基于灰靶模型的宜兴市农村居民点布局适宜性评价及分类调控研究

文 博 ， 刘友兆 ， 夏 敏 ， 张俊凤 ， 张智超 ， 邹 伟

(南京农业大学 公共管理学院，南京 210095)

基于灰靶模型的宜兴市农村居民点布局适宜性评价及分类调控研究

文 博 ， 刘友兆 ， 夏 敏 ， 张俊凤 ， 张智超 ， 邹 伟

(南京农业大学 公共管理学院，南京 210095)

对农村居民点布局适宜性评价方法的探讨，不仅能丰富农村居民点布局研究的理论体系，也有利于开展农村居民点规划和整理工作。以江苏省宜兴市为例，综合考虑其社会经济和农村居民点布局特点，从自然地理条件、区位条件、生产条件以及生态环境条件4个方面建立评价指标体系，基于灰靶模型研究农村居民点布局适宜性，并据此提出相应的分类调控对策。研究结果表明：宜兴市农村居民点适宜性等级总体较高； 在空间上呈现中、北部平原地区的农村居民点布局适宜性整体高于南部丘陵山区的分布特征。针对不同适宜等级提出的分类调控对策可以为当地农村土地整治、村庄规划等实际工作提供一定的参考。

农村居民点；灰靶模型；适宜性评价；分类调控；宜兴市

0 引言

改革开放以来，我国农村地区经济社会得到了飞速发展，人们的生产生活方式和土地利用方式发生了巨大的变化，同时也带来了更为尖锐的人地矛盾、粮食安全问题以及可持续发展问题。农村居民点用地作为农村居民生产、生活、日常交流联系以及文化传承的综合载体，是农村聚落地理研究的核心[1]。作为优化农村土地利用布局的基础性研究，农村居民点布局适宜性评价结果能够为农村居民点整理工作提供有效的理论支撑，从而科学引导农村土地利用尤其是农村聚落的合理演化，不仅有利于改善农村面貌、提升农民生产生活环境质量，而且有利于实现农村土地可持续利用[2]。

农村居民点作为农村人口生产和生活的主要场所，长期以来，由于缺乏整体系统的规划和有效约束与管理，出现了村庄布局零落、分散、扩张无序等现象，农村居民点的布局适宜性及调控问题已引起众多学者的广泛关注[3-4]。在农村居民点用地适宜性方面，傅新等[5]、朱亮等[6]、闫凤英等[7]从居住条件、人居环境以及公共服务设施的提供等视角开展研究；徐保根等从农民经济水平、区域经济实力方面开展研究[8]。传统的评价方法有模糊综合评判法、综合指数法等，近年来随着AVC理论、压力论、生态位理论以及最小累积阻力模型(MCR)等理论和方法的引入，使得适宜性研究的内容和方法得到有效地丰富[9-16]。在农村居民点整理适宜性方面，高燕等对评价指标体系进行了探讨[17]；还有将综合评价法、递阶模糊评价模型、空间自相关等方法应用于农村居民点整理适宜性评价及分区调控研究[18-20]。

综观已有研究，国内外学者对农村居民点布局的适宜性问题开展了有益的探索，研究成果丰富了农村居民点布局适宜性评价的方法理论，也为本研究提供了一定的理论基础。农村居民点布局的适宜性及其调控存在诸多复杂性和不确定性，是一个信息不完全的灰色系统，但是已有的研究尚不能体现其灰色特征。同时，已有农村居民点布局适宜性评价研究通常要求先对指标进行人为分级，再进行适宜性等级测算，主观性较强且分级标准不统一，易对结果的准确性造成影响。江苏省宜兴市南部为丘陵山区，北部为平原，在地理上呈现多元化形态，同时生态环境优越，经济基础雄厚，在城镇化过程中面临经济发展与生态环境退化这一日益凸显的矛盾，该区域的农村居民点用地布局过程更为复杂和多样化。基于此种考虑，本研究引入灰色系统理论，尝试应用灰靶模型对该区域的农村居民点布局适宜性进行评价，并根据评价结果进行布局调控。研究成果可以在实践上为宜兴市农村居民点规划、整理提供决策依据。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

宜兴市是江苏省无锡市下辖的县级市，地处江苏省西南端、苏浙皖三省交界处。位于119°31′～120°03′E、31°07′～31°37′N之间，地势南高北低，南部为丘陵山区，北部为平原区，东部为太湖渎区，西部为低洼圩区。全市市域面积1 996.6 km2，辖1个国家级环保科技工业园、2个省级开发区、14个镇、4个街道。2011年末全市户籍人口107.61万人。宜兴市近年来经济发展水平位列全国百强县前列，2011年全市地区生产总值为980.39亿元，财政总收入为71.2亿元，农村居民人均纯收入14 949元。2011年全市农村居民点面积1.83万hm2，且大多分布零散，存在宅基地面积超标现象。依据农村居民点布局适宜性评价结果对其布局进行有效调控，是实现宜兴市城镇化健康发展的必由之路。

1.2 数据来源与处理

数据主要来源于宜兴市2011年土地利用变更数据、同期遥感影像数据、2011年农用地分等数据、宜兴市1∶10万的地形图。运用ArcGIS 9.3从宜兴市2011年土地利用变更数据中提取相关的要素信息，主要提取信息包括建制镇、农村居民点、采矿用地、公路用地、水库水面、湖泊水面以及河流水面等不同类型的用地斑块；同时，将宜兴市的1∶10万的地形图扫描，应用ArcGIS进行矢量化，经处理得到拓扑关系完整的矢量图，为了尽可能缩小误差，通过栅格化处理得到栅格大小为5 m×5 m的全市DEM数据，最终生成坡度图；栅格大小为5 m×5 m植被覆盖度由遥感影像混合光谱分解获得。目前，Google Earth(GE)已在各领域广泛使用[21-22]。本研究利用GE获取控制点经纬度坐标进行地理配准，以提取包括幼儿园、小学、中学以及技术学校在内的宜兴市学校数据，获取包括医院、镇卫生院、社区卫生服务站在内的宜兴市医疗机构数据以满足研究需要。最终确定研究区面积17.05万hm2，农村居民点面积1.83万hm2。

2 研究思路与方法

以农村居民点斑块为研究对象，分析其布局的影响因素，从自然地理条件、区位条件、生产条件以及生态环境条件4个方面构建评价指标体系，尝试引入灰靶模型对农村居民点斑块进行评价，采用ArcGIS 9.3 的重分类工具中的自然断点法(natural breaks)划分农村居民点斑块的适宜性等级，并根据斑块的不同等级提出调控策略。通过研究农村居民点布局的适宜性，根据适宜性评价结果提出调控策略，从而为村镇规划、农村居民点整理等实际工作提供科学依据。

2.1 农村居民点布局适宜性评价指标体系的构建

因地制宜地选取评价指标、科学合理地构建评价指标体系是提升评价结果准确性的基础。通过参考已有相关研究成果[12，15，23]，结合农村居民点布局规划实践经验，发现农村居民点的布局过程中，地势平坦、水土资源充足、交通条件优越、经济基础好、设施完备、生态环境优越的区域通常是农村居民点布局的理想场所，该区域的农村居民点布局适宜性较高；反之，坡度大、交通不便区域则农村居民点布局适宜性较低。宜兴市市域范围内南北地貌类型差别较大，对农村居民点布局适宜性形成一定的影响；市域范围内总体经济水平发达、基础设施完善、乡镇企业繁荣，经济因素、基础设施因素等对农村居民点布局的影响相对较低；同时，宜兴市农村劳动力从事农业就业和非农就业的需求旺盛，区域生产条件的差异是影响农村居民点布局适宜性的一个重要因素。此外，经过长期的生态建设，宜兴已经建设成为国家园林城市、全国生态示范区，2013年森林覆盖率31.48%，具有生态环境优越的特征，在经济水平发达、人民生活富裕等条件的共同作用下，农村居民对于居住条件的生态追求显得更为重要，生态环境条件成为宜兴市农村居民点布局适宜性研究所必须要考虑的内容。基于上述分析，考虑到评价指标的可获取性、评价过程的可操作性、评价结果的代表性、可比性和综合性等原则，参考相关研究成果，本研究从自然地理条件、区位条件、生产条件、生态环境条件4个方面选取12项指标，建立该区域农村居民点适宜性评价指标体系(表1)；同时，选取土地管理领域从事教学、科研以及土地规划整理实务等方面的16名专家，对宜兴市农村居民点布局适宜性评价指标进行打分，采用专家打分法确定评价指标权重(表1)(收敛性检验参数为3.67%，小于5%，通过检验)。

表1 宜兴市农村居民点布局适宜性评价指标体系及权重Tab.1 Suitability evaluation indexes of rural residential land and weights in Yixing City

1)自然地理条件。用高程、坡度2项负向指标表示自然地理条件，负向指标的数值越大表示农村居民点布局的自然地理条件越复杂，农村居民点布局适宜性越低。自然地理条件指标采用ArcGIS 9.3的Zonal Statistics工具，分别从5 m×5 m的高程、坡度以及植被覆盖度图上提取每个斑块的值。

2)区位条件。用距离城市和建制镇、交通干道、学校以及医疗机构的最近直线距离4个反向指标表示区位条件。根据《城市用地分类与规划建设用地标准》，幼儿园、小学等学校的布局对周边环境均有较高的要求，因此，越靠近学校农村居民点布局的适宜性越高。同时，由于宜兴市“十一五”期间已经实现100%的农村自来水覆盖率，自然水系主要用于农业灌溉。因此，距离河流水面、水库水面不再是限制农村居民点布局的区位条件，而是作为生产条件的构成要素。此4项指标通过ArcGIS 9.3提取相关斑块，并采用空间分析中的Distance工具进行计算，从而获得栅格图件。

3)生产条件。用距水源地距离、耕作距离、非农就业距离3项负向指标表示生产条件。距水源地距离是指农村居民点至地表水系的距离；耕作距离是指农村居民点至耕地、园地的距离；非农就业距离是指居民点至包括采矿用地、城市和建制镇中连片的工业企业、商业街区的距离。生产条件指标运用ArcGIS 9.3的Distance工具进行测算，以得到上述指标的值。

4)生态环境条件。以植被覆盖度、生态用地比例和生态服务总价值3项正向指标表示生态环境条件。植被覆盖度采用ArcGIS 9.3的Zonal Statistics工具进行统计；生态用地比例、生态系统服务价值分别以行政村为单元进行统计，并通过ArcGIS 9.3软件进行赋值获取各个指标。参考前人研究成果，本研究的生态用地包括耕地、林地、园地、河流水面、水库水面、未利用地等[23]。

2.2 基于灰靶模型的农村居民点适宜性评价

灰靶理论(grey target theory)是处理模式序列的灰关联分析理论，原理是在没有标准模式的条件下设定一个灰靶，并在灰靶中找到靶心设为标准模式；然后将待评模式与标准模式进行比较，以此识别模式接近靶心的程度，简称靶心度；最后依据靶心度等级划分标准进行模式分级，确定评估等级[24]。

(1)

式中：xi为正向指标经过灰靶变换后的值；Xi为第i个农村居民点斑块该正向指标的实际值；Xmin为所有农村居民点斑块集合中该正向指标的最小值；Xmax为所有农村居民点斑块集合中该正向指标的最大值。

对于负向指标灰靶变换的计算公式如下：

(2)

(3)

2.2.4 计算靶心度。由灰靶理论规定：

(4)

式中：γ(x0(Uk),xi(Uk))表示待评模式Xi与标准模式X0针对评价指标Uk的靶心系数；min minΔ0i(Uk)表示Uk指标下待评模式Xi与标准模式X0的差异信息的最小值；max maxΔ0i(Uk)表示Uk指标下待评模式Xi与标准模式X0的差异信息的最大值。

待评模式Xi与标准模式X0的靶心度计算公式为：

(5)

从上述公式可以看出，靶心度是待评模式中各评价指标对应靶心系数的算术平均值，若将公式中1/n看作指标权重，靶心度γ(X0，Xi)即为各评价指标对应靶心系数的等权叠加，意味着各评价指标对靶心度影响程度相同。但是，由于各因素对农村居民点布局适宜性的影响存在差异，因此，本研究对靶心度计算公式进行修正，最终得到如下公式：

(6)

式中：γ(x0,xi)表示靶心度；ωk表示指标k的权重值。

3 结果与分析

3.1 适宜性靶心度计算结果

根据宜兴市农村居民点布局适宜性评价指标体系和灰靶模型方法测算宜兴市农村居民点斑块布局适宜性的靶心度。由宜兴市农村居民点各斑块的适宜性靶心度计算结果的直方图(图1)可知，宜兴市农村居民点斑块的布局适宜性最大值为0.910 8，最小值为0.566 0，平均值为0.779 1，98.14%的农村居民点斑块的布局适宜性在0.68至0.86区间内，布局适宜性整体较高，布局适宜性为0.79至0.80区间的农村居民点斑块数量最多。

3.2 适宜性等级划分及空间分布

根据宜兴市农村居民点布局适宜性靶心度的计算结果，使用ArcGIS9.3中的重分类工具，采用自然断点法(naturalbreaks)将宜兴市农村居民点适宜性划分为高度适宜农村居民点、中度适宜农村居民点、低度适宜农村居民点和不适宜农村居民点4个等级(表2,图2)。4个等级的农村居民点布局适宜性由不适宜至高度适宜的靶心度取值范围分别为小于0.720 9，0.720 9～0.768 1，0.768 1～0.803 1，大于0.803 1。

图1 宜兴市农村居民点布局适宜性靶心度直方图Fig.1 Histogram of target degree on rural settlement suitability in Yixing City

1)高度适宜农村居民点。宜兴市高度适宜农村居民点布局适宜性靶心度大于0.803 1 ，用地面积4 620.48 hm2，占农村居民点总面积的25.19% ，主要分布于丁蜀镇、周铁镇、屹亭街道、高塍镇以及官林镇等面积较大的镇(街道)的城镇周围。丁蜀镇适宜农村居民点位于该镇的北部区域；周铁镇、屹亭街道、高塍镇以及官林镇位于宜兴市的中部和北部，这些镇(街道)地势平坦，为农村居民点布局提供了较好的基础条件，通过多年的城市建设这些区域的基础设施逐渐完善，城镇边缘布局了较多的工业用地，为广大农村居民的非农就业提供了很好的条件，是农村居民点布局最适宜的区域。

2)中度适宜农村居民点。宜兴市中度适宜农村居民点布局适宜性靶心度的范围为0.768 1～0.803 1 ，用地面积为7 355.45 hm2，占农村居民点总面积的40.09%。屹亭街道、官林镇、高塍镇的适宜农村居民点周围有集中连片的中度适宜农村居民点；徐舍镇和新街街道的中度适宜农村居民点主要位于中心城区附近；丁蜀镇则主要分布于适宜农村居民点的外围。该类型农村居民点布局适宜性虽与高度适宜农村居民点略有差距，但其限制性较小，适宜性较高，可作为农村居民生产生活的场所。

3)低度适宜农村居民点。宜兴市低度适宜农村居民点布局适宜性靶心度的范围为0.720 9～0.768 1 ，用地面积为5 313.50 hm2，占农村居民点总面积的28.96%。张渚镇、屹亭街道、丁蜀镇、新街街道、徐舍镇以及杨巷镇分布面积较大。该类型的农村居民点用地分布较为复杂，所处环境虽然优于不适宜区域，但是其自然地理条件、区位条件以及生产生活便捷性等因素受到了限制，从而降低了农村居民点布局的适宜性。

表2 宜兴市农村居民点适宜性等级划分

hm2Tab.2 Suitability classification of rural residential land in Yixing City

图2 宜兴市农村居民点布局适宜性等级划分Fig.2 Suitability classification of rural residential land in Yixing City

4)不适宜农村居民点。宜兴市不适宜农村居民点布局适宜性靶心度的范围为小于0.720 9 ，用地面积约1 056.67 hm2，占农村居民点总面积的5.76%。张渚镇、新街街道、太华镇以及湖滏镇分布了较大面积，由于地形复杂对基础设施建设的限制，工业用地布局少，商业服务设施的覆盖度小，对当地居民的生活便利程度形成了较大的制约，不适宜农村居民点用地的布局。

3.3 宜兴市农村居民点分类调控

农村居民点布局适宜性评价是进行村镇规划、农村土地整理、城乡建设用地增减挂钩以及社会主义新农村建设的重要依据[14]。根据各农村居民点所处的自然地理条件等实际情况，针对宜兴市农村居民点布局适宜性评价得出的4种类型提出调控方案。

1)高度适宜农村居民点。由于此类型的农村居民点位于城镇中心的边缘地带，自然地理条件、区位条件以及生产条件基础较好。随着宜兴市的城市建设与发展，这些区域必然会成为宜兴市城镇化建设的重点。因此，应充分发挥该区域的区位优势、基础设施优势以及生产生活便利优势，借助对周边农村居民点的辐射和吸引能力，促进人口向该区域集聚，合理推进这些区域内人口城镇化、土地城镇化以及社会各项事业的城镇化；同时，有效管理和有序调整居民点用地内部的结构，努力提升土地利用集约程度。

2)中度适宜农村居民点。该类型的农村居民点占地面积相对较大，农村居民点斑块数量多，分布广泛，因此也承载了宜兴市大量的农村居民。此类农村居民点自然地理条件优越，镶嵌于农地质量较高、集中连片的水田、旱地和园地之中，为实现农地集约化、规模化经营提供了有力基础。应合理引导零星斑块向面积较大、基础设施较为完善的中心村发展；同时，充分挖掘村庄内部用地潜力，鼓励农民参与旧村庄、旧宅基地以及闲置集体建设用地的治理，积极开展城乡建设用地增减挂钩，提高农村居民点和农用地的集聚程度和利用效率。

3)低度适宜农村居民点。由于自然地理条件、区位条件以及生产生活条件中的单一或者多种因素限制了农村居民点布局的适宜性，所以此类农村居民点的组成较为复杂。应减少土地规划指标和计划指标，控制该区域的农村居民点的扩张；同时，大力开展农村建设用地增减挂钩和农村土地整治工作，合理引导农村居民向城镇周围或者中心村搬迁，腾退闲置或者破旧的农村居民点；有针对性地改善这些区域的自然地理条件、区位条件和生产生活条件，逐步优化人居环境。

4)不适宜农村居民点。此类农村居民点面积较小，且主要位于南部山区和宜兴市国家森林公园。从以人为本、保护生态环境的角度考虑，应在自然地理条件优越、区位较好、生活便捷的适宜农村居民点布局的区域统一规划设计，对此类农村居民点进行分批分期集中安置；同时，搬迁后对这些区域进行自然和人工的生态修复处理，以保护南部山区自然景观和生态环境。

4 结论与讨论

1) 通过对宜兴市农村居民点布局适宜性进行测算，2011年宜兴市65.28%的农村居民点属于中度适宜以上等级，整体适宜性水平较高；同时，南部丘陵山区与中、北部平原区域由于存在自然地理条件、基础设施、区位条件等方面的差异，农村居民点布局适宜性也存在明显地域差异，中、北部平原地区的农村居民点布局适宜性整体高于南部丘陵山区。2) 根据测算结果，将宜兴市农村居民点划分为高度适宜、中度适宜、低度适宜和不适宜4种类型，并针对每种类型提出调控策略。适宜性较高的农村居民点应借助自然地理条件优越、基础设施完善以及交通便利等优势，吸引适宜性较低的农村居民点的居民向其集聚；低度适宜农村居民点要有针对性地改善农村居民点布局中的限制性因素，提升适宜性水平。根据适宜性评价结果对宜兴市农村居民点布局进行调控，不仅为当地农村土地整治、村庄规划等实际工作提供了一定的参考，对实现农村土地利用可持续发展也具有一定理论意义。3) 已有土地适宜性评价方法要求先对指标进行分级，再进行适宜性等级测算。基于灰靶模型的农村居民点布局适宜性评价方法是以各评价指标在所有评价单元中的最优值为靶心，测算各指标到靶心的靶心度，规避了已有方法指标分级主观性较强且标准不统一的问题，为农村居民点布局适宜性评价提供了一种有效的方法，丰富了农村聚落地理研究理论体系。

本研究指标的选取仍有一定的主观性，如何建立一套更加符合宜兴市农村居民点布局实际情况的适宜性评价指标体系还需要进一步的研究。同时，农村居民点布局适宜性是动态的，通过人们对自然的改造以及科学技术的进步，现在不适宜或者适宜性较低的农村居民点在未来的某个时点可能成为适宜的。因此，对农村居民点布局的适宜性评价是一项长期、动态的工作。

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Suitability Evaluation and Regulation of Rural Residential Land in Yixing City Based on the Grey Target Model

Wen Bo, Liu Youzhao, Xia Min, Zhang Junfeng, Zhang Zhichao, Zou Wei

(CollegeofPublicAdministration,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)

Taking Yixing City as an example, comprehensively considering its characteristics of social economy and rural residential land layout, an evaluation index system was established including aspects of physiographic conditions, location conditions, production conditions and ecological conditions. The suitability of rural residential land layout was studied by using gray target model. Then the classifying regulation countermeasures were put forward according to the suitability. Generally speaking, the suitability of rural residential land layout in Yixing City is high, while the suitability in central and northern plain areas is better than that in southern hilly areas from the perspective of spatial distribution. Furthermore, the regulation countermeasures were put forward according to the suitability, and can provide reference for planning of villages and towns as well as rural land consolidation.

rural residential land; gray target model; suitability evaluation; classifying regulation; Yixing City

2015-05-08；

2016-07-26

中国科学院流域地理学重点实验室开放基金项目(WSGS2015008)；江苏省国土资源厅科技项目(2015023)；中央高校基本科研业务费人文社会科学基金项目(SK2016024)；教育部人文社会科学研究青年基金项目(14YJC760061)；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYZZ15_0161)

文博(1989-)，男，江西萍乡市人，博士研究生，主要从事土地可持续利用研究，(E-mail)wb_njau@163.com。

夏敏(1971-)，女，江苏南京市人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事土地利用与规划、土地信息技术等研究，(E-mail)xm@njau.edu.cn。

F321.1

A

1003-2363(2016)05-0153-05