金华市农村居民点空间扩展规律研究

钱启俊，梁勤欧

（浙江师范大学 地理与环境科学学院，浙江 金华 321004）

金华市农村居民点空间扩展规律研究

钱启俊，梁勤欧*

（浙江师范大学 地理与环境科学学院，浙江 金华 321004）

基于1983年、1995年、2005年和2015年的遥感影像，通过提取浙江省金华市农村居民点的空间分布信息，运用最近邻统计、Ripley’s K函数和景观生态学方法，文章定量分析了金华市1983—2015年农村居民点的空间扩展规律.结果表明：（1）农村居民点动态变化特征为：农村居民点的总体面积、最大斑块指数及斑块平均面积呈增加趋势，景观连接度越来越高，但是分形不明显；（2）2015年地域分异特征为：盆地区、丘陵区和山地区农村居民点面积在全市农村居民点总面积中的占比分别为56.82%、38.54%和4.64%，盆地区和丘陵区的农村居民点聚集度和斑块密度差异不明显，山地区农村居民点斑块密度与斑块分维数均高于盆地区和丘陵区.

农村居民点；动态变化；地域分异；金华市

当前，我国新型城镇化和工业化成效显著，2015年全国的城镇化水平达到56.10%，但另一方面农村人口的基数依然庞大，国家统计局2015年发布的人口统计数据显示，2014年末中国的乡村人口为6.1866亿人，占总人口比例的45.23%[1].可见，农村人口比例依然很高，乡村聚落仍然是广大农村人口聚居的主要形态.

关于农村居民点的研究主要集中在以下几个方面[2-16]：1）农村居民点区位评价及其影响因素研究；2）农村居民点演化及其驱动机制研究；3）农村居民点优化布局理论及策略研究；4）农村居民点土地整理潜力测算.以上研究仍有可以深入分析的一些方面：1）从空间维度上来说，已有的研究大多集中在省域大尺度或乡镇、村庄小尺度，而对于市域中尺度下的农村居民点分布规律研究尚少，对农村居民点不同空间尺度的分异表达比较欠缺.2）从时间维度上说，已有的研究大多集中于某一个或者两个年份，时间序列不够丰富，缺少对农村居民点长时间的变化监测，对较长时间序列下农村居民点的空间分布规律的阶段性表达还有不足之处.

浙江省金华市地处浙中，乡村聚落集聚、耕地资源集中.在经济新常态背景下，新型城镇化向农村蔓延趋势明显.因此，本文以浙江省金华市为例，借助1983年、1995年、2005年和2015年4期遥感影像，运用最近邻统计量、Ripley’s K函数、景观指数分析法和GIS空间分析定量描述金华市农村居民点整体空间分布特征，并试图挖掘该地区农村居民点空间分布的地域规律，以期为金华市农村地域向城市地域转化提供科学参考.

1 研究区域概况

金华市地处浙江省中部，其地理位置为东经119°14′—120°46′，北纬28°32′—29°41′.该地为浙中丘陵盆地地区，地势南北高、中部低.金华市设婺城、金东2个市辖区，辖武义、浦江、磐安3县及兰溪、义乌、东阳、永康4市.2015年年末全市总人口478.09万人，其中农村人口267.19万人，农民人均纯收入20 297元[17].图1为金华市区位概况.

图1 研究区区位概况Fig.1 Regional location and profile

2 数据来源

本文研究所用的数据主要有金华市1983年、1995年、2005年、2015年landsat MSS、landsat TM、landsat ETM+影像，DEM数据从地理空间数据云网站下载获得（30 m×30 m）.辅助数据为金华市的行政区划图，金华市1995年、2005年、2015年3期土地利用现状图（1∶5万）以及金华市第二次全国土地调查2012年变更数据（1∶1万）.

经过数据预处理，得到4期金华市农村居民点空间分布图（见图2）.

需要指出的是，考虑到金华市建制镇已初具城镇规模，所以暂不将建制镇考虑在农村居民点的范围内.此外，本文研究的农村居民点包括所有的农村居住用地，村内基础设施用地和公共设施用地.

3 研究方法

3.1 最近邻点统计量

最近邻点统计量（R统计量）最早是由Clark和Evans这两位植物学家于1954年提出，后由Dacey引入地理学中，其核心思想是将各点之间的最小距离与某种理论模式中的最近邻点之间的距离相比较，进而得出点空间分布的某些特征[18].

图2 金华市不同年份农村居民点分布图Fig.2 Distribution of the rural settlement in different years in Jinhua

3.2 Ripley’s K函数

Ripley’s K函数是一个半径为d（d为尺度）的圆的面积估计量，是有量纲的，且K（d）随着d的增大迅速增大.农村居民点的空间分布格局的测度可运用Ripley’s K函数进行研究，它是度量农村居民点在区域内空间分布的一种较好的工具.该函数不仅能用于刻画农村居民点的空间分布特征，还能反映不同尺度下的农村居民点空间分布的平均差异程度[19].

3.3 景观格局指数

农村居民点景观是由不同大小、形状、组合的自然及人文斑块组成的镶嵌体.景观格局指数来自于景观生态学，能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面的特征[19].本文选取斑块总面积（CA）、斑块个数（NP）、斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）、平均斑块面积（MPS）、斑块面积标准差（PSSD）、平均斑块形状指数（SHAPE_MN）、平均斑块分维数（FRAC_MN）和聚集度（AI）共10个指标用于研究金华市农村居民点的规模与形态结构变化.

4 结果分析

4.1 最近邻统计量

在ArcGIS 10.0环境下，将4个年份农村居民点数据提取质心，将其转化为点状，再用Near工具分别计算出每一个年份农村居民点之间的最近距离，然后通过公式分别计算金华市4个年份农村居民点的观测值、期望值、R统计量和标准化Z值，结果见表1.

从表1的分析结果来看，金华市4个年份R统计量均小于1，说明金华市农村居民点的空间分布均比随机模式聚集，但另一方面R统计量却逐年上升，表明该地的农村居民点在聚集的大背景下，其聚集程度慢慢下降，即空间分布扩散模式逐渐明显，这说明了农村居民点聚集的同时，也呈现出向各个方向辐射扩张的趋势，即集聚态势与扩张趋势并存.集聚的现象表明：城镇化趋势明显，农村居民点向经济辐射中心聚拢，而扩张的现象表明：农村的土地用地面积在进一步扩大，基础设施建设面积增大，同时外来人口的涌入，也加快了居民点在空间分布上的扩散.另外，从标准化Z值来看，4个年份的值均小于-1.96，说明在α=0.05的显著性水平下，所计算出的观测模式与随机模式之间的差值具有统计显著性.

表1 金华市农村居民点分布的最近邻统计量分析结果Tab.1 Result of the nearest neighbor statistic analysis for the rural settlement in Jinhua

4.2 Ripley’s K函数

在ArcGIS 10.0环境下，以金华市4个年份农村居民点点状数据为基础，调用空间统计工具中的Multi-Distance Spatial Cluster Analysis模块，对研究区内的农村居民点分布进行聚类分析（见图3）.结果表明：1983年、1995年、2005年和2015年4个年份中，金华市农村居民点在市域空间尺度内，观测值均大于期望值，这说明在所设定的空间距离范围内，其空间聚类具有统计显著性，表现为显著集聚分布.但是另一方面，2015年的观测值明显要小于1983年的观测值，说明了其聚集程度呈下降趋势，即空间分布扩散模式逐渐明显.这与上文中应用最近邻统计量方法分析所得结果相吻合.总之，金华市农村居民点的空间分布在研究时期内，聚集态势一直存在，但在聚集态势的大背景下，空间扩散逐渐明显.

图3 各个年份研究区农村居民点分布的L(d)函数，其中，Expected K为预期值，Observed K为观测值，Confidence Env.为置信区间Fig.3 The L(d)functions for rural settlement in Jinhua in different years,Expected K as the expectation value,Observed K as the observed value,and Confidence Env.as the confidence interval

4.3 金华市农村居民点动态变化

在ArcGIS 10.0中将4个年份的农村居民点矢量数据投影到WGS_1984_ZONE_51N坐标系之后，将其统一转换为ESRI_GRID格式，再运用Fragstats 4.0分别计算出金华市4个年份的农村居民点的各项景观格局指数（见表2）.

表2 金华市农村居民点分布格局指数动态变化Tab.2 Dynamic change of the distribution pattern index of the rural settlement in Jinhua

4.3.1 农村居民点用地面积的变化

从表2可知，30多年来，金华市农村居民点的面积（CA）呈不断增加趋势，净增加了29 339.64 hm2，年均增长977.988 hm2.1983—1995年金华市农村居民点用地净增加为9 980.37 hm2，约占增加总量的34%，1995—2005年金华市农村居民点用地净增加了12 365.91 hm2，约占增加总量的42%，2005—2015年金华市农村居民点用地净增加6 993.36 hm2，约占增加总量的24%，其中1995—2005年之间增加的幅度最大，主要是因为该地经济基础较好，接纳了较多的外省劳动力，一定程度上刺激了农村居民点面积的大幅度增长.在2005—2015年间，农村居民点面积增幅较小主要是因为工业化、城镇化兴起，较多的产业园、工业园区涌现，且大多布局在城市边缘地带，这些地区开始融入城市主体，“融城”效应显著.对各个县市（区）的农村居民点景观格局指数的分析表明，4个年份中的金东区和磐安县的农村居民点面积均位于末位.这主要是因为金东区在2000年之前未独立设区，政策优势不明显，而磐安县地处浙江中部的大盘山区，自然地理条件限制了农村居民点的扩展，所以该县农村居民点的面积在4个时期内均处于金华市的末位.

4.3.2 农村居民点规模的变化

从农村居民点的总规模来看（见表2），30多年来金华市农村居民点斑块数量（NP）从3 495块增长到6 825块，斑块数量增加不明显.这是因为金华市部分农村居民点扩张的同时，工业化、城镇化使得一些农村居民点也在较快地转变成为城镇用地.例如横店镇近些年来由于影视旅游等产业发展迅速，其城镇规模已经相当成熟.30多年来，金华市农村居民点的平均斑块面积（MPS）从1983年的3.254 hm2增加到2015年的5.964 hm2（见表2），其平均面积增加了将近1倍，这说明农村居民点的规模在不断扩展.另外，从最大斑块指数（LPI）来看，由1983年的0.223增加到2015年的0.828（见表2），斑块面积标准差（PSSD）也从1983年的2.355增加到了2015年的10.160（见表2），表明农村居民点的规模在不断扩展.这主要是因为近些年来政府积极开展“撤乡并镇”工作，鼓励交通不便的偏远地区的农民下山进镇进城.总之，在30多年间，农村居民点数量增加不明显，但是平均斑块面积增加近一倍，且居民点之间规模大小差异越来越明显，农村居民点规模扩展显著.

4.3.3 农村居民点分布的变化

斑块密度常用来测定单位面积内某一景观类型的斑块数.从农村居民点的分布上来看，斑块密度反映了农村居民点的空间分布[20].由表2可知，研究区域内斑块密度（PD）从1983年的30.763下降到2015年的16.769，斑块密度缩减了近一倍，但是金华市农村居民点总面积在1983—2015年间是不断增加的，而且斑块数量和平均斑块面积也逐年升高.这说明了金华市农村居民点在规模不断扩大的基础之上，斑块之间的景观连接度不断提高，斑块个体的面积不断增大，使得在一定程度上，单位面积内的斑块密度减小.这说明了金华市农村居民点在空间分布上呈现集中连片、密集分布的趋势.聚集度指数（AI）表征斑块的聚集程度.如果一个景观由许多离散的小斑块组成，其聚集度的值较小；当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时，聚集度的值较大，聚集度的范围是：0＜AI＜100[21].金华市农村居民点聚集度从1983年的80.509上升到2015年的84.606（见表2），聚集度呈现较高的态势.这也从另外一个方面表明金华市农村居民点景观连接度越来越高，邻接性越来越强.

4.3.4 农村居民点形状的变化

农村居民点的形态特征包括居民点的整体形态和斑块自身形态[22].本文选取景观形状指数（LSI）、平均斑块形状指数（SHAPE_MN）、平均斑块分维数（FRAC_MN）来表征居民点斑块自身形态.平均斑块形状指数反映居民点斑块的复杂程度，形状指数越大，说明居民点的边界曲折度越大，平均斑块分维数反映了居民点的破碎程度，其值越大，分形越明显，其取值范围为1≤FRAC_MN≤2[23].由表2可知，金华市农村居民点景观形状指数（LSI）从1983年的0.223增加到2015年的0.828，即30多年来景观形状指数增加了近4倍，这表明农村居民点在总体景观层面上范围扩大.另一方面，30多年来，平均斑块形状指数（SHAPE_MN）从1983年的1.180到2015年的1.339，平均斑块分维数（FRAC_MN）从1983年的1.038到2015年的1.058，二者变化不大，总体上保持稳定，这说明金华市农村居民点的斑块形状比较规则，且破碎度较低，分形不明显，景观整体程度高.

4.4 金华市农村居民点空间布局地域分异

金华市自然条件差异显著，地貌类型多种多样，因而不同地域形成的经济、文化也会有所不同.本文采用地理空间数据云的DEM数据，根据金华市行政边界，运用ArcGIS 10.0对其进行裁剪，并将DEM数据按照高程小于100 m（盆地区）、100 m至400 m之间（丘陵区）和大于400 m（山地区）三个部分进行重分类（见图4），再叠加1983、1995、2005和2015这4个年份农村居民点矢量数据，最后通过ArcGIS 10.0查询统计功能，计算金华市农村居民点在不同地形区的景观格局指数（见表3），以分析不同地域条件下的农村居民点分异特征.

图4 金华市高程图Fig.4 Digital elevation model in Jinhua

4.4.1 盆地区

盆地地形主要分布在市域中部，呈东北—西南走向，海拔约在-73 m到100 m之间，是钱塘江流域最大的走廊式盆地，其面积大约为315 690.14 hm2，占全市总面积的28.85%.由表3可知，2015年盆地区的农村居民点的面积为23 163.21 hm2，占全市农村居民点总面积的56.82%.所选取的4个年份中，盆地区农村居民点的最大斑块指数（LPI）由1983年的0.350上升到2015年的1.383，增加了近4倍，斑块面积标准差（PSSD）也增加明显，从1983年的2.22上升到2015年的10.52，聚集度（AI）在2015年也达到84.79，呈现高聚集的态势.这都说明了低缓盆地区农村居民点空间分布较为密集.其次，平均斑块分维数（SHAPE_MN）和平均斑块形状指数（FRAC_MN）均在1.0-1.3之间（见表3），二者的变化不大，这意味着盆地地形区的农村居民点形状规则，人工干预较强.这是因为盆地区是金衢盆地的主体，自然条件优越，一直以来都是浙江省粮食、棉花、柑橘、花卉、生猪和奶牛生产的重要基地.特别是近年来全市城镇化的发展，以金东区为例，政府着手对傅村镇、鞋塘镇的农村进行改造，完善公共设施，积极发展观光型、休闲型、科技型农业，这些均对盆地区内的农村居民点变化产生重要影响.

4.4.2 丘陵区

丘陵主体大致位于永康盆地和东阳盆地，海拔高度在100 m到400 m之间.丘陵区的面积为466224.56 hm2，占全市总面积的42.60%，为全市最大的地貌类型区.由表3可知，2015年丘陵区农村居民点的面积（CA）为15 710.13 hm2，占全市农村居民点总面积的38.54%.平均斑块面积（MPS）和斑块数量（NP）呈逐年上升趋势.其次，丘陵区内居民点斑块平均面积和斑块密度与盆地地形相比无明显差异，另外，丘陵区与盆地区的聚集度（AI）均在79.63—84.79之间，这反映出丘陵区的农村居民也呈现出密集分布的状态.丘陵地形区的农村居民点布局首先受到自然条件的影响，主要分布于山地与盆地的过渡地带，多呈团状分布，比如东阳市的宅口乡、南江乡等，形成这种布局的原因在于丘陵内部起伏不明显，地形单元较为统一，为该地居民点的团状布局奠定了基本格局.另一方面，这些乡镇地区的农村居民点受周边城镇的辐射效应明显.宅口乡位于东阳市与绍兴市的交界处，是东阳通往绍兴的必经之地，交通区位优越.南江乡毗邻歌山窑址和香山公园两大旅游景点，且丘陵区南北分布着东阳市两座最大的水库（横锦水库和南江水库），人流量稳定.丘陵地形区的农村居民点正是基于这些优势，促成了该地的农村居民点在规模上不断扩张的团状结构.

表31983 ,1995,2005和2015年不同高程范围内农村居民点分布特征Tab.3 The distribution characteristics of the rural settlement in different elevation zones in 1983,1995,2005 and 2015

4.4.3 山地区

山地地形大体分布在市域的边界，如东部与台州相邻的大盘山、会稽山，西南方向的仙霞岭山脉，以及北面的龙门山脉.其中大盘山是该地形区内山地的主体，素有“群山之祖，诸水之源”之称.山地区面积为312436.59 hm2，占全市总面积的28.55%，2015年该区的农村居民点面积（CA）为1892.97 hm2，占全市农村居民点总面积的4.64%（见表3）.总体看来，山地区的农村居民点总面积（CA）、斑块个数（NP）、斑块平均面积（MPS）、斑块面积标准差（PSSD）、景观形状指数（LSI）均低于其他两个地形区（见表3），这说明了山地区的农村居民点占地面积小，居民点数量远小于盆地与丘陵地形，且规模不大，布局较为凌乱.这是因为山地区海拔较高，地形坡度大，对居民点的布局制约性较大.近些年来，政府着力进行农村居民点整理工作，积极鼓励农民下山居住，如积极安排农民进城就业、实施安居工程等.另外，由于山地区内山峰林立、河流谷地广布，景观的开发价值较好，加之金华市旅游市场需求旺盛，各个旅游景点的兴起，如永康方岩风景区、武义牛头山国家森林公园、磐安大盘山地质公园，这在一定程度上也加快了农村居民点的优化布局，使生态移民得以实现.

5 结论

（1）本文从农村居民点的面积、规模、形状、分布4个方面对金华市农村居民点30多年来的空间格局变化过程进行了详细地阐述.

30多年来，研究区内农村居民点变化较为显著.农村居民点的总体面积呈增加趋势，净增加29339.64 hm2，此外，农村居民点规模不断扩张，最大斑块指数及斑块平均面积增加明显，斑块密度不断减小，聚集度不断增大，景观连接度越来越高，但是平均斑块分维数变化微弱，边界较为规则，分形不明显.

（2）全市农村居民点主要分布在盆地地区，在2015年，盆地区农村居民点在全市农村居民点中的面积比重为56.82%，空间分布较为密集.丘陵地区与盆地地区相比，聚集度和斑块密度差异并不明显，但斑块面积标准差、斑块总面积均小于后者.山地地形区农村居民点面积比例最小，大部分指标也均低于其他二类地形区.

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责任编辑：吴兴华

Study of the Spatial Expansion Pattern of the Rural Settlement in Jinhua

QIAN Qijun，LIANG Qinou*
（School of Geography and Environmental Science，Zhejiang Normal University，Jinhua321004，China）

Based on the remote sensing images in 1983,1995,2005 and 2015,by extracting spatial distribution informa⁃tion of the rural settlement area in Jinhua and using methods of the nearest neighbor statistics,Ripley’s K function and land⁃scape ecology,the article makes a quantitative analysis of the spatial expansion pattern from 1983 to 2015 in Jinhua.The re⁃sults are as follows.（1）The whole area,the maximal patch index and the average patch area of the rural settlement exhibit in⁃creasing trends,and the landscape connectivity becomes higher and higher but the fractal is not obvious.（2）The characteris⁃tics of the regional differentiation in 2015 is that:the ratio of the rural settlement area of the basin,hill and mountain to the total rural settlement area in Jinhua are 56.82%,38.54%and 4.64%,respectively.The difference of the agglomeration and patch density of the rural settlement between the basin area and the hilly area is not obvious.The patch density and the patch fractal dimension of the mountain area are higher than those of the basin area and the hilly area.

rural settlement；dynamic change；regional differentiation；Jinhua

K 909

：A

：1674-4942（2016）004-0435-08

10.12051/j.issn.1674-4942.2016.04.016

2016-09-02

国家自然科学基金（70773089）

*通讯作者