，然后利用Arcgis 9.3软件，新建面状矢量图层，采用人机交互式解译的方法，同时参照相应时期的Google Earth高分辨率图像，对2013年项城市的居民点进行提取，再结合2000年遥感影像数据对2013年项城市居民点图斑数据进行修改，最后得到2000年项城市的居民点图斑数据，并对2期的居民点图斑面积进行量算。

2 农村居民点时空格局演变分析

2.1 农村居民点数量分析

2.1.1 农村居民点面积 项城市2000—2013年的农村居民点总面积从14 159.99 hm2增加到17 542.44 hm2，共增加了3 382.45 hm2。以乡镇为研究单元，农村居民点总面积增加较大的是城关镇、郑郭镇、贾岭镇和南顿镇，如图1所示，增加面积都在300 hm2以上，远大于其他乡镇。南顿镇农村居民点面积基数大，而且近13年来增加的面积也是相对较大的，其原因是：首先，南顿镇毗邻市区，其发展受市区地理位置优势的影响，有优先规划与发展的优势；其次，南顿镇工业发展迅速，特别是农机配件生产加工，吸引了大量的外来务工人员，建设用地扩张明显。近13年来农村居民点总面积扩张最小的是秣陵镇、官会镇、付集镇和三店镇，分别扩张了133.80、121.26、122.09和144.08 hm2。其中，付集镇和三店镇2000年居民点总面积相对较小，其增加面积同样相对较小，其原因是这2个镇主要以第一产业为主，特别是农业和林业方面，所需劳动力不多，建设用地扩张不明显。

图1 项城市农村居民点面积与平均斑块面积

2.1.2 农村居民点平均斑块面积 农村居民点平均斑块面积是指所有农村居民点斑块的总面积与斑块总数的比值，反映其规模大小。计算公式[15]为：

AU=Ui/Ni

(1)

式中：AU为居民点用地平均斑块面积；Ui为研究区农村居民点总面积；Ni为i区域农村居民点用地斑块数。2000，2013年项城市农村居民点平均斑块面积的变化情况，如图1所示。从图1可以看出，2个时期中，郑郭镇、李寨镇、孙店镇的农村居民点平均斑块面积一直高于其他乡镇；2000年，大部分乡镇的农村居民点平均斑块面积为10～15 hm2，到2013年大部分增至15～20 hm2，整体呈上升趋势；其中，增长幅度较大的为贾岭镇、城关镇、南顿镇、郑郭镇，依次为37.85%、37.29%、31.98%、30.78%；贾岭镇、王明口镇、官会镇和南顿镇的农村居民点总面积偏高，但平均斑块面积偏低的现状反映了其乡镇居民点数量偏多的特点。相反，郑郭镇、李寨镇和孙店镇居民点平均斑块面积明显高于其他乡镇的特征也与其居民点面积大、数量少的土地利用现状相吻合。

2.2 农村居民点空间格局分析

2.2.1 农村居民点空间分布特征 项城市农村居民点的分布特征具体体现在：项城市农村居民点近13a来整体空间格局基本不变，只是整体规模扩张明显；城镇周围的农村居民点扩张程度相比于其他区域较为明显，这是由于城市周边具有良好的交通条件和较完善的生活设施，为其发展提供了便利；项城市内的河流周围聚集了大量的居民点，这也充分体现了水源对于农村的生产和生活的重要性；农村居民点的数量随着与市区距离的增加而相对减少，这也体现了其分布的区位性；在快速城镇化背景下，城镇建设用地的扩张趋势逐渐渗透到农村居民点。

2.2.2 核密度估算分析 运用核密度估算模型能直观清晰的表达不同区域农村居民点空间分布格局。此方法针对区域中的各个要素点建立相对应的平滑表面，然后采用复杂的距离衰减函数进行计算，最后创建连续表面。核密度估算模型[14]为：

(2)

式中：x-xi为估算点x到样本xi的距离；h表示为搜索的带宽。

图2 项城市农村居民点分布图

图3 项城市2013年农村居民点空间核密度分布图

运用Arcgis中的空间分析功能得到如下农村居民点核密度图(图3)，核密度范围为0～2.5。由图3可知，项城市农村居民点2013年分布特征如下：居民点分布的空间差异性体现十分明显，由东北向西南表现为集聚性逐渐变弱的趋势；位于中部区的王明口镇、官会镇、丁集镇和南顿镇农村居民点分布总体上属于整个县域集聚性最高的乡镇，大部分都在1～2.5，而且官会镇还包括2～2.5的高密度区域。近年来，这些乡镇依托便利的交通条件和劳动力资源着重发展工业、农副产品加工业，形成产业集聚区，加之务工人口相对增加，从而导致居民点的集聚性增强；孙店镇、李寨镇、贾岭镇等县域周边的乡镇以商贸服务业、文化旅游和生态养殖业为主，更多体现其居民点分布的稀疏性。

2.2.3 农村居民点用地比重 农村居民点比重不仅反映了不同区域农村居民点的疏密程度，并且也可以反映出区域之间的差异。其表达式[15]为：

P=U×100/A

(3)

式中：P为居民点用地比重；U为研究区农村居民点用地面积；A为研究区土地总面积。已有的研究成果把农村居民点用地比重分为5级，分级值为S1。当P<0.001%时，S1=1；当0.001%≤P<1%时，S1=2；当1%≤P<5%时，S1=3；当5%≤P<10%时，S1=4；当P≥10%时，S1=5[16]。第5级属于农村人口密集区，主要集中在华北平原，占全国农村居民点用地的31.44%，其居民点用地比重为12.31%[17]。

由图4可以看出，项城市农村居民点用地变化及疏密程度有以下特点：农村居民地用地比重13a来整体处于增长状态，这是由于人口的增多和社会的发展使得人们对建设用地的需求日益增多；市域内16个乡镇的农村居民点用地比重都大于10%，说明地处华北平原的项城市和整个华北平原的农村居民点用地比重是基本保持一致的；2000年农村居民点用地比重较高的有永丰镇、高寺镇、丁集镇，依次为15.78%、15.29%、14.98%，2013年比重较高的有郑郭镇、永丰镇、南顿镇，依次为19.17%、19.11%、18.69%；2000—2013年农村居民点用地比重变化较大的是城关镇、贾岭镇、郑郭镇、南顿镇，分别为39.31%、37.85%、34.04%、33.61%。这是由于随着项城市工业的快速发展，城镇周围的乡镇出现大量工业设施和厂房，由此带动农村劳动力的转移，使得城镇周围的农村居民点所占比例逐渐变大。

图4 项城市农村居民点用地比重与区位指数

2.2.4 农村居民点区位指数 区位指数是表示各研究区域特定土地利用类型相对于其高层次研究区域空间的相对集聚程度或区位优势。其公式[18]为

Ri=(Ui/∑Ui)/(Ai/∑Ai)

(4)

式中：Ri为某一土地利用类型的区位指数，在本研究中只表示农村居民点的区位指数；Ui为各研究区内的农村居民点的面积；∑Ui为各研究区的土地类型的总面积；Ai为高层次研究区域的农村居民点面积；∑Ai为高层次研究区域的土地类型的总面积。如果Ri大于1说明该区域农村居民点用地相对于整个研究区来说具有区位优势。区位指数可以充分表达各研究区域的区位差异。

整体上来说，每个乡镇区位指数的大小和农村居民点用地比重的大小基本保持一致，也说明了区位优势是决定居民点发展的一个重要因素。最为明显的是在2013年，郑郭镇、南顿镇、永丰镇的区位指数最高，分别为1.18、1.18、1.15，对应的居民点用地比重也相应最高为19.17%、18.69%、19.11%，说明相对于其它乡镇具有一定的区位优势，农村居民点的发展也相对较快。从增幅来看，城关镇、秣陵镇这2个镇的区位指数增幅最大，说明这2个镇的农村居民点面积在土地类型总面积的优势与其他镇相比体现更加明显，主要是因为这2个镇分别是项城市的新城和旧城。

3 农村居民点时空演变的驱动力分析

影响农村居民点演变的因素很多且错综复杂，主要归结为自然因素和人文因素。自然因素对农村居民点的影响是历史长期形成的，而本研究时间尺度为13 a，主要是受人文因素影响，因此选取2000—2013年间的14个解释变量进行主成分分析，分别为：年平均人口(X1)，从业人员(X2)，第二、三产业从业人员(X3)，在岗职工平均工资(X4)，固定资产投资(X5)，人均国内生产总值(X6)，乡村从业人员(X7)，耕地面积(X8)，农用机械总动力(X9)，农民人均纯收入(X10)，粮食产量(X11)，工业总产值(X12)，社会消费品零售总额(X13)，居民储蓄存款(X14)。这些要素与农村居民点用地面积(Y)之间存在高度的关联性，且相互之间有耦合关系，所以通过主成分分析归纳为相互独立的主要成分，以便更直观地表现影响农村居民点用地变化的驱动因素。

通过 SPSS软件进行分析计算可知，2个特征值大于1的主成分方差累计贡献率已达到91.227%，因此选取这2个主成分来充分解释项城市农村居民点变化的驱动机制。其中，第一主成分主要与固定资产投资、人均国内生产总值、工业总产值、居民储蓄存款等要素高度正相关，第二主成分主要与第二、三产业从业人员、乡村从业人员等要素高度正相关。根据项城市农村居民点变化驱动力定量分析结果，结合研究区实际人文、社会、政策等方面，总结为以下3方面主要驱动力。

表1 特征值及主成分贡献率

表2 主成分载荷矩阵

3.1 区域经济的发展

农村居民点是提供农村人口生产和生活的地方，所以农村居民点的面积变化与其区域经济发展情况密切相关。项城市固定资产投资从2000年的2.70亿增加到2013年的97.81亿元，平均年增长率为31.80%。不断加大的投资促进了区域经济的发展，使得项城市居民的生活质量得以提高，农民人均纯收入也由2000年的1 926元增加到2013年的7 009元，增加了将近4倍。与此同时，项城市平均人口由2000年的110.54万人增加到2013年的122.35万人，根据项城市人口数据统计年鉴，除少数人口分布在项城市区外，其他大部分集中在乡镇企业密集的区域。随着农村人口的增加和农民生活水平的整体提高，促使人们追求更舒适的居住环境，大大推动和带来了农村“盖房热”现象，又加之缺少整体的政策性导向和合理性规划，导致农村居民点大规模无序扩张。

3.2 产业结构的改变

在区域经济的快速发展进程中，产业结构不断调整，经济结构和从业人口数量也随之改变。项城市近些年不断招商引资，农村企业的迅猛发展也使原有的单一农业生产方式发展为稳定并存的多重经营生产方式。其中，第二、三产业生产总值也从2000年的39.85亿元增加到2013年的158.71亿元，占项城市GDP的比例从76.29%增加到81.07%，从事第二、三产业人员数也从2000年的6.03万人增加到2013年的44.61万人，从业比例从10.10%增加到60.50%。第二、三产业在国内生产总值的比重越来越大，促使乡镇企业快速发展，农村人口不断积聚在工业用地周围，这样就造成了项城市内人口的大量流动，对农村居民点的时空演变也起着关键性的促进作用。

3.3 城乡一体化的发展

城乡一体化是把工业与农业、城市与农村、城镇居民与农村居民作为一个整体来发展，一方面促进了城市资本、技术、资源等向农村转移，另一方面也带动了农村基础设施的建设与扩张，从而促进农村产业的发展，进而影响农村居民点的布局。“十一五”和“十二五”规划期间，项城市把加快城镇化作为主攻方向，把促进城乡基本公共服务和基础设施一体化作为着力点，努力形成以中心城区为核心，重点镇为骨干，一般镇为依托，新型农村社区为基础的“层次分明、结构合理、功能互补、协调发展”的具有明显地方特色的城镇一体化体系。项城市规划实施“中优北控南拓、东西并进”的中心城市发展战略，努力形成以老城区核心服务区和南部新城区为“两核”，以南北向城市发展主轴和东西向城市发展次轴为“两轴”，以老城区、行政新区、城南综合服务区、产业集聚区和南顿文化旅游区为“五区”的“两核两轴五区”新格局。从上述的农村居民点数量变化和空间分布变化中可知，项城市周围的南顿、永丰、丁集、王明口等乡镇变化相对较大，这是因为作为城镇产业转移的最佳区域，聚集了大量的农村人口和工业厂房等相关设施，导致土地利用方式的变化相对快速且明显。秣陵镇作为项城市未来规划的副中心城区，农村居民点核密度相对较高，集聚性强，为其规划发展提供了前提条件。

4 结论

1)项城市农村居民点个数众多，从农村居民点空间布局上看，在城镇周边分布的特别密集，并逐步向城市用地转变；此外，在河流两边也分布着大量的农村居民点。从农村居民点用地变化来看，近13 a来项城市市区周边与河流两岸的其他地类大量转换为农村居民点，导致居民点面积大量增加。

2)从农村居民点面积变化来看，项城市2000—2013年农村居民点总面积大量增加，共增加了3 382.45 hm2。项城市农村居民点平均斑块面积2000年时大部分乡镇处于10～15 hm2，到2013年大部分增至15～20 hm2，整体呈上升趋势。

3)从农村居民点空间布局来看，项城市农村居民点用地比重普遍偏高，皆属于农村人口密集区，近13 a来16个乡镇的农村居民点比重都大大增加。乡镇农村居民点区位指数基本与农村居民点用地比重保持一致性，也表明了区位优势对居民点的发展具有决定性作用。核密度估算值由东北向西南逐渐减少，体现了其区域差异性。

4)农村居民点作为农村人口生产与生活重要的承载体，在农村土地利用研究领域占有至关重要的地位。农村居民点空间格局发展演变及其驱动力等相关方面的研究对新型城镇化的推进和土地高效利用等有积极的现实意义。本研究分析了典型工业县农村居民点的时空变化及工业发展对其变化的影响情况，阐述了其变化的驱动力，其结果有利于城乡一体化发展的推进和新农村规划的制定。

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(责任编辑：朱秀英)

Analysis on spatial patterns change and driving forces of typical industrial county’s rural settlements

JIANG Chanchan1， LEI Guoping1， MENG Fanhao2,3

(1.College of Resource and Environment, Northeastern Agricultural University,Harbin 150030, China; 2.Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences,Urumqi 830011, China; 3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

Taking Xiangcheng city as the study area, the integrated application of GIS spatial analysis technology, landscape index, and other methods are used to study the quantity and spatial distribution change and driving forces of rural settlement in Xiangcheng City. from 2000 to 2013. The results showed that the total area, mean plaque area, and land proportion of rural settlements in Xiangcheng city have increased in varying degrees, and the larger expansion strength is mainly distributed in the urban area and its surrounding areas. In regard to the difference of geographical and spatial distribution pattern, regional index and nuclear density show the diverse results. By choosing 14 indexes to make principal component analysis, the study concludes that the driving forces of affecting rural settlement changes in Xiangcheng City are reflected in three aspects, the development of regional economy, the change of industrial structure, and urban-rural integration. The results will have certain reference for rural planning of industrial county.

industrial county; Xiangcheng City; rural settlement; spatial pattern; driving force

2014-09-15

国家科技支撑计划项目(2008BAD96B)

姜婵婵(1988-)，女，河南睢县人，硕士研究生，主要从事土地利用与城乡规划方面的研究。

雷国平(1963-)，男，黑龙江青冈人，教授，博士生导师。

1000-2340(2015)03-0396-07

K 901.8

A