土默特平原聚落分布形态演变及其驱动因素分析(1934—2019)

王婉婷 乌 敦 苏力德 韩佳霖 管小春

(内蒙古师范大学地理科学学院，内蒙古呼和浩特 010022)

国外关于聚落研究起步较早，涉及聚落的形成发展、区位分布、职能、类型和土地利用等方面的研究(1)陈宗兴、陈晓键： 《乡村聚落地理研究的国外动态与国内趋势》，《世界地理研究》1994年第1期。；近年来则出现了概念与学科视角的多元分化，更侧重于对聚落景观、人口、重构和生态等方面的研究(2)王丹、刘祖云： 《国外乡村空间研究的进展与启示》，《地理科学进展》2019年第12期。。国内早期关于聚落的研究主要集中在聚落布局、形成条件和农业生产发展方面(3)金其铭、董昕、张小林主编： 《乡村地理学》，江苏教育出版社1990年版，第9—25页。，后转向空间格局演变、类型划分、空间功能、影响因素、布局优化等研究，研究方法采用定性与定量相结合并开始注重计量分析，研究内容也更加多元化(4)朱晓翔、朱纪广、乔家君： 《国内乡村聚落研究进展与展望》，《人文地理》2016年第1期。。但当前研究多集中于传统农区、山地丘陵区、经济发达地区以及生态脆弱区等典型区域，对于北部边疆民族地区聚落空间分布形态的研究成果则较为单薄。

本文以土默特平原聚落人口数据为例，运用GIS空间分析方法，定性与定量方法相结合，分析1934—2019年土默特平原聚落分布形态特征，并揭示影响其演变的重要因素，进而理清当地近百年乡村空间分布形态演变脉络，以期加强对北部边疆民族地区聚落演变规律的理解。

一、 研究区概况与数据来源

(一) 研究区概况

土默特平原，又称“土默川平原”或“前套平原”，位于内蒙古自治区中南部，是内蒙古的“米粮川”。东至蛮汉山，西起包头市郊区东乌不拉沟口，南濒黄河及和林格尔黄土丘陵，北靠东西走向的大青山。平原平均海拔2千米，地势自西、北、东三面向南倾斜，由黄河及其支流大黑河冲积而成。考虑到不同时间段的研究区空间范围一致性和数据资料的可获取性，将研究范围聚焦于土默特平原的典型区域——呼和浩特市辖区和土默特左旗(图1)，其总面积4 844平方千米，2020年总人口176.59万人。需要说明的是，为避免呼和浩特市市区聚落规模过大对整体聚落研究产生影响，因此本文暂不考虑呼和浩特市市区聚落。

图1 研究区概况资料来源： 基于内蒙古自治区自然资源厅标准地图服务系统的标准地图【审图号： 蒙S(2020)022号】绘制。

(二) 数据来源与处理

本文数据主要包括聚落人口数据和空间数据。选取1934年(民国时期)、1982年(改革开放时期)和2019年(快速城市化时期)三个典型时期，以此反映不同时代背景下的聚落分布形态演变过程。1934年聚落人口数据基于民国二十三年(1934)十月政府绘制的《绥远省归绥县略图》和《绥远通志稿》(5)绥远通志馆编纂： 《绥远通志稿》第8册，内蒙古人民出版社2007年版，第60—146页。，1982年聚落人口数据源于《呼和浩特市地名志》(6)呼和浩特市地名志编辑委员会编： 《呼和浩特市地名志》，内蒙古人民出版社1985年版，第12—235页。，2019年聚落人口数据选取自呼和浩特党建网(www.nmgdj.gov.cn/hhht/)和WorldPop人口数据集(www.worldpop.org)，空间分辨率为100米。DEM高程数据取自地理空间数据云(www.gscloud.cn)，空间分辨率为250米；水系和交通矢量图均来自中国国家基础地理信息数据库(1∶250 000)。

通过验证WorldPop人口空间数据的精度，确保结果的有效性，利用SPSS软件定量计算2019年呼和浩特党建网中的人口数据与WorldPop人口数据之间的相关性，得到两组数据拟合为线性关系，R2=0.843，说明WorldPop人口数据精度较好，进一步验证了数据的可用性，由于研究区部分聚落人口数据缺失，可借助其计算出缺失的人口数据。

二、 研 究 方 法

为分析土默特平原聚落分布形态演变特征及其驱动因素，本文采用平均最近邻指数、全局空间聚类检验、冷热点分析以及引力模型等方法进行探究。平均最近邻指数可以确定村镇聚落的总体分布模式，以判定不同规模聚落空间的分布集聚。全局空间聚类检验可度量聚落高值或低值的聚类程度，判断是否存在空间自相关性。冷热点分析可以从空间上得到聚落高值或低值要素发生聚类的位置。通过引力模型来构建空间关联网络，反映聚落之间的空间联系强度。

(一) 平均最近邻指数

通过测量每个聚落质心点与其最邻近聚落质心点之间的平均距离，可以确定聚落总体分布模式。(7)佟宝全、包玉龙、杨兵兵等： 《锡林郭勒牧区聚落体系演化特征及其机制》，《地理科学》2018年第3期。计算公式为：

(1)

(2)

(3)

(二) 全局空间聚类检验

该检验主要用于衡量整个研究区聚落空间规模的全局空间相关特征，即用于分析聚落在研究区内是否具有空间集聚性。(8)海贝贝、李小建、许家伟： 《巩义市农村居民点空间格局演变及其影响因素》，《地理研究》2013年第12期。公式为：

(4)

式中，Wij(d)为空间权重，以距离规则来定义；Xi和Xj分别表示i和j区域的聚落人口观测值。对G(d)进行标准化Z(G)=[G-E(G)]/[var(G)]1/2，其中E(G)和var(G)分别为G(d)的期望值和方差，根据Z(G)值可判断G(d)是否满足某一指定的显著性水平，以及是存在正的还是负的空间相关性。

(三) 冷热点分析

冷热点分析可用来区分聚落人口高值或低值在空间上发生聚类的位置。公式为：

(5)

式中，Wij(d)为空间权重，以距离规则来定义；Xj表示j区域的观测值。利用与式(2)相同的方法进行标准化处理，若Z(G)为正且具有显著性，则属于高值聚集“热点”区，即聚落人口规模呈现局部的高值集聚；若Z(G)为负且显著，则属于低值聚集“冷点”区，人口规模呈现低值集聚。

(四) 引力模型

通过计算土默特平原聚落间引力强度，可反映各聚落的空间相互作用力和联系量。(9)王凤、刘艳芳、孔雪松等： 《基于社会网络理论的农村社会空间联系分析——以武汉市黄陂区李集镇为例》，《经济地理》2016年第4期。公式为：

(6)

(7)

三、 土默特平原聚落分布形态演变特征分析

(一) 聚落规模等级变化及其特征

为测度土默特平原聚落等级体系，用人口规模作为表征指标，其中1934年图件资料中将村庄人口等级划分为100户以下，100—300户，300户以上三个等级，《归绥县志》中详细记载了其民国元年(1912)至民国二十二年(1933)的户口数及人口数(10)民国《归绥县志》，《中国方志丛书·塞北地方》第10号，成文出版社1968年版，第186页。，经计算，每户平均人口数从5.29人上升至5.75人。其中民国二十二年，户数为44 238户，人口数为254 224人，每户平均人口数为5.75人，因此将1934年聚落户口规模按照6人/户计算得到人口规模划分。为较好地描述土默特平原聚落分布形态的演变特征，考虑到数据的可获取性以及结合当地聚落的发展情况，将研究区聚落规模划分为四个等级，即600人以下，600—1 800人，1 800—5 400人和5 400人以上，以此分析聚落规模等级变化及其特征(表1)。

表1 1934—2019年土默特平原聚落人口规模等级变化

1934、1982和2019年聚落数分别为387、824和937个，其中小于600人的聚落数最多，600—1 800人和1 800—5 400人的聚落次之，大于5 400人的聚落数最少，表明聚落人口等级结构构成比例基本相似，民国以来小规模村庄是主要组成部分。1934—1982年，规模较小的聚落数量变化较明显，增加了2.8倍，这与山西移民的增加密切相关。(11)安介生： 《山西移民史》，三晋出版社2014年版，第421页；王卫东： 《融会与建构——1648—1937年绥远地区移民与社会变迁研究》，华东师范大学出版社2007年版。1982—2019年，聚落增加的同时小于600人的聚落占比变小，表明城镇化的快速发展使人口规模开始扩大，占比提升较明显，存在部分人口从农村向小城镇和中心城区流动的现象。1934—2019年土默特平原聚落人口等级结构呈现明显的金字塔特征，随着年份的增加，人口规模较大的聚落数量比例逐渐增加，金字塔形结构由“扁平”逐渐“长高”(图2)。

图2 1934—2019年土默特平原聚落人口等级金字塔

(二) 聚落分布形态变化及其模式

1. 基于平均最近邻指数法的聚落空间分布形态变化及其模式

利用ANN指数表征土默特平原聚落的空间分布模式，经计算得到三个年份的ANN值均小于1，Z值小于-1.96且通过显著性检验，ANN值分别为0.939、0.903和0.887，表明土默特平原三个年份的聚落空间分布整体上均呈现集聚分布模式，ANN值减小，集聚度增加。通过计算不同人口规模聚落的ANN值和Z值，得到各自的分布模式(表2)。其中1934年和1982年大规模聚落的ANN值小于1，呈现集聚分布模式，Z值为-1.96—1.96，Z检验值不显著，集聚性不明显。其他三个人口等级的ANN值均小于1，Z值在-1.96—1.96，Z检验值不显著，属于随机分布模式，说明民国时期不同人口规模的聚落呈现随机分布的特征。1982年600—1 800人的聚落ANN值小于1，Z值小于-1.96，通过显著性检验，其聚落呈现集聚分布模式，说明在改革开放初期，由于社会经济的快速发展，聚落人口数增加且部分小规模人口具有集聚态势。2019年不同人口规模的聚落ANN值均小于1，Z值小于-1.96且通过显著性检验，呈现明显的集聚分布特征，人口规模较大的聚落集聚态势更为显著。1934—2019年，土默特平原大规模聚落集聚性显著，其他规模的聚落呈现出由随机到集聚的空间分布特征，产生区域人口的极化现象，形成空间非均衡发展的态势。

表2 1934—2019年土默特平原聚落不同人口规模的平均最近邻分析

2. 基于全局空间聚类检验和冷热点分析法的聚落空间分布变化及其特征

运用全局空间聚类检验分析聚落人口规模全局集聚特征，得到Z值分别为5.14、7.58和16.49，表明三个年份的聚落均呈现全局高值集聚特征，Z值增加，全局集聚特征加强。利用冷热点分析局部规模分异特征，以人口等级为统计属性制作土默特平原聚落人口分布“冷热点”图(图3)。1934年研究区东、中、西部分别呈现高、低、高的“三团”核心分布，即东、西部形成2处高值集聚的“热点”区，中部形成1处低值集聚的“冷点”区，“热点”区主要集中在城区周围和西南零散部分，“冷点”区集中在白庙子附近。1982年高值集聚区范围扩大，“热点”区趋于分布在城区四周和距湖泊(哈素海)较近的区域，“冷点”区主要集中在研究区的北部海拔较高的大青山区，呈带状分布。2019年的“冷热点”区域分布与1982年相似，高值集聚区继续在中心城区周围扩散，聚落人口向中心城区集中的趋势明显。“热点”区受到地形条件的限制并没有向山区扩张，在北部和东北部形成一条环形“冷点”带。总体而言，1934—2019年土默特平原人口规模分异明显，均呈现局部集中趋势，以聚落人口规模较大的中心城区为基础，沿着周围向外扩散，聚落空间分布形态呈现出由极核式向点轴式渐进演变的迹象。

图3 1934—2019年土默特平原聚落人口“冷热”点分布资料来源： 基于内蒙古自治区自然资源厅标准地图服务系统的标准地图【审图号： 蒙S(2020)022号】绘制。

(三) 聚落空间网络联系变化及其特征

将土默特平原1934、1982和2019年各个聚落作为网络节点，通过引力模型分别构建矩阵，经计算分别得到74 691、339 076、438 516个连接线。由于引力随距离增大而衰减加快，为简化网络，突出主线，筛选出距离过大和过小的连接线，再进行网络联系分析，经反复试验，选取5—10千米为最佳距离，根据数据特征将联系强度分级，为横向对比，即将联系强度划分为强联系(>2)、中联系(1—2)和弱联系(<1)三个等级。各个节点总强度根据自然间断法划分高、中、低三个等级，得到1934—2019年土默特平原聚落人口网络联系强度图(图4)。1934年人口空间网络强联系主要以乡镇所在地为节点，向附近村庄为轴线进行辐射，县城的辐射作用并不突出，点轴式空间结构并不完整。1982年，人口空间网络强联系仍以乡镇为中心进行辐射，但辐射范围有限。2019年人口空间网络强联系开始以点带线，在中心城区形成较大辐射范围的聚落网络体系。1934—1982年，研究区空间网络结构整体上变化不大，网络强联系逐渐呈现出以城区为中心向四周发散的辐射状空间分布形态，中心城区的作用开始凸显。1982—2019年，中心城区强联系范围明显扩大，城区本身的带动力和辐射强度比乡镇要高。总体来看，1934—2019年土默特平原聚落空间网络结构演变具有非均质性特征，通过对比聚落之间的联系强度差异，网络以高联系度的中心城区和乡镇为核心形成人口集聚中心，尤以中心城区网络联系强度高且密，人口集聚及空间近邻效应显著。

图4 1934—2019年土默特平原聚落空间网络联系强度分布资料来源： 基于内蒙古自治区自然资源厅标准地图服务系统的标准地图【审图号： 蒙S(2020)022号】绘制。

四、 土默特平原聚落分布形态演变驱动因素分析

聚落具有自然资源、生态环境、经济以及社会文化条件等差异性特征，因此研究聚落发展的区域差异性规律，对探索聚落发展的城乡互相作用、区域关联特征及其区域差异的成因机制具有重要意义。(12)金其铭： 《中国农村聚落地理》，江苏科学技术出版社1989年版，第22—30页。因此选取地形、河流、交通因素对土默特平原聚落分布形态演变的驱动因素进行分析。

(一) 地形因素

地形是影响聚落形成和发展的一个重要自然因素。基于DEM高程数据，提取土默特平原的各个聚落的海拔信息。

图5 1934—2019年土默特平原聚落人口规模空间分布资料来源： 基于内蒙古自治区自然资源厅标准地图服务系统的标准地图【审图号： 蒙S(2020)022号】绘制。

土默特平原海拔在982—2 266米，根据研究区的地形特点及实际情况，将海拔划分为≤1 000米、1 000—1 300米、1 300—1 500米、1 500—1 700米和>1 700米五个带，将分级结果与聚落进行叠加，并分别统计不同海拔范围内三个年份的聚落人口规模占比情况(图5，图6)。经计算，研究区聚落分布随着海拔上升呈现出下降趋势，聚落主要分布在海拔≤1 100米的区域，海拔>1 100米的区域聚落较少，这两个区域的面积分别占研究区总面积的54%和46%，但聚落数差异较大，三个年份的聚落占比分别为80.36∶19.64、65.66∶34.34和64.89∶35.11，说明地形限制了聚落的发展，制约了聚落的位置选择。由图5可看出，聚落主要分布在海拔较低的平原，平原地区聚落人口规模大，山区人口规模小，但海拔较高的山区聚落随着年份的增加开始增多。由图6可知，不同规模等级的聚落均多分布于海拔≤1 100米的区域，随着海拔升高，自然环境条件变差，聚落分布少且人口规模较小。但随着时间的推移，小规模聚落在海拔≤1 100米的区域逐渐减少，在其他四个范围中占比均上升，表明聚落在海拔较高的山区增加较多。

图6 1934—2019年不同海拔范围内聚落人口规模数量及占比

(二) 河流因素

以1.5千米为缓冲区半径对河流进行缓冲区分析，计算三个年份缓冲区内聚落人口等级个数和占比情况(表3)。1934、1982和2019年土默特平原落在河流缓冲区内的聚落比例分别为38.24%、41.63%和40.98%。1934—2019年，除600—1 800人的聚落占比受河流因素影响稍微下降外，其他人口等级的聚落受河流因素均增加，人口规模较大的聚落多分布在河流附近，聚落分布形态具有邻河流的指向性。

表3 1934—2019年土默特平原河流缓冲区内的聚落人口规模个数及占比

续表

(三) 交通因素

以1.5千米为缓冲区半径对各年份主要交通线进行缓冲区分析(表4)，其中主要交通线主要包括铁路和高速公路、国道、省道级别道路。1934、1982和2019年土默特平原落在交通缓冲区内的聚落比例分别为34.11%、41.63%和49.38%。1934—2019年，大于5 400人和1 800—5 400人的聚落受交通因素影响较大，河流因素次之，表明人口规模较大的聚落交通指向性更强。小于600人的聚落受河流因素影响较大，交通因素次之，说明交通不便的地区，人口规模也小。河流作为传统的地理因素在1934年对聚落发展作用较大，但随着时间的推移，交通因素对聚落人口空间分布的影响作用增强，高速路的修建使附近聚落布局吸引力进一步增强，从而使周围地区人口规模不断扩大。

表4 1934—2019年土默特平原交通缓冲区内的聚落人口规模个数及占比

交通是实现城市和乡村之间，以及不同地区聚落之间生产联系和物资交流的手段，也满足居民在不同聚落之间的往返流动。(13)李小建： 《农户地理论》，科学出版社2009年版，第114页。土默特平原聚落人口空间网络强联系的轴线发展方向与主要交通线分布具有高度一致性，交通位置的优越性促进了聚落之间的发展与相互联系。人口规模较大的聚落多分布在交通线周围，沿交通线呈现“非等距串珠状”空间结构特征。呼和浩特市作为内蒙古的经济、文化、科教和金融中心，其中心城区是积聚经济、人口和公共服务的中心，具有区位、资源和政策等优势，对周边聚落有着较强的带动和集聚作用，因此大量人口集聚在中心城区。

五、 结 论 与 讨 论

本文以较长时间序列视角，运用GIS空间分析法，定性与定量相结合对土默特平原聚落分布形态演变特征及其驱动因素进行研究。结果表明：

1934—2019年土默特平原在整体上聚落分布形态变化较大，空间分布非均衡发展的趋势明显，呈现出由极核式向点轴式演变的迹象。近90年来，土默特平原聚落规模等级体系以小聚落为主，规模较大的聚落数量和比例增加，人口等级结构由“扁平”向“长高”的金字塔形结构转变。聚落结构整体上呈集聚分布，除大规模聚落集聚性不显著外，其他三个规模等级的聚落分布由随机向集聚分布模式转变，人口产生区域极化现象。聚落人口规模分异明显，均呈现局部高值集聚特征，热点区以中心城区向周围扩散，聚落由极核式向点轴式空间结构演变。研究区以高联系度的中心城区和乡镇为核心形成人口集聚中心，其网络强联系作用凸显，空间近邻效应显著，人口规模较大的中心城区成为强联系节点。

在整体上，地形、河流、交通因素是1934—2019年间研究区聚落分布形态演变的主要驱动因素，聚落的低海拔、邻河流、邻干道、邻城镇指向性强。人口规模较大的聚落多分布在地势低平、邻近河流的地区，山区聚落人口规模较小。随着社会经济的发展，自然因素的影响作用下降。但在较长时间尺度上，地形和河流等自然因素是聚落空间分布的形成与演变的基础性因素，交通因素对聚落分布形态的影响增强。

纵观土默特平原聚落分布形态的演变脉络，自清代以来，大量晋陕移民从口内进入土默特平原，从事农业生产、商品贸易等活动，后逐渐定居于此，形成了大量村落，由此该地区形成人口稠密的农业耕作区。该区域水利资源丰富，自民国以来水利日兴，渠道渐增，沿河村落受益较多，因此研究区聚落的形成和发展也受到惠民灌溉区建设的影响。随着呼和浩特、包头在新中国成立后的工业化发展以及改革开放后工业化进程的快速推进，工业化的发展带动该区域就业、经济、生活方式等方面变化，聚落分布形态随之也发生变化。同样，在区域经济发展水平的提高和城镇化进程的快速推进下，乡村人口不断向中心城镇转移，大规模聚落在城市周围集聚分布，区位条件也是影响聚落布局的重要因素。近几年，土默特平原的区域规划政策深刻影响着聚落的发展，尤其是呼和浩特市经济技术开发区的建设吸引了大量的人口，从而带动区域聚落发展。

土默特平原原本以牧业为主。清初以来，内地移民推动了农业的发展，农业资源的优劣对聚落分布形态产生了较大的影响，研究区北部多为山地，开垦成耕地的范围有限且土地资源贫瘠，因此分布在北部的聚落较少且规模较小。而南部多为土壤肥沃的平原，土层深厚，便于开垦，因此聚落较多且大规模聚落多集中于此。近几年，随着城镇化进程的快速推进，中心城区成为该区域聚落集聚的核心，聚落分布形态发生显著变化。其中不同时期的中心城市对周围聚落的影响具有差异性，1934年以归化城和绥远城为核心，其周边多数为较小规模的聚落集聚，1982年中心城区的周边聚落较多且规模较大，2019年中心城区周边的聚落聚集范围扩大，其区位优势对聚落的辐射作用显著。总之，土默特平原的“游牧—农业—城镇化”这一发展过程对研究区聚落分布形态的演变起到重要的影响。

总体而言，较长时期的聚落分布形态演变是人地关系长期互相作用的结果。聚落分布形态是一个复杂的过程，本文对于其影响因素的分析有限，由于数据资料不足，未利用影像提取斑块面积与聚落人口规模及其发展之间的关系进行分析，可作为今后的研究方向进行深入探讨。