三峡库区腹地农村居民点空间分布特征及其自然背景影响

2017-06-12陈萌萌李阳兵周亚琳

热带农业科学 2017年5期

陈萌萌+李阳兵+周亚琳

摘要農村居民点是农村人口的重要聚居方式，分析其空间分布特征并深入揭示其空间布局的影响因素和驱动机制，对科学规划农村居民点，合理利用土地资源具有重要意义。文章以三峡库区腹地奉节县农村居民点作为研究对象，借助ArcGIS10.2软件，研究农村居民点密度和用地比重的空间差异性及其与地形因子的关系，结果表明：① 从密度和用地比重来看，研究区不同等级的农村居民点在空间分布上均呈现出北部密度和用地比重较大，而南部总体偏小，局部密集，用地比重较大的特点；② 从地形因子来看，研究区分布在海拔800 m以下及坡度6～25°范围内的农村居民点密度在20个/km2以上，用地比重多在1.5%以上，属于农村居民点较密集区。总体上，奉节县农村居民点空间布局与其自然地理环境有直接关系，地势低平、河网密布的地区，农村居民点密度大且用地比重大，反之，地势陡峭，土地承载力低的地区，农村居民点分布分散，用地比重较小。

关键词农村居民点；空间分布；密度；用地比重；奉节县

中图分类号 K901.8 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.05.022

Spatial Distribution of Rural Residential Areas and the Influence Factors

of Their Natural Environment in the Central Region of Three

Gorges Reservoir Area

——A Case Study of Fengjie County

CHEN Mengmeng1，2） LI Yangbing1，2） ZHOU Yalin1，2）

（1 College of Geography and Tourism， Chongqing Normal University， Chongqing 400047；

2 Key Laboratory of GIS Application Research， Chongqing Normal University， Chongqing 400047）

Abstract Rural residential area is an important way to live in rural areas. Analysis of the characteristics of spatial distribution of the rural residential area will reveal the impact factors and driving mechanism of the spatial distribution of the rural residential area. This analysis is of great significance to scientific planning of rural residential areas and rational use of land resources. Rural residential areas of Fengjie County in the Three Gorges Reservoir Area were investigated to analyze their spatial difference in distribution density and landuse proportion， and their relationship of the density and the landuse proportion with the topographic factors by using the ArcGIS10.2 software. The results showed that the rural residential areas in the study area was spatially high in distribution density and landuse proportion in the north and low in the south， with a feature of partial high distribution density and landuse proportion of the rural residential areas in the study. The distribution density of the rural residential areas was above 20 per square kilometer， with a proportion of landuse of more than 1.5% when the rural residential areas were located at the elevation of below 800m and at the slope of 6°～ 25°. This area was densely distributed with rural residential area. Generally speaking， the spatial distribution of the rural residential areas in Fengjie County is directly related to its natural geographical environment. The rural residential areas were highly distributed with high land use proportionin the flat and densely covered river network areas. On the contrary， the rural residential areas were scattered in distribution with a low proportion of landuse in the areas with steep landform and low land carrying capacity.

Keywords rural residential area ； spatial distribution ； density ； proportion of land use ； Fengjie

农村居民点是农村人口生产生活的场所，是农村人地关系的表现核心[1]。作为人类活动的产物，农村居民点的规模、密度和分布因自然、社会、经济、历史环境与生活习惯等不同而存在明显差异，一定程度上反映了与周围自然环境之间的关系[2]。随着城市化和城乡一体化的发展，农村人口逐渐向城镇转移；但我国作为农业大国，农村居民点量多面廣，广大农村仍然是人口的主要聚居形式[3-4]。长期以来，农村居民点盲目扩建、无序发展、布局散乱、“满天星”式的分布格局不仅造成了土地资源利用程度不高，城乡建设结构不合理，基础配套设施水平低等问题，而且严重影响城镇化进程[5-6]。因此，正确分析、判断农村居民点的时空分布特征及其变化规律，并深入揭示其驱动机制，对指导农村居民点合理规划布局，提高土地资源集约利用水平，促进城乡统筹规划具有重要的实践意义。以往学者对不同典型地区内农村居民点的类型与演化[7-10]、结构与功能[11-12]、空间布局规律与影响因素[13-15]以及优化整治[16-17]等问题进行了大量研究，但对一般山区农村居民点的分布特征分析较少，尤其对农村居民点空间布局聚散程度和用地规模关注不足，这在一定程度上制约了对不同自然环境背景下农村居民点地域分异规律的探寻。

三峡库区位于我国长江经济带，是我国相对特殊的经济区域，区内以山地为主，农村面积广大，耕地资源少且质量差，人地矛盾突出，再加上水土流失严重，滑坡、泥石流等地质灾害频发，生态环境十分脆弱；另一方面，三峡工程建设造成的移民问题及土地淹没等问题也使得库区人居环境发生了深刻变化。山地环境的不确定性和脆弱性，仍然是决定其地理环境人口分布和发展的重要因素，故分析库区农村居民点分布特征与其自然地理环境的关系，不仅为改善三峡库区生态环境提供新思路，也对人口和资源环境的协调发展提供了理论支持[18-19]。重庆市奉节县位于三峡库区腹地，是三峡库区生态环境最脆弱的地区，境内山峦起伏，溪流交错，镶嵌其中的农村居民点受地形因素等限制，布局分散，随意性大，缺乏统一规划，造成土地资源过度开发与浪费，同时，农村居民点不合理的空间分布不仅是其自然生态环境破坏的重要根源之一，更导致奉节县景观生态质量整体下降。因此分析农村居民点空间分布的聚散特点和用地比重的空间差异及自然因素对其空间分布的影响是合理利用资源、保护生态环境、统筹城乡一体化发展的迫切需要。鉴于此，笔者在前人[20-22]研究的基础上，基于高分辨率遥感影像和微观空间单元，通过GIS空间分析技术定量研究奉节县农村居民点密度和用地比重空间分布的差异性及其与地形因子的关系，以期为山地型农村居民点建设和山区村镇优化布局提供科学依据和有益借鉴。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

奉节县位于重庆市三峡库区腹地东部，是重庆市的东大门。地跨109°1′17″ E～109°45′58″ E，30°29′19″ N～31°22′33″ N，东邻巫山县、南接湖北省恩施市、西连云阳县、北靠巫溪县，土地总面积为4 087 km2。县境年平均降水量为1 132 mm，属于中亚热带湿润季风气候；该区域属于四川盆地东部山地地貌，长江贯穿中部，地貌以长江为对称轴南北对称分布，类型以褶皱抬升低山、侵蚀剥蚀中山、侵蚀剥蚀低山为主，其间有少量平缓河谷平坝，是典型的山区（图1）；奉节县北部以砂岩和泥岩为主，南部石灰岩广布，砂岩、泥岩混合分布呈东北西南走向；全县2012年总人口为106.74万人，包括16个镇、10个乡、4个民族乡，其中农业人口84.68万人，占总人口的79.3%，农村人口数量众多，是典型的农业大县。

1.2 方法

1.2.1 数据来源与研究方法

1.2.1.1 数据来源与处理

利用遥感处理软件ENVI5.0对2015年研究区中巴卫星高分遥感影像（分辨率2.5 m）进行几何校正、坐标配准，裁剪合并等前期处理，并使用ArcGIS10.2软件对影像进行人机交互式解译，得到奉节县土地利用数据，在此基础上提取农村居民点（不包括城镇居民点）、耕地、河流、道路等要素；同时根据重庆市1∶500 000地貌图和地质图，截取出研究区1∶500 000地貌图和岩性图，根据奉节县1∶50 000DEM数据，生成研究区坡度图，对高程、坡度图进行重分类，得到其分级图，并与农村居民点分布图进行叠加，分析高程、坡度对农村居民点空间分布特征的影响。

1.2.2.2 研究方法

（1）核密度估算法（kernel density estimation，KDE）

主要是借助一个移动的单元格对点或线格局的密度进行估计[23]。一般定义为：设x1......xn是从分布密度函数为f的总体中抽取的样本，估计f在某点x处的值f（x）。通常用Rosenblatt-Parzen核估计：

（2）基于微观空间单元的空间分析

农村居民点的分布变化多表现为自然村落变化，行政村落数量难以揭示农村居民点空间格局的变化[25]。网格分析在研究区域差异方面应用广泛，具有消除行政边界和自然边界的优点。常用的网格包括正三角形、正四边形与正六边形，其中正三角形与正四边形镶嵌网格连通性较差，而正六边形网格能用最少的材料表示最大的面积，增加其连通性，因此利用空间分析中的Hexagon工具构建研究区“蜂巢”网格，对研究区农村居民点用地比重进行统计。

PR=PL/TL×100%（2）

式中，PR为每个单元农村居民点用的比重（%），PL为每个农村居民点用地面积（hm2），TL为每个单元总土地面积（hm2）。

（3）地形因子与农村居民点空间分布的关系分析

农村居民点的形成和发展受自然环境因素和社会经济因素的综合影响，其中地形因子作为自然环境中最基本的因素，对农村居民点空间分布具有基础性影响[26]。研究地形因子对农村居民点空间分布的影响，对探寻农村居民点空间分布规律充满现实意义。选取高程、坡度两种地形因子与农村居民点基于ArcGIS10.2软件进行叠加分析，计算不同高程、坡度上农村居民点的密度与用地比重。

2 结果与分析

2.1 研究区农村居民点密度的空间分布特征

根据研究区实际情况，将农村居民点按面积分为<0.1、0.1～1、>1 hm2 3个等级。通过研究区不同面积等级的农村居民点分布密度图（图2）对奉节县农村居民点密度的空间分布特征进行分析。图2-a表明，总体上，奉节县农村居民点在空间分布上具有显著集聚性，北高南低的分布格局明显。长江以北的平安、新政、竹园、红土、公平、岩湾、汾河、永安、草堂属于密度高值区，最大密度达到42.6个/km2，这些区域耕地资源丰富、土地承载力较高，故居民点分布密集；而密度低值区主要集中在长江以南的民族乡等乡镇，农村居民点密度不到6个/km2，和高值相差7倍之多，这与南部地区河流稀少、石灰岩广布、耕地资源较少、土地承载力差的自然地理条件有关；但长江以南也出现了一些密度次高值区，包括安坪、甲高、吐祥、青龙、五马、新民、鹤峰、冯坪、兴隆等乡镇，农村居民点密度介于16～23.4个/km2，原因在于这些地方多为峰丛洼地，地表起伏大，居民点斑块破碎且多为独户或小聚居，且均有河流流经，故居民点密度较大。面积小于0.1 hm2的农村居民点（图2-b）密度多小于17.9个/km2。西北地区的平安、竹园、新政、红土、公平以及东北部的岩湾、汾河等乡镇属于密度较高值区，农村居民点密度为12个/km2以上；南部地区个别乡镇分布在砂岩或砂岩、泥岩混合地区（甲高、吐祥、青龙、五马、冯坪），密度能达到12.3个/km2；但长江沿岸的农村居民点密度却较小，仅为7个km2左右，表明长江沿岸的农村居民点面积多大于0.1 hm2。图2-c可看出，面积在0.1～1 hm2的农村居民点多集中分布在奉节县由南到北的中部，包括红土、公平、石岗、竹园、岩湾、康乐、白帝、安坪、青龙等乡镇，这些区域河网密布，交通便利，地形平坦，适宜开垦土地较多，农村居民点多，属于密度高值区，能达到16.6个/km2，西北地区的平安、新政的农村居民点面积却小于4个/km2，说明两乡镇的居民点面积多小于0.1 hm2。面积大于1 hm2的农村居民点（图2-d）密度均较小，只有公平、白帝、朱衣、新民等地区的农村居民点密度能达到2个/km2，反映出奉节县农村居民点面积多小于1 hm2，这与研究区大面积的山地地形有关。总体来看，研究区农村居民点密度空间分布与其自然地理环境有直接关系，在地形平坦、河网密布的地区，土地承载力较高且出行方便，农村居民点密度大；而地势陡峭，河流稀疏的地区，土壤肥力较差，农村居民点密度较小。

2.2 基于微观空间单元的农村居民点用地比重空间分异

农村居民点用地比重（PR），即农村居民点面积占研究区面积的比重，是农村居民点在不同区域间疏密程度差异的体现，反映了农村居民点在空间分布上的选择。田光进[27-28]等人将农村居民点用地比重分为5级，分级值为S1。当PR<0.001%时，S1=1；当0.001%

2.3 地形因子对农村居民点空间分布格局的影响

2.3.1 不同高程上农村居民点密度与用地比重的空间分布特征

如图4-a所示，总体上，研究区农村居民点具有密度随海拔升高存在高低起伏，用地比重随海拔升高而减小的特点。海拔在1 700 m以下地区的农村居民点密度多在15个/km2以上，且用地比重均大于1%，属于农村居民点较密集区。具体表现为：海拔500～1 400 m范围内的农村居民点密度能达到30个/km2左右；而海拔1 400 m以上的农村居民点用地比重多小于0.7%，属于农村居民点稀疏区。图4-b表明，研究区面积小于0.1 hm2的农村居民点密度在海拔500～1 400 m范围内均较大，其中在500～800 m范围内农村居民点密度达到最大值23.14个/km2，且面积占比为1.7%，属于农村居民点较密集区；800 m以上地区的农村居民点用地比重小于0.5%，属于农村居民点稀疏区，其中海拔800～1 400 m内的农村居民点密度较大，但面积占比却较小，表明奉节县面积小于0.1 hm2的农村居民点数量较多。奉节县面积在0.1～1 hm2的农村居民点（图4-c）密度和用地比重总体上随海拔的升高而减小，分布在800 m以下的农村居民点密度均大于10个/km2，用地比重较大，属于农村居民点较密集区；而分布在800 m以上的农村居民点则用地比重较小，以稀疏区为主。从图4-d可知，奉节县面积大于1 hm2的农村居民点密度和用地比重均较小，800 m以上的农村居民点密度不到1个/km2，面积占比小于0.1%，属于农村居民点极稀疏区，且>1 700 m的地区没有面积大于1 hm2的农村居民点。综上，奉节县农村居民点在海拔800 m以下的地区密度大，用地比重大，多属于农村居民点较密集区，在海拔1 700 m以上地区则较少分布。

2.3.2 不同坡度上农村居民点密度与用地比重的空间分布特征

根据已有研究成果将坡度划分为5级：0～6°（平缓坡），6～15°（缓坡），15～25°（斜坡）25～35°（缓陡坡），>35°（陡坡）[29]。图5-a可看出，总体上奉节县农村居民点密度随坡度增加存在先增后减的趋势，用地比重随坡度增加存在减小的趋势。坡度在6～15°范围内农村居民点密度为36.13个/km2，用地面积比重为5.04%，属于农村居民点密集区，表明分布在缓坡上的农村居民点不仅数量多且面积大；而>35°陡坡上的农村居民点密度小于10个/km2，面积占比小于0.5%，属于农村居民点稀疏区。由图5-b可知，研究区分布在<15°坡度上面积小于0.1 hm2的农村居民点的用地比重较大，属于较密集区，且农村居民点密度在6～25°坡度上达到最大值，为24个/km2，15～25°上的农村居民点密度大但面积占比较小，表明受斜坡影响，分布在此坡度上的农村居民点数量多但面积小。从图5-c来看，研究区面积为0.1～1 hm2的农村居民点密度在坡度15～25°的地区最大，分布在<6°上的农村居民点密度较小但用地面积比重最大，为6%，表明分布在低坡度上的农村居民点面积均较大。图5-d可看出，面积大于1 hm2的农村居民点在各坡度上的分布趋势与面积为0.1～1 hm2的农村居民点的分布趋势大致相同，坡度>15°地区上的农村居民点用地比重均小于1%，属于农村居民点较稀疏区。从上述研究来看，奉节县农村居民点在6～25°坡度上的密度较大；分布在<6°范围内的农村居民点用地比重大，以大面积居民点为主；在>25°的缓陡坡和陡坡上农村居民点分布较少且用地比重较小，属于农村居民点稀疏区，这表明坡度是影响居民点尤其是农村居民點空间分布的重要因素。

3 结论与讨论

3.1 结论

本文以三峡库区腹地奉节县的农村居民点为研究对象，基于GIS空间分析技术方法，结合地形因子深入分析研究区农村居民点密度和用地比重的空间分布差异性，发现奉节县农村居民点空间分布格局存在以下一些特征。

（1）从农村居民密度上看：研究区农村居民点空间分布具有“北密南疏”的特征。具体表现为北

部地区“分布密，有多个密度高值区”，而南部“总体稀疏、局部密集”；面积<1 hm2的农村居民点密度较大且多分布在砂岩或砂岩、泥岩混合区，而面积>1 hm2的农村居民点密度不到2个/km2，集中分布在长江以北地形平坦，河网密布的区域。

（2）从农村居民点用地比重上看：研究区面积<0.1 hm2的农村居民点在北部部分地区及南部侵蚀剥蚀低山地区属于较稀疏区，仅个别零散地区用地比重较大，属于较密集区；面积在0.1～1 hm2范围内的农村居民点在长江以北地区用地比重较大；而面积>1 hm2的农村居民点多属于极稀疏区，原因在于研究区面积>1 hm2的农村居民数量少使得总面积占小。总体而言，奉节县农村居民点用地比重总体上呈现出“北大南小”的特点。

⑶ 从地形因子上看：海拔800 m以下地区的农村居民点密度及用地比重均较大，分布在>1 100 m区域上的农村居民点用地比重多小于1%，且面积大于1 hm2的农村居民点在高海拔（>1 700 m）地区没有分布；就坡度而言，6～25°坡度上的农村居民点密度较大，是因为研究区此坡度为农民主要的耕作区，土地承载力较高，故农村居民点多聚居于此，用地比重较大，而分布在<6°（平缓坡）的农村居民点用地比重大，表明面积较大的农村居民点多分布在低坡度地区，>35°（陡坡）坡度上的农村居民点分布少且面积小。

3.2 讨论

农村居民点作为农村人地关系的重要承载体，是农村土地利用的重要组成部分。自然环境因素作为影响农村居民点分布的基础性因素，对农村居民点分布格局和规模起着主导作用，是农村居民点初期布局的关键性因素，但随着社会经济的发展，社会经济条件不仅决定着居民的生产生活方式，同时也极大地影响着人们的住址选择[30]。社会经济因素作为一种综合性因素，持续推动农村居民点向前发展，且逐步发展成为农村居民点演化的最主要推动力。此外，政策制度等因素通过影响农户主体行为，间接影响其居民点选址行为[31]。本文仅仅对奉节县2015年的农村居民点密度和用地比重的空间差异性进行分析，缺乏时间尺度上的动态演变研究；同时对于影响农村居民点空间布局的因素只选择了自然因素，缺少对自然因素、社会经济因素和风俗习惯等其他因素的综合探讨，在今后的研究中，将做进一步深入分析。

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