福建省闽侯县乡村聚落空间格局与可达性研究

包雪艳，戴文远，3*，林广发，3

（1.福建师范大学 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室，福建 福州 350007；2.福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007；3.福建师范大学 地理研究所，福建 福州 350007）

自然村是乡村聚落中一个以家族、户族、氏族或其他原因自然形成的居民聚居点。自然村记录了自然风貌、传统文化和民族技艺，是不可复制、不可再生的空间资源[1]，对乡村经济发展、文化发展和科学研究具有不可代替的作用。我国地域广阔，地形复杂，乡村聚落空间格局多样。在城乡二元结构下，地处偏远的自然村还面临着交通不便、发展困难的窘境，甚至有逐渐消失的危险[2]。因此，以自然村为对象，深入分析乡村聚落空间格局及其交通可达性，对促进乡村振兴和可持续发展具有积极意义[3-4]。

乡村聚落的空间格局是目前乡村地理研究的热点。从空间格局入手，研究乡村转型、乡村重构和乡村治理等是乡村地理研究的重中之重[5-7]。龙花楼等侧重于研究中国乡村聚落的乡村重构方向从而探索乡村振兴策略[8]。王永生等着眼于中国贫困地区乡村振兴与扶贫机制的有效衔接[9]。刘彦随等从全国尺度出发，研究揭示了乡村聚落的空间格局和乡村发展的紧密联系，进而为乡村转型和乡村治理提出建议[10-11]。屠爽爽等从省域尺度总结了广西的乡村重构与乡村发展的模式[12]。

近年来，乡村聚落的可达性研究也日益受到重视[13]。提高区域的可达性是促进其发展的前提条件[14]，在乡村振兴的背景下，可达性高低必然会影响乡村聚落的发展潜力。目前，有关学者从自然村落可达性、可达性与经济联系格局、历史文化名镇的空间分布和传统村落的空间格局等方面开展了广泛的研究。吕敏娟等利用空间计量模型，对黄土高原县域乡村性和可达性的时空演变进行了分析[15]。张忠训等探讨了贵州少数民族聚居区域的交通可达性[16]。

综上所述，学者从不同视角对不同区域的乡村聚落空间格局或可达性进行了较多研究，但相关研究大多从单方面入手，将二者结合起来的研究还比较少见。乡村聚落的空间格局及影响因素的研究可以揭示不同发展阶段乡村地域人地互动关系，能为乡村可达性研究提供科学依据。闽侯县是福建省的千年古县，素称“八闽首邑”，历史文化悠久，自然村落广布。本研究以闽侯县自然村落作为研究对象，基于GIS空间分析技术，在分析乡村聚落空间格局特征的基础上，运用交通路网分析自然村落的交通可达性，测算各个乡镇范围内的整体可达性和空间差异性，并结合自然村空间格局分析影响闽侯县自然村可达性的因素，以期有助于闽侯县自然村的保护和村落文化记忆的传承，为闽侯县自然村的空间布局优化和应急救援决策提供依据。

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域

闽侯县位于福建省东部，东部和罗源、福州六区接壤，西部毗邻闽清、永泰，南部和福清接壤，北部毗邻古田，坐落于福州市管辖区域的中心。全县地势东北高、西南低，地形构成复杂。山脉多为东北至西南走向，主要分布在县境北部和西南部，主要山脉有旗山、马岚山、雪峰山、石牛山和五虎山。闽江自西北向东南横贯县域中部，在县域内流长100.4 km，把县域分割为江南和江北两块。闽侯县辖甘蔗街道和荆溪、白沙、青口、南屿、祥谦、尚干、南通、上街、竹岐、鸿尾、大湖、廷坪、洋里和小箬等14 个乡镇。县域内有G316 国道、G324国道、京台高速、X112县道、X115县道及其他不同等级道路，构成了闽侯县道路网络的骨架。

1.2 数据来源与处理

本研究采用的数据高程模型GDEMV2（30 m分辨率）来自地理空间数据云，地理坐标系为WGS_1984，成像时间是2018年7月。根据1∶500万闽侯县行政区地图获得闽侯县各个自然村的相对空间信息。根据水系轮廓、山体位置和道路等空间信息在GDEMV2 30 m数据高程模型上利用ArcGIS 10.2得到研究区自然村的矢量图，共获得自然村329 个。通过谷歌地图获得闽侯县各个乡镇（街道）的经纬度坐标，导入ArcGIS 10.2中获得各个乡镇（街道）的位置。闽侯县交通路网矢量数据下载自CSDN网站（https://www.csdn.net/），地理坐标为WGS_1984。

2 研究方法

2.1 空间格局分析方法

2.1.1 最邻近距离分析法

最邻近距离分析法利用随机分布的原理判断点状要素的空间分布模式，采用的指标是最邻近点指数（NNI）和最邻近距离[17]。最邻近点指数（NNI）等于实际最邻近距离与理论最邻近距离的比值，公式为

式中，d（ij）为第i点到第j个点的距离，mind（ij）为第i个点到相邻最近的点j的距离，n为点数，N为研究区域的面积，D为点的密度[18]。

2.1.2 核密度估算法核密度估计是概率论中用来估计未知的密度函数，属于非参数检验方法[19]，在本研究中核密度估算法估算的是点状要素在邻域中的密度，公式为

式中，k（）是核函数，n为点数，h为核密度计算的搜索带的宽度，X和Xi是区域中的两个样本点，（X-Xi）是点X到点Xi的距离[7]。

2.2 可达性研究方法

2.2.1 时间成本分析法

时间成本分析法用到的两个变量是道路结构和行驶速度[2]。在本研究中，将交通可达性表现为可达时间。根据2010年中国不同等级的道路里程和速度标准以及《中华人民共和国公路工程技术标准（JTGB01-2003）》，将研究区域内高速公路、国道、省道和县道的行车速度分别设为120、80、60和40 km/h，将非以上等级道路的行车速度设为20 km/h。将闽侯县内交通路网的空间距离转换为时间距离，计算方法为：先在路网与自然村矢量点之间建立连通关系，设置容差将自然村点抓取到最近道路上，计算在两个地点之间不同等级道路上行驶所用的时间，然后计算由自然村到所属乡镇（街道）政府驻地所用的时间，最后将不同等级道路上行驶的时间相加得到点与点之间的时间距离。

2.2.2 可达性模型

区域可达性包括交通可达性和空间可达性，空间可达性可以利用不同交通方式的行驶距离换算为时间。本研究通过计算闽侯县各个乡镇（街道）政府驻地到所辖自然村的时间分析自然村的可达性。

Ai=Tij， （5）

式中，Ai是第i个自然村的交通可达性，i为闽侯县各个乡镇（街道）所辖的自然村，j为区域内各个乡镇（街道），Tij是第i个自然村到第j个乡镇（街道）的最短时间。Ai越小，说明第j个乡镇（街道）到第i个自然村的交通可达性越好，反之则越差[2]。

3 结果与分析

3.1 自然村空间格局分布特征

据公式（1），求得闽侯县329个自然村的实际最邻近距离和理论最邻近距离的平均值分别为1.526 km和1.754 km，最邻近点指数为0.891，Z得分为-3.967，P=0.0001。各乡镇（街道）最邻近指数如表1所示，实际最邻近距离平均值均大于理论最邻近距离平均值，最邻近指数值均大于1，表明闽侯县各乡镇（街道）的自然村均呈现均匀分布的趋势。

表1 闽侯县乡镇（街道）最邻近距离分析Table 1 Analysis on the average nearest neighbor distance of towns in Minhou county

由闽侯县自然村核密度分析图（图2）可知，闽侯县自然村的空间格局为总体分散、局部集中。县域南部自然村集聚程度高于北部，除局部高密度区外，自南向北核密度逐渐降低。从不同乡镇（街道）分布格局看，核密度的高值区分布模式有狭长形和团块状2 种类型。青口镇的自然村主要分布在西北部的324 国道沿线，呈狭长形分布。南通镇境内的自然村较少，呈狭长形分布在镇中部。鸿尾乡的自然村沿着114县道呈狭长形分布。南屿镇的自然村多位于中部和北部，南通、尚干、青口三个乡镇交界处的自然村核密度较高，都呈团块状分布。

图2 闽侯县自然村核密度分析图Figure 2 Kernel density analysis of Minhou county

研究区乡村聚落形成上述分布格局与自然环境有密切关系。从图1可以看出，闽侯县地貌复杂，地势西北高东南低，西北部以丘陵山地为主，中南部为闽江河谷并向东逐渐平坦开阔。闽侯县自然村主要分布在沿河平原和山间盆地。如上街、南屿、南通、祥谦等乡镇的自然村聚集分布在海拔较低的闽江沿岸平原，西北山区大湖、洋里等乡镇的自然村分散分布在海拔较低的山间盆地。

图1 闽侯县地势、自然村、乡镇和道路分布图Figure 1 Map of terrain，settlements，towns and roads in Minhou county

此外，闽侯县自然村空间格局受城镇化影响较大。上街镇、南屿镇受福州大学城及高新园区建设影响自然村数量锐减。大湖、洋里等乡镇离市区较远，经济发展水平较低，城镇化速度较慢，自然村保存完好，分布广，数量多。

3.2 自然村可达性分析

3.2.1 整体交通可达性分析

根据时间成本分析法，求得闽侯县329个自然村到所属乡镇（街道）的可达时间为5～104 min。各自然村可达性的分布情况见图3。统计结果显示，闽侯县自然村的平均时间成本是20.59 min，全县可达时间在60 min之内的自然村频率约为0.95，说明大多数自然村的交通可达性较好。可达时间为0～10 min的自然村有71个，分布频率约为0.22。可达时间为11～20 min的自然村有97个，分布频率约为0.29。可达时间为21～30 min的自然村有61个，分布频率约为0.18。可达时间为31～60 min的自然村分布频率约为0.25。可达时间为61～80 min 的自然村分布频率约为0.04。可达时间为81～110 min 的自然村只有3 个，频率不足0.01。可以看出，闽侯县自然村交通可达性较差的很少，大部分自然村在60 min 之内就可以到达所属乡镇（街道）政府驻地。从自然村分布的频率来看，随着时间成本的增加，分布频率先上升后逐渐下降，下降的趋势比较均匀。将各个乡镇（街道）的平均可达时间在ArcGIS 10.2中进行插值，得到图4，可见南部乡镇的可达性大于北部乡镇。

图3 自然村到乡镇（街道）政府驻地可达时间频率、频数分布Figure 3 The number，rate and reachable time of settlements to towns

图4 闽侯县自然村到所属乡镇（街道）政府驻地的交通可达性Figure 4 Accessibility of settlements to Minhou county

3.2.2 交通可达性差异分析

由于地理环境的差异和各个乡镇（街道）所辖自然村的数量不同，闽侯县各个乡镇（街道）的可达性存在差异。本研究借鉴中国水资源评价新方法中的分类评价体系[20]，计算闽侯县各乡镇（街道）的平均可达时间，将10 min定为标准差，11～20 min为一级，21～30 min为二级，31～40 min 为三级。由表2可知，一级区有7个，包括白沙、鸿尾、荆溪，小箬、上街、尚干、祥谦；二级区有5个，包括甘蔗、南通、南屿、青口、竹歧；三级区有3个，分别是大湖、廷坪、洋里。各个乡镇（街道）的面积和平均可达时间呈现正比例关系，乡镇（街道）面积越大，可达性越差；乡镇（街道）面积越小，可达性越好。闽侯县域内，近一半乡镇（街道）可达时间在20 min以内，这些乡镇（街道）一般面积较小，自然村离乡镇（街道）政府驻地比较近。三级区的乡镇面积比较大，其偏远自然村的可进入性最差。

表2 闽侯县乡镇（街道）可达性差异Table 2 The difference of accessibility in Minhou county

3.2.3 自然村到闽侯县县城可达性分析

甘蔗街道是闽侯县县城所在地，是闽侯县的经济中心，是闽侯县各自然村村民寻求高级商业服务和医疗卫生服务的首选之地。本研究测算了闽侯县各自然村到甘蔗街道的可达时间，统计结果见图5。各自然村到甘蔗街道的可达时间为5～206 min，平均值为60 min，差异巨大。可达时间为21～40 min的自然村共79个，频率为0.24。可达时间为41～60 min的自然村有70个，频率为0.22。可达时间为61～80 min的自然村有59个，频率是0.16。可达时间为0～100 min的自然村共有306个，频率为0.93。可达时间为101～200 min的自然村有19个，频率是0.06。可达时间大于200 min的只有2个自然村，频率仅为0.01。可达时间大于40 min后，随着可达时间的增加自然村数量逐渐减少。可达时间大于60 min的自然村频率为0.43，说明闽侯县接近一半的自然村到甘蔗街道的交通可达性较差。

图5 自然村到甘蔗街道可达时间频数、频率分布Figure 5 The number，rate and reachable time of settlements to Ganzhe street

3.3 可达性影响因素分析

3.3.1 空间格局对可达性的影响

将核密度与可达性分级叠加分析可以看出，在可达性一级区内自然村空间聚集程度较高，总体可达性好；可达性二级区内自然村成片聚集，连成一片，核密度值较高，可达性较好；可达性三级区内自然村较分散，可达性较差。分布在道路沿线且接近更高等级道路的自然村交通便捷，具有较大的发展潜力；而远离道路或处于低等级道路沿线的自然村交通不便，发展受到限制。在研究区北部山区，廷坪、洋里、大湖三个乡镇均处于可达性三级区且地形复杂，平均可达时间为31～35 min，自然村多分散在山间谷地中，总体核密度值低于南部乡镇，自然村演化缓慢。

3.3.2 地形对可达性的影响

闽侯县自然村高程统计结果如表3 所示。分布在0～200 m 高度的自然村有120 个，占比为36.47%，大都分布在可达性一级区，多位于闽侯县中部。闽侯县中部有闽江经过，地势较低，相比其他地区较为平坦，便于修建高速公路、国道和省道。分布在501～1000 m高度的自然村有125个，数量最多，占总数的37.99%，大都分布在可达性二级区，主要位于闽江南岸地区。区域内山脉纵横，道路修建难度较大，道路类型主要为县道或乡间道路。分布在1000 m以上高度的8个自然村全部分布在可达性三级区，仅占总数的2.43%，位于闽侯县的北部，道路修建难度更大。

表3 闽侯县自然村高程统计Table 3 Elevation statistics of settlements in Minhou County

3.3.3 经济条件对可达性的影响

上街镇是福州市大学城和福州市高新区所在地，也是闽侯县工业重镇，交通路网比较完善，分布有福银高速、泉厦高速、316国道等，其中穿插着县道。经济条件较好的乡镇（街道）可以投入较多经费修建交通设施，可达性较好。可达性二级区分布在闽侯县南部，受城市化影响较大，经济条件相对于可达性三级区较好。二级区多为工农业混合发展型乡镇，近年来建设了猪、禽、蛋、奶、食用菌、蔬菜、六月麻等副食品生产基地。闽侯县经济技术开发区位于甘蔗、荆溪、竹歧3个乡镇（街道）境内，青口发展汽车工业成为著名的“东南汽车城”，南屿正在建设高新区区级服务中心。二级区工农业并举，处于产业转型升级阶段，投入较多资金改善交通条件，可达性不断提升。可达性三级区大多位于闽侯县北部山区，以发展农业为主。三级区因可利用土地较少，农业发展受到限制，且无特色农业支撑，缺乏改善区域内交通条件的经济动力，可达性较差。

4 结论

（1）闽侯县自然村的空间格局呈现总体分散、局部集中的特点，除局部高密度值外，自南向北，核密度值逐渐降低，意味着自然村聚集程度逐渐降低。平原地区自然村沿河流、交通干道分布，在山地地带主要分布在山间盆地。城镇化水平影响了自然村的保存数量，城镇化水平越低的地区，自然村数量越多。

（2）闽侯县自然村交通可达性总体较好，可达时间为5～104 min，约95%的自然村分布在离乡镇（街道）60 min的车程之内。闽侯县各自然村到闽侯县县城甘蔗街道的可达时间为5～206 min，仅有44%的自然村分布在离甘蔗街道60 min的车程内。按照各个乡镇的平均可达性时间将可达性分为三级，可达性越差的乡镇数量越少。可达性一级区包括白沙、鸿尾、荆溪，小箬、上街、尚干、祥谦7个乡镇，可达性二级区包括甘蔗、南通、南屿、青口、竹歧5个乡镇（街道），可达性三级区包括大湖、廷坪、洋里3个乡镇。

（3）闽侯县自然村的空间格局、地形地貌、经济条件等在不同程度上影响了自然村的可达性。