基于TOPSIS 模型的农村居民点布局优化研究——以山西农谷为例

白 雪，刘立文，段永红，徐立帅，杨永胜

（山西农业大学资源环境学院，山西 太谷 030801）

农村居民点是指一定规模下长期与农业生产关系密切的人群在生产、生活过程中聚集而形成的场所［1］，也是农村土地利用的组成部分［2］。其形态和空间分布格局受到自然、社会、经济等多种因素的影响，是人地关系的综合反映［3］。由于自然环境发生变化和农户不同的生活习俗等原因以及缺少相关科学规划的引导，造成中国农村居民点存在空间布局散乱，用途与功能不匹配和部分生产生活功能配置缺失等问题，城乡差距日益扩大［4，5］。党的十九大提出了农业、农村和农民问题是关系中国民生的根本性问题，必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作的重中之重［6，7］。因此，开展农村居民点布局优化对于促进乡村协调可持续发展、推动乡村振兴具有重要意义［8］。

目前国内外学者对农村居民点空间演变特征和布局优化方法等方面开展了大量研究。其中Zhou等［9］运用空间自相关等方法进行研究，发现中国农村近20 年土地利用类型和结构发生了显著变化，社会经济因素是建筑用地扩张的主要因素；Ma 等［10］研究发现山区农村居民点土地利用变化过程较慢，平原和半山区的空间结构变化较大且多样化；Xu 等［11］利用机器学习技术法识别山区中有较高被遗弃可能性的农村居民点土地，结果表明该方法可靠性强且可以预测当地废弃土地发生的可能性；杨和平等［12］以重庆市荣昌区为例，对农村居民点生产、生活和生态功能进行评价，并将该区划分为产业重构式、社区营造式、生态涵养式和移民搬迁式4 种。

虽然国内在农村居民点布局适宜性评价和优化已形成一套基本理论方法，但研究主要是以县域、行政村等尺度为主，从居民点的斑块角度研究较少。基于此，本研究以山西农谷为例，从微观角度出发，以农村居民点图斑为研究单元，运用均方差决策法、TOPSIS 模型对该区农村居民点布局适宜性进行客观评价并提出相应的布局优化策略，以期为推进该区城乡建设发展提供理论依据。

1 研究区概况

山西农谷位于晋中市太谷区（图1），是引领山西省农业农村发展的省级战略，同时也是具有国家层面地位的首批国家农业高新技术产业示范区（山西晋中国家农业高新技术产业示范区）和国家农业改革与建设试点示范区的所在地。该区地貌形态主要有山地、丘陵和平川3 种，海拔由东南向西北逐渐降低。区内有明星镇、范村镇、胡村镇、水秀乡、任村乡、北洸乡、小白乡、阳邑乡和侯城乡等9 个乡镇。全区常住人口31.3 万人，其中农村常住人口约占50%。2018 年全区年生产总值达96.6 亿元，同比增长5.1%。其中城镇常住居民人均可支配收入3.1 万元；农村常住居民人均可支配收入1.9 万元［13］。

图1 研究区位置

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源及处理

数据主要包括：①地理空间数据云平台提供的30 m 空间分辨率的ASTER-GDEM 数据；②农村居民点、城镇、公路、河流等矢量数据，来源于2018 年晋中市太谷区自然资源局土地调查数据变更数据库；③其他基础设施（包括银行、医院、学校、车站、政府机构、企业和餐饮娱乐）数据，来源于百度地图，通过Geosharp2.0 软件获取2018 年8 月百度地图中的兴趣点（Points of interest，POI）；④《太谷县县域乡村建设规划（2018—2030）》；⑤社会经济数据，来源于《晋中市统计年鉴》。

以农村居民点图斑为评价单元，全区共有1 219个农村居民点地块图斑。基于ASTER-GDEM 数据，使用ArcGIS10.2 表面分析工具提取高程和坡度、坡向信息；利用缓冲区分析工具对城镇、公路、河流等矢量数据做缓冲区分析；以行政村为最小单元收集并整理常住人口、户数和人均年收入等经济数据。

2.2 研究方法

2.2.1 景观格局指数 景观格局指数是景观格局的核心研究方法，不仅可以定量反映空间异质性，而且可以有效反映景观功能和动态［13，14］。利用 Fragstats 3.3 软件，选取斑块类型总面积（CA）、斑块总数（NP）、平均形状指数（MSI）和聚集度（AI）4 个指标对山西农谷农村居民点的规模、形状以及聚集度等空间特征进行分析，指标具体含义与计算公式见表1。

2.2.2 基于TOPSIS模型农村居民点布局适宜性评价

1）评价指标的确定。农村居民点选址通常考虑高程、坡度和坡向等自然因素；农村居民以务农为主，耕地是必不可少的影响因素之一，同时道路、医院等基础设施与农村建设息息相关，因此选取耕地、城镇、水源、县级以上公路、农村道路、医院等生产生活因素；人均年收入可以反映出农村整体经济水平，因此选取常住人口、户数和人均年收入等社会经济因素。

表1 景观格局指数特征及含义

2）评价体系的构建。为了消除原始数据对评价结果的影响，使用极值标准化方法［15］对数据进行预处理；再利用原理简单且精度较高的均方差决策法［16］确定各指标权重，并结合TOPSIS 模型［17］计算各个评价单元的相对接近度，如式（1）、式（2）所示：

表2 山西农谷农村居民点布局适宜性等级评价

3 结果与分析

3.1 不同因素对农村居民点分布景观格局的影响

3.1.1 自然因素 由表3 可知，农村居民点主要分布于高程 900 m 以下、坡度 2°～15°、坡向为东和西坡向的区域。随着海拔增加，居民点斑块个数逐渐减少，平均形状指数逐渐减小，其中斑块个数在高程900 m 内最多，表明在低于900 m 范围内，该地区居民点斑块较破碎；平均形状指数在大于1.5 km 时为1.13，趋近于1，表明在高于1.5 km 范围内，居民点斑块呈规则形状；聚集度指数先减小后增加，表明低于0.9 km 和高于1.5 km 区域内斑块呈现较高的聚集性。同理，随着坡度增加，农村居民点的斑块面积、斑块个数和聚集度指数呈先增加后减小的趋势，其中坡度为2°～6°各指数达最大，表明该区域内居民点斑块较破碎但整体上居民点呈现较聚集的分布情况，平均形状指数在1.23～1.32，表明居民点斑块分布不规则。除平地和南坡坡向外，其余坡向分布着较多的居民点，且其各指数变化不明显。

表3 自然因素对农村居民点分布影响的景观格局指数

3.1.2 生产生活因素 由表4 可知，农村居民点主要分布于距耕地0.2 km、距城镇3.0 km、距其他基础设施1.0 km、距水源1.5 km、距县级公路1.0 km、距农村道路0.3 km 范围内的区域。其中，随着距耕地距离的增加，农村居民点的斑块面积、斑块个数均在减小，表明农村居民点主要分布于距耕地较近的区域，但在该区域范围内居民点分布较破碎；在距离耕地0.4～0.6 km 范围内，平均形状指数为1.19，趋近于1，表明该区域范围内居民点分布较规则；在距离耕地0.2～0.4 km 范围内，其聚集度指数为93.7%，表明在该范围内居民点呈集中分布。随着距城镇、其他基础设施的距离增加，农村居民点斑块面积和斑块个数在不断减小，表明居民点主要分布于距城镇3.0 km、距基础设施1.0 km 范围内的区域。随着距水源距离的不断增加，农村居民点斑块面积和平均形状指数呈先增加后减小的趋势，表明居民点主要分布于距离水域0.5～1.5 km 范围内，但斑块个数却逐渐减少，表明在距水源0.5 km 范围内，农村居民点分布较破碎。随着距道路距离不断增加，农村居民点斑块面积和斑块个数不断减小，表明农村居民点主要分布于距县级以上公路1.0 km、距离农村道路0.3 km 范围内。其中，距离农村道路1.0 km 以上的范围内，其平均形状指数为1.15，趋近于1，表明该区域内农村居民点分布较规则；在距离农村道路0.3～0.5 km 范围内，其聚集度指数为93.8%，表明该区域内农村居民点分布较聚集。

表4 生产生活因素对农村居民点分布影响的景观格局指数

3.1.3 社会经济因素 由表5 可知，山西农谷的农村主要以 300～600 户、常住人口为 800～1 900 人、收入为6 000～8 000 元为主，同时该区间范围内对应的斑块个数最多，表明该区域的农村居民点较破碎。其中大于1 200 户、常住人口大于3 500 人的区间内，其聚集度指数分别为91.3%和91.2%，表明该区间的农村居民点分布较聚集。社会经济因素中各指标的聚集度指数为1.27～1.42，表明该条件下农村居民点分布较分散。

表5 社会经济因素对农村居民点分布影响的景观格局指数

3.2 农村居民点布局适宜性评价

基于2018 年晋中市太谷区自然资源局土地调查数据变更数据库，利用ArcGIS 邻域分析、叠加分析等模块，并参考表6 进行赋值。依据赋值，应用TOPSIS 模型构建加权规范矩阵，确定1 219 个图斑的正、负理想解，并计算各斑块的相对接近度（表7）。参考表2 形成晋中市太谷区农村居民点布局适宜性评价图（图2），进一步对图2 进行重分类，统计不同适宜性等级下农村居民点斑块数和斑块面积（表8）。

表6 山西农谷农村居民点布局适宜性评价指标体系

表7 评价单元的相对接近度

由图2 和表8 可知，山西农谷农村居民点最适宜和高度适宜区域的斑块面积和斑块个数占比分别为4.11%和11.47%，主要包括东关村、贾家堡村、朝阳村、水秀村、程家庄村、大白村等村庄，主要分布于海拔较低、坡度较缓的平川区，且以明星镇为中心，呈放射状向周边辐射，明星镇位于太谷区城郊结合部，是太谷区政治、经济和文化的中心，因其交通便利、地势平坦、人文环境较好、基础设施完善，吸引众多优良实体经济；中度适宜斑块面积和斑块个数占比分别为49.20%和52.06%，包括任村、上庄村、阳邑村、胡村庄等村庄，该地区村落现状规模较大，因受到明星镇辐射和周围农村双重影响的地理优势，基础设施较好，有一定特色农业产业基础和内在发展动力，具有较强的发展前景；低度适宜和不适宜区域斑块面积和斑块个数占比分别为46.68%和36.47%，包括北郊村、西峪村、彭温庄村、窑子头村和路家庄村等村落，该地区海拔较高、坡度较陡且交通不便、基础设施薄弱，农村居民点布局适宜性较差。

图2 山西农谷农村居民点布局适宜性等级

3.3 农村居民点布局优化策略

山西省人民政府立足实际，着眼“三农”长远发展和全面建成小康社会作出战略部署，对山西农谷提出“一城三园五区”整体空间架构。一城，即山西农谷科创城，是以山西农业大学为核心，利用山西省农业科学院优势科技资源，吸引国内外具有较强影响力的农业科研院所和优秀团队；三园，即高新技术产业孵化园、特色农产品加工交易园、北方林果科技园；五区，以建设国家现代农业产业园为载体，建设红枣苗木、绿色养殖、设施农业、生物技术4 个推广示范区以及农村产业融合发展示范区。

表8 山西农谷农村居民点布局适宜性评价

农村居民点布局适宜性不同应采用不同的优化策略，对于海拔较低、坡度较缓、社会经济发展、交通等基础设施较完善的布局适宜性高的农村居民点区域，应就地保留，高效利用原有资源的优化模式；对于生态环境恶劣、社会经济较差、基础设施薄弱的区域，以保护生态环境为主，适当开展搬迁工作。在“一城三园五区“规划和建设背景下，依据山西农谷农村居民点布局适宜性综合评价结果，结合《太谷县县域乡村建设规划2018—2030》，提出了集聚发展型、存留提升型和搬迁拆并型3 种优化类型。

1）集聚发展型。这类村庄位于坡度较缓、海拔较低的平川区，以最适宜和高度适宜区为主，是未来发展土地城镇化、村庄城市化的重点和优先区域，包括水秀乡南部、胡村镇大部，北洸乡、侯城乡、阳邑乡的北部少数村落等。该地区村落的整治重点是居民点优化并且依照太谷区整体规划体系下做好有序无缝链接。明星镇作为全区的城镇中心，具有最大城镇斑块面积聚落，规划为农谷科技创新城，该地区需要引进大量优秀人才和科研院所，需将周边农村优先整治和发展，加快城乡一体化建设。北洸乡规划为北方林果科技园，6 条县级以上公路贯穿北洸乡北部，交通便利，建议在北部的村落进行城镇重点建设。水秀乡和胡村镇分别作为特色农产品加工交易园和省级经济开发区，在其建设方式、社会制度管理等方面以城镇化发展作为引导，依据区域内村庄特征和土地利用情况，充分鼓励引进大型工厂、企业，发挥优越的区位条件和资源优势。

2）存留提升型。该区地势起伏，但处于海拔较低、坡度较缓的丘陵区，以中度适宜区为主，包括任村乡和小白乡大部分村落、范村镇、阳邑乡的北中部、侯城乡中部、北洸乡中南部的村庄。这些村庄有一定经济基础和生产条件，在一定时期内会继续存在。北洸乡规划为北方林果科技园，其南部地区现有居民点可以适当保留，其他区域按需种植培育果树成为现代农业发展区。该区整体上应该以居住环境整治为重点，提出农村生活垃圾治理、卫生厕所建设、村内道路建设和村庄公共设施建设等整治项目。

3）搬迁拆并型。这类村庄位于地处偏远、经济欠发达的山地，以低度适宜和不适宜区为主，包括侯城乡、阳邑乡以及范村镇的南部多数村落。该地区海拔较高、坡度较陡，交通不便利，水资源较紧缺，生存条件恶劣，建议该区部分村落向镇区、城区等进行搬迁，不再建议原址安置居民，在进行居民转移安置时，需注重搬迁人员的社会保障。因该地区被规划为农村产业融合发展示范区，可以通过土地复垦，合理施用有机肥并结合正确的耕作措施增加土壤肥力，开发林果业等。同时也需政府加大对该地区道路建设、田间沟渠、灌溉引水等举措，实现该地区资源最大化利用。

4 小结与讨论

1）本研究通过景观格局指数对山西农谷农村居民点规模、形状以及聚集度等空间特征进行分析。结果表明，山西农谷农村居民点用地布局较分散，且生产生活条件对该区农村居民点分布影响较大。

2）以农村居民点斑块作为评价单元，运用均方差决策法、TOPSIS 模型对山西农谷农村居民点布局适宜性进行评价，增强了评价结果的可靠性。其中最适宜和高度适宜面积占4%，且主要分布于明星镇周边；中度适宜、低度适宜和不适宜面积约占96%，表明该区农村居民点布局适宜性状况总体表现一般适宜。

3）该区域优化可分为集聚发展型、存留提升型和搬迁拆并型3 种，对不同类型、不同等级的农村居民点实施分类管理，对局部区域进行调整，确保该区农村居民点空间结构合理且具有一定的稳定性。

农村居民点布局适宜性评价和优化涉及领域较广，综合性较强。本研究考虑了较多因素，但是仍有不足，需进一步完善：①农村居民点的空间形态是连续、漫长的演变过程，研究仅从单一时间点对农村居民点的空间布局和适宜性进行分析，难以揭示该区农村居民点空间演变特征，因此在较长的时间序列尺度下探究农村居民点空间布局是今后研究的重点；②农村居民点布局优化策略不仅需考虑农村自然、经济等情况，还需结合农户意愿，使得布局优化策略更具实际意义。