基于生态约束的山区农村居民点整治分区研究*——以河北省涞源县为例

倪 琳，宋安安，郑艳东，张长春※

(1.河北农业大学国土资源学院，保定 071000； 2.保定市艾尔福土地科技有限公司，河北保定 071000；3.河北省土地整理服务中心，石家庄 050051)

0 引言

当前我国经济的快速发展为生态环境造成巨大压力，生态文明已被提升至国家战略高度，因此村庄发展中协调好农村建设用地和生态环境的关系对农村发展有重要作用[1]。农村居民点是农村建设用地的重要组成部分，特别是对于山区的农村居民点来说，山区土地资源的稀缺性及自然地理条件的特殊性，使其生态系统尤为脆弱[2-4]，山区农村居民点不合理发展对生态环境造成威胁[5]。因此，综合山区自然禀赋条件，基于生态保护理念合理安排农村居民点整治模式及时序，既能使农村居民点有序发展，又能维持生态平衡[6-7]，同时也是实现乡村振兴与城乡统筹发展的重要保障[8-9]。

当前，学者主要从农村居民点的空间结构[10-12]、整治适宜性[13-14]、整治潜力[15]、整治优先度[16]等方面对居民点开展研究并取得成效。但已有研究多是通过潜力评价或适宜性评价得到某个综合分值直接划分整理区，缺乏对居民点整治分区时生态约束的考虑。鉴于此，文章以河北省涞源县为例，主要运用综合指数法及GIS空间分析法等方法，评价涞源县生态现状，并以此为约束对涞源县农村居民进行整治类型区的划分，针对每一种类型区提出未来发展方向，以期为涞源县农村居民点整治提供参考和依据。

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

涞源县属河北省保定市辖县，靠近太行山的北端，处于太行山、燕山、恒山3山交汇处，位于东经114°20′-115°05′与北纬39°01′-39°40′之间。涞源县为全山区县，县域内山峦起伏，沟谷纵横，地形复杂多样，地势呈西北高、东南低，海拔高度为1 033～1 946m。全县共辖乡镇17个、行政村285个及自然村1 029个。2016年数据显示涞源县土地总面积24.311 8万hm2，其中农村居民点总面积为4 384.60hm2，总人口27.90万人，其中农村人口17.19万人，农村人口占61.61%，超过一半。人口密度为115人/km2，县域东南人口密度高，西北较低，与地势地形有关。涞源县具有得天独厚的自然资源，如独特的旅游资源、丰富的矿产资源、风能、太阳能等，二、三产业以钢铁冶炼、旅游业为主。

1.2 数据来源

该文中土地利用数据来源于1： 1万2016年土涞源县地利用现状图； 坡度数据通过1： 2.5万涞源县DEM数据分析获得； 地质灾害的相关数据来源于《中国典型县(市)地质灾害易发程度分区图集》，对栅格数据进行矢量化得到涞源县地质灾害从无灾害区到高易发区的分区图； 土壤数据从中国科学院数据中心(http：//www.resdc.cn)下载获得； 人口、收入等社会经济数据来源于《涞源县统计年鉴(2016年)》。其中社会经济数据以行政村为单元，道路连通度采用农村道路数据。研究中通过ArcGIS 10.2软件，对矢量化后的栅格数据进行空间配准，获得量化因子的数据信息，建立空间属性数据库。

2 研究思路与方法

首先，以不威胁区域空间生态系统稳定性为原则，从生态服务性和生态脆弱性两个方面构建区域生态重要性指标体系，将其作为约束农村居民点整治和土地开发利用的基本条件来进行土地整治工作； 其次，从整治潜力和整治能力两个方面考虑，选取并量化指标并运用加权求和模型得到整治潜能分值，根据整治潜能分等级划分农村居民点； 然后，将区域生态重要性和农村居民点整治潜能评价结果进行空间叠加，运用互斥组合矩阵进行两两组合，并在优先考虑区域生态重要性约束的条件下确定区域农村居民点整治类型区； 最后，根据居民点自身立地条件及特点，以防止山区农村居民点整治造成生态问题为前提，分析未来村庄发展的模式，从而实现农村居民点空间的优化布局及整治的时序安排，为山区农村生态环境友好发展提供保障。

该文采用层次分析法确定指标权重，目标层为农村居民点整治分区，准则层为区域生态重要性和农村居民点整治潜能，具体的16个指标作为因子层。对指标两两之间分别进行比较，构建判断矩阵，得到各指标的权重。且构造的判断矩阵的一致性检验得到通过，才说明得到的权重可信，方可作为各指标的权重。

2.1 区域生态重要性评价

生态重要性区域就是具有丰富的生物资源，物种多样性较高，生态体系较好，在保护和维持整个区域土地生态安全过程中具有重要作用的区域[17]。农村居民点发展和区域生态环境的和谐共生为首要原则，保证农村居民点的发展是以最大程度维持生态系统稳定性为前提。基于指标的代表性和数据的可达性从生态服务性和生态脆弱性两个角度选取8个指标构建指标体系[18-19]，从而明确区域生态的相对重要程度及空间布局。由于表征生态环境的指标间量纲不统一，为解决这一问题，根据指标对生态重要性的影响程度划分为5级，分别用1～5分表示指标分值，对于区域生态重要性影响最大的为5分，影响最小的为1分，其余以此类推，分别确定各指标的分级赋值标准。

对生态系统服务性影响最大的首先是土地利用类型，不同利用类型的土地富含的生物、植物等均不同，水域及耕地的生态系统服务性相对较高； 地块面积采用土地利用现状图中图斑面积，某一类型的用地地块面积越大，在其上承载的生物活动越多，物种多样性功能越强，当遭遇外界干扰时保持和恢复生态系统稳定性功能越强，因此地块面积越大生态服务性越强，生态重要性分值越高； 涞源旅游资源丰富，包括白石山国家地质公园、湿地公园等景区，不同级别的风景名胜区提供不同价值的生态服务功能。

河流在保障区域的水资源安全方面有着不可低估的作用，河流周围的用地容易发生生态环境问题，距河流的距离越近的用地其区域生态环境越脆弱[20]，在区域生态重要性评价中越重要，涞源县主要的两大河流包括拒马河和唐河，结合实际情况选择500m作为等差赋予不同分值。土壤质量密切关系着生态系统的脆弱性，选取土壤质地、土层厚度两个指标表征区域土壤情况，并与坡度、地质灾害易发性等指标来共同反映区域的生态脆弱性(表1)。

表1 区域生态重要性评价因子体系

运用综合指数模型计算每个评价单元的总分值，公式为：

(1)

式(1)中，Q为区域生态重要性 总分值；m为评价因子数；Pi为第i个评价因子的权重；Hi为第i个评价因子的分值。

2.2 居民点整治潜能评价

农村居民点整治受自身整治潜力的限制，同时受区域社会经济条件的制约，整治潜力主要体现可整治的农村居民点面积相对于村庄人口的紧张程度，经济条件的制约主要体现在位置的优越性和经济条件的优越性。因此，该文从整治潜力和整治能力两个角度[21-25]构建农村居民点整治潜能评价体系，以村庄居民点图斑作为评价单元，采用极差标准化的方法量化分值，通过层次分析法确定权重，并利用Natural Breaks方法划分等级，得到农村居民点的整治潜能分级结果(表2)。

在整治潜力方面选取人口密度、人均居民点面积、居民点规模指数及建设用地整治潜力4个指标。人口密度为村庄人口与村庄面积的比重，表明单位土地面积承载的人口压力，人均居民点面积为村庄单位人口拥有的平均农村居民点面积，表征居民点用地的紧张程度，居民点规模指数(C)计算公式为：

(2)

式(2)中，xi为农村居民点面积；xmax为农村居民点面积的最大值；xmin为农村居民点面积的最小值。

建设用地整治潜力(ΔS)计算公式为：

ΔS=S0-St

(3)

St=B×Qt

(4)

Qt=Q0×(1+r)t±ΔQ

(5)

式(3)～(5)中，S0为现状农村居民点面积；St为规划农村居民点面积；B为规划人均用地；Qt为规划农村人口总数；Q0为现状农村人口总数；r为人口自然增长率；t为规划期；ΔQ为人口机械变动量。

一般来说经济情况越好，居民点整治的经济可行性越强，居民点整治能力越高； 区位优势越好，居民点整治的社会可行性越强，因此选取人均收入、非农产业用地比重、道路连通度、乡镇可达性4个指标。非农产业用地比重(Q)计算公式为：

Q=(E+F)/T×100%

(6)

式(6)中，E为村庄内第二产业用地面积，主要为村庄内部的工业生产、物资存放、采矿等工矿仓储用地；F为村庄内第三产业用地面积，主要为村庄内部的超市、餐馆、理发店等商服用地；T为村庄建设用地总面积。

道路连通度(K)计算公式为：

(7)

式(7)中，l为农村道路总长度；m为涞源县总面积；n为道路总条数。

表2 农村居民点整治潜能评价体系

准则层指标层含义级性权重整治潜力人口密度单位面积土地上的人口数负0.085 2人均居民点面积居民点面积与人口数量之比正0.101 3居民点规模指数将居民点面积归一化处理后的相对规模大小正0.170 3建设用地整治潜力行政村农村建设用地整治潜力正0.143 2整治能力人均收入按农村人口平均的农民纯收入正0.130 3非农产业用地比重二、三产业用地比重,反映经济的发达程度正0.063 2道路连通度反映道路系统的发达程度正0.140 0乡镇可达性居民点距主镇区远近程度负0.166 5

为避免指标间量纲的影响，该文中指标标准化采取极差标准化法，其中指标值越大，对农村居民点整治潜能越有利的指标为正向指标； 指标越大，对农村居民点整治潜能越不利的指标为负向指标，其标准化公式分别为：

正向：

(8)

负向：

(9)

2.3 居民点整治分区

区域生态重要性评价结果的4个级别极重要、重要、较重要和一般重要分别用I1、I2、I3、I4表示，同时农村居民点整治潜能评价结果的4个级别高潜能、较高潜能、中潜能、低潜能分别用P1、P2、P3、P4表示。借助ArcGIS 10.2软件操作，叠加区域生态重要性分布图与农村居民点整治潜能分区图，不同整治潜能的农村居民点落在不同的生态重要性空间，得到16种结果(I1-P1、I1-P2、I1-P3、I1-P4、I2-P1、I2-P2、I2-P3、I2-P4、I3-P1、I3-P2、I3-P3、I3-P4、I4-P1、I4-P2、I4-P3、I4-P4)。将区域生态安全作为约束条件，以保证生态可持续为原则，结合农村居民点自身的整治潜能，划分整治类型区，最终，把区域的农村居民点划分为4种整治类型区，分别为重点发展区、积极发展区、转型发展区、限制发展区。首先生态极重要区域(I4-P1、I4-P2、I4-P3、I4-P4)生态较脆弱或者生态服务功能高，将这部分居民点划分为限制型发展区，从而可以保证生态系统的服务功能不降低。对于整治潜能高的区域(I1-P1、I1-P2、I2-P1、I3-P1、)由于其邻近城镇和公路，基本设施布局完善，整治成本低效果明显，划分为重点发展区，大力发展该区域。对于整治潜能较高且生态不是极为敏感的区域(I1-P3、I2-P2、I2-P3、I3-P2)由于其整治潜能和生态重要性都处于中等水平，有一定的资源和经济基础，可以作为重点发展区之后进行整治，确定为积极发展区。对于低潜能且生态较重要的区域(I1-P3、I2-P3、I3-P2、I3-P3)其基础条件差且分布散乱，考虑内部转型发展，以提高居民生活水平，因此划分为转型发展区(表3)。

表3 农村居民点整治类型区划分

整治潜能重要性一般重要(I1)较重要(I2)重要(I3)极重要(I4)高潜能(P1)重点发展区重点发展区重点发展区限制发展区较高潜能(P2)重点发展区积极发展区积极发展区限制发展区中潜能(P3)积极发展区积极发展区转型发展区限制发展区低潜能(P4)转型发展区转型发展区转型发展区限制发展区

3 结果与分析

3.1 区域生态重要性评价结果

利用ArcGIS 10.2软件的自然断点法分级功能，将区域生态重要性评价的总分值划分为一般重要、较重要、重要、极重要4个等级(表4)。

表4 涞源县区域生态重要性等级划分标准

区域生态重要性等级区域生态重要性分值一般重要1.222 4～2.123 4较重要2.123 5～2.542 6重要2.542 7～3.002 8极重要3.002 9～4.145 7

通过ArcGIS 10.2软件操作，根据区域生态重要性等级划分标准将评价单元分级，最终得到涞源县区域生态重要性等级分布图1。

图1 涞源县区域生态重要性分布

如图1所示，整体来看涞源县生态重要性较高，其中西北部地区的生态重要性相对较低，东南部地区生态重要性偏高，在农村居民点整治时一定要避开极重要区域，以免整治为区域带来不必要的生态风险。区域生态重要性评价结果为一般重要的地区在涞源县中部的涞源镇及涞源镇周围的乡镇分布较多，一般重要区域的面积为1.472 9万hm2，在区域土地总面积中占比6.06%； 较重要区域主要分布于县域西北部，面积为6.024 9万hm2，在区域土地总面积中占比24.78%； 生态重要区域在县域西南部和东北部分布较多，面积为9.189 6万hm2，在区域土地总面积中占比37.80%； 极重要区域主要分布在涞源县南部，面积为7.624 3万hm2，在区域土地总面积中占比31.36%。

3.2 农村居民点整治潜能评价结果

该文参照FAO《土地评价纲要》的4级划分方法，对农村居民点整治潜能采用ArcGIS 10.2的自然断点法功能将其划分为4个级别，即高整治潜能、较高整治潜能、中整治潜能、低整治潜能。整治潜能分级标准见表5。

表5 涞源县农村居民点整治潜能分级标准

整治潜能等级整治潜能分值高整治潜能0.511 5～0.775 9较高整治潜能0.409 8～0.511 4中整治潜能0.315 4～0.409 7低整治潜能0.184 4～0.315 3

图2 涞源县农村居民点整治潜能评价分区

图3 涞源县农村居民点整治分区

在ArcGIS 10.2平台下，根据整治潜能等级划分标准将评价单元分级，最终得到涞源县的农村居民点整治潜能等级分布见图2。

处于高整治潜能区的农村居民点总面积为938.38hm2，在县域农村居民点中占比21.40%，主要集中分布在涞源县中部及涞源县南部的个别村庄。该类村庄主要位于涞源县县城附近，其地理位置优越，社会经济状况好，道路通达度高，有较大的人口规模，基础设施成熟，且具有良好的产业基础，因此该区域内居民点可以考虑优先整治或重点整治。

处于较高整治潜能区的农村居民点总面积为1 846.98hm2，在农村居民点总面积中占比42.12%。主要在银坊镇、走马驿镇、王安镇等乡镇的部分村庄零散分布，该类村庄大多建设用地整治潜力较高，基础条件优越，经济发展较快。

处于中整治潜能区的农居民点面积为1 153.39hm2，在农村居民点总面积中占比26.31%。在涞源县的南部地区集中分布及其他各乡镇有零散分布，该类村庄有一定的发展基础，但由于区位条件或产业发展落后的限制，村庄总体人均收入水平不高，致使村庄整治潜能较落后。

处于低整治潜能区的农村居民点面积为445.84hm2，在农村居民点总面积中占比10.17%。处于低整治潜能区的农村居民点多分布在海拔较高坡度较大的深山区，受地形因素以及交通大发达程度的影响，该类居民点多数规模小、布局分散且凌乱，缺乏相应的基础设施，产业支撑不足，由于自身地理资源等条件的限制导致其发展落后，且整治的潜力不大。

3.3 农村居民点整治分区结果

如图3所示，重点发展区包括I1-P1、I1-P2、I2-P1、I3-P1 4种用地类型，涉及到1 565.52hm2的农村居民点，占全部农村居民点面积的35.70%。涞源县重点发展区的农村居民点主要位于涞源镇及其周围的乡镇，这类农村居民点位于区域生态重要性较低的区间，且村庄自身发展较好。重点发展区的农村居民点具有良好的整治空间，且区位特性和经济条件占有优势，要重点推进重点发展区农村居民点的整治工作，大力投入资金对公共基础设施进行建设，优先向城镇化发展，可以在近期居民点整治选址时优先考虑。

积极发展区包括I1-P3、I2-P2、I2-P3、I3-P2 4种用地类型，涉及到1 648.92hm2的农村居民点，占全部农村居民点面积的37.61%。积极发展区在涞源县各个乡镇都有不同程度地分布，且该类型发展区面积最大。位于积极发展区的农村居民点在区域生态重要性评价和整治潜能评价中均处于较优水平，生态条件对居民点整治活动的限制性不大，在农村居民点整治中，可以加大对其投入力度，适当扩大规模，作为零散分布的农村居民点整合规划的迁村方向，可在重点发展区后作为居民点整治的项目布局选址的选择。

转型发展区包括I1-P4、I2-P4、I3-P3、I3-P4 4种用地类型，涉及到619.32hm2的农村居民点面积，占全部农村居民点面积的14.12%。转型发展区主要包括居民点整治潜能低的区域，且区域生态重要性较重要，该类型发展区主要分布于涞源县北部的金家井乡、留家庄乡、上庄乡、东团堡乡等乡镇，这类农村居民点分布分散规模小，交通落后，村庄基础设施不完善，同时产业结构调整落实不到位，因而这类村庄急需转型以求更优的发展。因此要以生态环境稳定性为前提，不断完善配套基础设施，特别是建立健全交通体系，因地制宜充分利用自身的农业优势。

限制发展区包括I4-P1、I4-P2、I4-P3、I4-P4 4种用地类型，涉及到550.84hm2的农村居民点面积，占全部农村居民点面积的12.56%。限制发展区主要是生态极重要的区域，在生态环境的制约下这类居民点应作为生态保育区限制发展，严格限制居民点规模扩张，在此基础上对于村庄内部适当投入资金增强基础设施建设，甚至位于生态极敏感区域的居民点首先考虑退出利用，迁村并点到邻近的重点发展区集中布局，从而防止居民点不合理扩张带来的生态问题，同时避免生态问题为村庄居民带来的危害。

4 结论与讨论

该文以河北省涞源县为例，从生态保护的角度出发，以农村居民点整治不危害区域生态系统稳定性为原则，系统地构建区域生态重要性评价体系，确定研究区内对于维持生态稳定性和保护区域内土地生态安全具有重要作用的区域，同时对各农村居民点进行整治潜能评价，以区域生态重要性为刚性约束，依据一定的划分原则将区域农村居民点划分为重点发展区、积极发展区、转型发展区和限制发展区4个类型区，涞源县农村居民点各类型区面积分别为1 565.52、1 648.92、619.32、550.84hm2，针对各类型区现实条件和特点，提出未来农村居民点整治的优先性及各类型区的发展模式。

由于研究中生态重要性评价和整理潜能评价结果进行空间叠加后，存在一些村庄居民点同时位于多种生态重要性类型区，这部分农村居民点以生态重要优先统一做归并处理。最后该文仅从空间叠加的角度对农村居民点划分整治类型区，对于区域内居民点周围用地的生态环境对居民点整治的影响，今后还需进一步深入研究。