贵溪市农村居民点布局适宜性评价与优化研究

许 婷，饶 磊，赵小敏，孙 凯，郭 熙

(江西农业大学 鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室,江西 南昌 330045)

贵溪市农村居民点布局适宜性评价与优化研究

许 婷，饶 磊，赵小敏*，孙 凯，郭 熙

(江西农业大学 鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室,江西 南昌 330045)

以贵溪市为研究对象，应用GIS空间分析法、Voronoi图和核密度估计法，利用DEM、土地利用变更调查等数据研究了贵溪市农村居民点空间分布特征,并从自然、社会经济、资源、环境等方面选取相关指标，构建了农村居民点适宜性评价体系，划定5个适宜性等级。研究结果表明：(1)贵溪市农村居民点呈现人均指标超标，“大聚集、小分散”和用地比例地域差异明显等现状特征；(2)贵溪市农村居民点适宜性结果整体较差，并且随着适宜性等级的升高，农村居民点数量和面积都有减少的趋势。根据适宜性评价结果，将贵溪市划分为城镇化发展型、内部整改型、限制发展型和整体搬迁型4种优化类型，比例分别为29.21%、26.99%、30.29%、13.51%。

农村居民点；适宜性评价；Voronoi图；核密度估计；布局优化

农村居民点承载着农民的生产和生活，是农村人地关系的核心[1]。在经济和城镇化快速发展下，农村人口不断减少，而农村居民点却越来越分散，对农民的生计和土地资源的集约节约利用产生了一定的影响[2]。因此，研究农村居民点布局优化，对解决农村人地矛盾、促进城乡统筹发展具有重要意义。近年来，众多学者从不同角度对农村居民点的布局和调整进行了研究。邹立林等[3]在研究山区农村居民点空间布局时引入了加权Voronoi图法和景观分析法。姜广辉等[4]以平原区的北京平谷区为研究对象，运用可达性分析、聚类分析等量化方法对农村居民点划分为不同类型进行整理。马春花等[5]将湖泊比例较大的鄱阳县作为研究对象，采用频率直方图法和GIS方法等研究区位因素对农村居民点的影响。闵婕[6]、孔雪松[7]等以村域为研究对象，对农村居民点的适宜性和整理方式进行了研究。张佳佳[8]、朱雪欣[9]等以县域为研究对象，对影响农村居民点现状布局因素做出了分析。石诗源等[10]运用人均用地指标法和限制条件修正系数对江苏省的农村居民点整理潜力进行测算。本研究在已有研究的理论基础上，以典型丘陵区的贵溪市为研究对象，以农村居民点斑块为基本单元，在分析农村居民点现状空间布局的基础上，从自然、社会经济、资源、环境等方面建立了农村居民点适宜性评价的指标体系，根据农村居民点和行政村的综合评价值将农村居民点适宜性划分为5种调控模式，对协调农村人地关系、促进经济和城乡发展具有重要意义。

1 研究区概况与数据处理

1.1 研究区概况

贵溪市地处江西省东北部，位于东经116°55′21"～117°28′6″，北纬27°50′53″～28°37′33″之间，属亚热带温室气候区，气温偏高，光照充足，雨量丰沛，无霜期长。境内地貌类型以山地、丘陵为主，其次为岗地和小平原，市域山岭环峙南北，信江横贯东西，浙赣、皖赣、鹰厦3条铁路横穿东西、纵贯南北，公路四通八达。贵溪地处长、珠、闽三角区的“黄金接点”，是鄱阳湖生态经济区的中心城市，是连接海西经济区与内陆腹地的“桥梁”。全市土地总面积249282.05 hm2，现辖贵溪市城区、16个镇和4个乡(图1)。2014年，贵溪市农村居民点面积9778.09 hm2，占城乡建设用地的69.31%，人均农村居民点面积高达182.62人/hm2，超过贵溪市土地利用总体规划规定的上限。因此，挖掘农村居民点改造潜力，降低人均指标，优化农村居民布局是一项迫在眉睫的任务。

图1 贵溪市农村居民点现状图

1.2 数据来源

数据主要包括：(1)1∶10000土地利用变更调查数据(2014年末)，利用ArcGIS 10.2软件，从中提取农村居民点、行政界线、道路、河流、耕地、林地、园地、基本农田、生态敏感区等数据。(2)江西省1∶25万地形图，首先利用ArcGIS 10.2软件将等高线创建TIN并转为栅格文件，得到贵溪市高程图、坡度图和坡向图等。(3)《贵溪市统计年鉴》(2014年)，获取贵溪市社会经济等资料。(4)《贵溪市土地利用总体规划》(2006～2020年)。

2 研究方法

2.1 Voronoi图法

Voronoi图法[11-12]又叫垂直平分法，是一种分析数据与邻点之间相互关系的方法。本文借助Voronoi图来研究农村居民点空间布局现状。Voronoi图的生成是将Pi点分别同周围多个离散点a、b、c、d、e相连，然后分别作直线的垂直平分线来构成多边形，即泰森多边形。它常描述为：

[(X-Xi)2+(Y-Yi)2]1/2<[(X-Xj)2+(Y-Yj)2]1/2

(1)

即对于Voronoi图的任内点M(X，Y)同Pi(Xi,Yi)的距离小于它同其他离散点Pj(Xj，Yj)的距离。变异常数(CV)是Voronoi图面积的标准差与平均值的比值，能够衡量点集的空间集聚程度。Duyckaerts等[13]认为点集在空间上呈现均匀分布时CV值小于33%；点集在空间上呈现随机分布时，CV值介于33%～64%之间；点集在空间上呈现集聚分布时，CV值大于64%。本研究将贵溪市农村居民点面文件在ArcGIS 10.2软件中转成点文件，再通过Create thiessen polygons模块生成贵溪市农村居民点Voronoi图(图2)。

2.2 农村居民点用地比例

农村居民点用地比例计算公式如下：

Ai=Ci/Di×100%

(2)

式中，Ai表示贵溪市农村居民点用地比例，Ci表示行政区内农村居民点面积，Di表示行政区总面积。根据已有研究成果[1,14]，当农村居民点用地比例小于0.001%时为用地稀疏区；介于0.001%～1%之间时为较稀疏区；介于1%～5%之间时为用地较密集区；大于5%时为用地密集区。

2.3 核密度估计

核密度估计(Kernel density estimation)是一种非参数密度估计方法，用于分析点要素或者线要素在邻域中的未知密度函数[8]。这种方法的优点是不需要附加任何的模型假定，而是从研究数据本身出发分析数据的分布特征，准确性高且便于计算。本研究利用ArcGIS 10.2软件中的Kernel density模块，可视化贵溪市农村居民点现状布局特征，核密度估计值越大，表示农村居民点的分布越密集。核密度估计值计算公式如下：

(3)

式中，h为宽带，N为农村居民个数，k为核函数。

图2 贵溪市农村居民点Voronoi图

2.4 适宜性评价体系构建

农村居民点适宜性评价是农村居民点整治的基础，指标体系是农村居民点用地适宜评价的核心。本研究结合国内外农村居民点评价的研究成果[7，15-18]，以农村居民点斑块为基本评价单元，综合自然、社会经济、资源、生态等因素构建了农村居民点评价指标体系，选取高程、坡度、坡向3个条件作为影响农村居民点的自然因素，高程和坡度决定了农村居民点建设的难易程度和成本的高低，坡向则影响了农村居民点的光、热、水等条件。一般而言，生活生产条件越便利，经济发展水平越高，人口越密集，农村居民点的适宜性越高，因此，本研究选择农民人均纯收入、人口密度、距离道路和水源的距离作为社会经济因素。不同的土地利用类型决定着改造成居民点的成本和适宜性大小，并且耕地、园地和林地是农民耕作的重要资源[19-20]，因此，本研究选取了耕地、林地、园地作为评价农村居民点的适宜性的资源因素。生态因素影响着农民的身心健康和一个区域的可持续发展，影响农村居民点的生态因素有植被、地质灾害、基本农田保护区、生态敏感区等，结合实际需要和资料的可得性，本研究选取了基本农田保护区、生态敏感区作为适宜性评价的生态因素。

2.5 指标量化及权重

利用ArcGIS10.2软件的RasterReclassify模块，根据实际需要，将高程、坡度、坡向按照Ⅰ～Ⅴ级标准重新分类，转成shp格式；将农民人均收入、耕地、园地、林地等矢量数据用Reclassify模块根据Ⅰ～Ⅴ级标准重新分类，再与农村居民点现状数据进行叠加分析。通过ArcGIS10.2软件buffer模块，以道路、水源、基本农田保护区、生态敏感区并根据实际需要按照不同距离做缓冲区分析，再与农村居民点现状数据进行叠加分析。为消除量纲之间的差异，采用等级赋分法，将等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的赋分值分别定为100、80、60、40、20。随着等级的升高，农村居民点适宜性条件降低。

采取特尔菲法确定各评价因子的权重，由25个熟悉贵溪市自然、社会、经济、生态环境和发展规划的专家经过三轮打分确定权重(表1)。

2.6 综合评价模型

加权求和法确定评价单元的综合评价值，表达公式为：

(4)

式中，F表示农村居民点斑块的综合评价值，Ei表示第i个评价因子的赋分，Wi表示第i个评价因子的权重，n表示评价因子数。

行政村的综合评价值[9]计算公式如下：

(5)

式中，Q表示行政村适宜性评价的综合评价值，Fj表示第j个农村居民点斑块的综合评价值，Aj表示第j个农村居民点面积，A表示第j个农村居民点所在行政村的面积，j表示该行政村内的农村居民点个数。

3 结果与分析

3.1 “大集聚，小分散”的农村居民点现状

据统计，贵溪市农村居民点共计斑块8836个，总面积9778.09 hm2，CV平均值为2.27，远大于0.64。除了流口镇、滨江乡的CV值介于0.33～0.64，空间布局为随机分布外，其余乡镇均呈现集聚型分布(表2)。因此，全市农村居民点呈现聚集和均匀2种分布模式，且总体上呈现“大聚集，小分散”的特点。

同时，农村居民点用地比例地域差异明显，总体来看呈现“北高南低”的特点。农村居民点用地比例平均值为4.24%，除了冷水镇、耳口乡、樟坪乡3个乡镇由于受地势、水源的不利影响属于用地较稀疏区外，其他乡镇都是用地较密集型或密集区。

表1 农村居民点评价指标和赋分等级

表2 贵溪市各乡镇农村居民点空间分布

从图3可以看出，贵溪市农村居民点出现了多个高密度核心区。高密度核心区主要分布在志光镇、鸿塘镇南部，罗河镇、雷溪乡的北部，河潭镇北部以及文坊镇西南部。主要原因是志光镇、鸿塘镇靠近鹰潭市市区，罗河镇、雷溪乡靠近贵溪市的城区，便利的交通和发达的经济优势促使人口较密集地分布在这些乡镇；河潭镇、文坊镇地形平坦，道路网密集，生产生活基础设施发达也形成了高密度核心区。而耳口乡、冷水镇和樟坪乡因地势较高、交通不便利等原因形成了核密度低值区。

图3 贵溪市农村居民点核密度分布

3.2 行政村适宜性评价

贵溪市共213个行政村，将有Ⅰ～Ⅴ共5个等级属性的行政村矢量数据与土地利用现状图叠加分析得到行政村评价等级图(图4)。据统计，行政村居民点适宜性综合评价值平均值为4.059，最大值为14.121，最小值是0，并且随着适宜性等级的升高，行政村的个数有逐渐减少的趋势。其中Ⅳ级区占行政村总数最多，高达38.03%，这些行政村大多分布在贵溪市北部和中部，交通便利性较差，距水源有一定的距离，农村居民点空间布局较不合理；其次为Ⅴ级区，占行政村总数的20.63%，这些行政区大部分分布在贵溪市南部，除受地形的影响外，还距城区较远，交通不便利，农村居民点布局较分散；Ⅲ级区的行政村数占23.00%，集中在贵溪市中部，这些区域农民有一定的经济来源，且耕作条件较好，交通便利，但是农村居民点布局仍有不合理之处。而处于Ⅰ级区、Ⅱ级区的行政村数仅占行政村总数的4.23%和14.06%，这些区域集中在贵溪市中心城区边缘，交通便利，农民收入较高。可见，农村居民点的分布与自然、社会经济、资源、环境等条件密切相关，条件越优越，农村居民点适宜性越高。

3.3 乡镇适宜性评价

运用ArcGIS 10.2软件将行政区评价等级图与土地利用现状叠加分析，得到各乡镇不同等级农村居民点的土地面积[19](表3)。贵溪市农村居民点适宜性评价结果为总体水平偏差，其中处于Ⅴ级的区域面积占总面积的36.99%，而处于Ⅰ级、Ⅱ级的区域面积仅占8.06%。Ⅴ级区域主要分布在贵溪市南部的冷水镇、樟坪乡、耳口乡，这里地势比较高，离城区距离较远，人均收入低，村庄规模小，水源、道路等条件都受到了一定的限制。Ⅳ级区域主要分布在贵溪市以北的周坊镇、白田乡和贵溪市以南的上清镇、金屯镇、文坊镇、塘湾镇、彭湾乡，该区域主要是受水源和道路的影响，基础设施较差，经济较不发达，耕地、园地较少。Ⅲ级区分布在泗沥镇、余家乡、龙虎山镇、上清镇、流口镇，这里经济条件一般，基础设施条件中等，农业资源较丰富，且离中心城区较近。适宜区主要分布在鸿塘镇、志光镇、滨江乡、河潭镇、雷溪镇、罗河镇，处于中心城区边缘，人口密度大、农民收入高，地势平坦，离水源、道路较近。

3.4 农村居民点优化

3.4.1 城镇化发展模式 适宜性等级为Ⅰ级、部分Ⅱ级，包括贵溪市城区、罗河镇、河潭镇、流口镇、雷溪乡、滨江乡、鸿塘镇、志光镇，涉及91个行政村，总面积72822.88 hm2，占总规模的29.21%。该区域优化模式为就地城镇化发展模式。这些区域大多处于贵溪市城区边缘，基础设施较好，交通便捷、人民收入高且很少从事农业、大多依靠城镇发展。该区域在发展时，应强化村庄的功能，为农业产业化和机械化提供便利。

3.4.2 内部整改型 适宜性等级为Ⅱ级、部分Ⅲ级、部分Ⅳ级，包括金屯镇、泗沥镇、白田乡、塘湾镇、彭湾乡、余家乡，涉及61个行政村，总面积67273.30 hm2，占总规模的26.99%。该区域优化模式为内部整改模式。这些区域有一定的基础设施和一定的农业资源，但与中心城区较远，生产生活条件受到自然条件、社会经济的影响。在整改时，要依据当地的实际情况，集中发展村庄，提高土地利用节约度，增加耕地面积。

3.4.3 限制发展型 适宜性评价为Ⅳ级或部分Ⅴ级，包括生态较敏感的龙虎山镇、上清镇、樟坪乡，或地形复杂，生产生活条件较差的文坊镇、周坊镇，涉及50个行政村，总面积75507.90 hm2，占总规模的30.29%。这些区域基础设施差，自然条件、社会经济条件对生产生活造成严重影响，农民纯收入低；或受到了生态敏感区、基本农田区的影响，该类型在发展时应维持现状，不安排新增农村居民点，同时政府可采取相应的措施，改善生态环境，引导人口外迁，减少农村居民点的用地面积。

3.4.4 整体搬迁型 适宜性评价为Ⅴ级，包括耳口乡、冷水镇，涉及9个行政村，总面积33677.97 hm2，占总规模的13.51%。该区域离城区较远、地势较高、生产生活条件差、人口稀疏，整理时应充分调动农民的积极性并做好安置工作，将原村庄复垦为耕地。

4 结论与讨论

(1)运用Voronoi图法、核密度估计法研究了贵溪市农村居民点空间分布特征，贵溪市农村居民点呈现“大聚集，小分散”的分布特征，农村居民点用地比例整体呈现密集的特征，但用地比例地域差异明显。

(2)通过选取自然、社会经济、资源、环境等12个评价因子构建了评价指标体系，特尔菲法确定权重，多因素综合法确定综合评价值，研究了贵溪市农村居民点布局的适宜性，将农村居民点分为Ⅰ～Ⅴ共5级适宜区。从评价结果来看，地势越平坦、水热条件越好、交通越便利、经济越发达、生态条件越优越并且农业资源越丰富的农村居民点布局适宜性越高。

表3 乡镇适宜性评价统计

(3)为了提高适宜性评价的准确度，本研究从行政村数量和乡镇土地面积2个方面对评价结果进行了总结，总体来看，贵溪市农村居民点适宜性评价结果为水平偏差，并且随着评价等级的升高，在行政村数量和乡镇土地面积上都出现了下降的趋势。

(4)在适宜性评价结果的基础上，结合当地实际需要，将贵溪市农村居民点优化模式分为城镇化发展型、内部整改型、限制发展型和整体搬迁型，为土地整治提供依据。

(5)本研究在确定评价指标时还应充分考虑农村居民点到中心城区的距离、城镇工矿对居民点的影响和贵溪市当地发展规划等情况；同时，在确定权重时，应避免主观评判造成的影响，因此在适宜性评价方法上还要做进一步的探究。另外，在农村居民点布局优化时应该和土地利用总体规划以及土地整治规划进行对比分析。

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(责任编辑：管珊红)

Suitability Evaluation and Optimization ofRural Residential Layout in Guixi City

XU Ting, RAO Lei, ZHAO Xiao-min*, SUN Kai, GUO Xi

(Key Laboratory of Agricultural Resources and Ecology in Poyang Lake Watershed,Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)

By using GIS space analysis, Voronoi diagram, and kernel density estimation method, according to DEM data and land use survey data, we studied the spatial distribution characteristics of rural residents in Guixi city, and established the rural resident suitability (5 grades) evaluation system with 12 relevant indexes in nature, society, economy, resource and environment aspects. The research results showed that: (1) The rural residents in Guixi city were characterized by large gathering and small dispersion, and the rural residential area per capita exceeded the standard and was obviously different in different regions; (2) The suitability of rural residential layout in Guixi city was relatively poor in general, and the quantity and area of rural residents decreased with the increase in the suitability grade. According to the results of rural resident suitability evaluation, this paper divided Guixi city into four optimized types, namely urbanized development type, interior remodeling type, development-limiting type and whole moving type, which accounted for 29.21%, 26.99%, 30.29%, and 13.51% respectively.

Rural resident; Suitability evaluation; Voronoi diagram; Kernel density estimation; Layout optimization

2016-11-15 基金项目：国家自然科学基金项目(41361049)。

许婷(1991—)，女，江西九江人，硕士研究生，主要从事土地评价、土地资源利用研究。*通讯作者：赵小敏。

F301.23

A

1001-8581(2017)04-0123-07