中国村庄空间分布特征及空间优化重组解析_杨忍.docx
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1、2. 3. A : 4 ; 第 36卷第 2期 2016年 02月 地 理 科 学 Scientia Geographica Sinica Vol. 36 No. 2 Feb., 2016 杨忍,刘彦随 ,龙花楼,等 .中国村庄空间分布特征及空间优化重组解析 J.地理科学 ,2016,36(2):170-179.Yang Ren, Liu Yansui, Long Hualou et al. Spatial Distri- bution Characteristics and Optimized Reconstructing Analysis of Rural Settlement in Ch
2、ina. Scientia Geographica Sinica,2016,36(2):170-179. doi: 10.13249/ki. sgs.2016.02.002 中国村庄空间分布特征及空间优化重组解析 杨忍 1,刘彦随2 ,龙花楼2,王洋3,张怡筠1 (1.中山大学地理科学与规划学院,广东 广州 510275; 中国科学院地理科学与 资源研究所,北京 100101; 广州地理研究所,广东 广州 510070) 摘要 :以中国电子地图数据和分县经济社会数据为基础,利用最邻近距离 R 指数模型分析中国村庄分布模式格 局,结合地理探测器的研究方法对影响因素进行探测识别,同时解析乡村空间优
3、化重组背景和模式。研究得出 以下主要结论: 中国村庄空间分布呈现出聚集、随机、离散均匀分布的并存空间分布模式,村庄空间分布模式 区域差异特征显著。东南半壁的村庄分布密度远大于西北半壁,不同地域类型区的村庄空间分布模式表现出各 异的特征。平原地区的村庄空间分布密集,空间分布模式以随机、分散为主,村庄之间邻近距离较近。高寒山 区、沙漠边缘地带,村庄空间分布密度极低,村庄之间邻近距离偏大,村庄空间分布相对聚集。丘陵、山地交汇过 渡地带,村庄空 间分布密度较大,空间分布模式偏向随机分布。 村庄分布受到传统因素和经济发展双重因子 的影响,传统影响因素依然在发挥作用,但经济发展的影响愈加明显。不同区域地形
4、、水资源条件对村庄分布影 响显著。交通条件、产业非农化、经济发展、农业现代化发展对乡村生活、生产空间的空间形态和分布模式产生 剧烈影响。 伴随乡村各种生产要素非农化流失,村庄空间亟待优化重组,优化以镇区为依托的中心村 -基层 村体系空间组织结构应为乡村物质空间优化重组有效选择。 在不同地域类型区域,村镇格局的空间优化重 组形态可以采用放射均衡、放射非均衡、多核心均衡、走廊式布局模式及混合模式。 关键词 :村庄空间分布模式;地理探测器;村镇体系重构;村庄规划;乡村地理学;中国 中图分类号 : K901.8 文献标识码 : 文章编号 1000-0690(2016)02-0170-10 伴随快速工业
5、化和经济社会不断发展进步, 整个城乡发展格局正经历快速转型过程 1。 新型 城镇化战略背景下,加快构筑村镇建设格局,是构 建城乡发展一体化新格局的根本要求 ,也 是打破 城乡二元结构和破解 “ 三农 ” 问题的现实途径。村 庄是居民以农业为主要经济活动的空间聚落 ,也 是乡村聚居社会的载体和农村居民发展容器平 台,通常指社会生产力发展到一定阶段上产生的、 相对独立的、具有特定的经济、社会和自然景观特 点的地区综合体 2。在中国广阔的地域上,有着丰 富的各具特色的乡村聚落 ,有 着各自的形态和集 聚规律。村庄的空间分布特点一定程度上反映了 在不同生产力水平下人类生产 、生 活及其与周围 环境的关
6、系。村庄空间分布的特点、规模大小、动 态迁移等受到多种环境因子和社会经济发展状况、 历史渊源、文化习俗及一些突发性因素等影响 3,4。 乡村聚落空间分布历来是地理学关注的重要方 面 。 在 20 世纪 2060 年代 ,欧 美学者对乡村聚落 的形成、发展、分类、职能、规划等方面进行系列研 究 3, 。理论研究突破以克里斯泰勒的 “ 中心地说 ” 的提出及其在乡村聚落研究为代表 57。在计量革 命的推动下 ,乡 村地理学及乡村聚落空间研究走 向定量化,广泛应用吸收行为科学成果,强调人类 的干预和决策对聚落分布、形态、结构产生重要影 收稿日期 : 2014-12-30;修订日期 : 2015-03
7、-06 基金项目 :国 家自然科学基金青年项 目( 41401190、 41101165、 41401164)、中 央高校基本科研业务费专项资 金( 15lgpy34)资 助 。 Foundation: National Nature Science Foundation of China (41401190、 41101165、 41401164), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (15lgpy34). 作者简介 :杨忍 (1984-),男,贵州毕节人,博士,讲师,主要从事乡村转型与村镇规划、城乡转型重
8、构与区域研究、土地规划管理及 GIS 应用研究。 E-mail: 通讯作者 :刘彦随,教授。 E-mail: 治权力和政治经济环境的可相作用和影响 。 dmin = 1 dmin(Si) ni=1 R = dmin2 n A (3)E(dmin) = 1 A +(0.0541 + 0.041) p 的空间位置 。点的空间分布模式虽有千变万化, PD,U = 1 - 12 nD,i2U n U i=1 次一级区域的方差 。 假设 0,模 型成立 , PD,U y S n p R , P n n m P P 1 2 3 4 5 2 期 杨忍等:中国村庄空间分布特征及空间优化重组解析 171
9、响 815。激进派代表人物哈维 (D Harvey)以社会冲 突为研究内核 ,强 调应该从社会 、政 治 、文 化等对 聚落环境的影响进行研究,还要了解社会制度、政 1620 国内对乡村聚落的研究起始于, 20 世纪 40 年代,当 时主要研究的是古建筑和古民居的工作 ,偏 向建 筑学方面的研究,对影响聚落的气候、地理、文化、 社会背景等较少 。 至 80 年代之后 ,乡 村聚落的研 究转向多角度 、多 方位 、多 学科综合性的视角 ,集 中于乡村聚落的类型、体系等研究。随着 GIS 和遥 感技术不断发展,基于 GIS 的技术方法研究乡村聚 落的空间分布规律具有良好的应用效果 21,22。 2
10、0 世纪 90 年代以来 ,国 际上已经出现应用模糊数 学 与神经网络相结合的 GIS 方法研究地理现象的空 间分布规律问题 23, 24。 伴随乡村生产要素快速非 农化,广大农村地区普遍存在人口过疏化问题,统 筹城乡城镇化战略要求重新考探讨构筑村镇体系 格局 ,迫 切需要在多尺度的中国村庄空间分布模 式格局的研究基础之上 ,以 期探测识别空间分布 模式的地理因子 ,并 从理论层面探讨村镇体系解 构,研究成果以期为乡村的空间规划、空间整合、村 镇空间体系的构建和发展策略提供理论支撑和实 践指导,丰富乡村地理学研究内容。 1 研究方法与数据来源 1.1 研究方法 1.1.1 村庄点空间分布模式
11、村庄在大尺度地理空间上可以抽象化为点状 地理事物 ,点 的空间分布模式可以看作研究区内 一系列点的组合 ,其 中 Si=(xi, i)是第 i 个观测事件 22 始终不可能超出从均匀到集中分布的空间模式, 客观地理事物抽象点的空间分布有 3 种基本类型: 随机分布、聚集分布、均匀分布。采用定量化的方 法揭示地理事物点空间分布规律 ,研 究分布模式 形成的自然、经济、社会影响因素颇为重要。 1.1.2 最邻近距离法 最邻近距离法是使用最邻近的点对之间的距 离描述点的空间分布模式。首先计算相邻的村庄 点对之间的平均距离 ,并 与随机模式之间相似性 进行比较。如果观测模式的最邻近平均距离大于 随机分
12、布的最邻近距离,观测点趋于均匀,如果观 测模式的最邻近距离小于随机分布模式的最邻近 距离,则趋向于聚集分布。计算过程如下 22: 计算任意一点到最邻近点的距离( dmin)。 对所有的 dmin按照统计区域中点的数量 n, 求平均距离( dmin),即 n ( 1) 式中, i为研究区域中的事件; 是村庄点数量。 在随机分布模式中得到平均的最邻近距 离,其期望为 E(dmin),定义最邻近指数 R 为: E(dmin) ( 2) 依据理论研究 ,在 随机分布模式中平均最邻 近距离与研究区的面积 A 和村庄点数量 n 有关。 E(dmin) = 1 考虑边界修正时,计算模型改为: 2 n n n
13、 ( 4) 式中, 为研究区边长。当 R=1,村庄空间分布为随 机空间分布 ;当 R1,村庄点之间最邻近距离大于随机分布过程 的最邻近距离 ,研 究区中的村庄空间分布趋向于 均匀分布。极端均匀的分布模式是在均质区域上 邻近的 3 个点构成等边三角形,即空间被正六边形 划分,点位于正六边形中心,这实质上是克里斯特 勒中心地分布模式,对应的平均邻近指数为 2.149。 1.1.3 地理探测器研究方法 利用地理探测器的研究方法对村庄空间分布模 式的影响机理分析。地理探测器计算模型如下 23 24: m D,i ( 5) 式中, D,U为村庄空间分布模式的影响因素探测力 指标 , D,i为次一级区域的
14、样本数 , 为整个区域的 样本数, 为次级区域的个数,整个区域 2U为分县 尺度上村庄空间分布最邻近指数 R 的方差, 2UD,i为 2 UD,i 的取值区间为 0,1, D,U=0 时 ,表 明县域 R 指数的 空间分布呈随机分布 , D,U值越大 ,说 明分区因素 对村庄空间分布 R 指数的影响越大。选取高程 ( x )、降 水( x )、城 镇化 率( x )、离 主干 交通线平均 距 离( x )、固 定 资 产 投 资( x )、离 中 心 城 市 距 离 自于 2012 年的 125 万 的中 国电子地 图 ,其 中 年的中国区域经济统计年鉴 、 中国县域统计 年鉴 以及各省、直辖
15、市的统计年鉴。 km 。在人口密度大的沿江平原、低山丘陵、山地缓 6 7 8 9 R R R 172 地 理 科 学 36 卷 ( x )、农 民人均收 入( x )、产 业非农化 率( x )、人 均 GDP( x )、人口密度( x10)、劳均粮食产量( x11)、农业 机械总动 力( x12)、人 均耕地面 积( x13)等 13 个指标 进行区域分级分区(表 1),分别探测对县域层面村 庄空间分布指数 R 的影响因素进行定量探测。 1.2 数据来源 研究中所涉及的 340 万个自然村庄点数据来 25 所涉及的乡镇边界和 县(区)边 界 ,以 及交通线数 据来自中国科学院地理科学与资源所
16、地球科学数 据共享中心 ,分 县(区)经 济社会数据来源于 2013 26 27 2 结果分析 2.1 中国村庄空间分布特征 2.1.1 县域村庄密度空间分布特征 中国地域广大,区域资源禀赋、自然环境和经 济社会发展存在显著地域差异,村庄作为农村人口 生活、生产的聚居空间,空间分布特征和模式差异 巨大。县域尺度上,中国全域的村庄密度空间分布 具有 4 个特征: 腾冲 -瑷珲人口线以东的东南半 壁区域,村庄空间分布密度高于西部地区和北方边 境地区(图 1)。 中国的自然村庄的空间分布存 在 4 个高度密村庄密集区域,即为川黔渝交接片区 (包括遵义市北部、重庆市西南部、内江市、自贡市、 乐山市、成
17、都西南部、遂宁市)、川秦交接片区(包括 广元、巴中、万州区、达州等市(县)、长株潭片区(主 要包括怀化、邵阳、衡阳、湘潭、长沙、萍乡、娄底、岳 阳等市(县)、皖豫鄂集中片区(包括武汉、黄石、鄂 州、黄冈、安庆、六安、合肥、巢湖、信阳、孝感、驻马 店等市(县),自然村庄分布密度大部分高于 2 个 / 2 坡或山缘等的自然村的内部人居空间特征总体上 呈现为少集中、多分散格局,每个自然村因人口稠 密而高度临接(自然村界限模糊),形成了 4 个乡村 分散人居的高 度密区域 。 这些地区都是属于人口 密集地区,自然资源禀赋条件不同,未来村镇空间 格局优化方向和模式应加以区别对待。 村庄分 布密度的集中性
18、比较明显 ,村 庄空间分布密度 0 0.5 个 /km2 的 县 域 为 1 349 个 ,占 总 统 计 县 域 的 46.31%,平均密度 1.5 个 /km2以下的县域占到总的 县域的 87.3%,高密度地区的县域占 12.7%。 西 部地区的西藏、新疆、青海、内蒙、西南西部的村庄 空间分布密度偏低 ,乡 村聚居的形式和自然环境 的人居适宜性的限制 ,地 广人稀直接导致村庄的 空间分布特征上呈现为低密度形态。 2.1.2 县域村庄空间分布模式特征 农村聚落占据一定物质空间且具有相应的空 间组织结构,其抽象为系列村庄点之后,村庄空间 分布特征除了空间分布密度之外 ,深 化揭示村庄 的空间分
19、布模式为村庄空间分布特征研究的重要 内容 。 借助 ArcGIS 软件平台 ,利 用最邻近平均距 离和理想随机分布的理论距离进行 R 指数的综合 测评,以县域矢量边界进行 R 指数的空间分布模式 定量统计 。 参考前人研究结果 : 0.6 为聚集分 布, 1.5 为均匀分布,当 R 介于 0.61.5 之间,按照 等距细分为 3 类,即 0.60.9 为集聚 -随机分布, 0.9 1.2 为随机分布 , 1.21.5 为随机离散分布 22。 中国 全域范围内自然村庄的空间分布模式特征的区域 差异性显著,主要呈现为 6 个特征(图 2)。 整体 上腾冲 -瑷珲人口线以东的东南半壁区域的村庄 空间
20、 R 指数普遍高于西部地区和北方边境地区,东 部地区的村庄空间分布趋向于随机 、分 散分布模 式 ,西 部地区的村庄空间分布呈现出集聚特征 。 自四川盆地东缘至岳阳段长江中上游段, 1, 村庄聚落空间分布呈现分散至均匀分布空间形 态 ,村 庄空间布局依然以传统的分散型布局形 态 为主。 R 值最大为 2.13, 其地域范围主要包括广元 市、绵阳市、德阳市、遂宁市、内江市、自贡市、宜宾 市、泸州市、涪陵市、万州区、恩施市、张家界市、常 德 市 、益 阳 市 、株 洲 市 、湘 潭 市 的 地 域 大 部 分 范 围。 黄土高原东部、黄淮海平原、长江三角洲地 区的农区大部分地区的村庄空间分布 R
21、指数在 阈值 x1(m) x2(mm) x3(%) x4(km) x5(108元 ) x6(km) x7(103元 ) x8(%) x9(103元 ) x10(人 /km2) x11(103kg/人 ) x12(kW/hm2) x13(hm2/人 ) 一级区 1000 800 50 30 50 150 7.5 75 30 300 3.0 1.5 0.2 v R C R R 2 期 杨忍等:中国村庄空间分布特征及空间优化重组解析 173 大于 1.2 的县数占 9.81%。村庄空间分布模式的自 西向东的集聚 -随机 -分散 -均匀分布递进梯度特 征显著。村庄空间分布模式测度依据的是村庄之 间最小
22、邻近平均距离 ,村 庄之间最小邻近平均距 离的变异系 数( C)可 以反映出村庄之间的互动联 系紧密程度的差异 ,分 县统计的村庄之间最邻近 平均距离 Cv值偏大 ,低 密度 、 值偏低的地广人稀 地区的村庄之间最邻近距离差异极大 ,由 于自然 生存环境的限制 ,青 藏高原高寒地区 、内 蒙西部 、 新疆南部的沙漠地区的人居环境适宜性极差直接 影响到村庄聚落空间分布。华北平原、东北平原、 长江中下游、四川盆地地区的乡村人居环境较好, 村庄空 间选择限制性因素比较小 ,通 常是以传统 耕作半径来自然形成村庄空间分布特征 ,体 现为 一种趋于均匀的空间分布形态 ,村 庄之间最小邻 近距离差异不大
23、。 云贵高原 、闽 南丘陵 、粤 北山 区、广西喀斯特地区、东北林区受到地形条件的影 响 ,乡 村聚落多沿河 、沿 路相对聚集空间分布 ,村 庄 之 间 的 邻 近 距 离 之 间 差 异 相 对 较 大 , v 值 在 0.510.75 之间(图 3)。 1.001.20 之间 ,村 庄自然聚落呈现出趋向随机空 间分布模式 。 西部的西藏 、四 川西部 、甘 肃西 部、内蒙西部、新疆等大部分地区的村庄自然聚落 空间分布 R 指数普遍小于 0.67,村庄空间分布的集 聚性特征极为显著 ,该 地区的大多属于地广人稀 的低密度空间分布地区 。 云南 、广 西 、广 东 、福 建等省大部分县域的村庄
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