农村社区选址布局模型探讨——以青岛西海岸地区为例

于兰军 ， 李砚芬 ， 燕 月 ， 刘 猛

(1.山东省城乡规划设计研究院，济南 250013； 2.济南市规划设计研究院，济南 250000)

农村社区选址布局模型探讨
——以青岛西海岸地区为例

于兰军1， 李砚芬2， 燕 月1， 刘 猛1

(1.山东省城乡规划设计研究院，济南 250013； 2.济南市规划设计研究院，济南 250000)

系统梳理了农村社区选址布局的相关研究进展，重新建构社区选址布局的基本原则并予以数学抽象。在此基础上引入泰森多边形和引力模型，以村庄发展潜力、社区最大服务半径为基本控制条件，依托MapBasic平台设计相应算法，分别建立农村社区选址模型和社区服务范围模型，构建了由计算机辅助实现的农村社区选址布局模型系统,并以青岛西海岸地区为实证地区，将模型系统应用于该区域农村社区选址布局规划实践中。研究结果表明，构建的模型系统适应性较强，通过村庄发展潜力与社区空间约束相关联，可有效提高农村社区选址布局规划的科学性与合理性，为当前农村社区建设提供一定的指导和借鉴。

农村社区；布局模型；发展潜力；服务半径;青岛西海岸地区

改革开放尤其是20世纪90年代以来，随着工业化和城镇化的快速推进，农村人口大量涌入城市，农村地区去精英化和村庄空心化等现象愈发明显，长期以来与小农经济相适应的传统农村聚落体系正迅速解构，而现代农业的发展和农业生产方式的变革更是加剧了这一进程。农村地区迫切需要建立一种新的秩序，以重新激发发展活力，进而实现城乡由“二元结构”向“一体化发展”的转变，农村社区建设是重要环节。而社区在哪里建设或社区服务中心在哪里布局则是首先必须解决的问题，这是本研究的基本切入点。

1 相关研究概述

农村社区选址布局实际上是农村聚落体系选择性重构过程，在部分地区也被称为村庄布点或者村庄合并。目前关于农村社区选址布局的研究主要集中于3个方面:① 侧重于村庄发展潜力评价，并基于此进行社区选址布局。张军民等采用因子分析方法，对青岛市旧店镇的61个行政村进行综合排序，并以此为原则确定了中心村的布局和迁村并点方案[1]；李建伟等选取地理环境、村镇规模、经济发展、公共设施、集中程度5项指标，采用层次分析法构建指标体系，并应用于西安市长安子午镇迁村并点工作中[2]；陈有川等基于城镇化能力和搬迁成本综合评判村庄发展潜力，对山东省胶南市村庄进行布点规划[3]；江华基于生态环境、经济条件、区位与交通条件、市政基础与公共服务设施、人口与用地规模和产业相容性条件等因素构建指标体系，提出城乡统筹背景下成都农村居民点选址方法[4]。② 侧重于技术方法的探讨，常引入GIS技术进行社区选址辅助分析。王恒山等采用定性与定量结合的方法，融合数学模型与GIS技术建立了平原地区的村庄布局决策支持系统[5]；王跃等利用遥感和GIS技术提取了苏州城郊村镇空间分布的特征参数，探讨了该区村镇分布的主要影响因素和主要表现规律，并在此基础上提出了村镇布局调整的决策方法[6]；宋小冬等总结了有关村庄布点的研究和规划方法，提出“潜力评价+布局优化”的分析框架，基于GIS建立“选址-配置”模型，并以河南省临颍县台陈镇的村庄规划为例，进行了实验性应用[7]。张艳粉等基于GIS方法提出了巩义市西村镇中心村布局方案，并运用Voronoi图分割势力范围，验证了村庄空间布局的合理性[8]。③ 侧重于社区选址布局理论、原则的讨论和有关规划实践经验的总结，以该类成果最为丰富。乔家君首次从理论层面系统分析了乡村社区的空间构成和发展机制，提出了乡村社区空间组织与优化的重点和方式[9]；曹大贵等以南京市郊县冶山镇村庄合并规划为例，提出了村庄合并规划的方法与步骤，指出村庄合并主要应考虑人口规模、合并半径、经济发展、交通和用地条件、自然及历史等因素[10]；章建明等提出县(市)域村庄布点规划应从村庄规模、产业、职能分析入手，结合村庄发展策略、容量预测，在保持村庄体系结构科学合理的基础上，以集镇、中心村为重点，以撤并自然村与建设基层村为主要手段[11]；田洁等指出城乡统筹背景下的村庄布点规划应综合考虑城镇总体规划和农村经济发展，以集约和节约用地为宗旨，统筹考虑城乡建设用地总量的控制与使用、统筹村庄整合与资源保护的协调[12]；甄延临等提出村庄布点规划的重点应该是农村居民点重构、建设规模和空间形态，认为应在村庄发展等级分类基础上制定规划措施[13]；陈有川等提出通过出行距离、镇区路网延展，并结合土地利用规划综合确定村庄布点方案[14]；胡厚国等对新型城镇化导向下的都市城郊型村庄布点规划进行了探讨[15]；段威等以江苏金坛市为例，基于农民视角，提出了村庄布点规划的思路和对策[16]。

总体上看，现有农村社区选址布局有关研究和规划实践多以选址布局影响因素或原则的定性分析为基础，定量分析多集中于评价村庄的发展现状和发展潜力，或者引入GIS技术对选址布局方案进行验证，很大程度上忽视了社区选址布局过程中空间的内在约束作用，或者说在形成社区选址布局规划方案的过程中，这种空间约束主要依赖于主观判断，随意性较大。因此，本研究将村庄发展潜力与空间相关联，试图建立一种可由计算机自动实现、约束条件可调节、不依赖于主观判断的空间选择模型，以此作为社区选址布局规划的辅助手段。

2 农村社区选址布局模型系统

2.1 总体思路

本研究提出的农村社区选址布局模型系统建立在村庄发展潜力综合评价基础上，由农村社区选址模型和社区服务范围划分模型两部分组成，通过MapBasic编程实现。其中现状村庄发展潜力由于地域性较强，需要结合具体地区做具体分析，考虑到模型的可移植性，拟将评价结果作为模型的输入条件处理(图1)。

图1 模型系统构建总体思路Fig.1 General idea of constructing a model system

2.2 原则与抽象

考察不同时期的农村社区选址布局原则，大致可以分为3种类型：第一类可以直接量化表征为现状村庄发展潜力，如发展基础、自然及交通条件等；第二类为空间约束，主要通过拟建社区的空间制衡关系发生作用，如耕作半径和服务半径等，决定了一定区域内设置的社区总量和社区规模；第三类为人文因素，主要包括居民的生活习惯、价值取向、社会关系等，可以通过访谈、问卷调查等方式反馈。由于本研究侧重于讨论社区选址布局模型，人文因素暂不考虑，可在布局方案形成后作为进一步校核的依据。

为便于模型处理，并考虑社区设置在一定时期内保持稳定，提出如下社区选址布局的基本原则:① 社区选址布局只在现有村庄基础上优化，不新建；② 城镇(市)规划区范围内按总体规划实施，布局时不作考虑；③ 凡距离小于社区最大服务半径(耕作半径或服务半径)的村庄原则上纳入社区；④ 发展潜力相对较小的村庄纳入社区；⑤ 具有特殊价值的村庄视为独立社区予以保留。

进一步对原则进行如下抽象:设某地现状有村庄n个，构成集合V={v1，v2，…，vn}，其中具有特殊价值的村庄集合记为D，落在城市(镇)规划区内的村庄构成集合C；规划社区集合设为P={p1，p2，…，pm}，Ei是规划社区pi所提供服务的村庄集合，E是所有纳入社区的村庄集合，r为最大服务半径，dij为现状村庄di与dj之间的距离，si为现状村庄vi的发展潜力，则社区布局的原则可以抽象为:①P⊆V，D⊆V，D⊆P，V=P+E+C；② 假如si

2.3 农村社区选址模型

农村社区选址模型主要基于社区选址原则，结合泰森多边形实现。泰森多边形也称Voronoi图，是计算几何中一种几何结构，也是一种空间分割方法[17]，应用较为广泛，在地理学领域多集中于城市影响区的划分研究[18-19]，在农村领域相对较少。

社区选址布局主要解决社区选址与服务区划分问题，通过布局尽量少的社区并最大程度地满足需求，实现整体最优。理想的的布局方案与泰森多边形的要求颇为吻合，理论上具有如下特征:① 每个社区服务范围内仅有一个社区提供服务；② 社区服务范围内的任一点到相对应的社区距离最近；③ 位于某一社区服务范围边界的点到相邻社区的距离相等。

本研究尝试引入泰森多边形建立农村社区选址模型，基本输入为:① 属性中包含发展潜力评价结果的Mapinfo格式现状村庄空间布局数据；② 社区最大服务半径。其中输入②在应用模型系统进行具体地区的社区选址布局研究时，可结合实际情况进行设置，也可设为多个值形成多个比选方案。

2.4 农村社区选址步骤

① 在现状村庄集V中选取潜力最大村庄，记为pk，同时从现状村庄集中去除与p1距离小于服务半径r的村庄。

② 从现状村庄集V中选择距离p1在r与2r范围内的潜力最大村庄点，记为p2，同时从现状村庄集中去除与p2距离小于服务半径r的村庄。

③ 以p2代替p1，重复②的过程，最终形成社区集P={p1，p2，…，pm}，m为初步确定的规划社区数。

④ 以P={p1，p2，…，pm}为离散点集，建立泰森多边形。

⑤ 求泰森多边形最大空圆半径Rmax。

⑥ 如果Rmax>r，则根据最大空圆定位策略，查找所有现状村庄中距离最大空圆所对应圆心最近的村庄，加入规划社区集P，重复步骤④和⑤。

⑦ 最终形成最优社区布局P。

2.5 社区服务范围划分模型

社区服务范围划分模型主要基于引力公式。地理学认为，空间中的地理要素之间存在着相互作用，这种作用量随距离的增加而减弱。通常，越靠近中心点，吸引点的点位势能越大，所受到的引力就越大[20-21]。引力大小一般用公式(1)进行量度。

(1)

式中:Rij为地理要素pi与pj之间的引力值;G为常数;Ki，Kj为pi与pj的规模;dij为pi与pj的距离。

既有研究中，引力公式较多地被用于城市联系强度、断裂点分析等[22-24]，本研究认为，引力公式同样可用于社区服务范围研究，且在具体研究乡村地域内规划社区对某个确定村庄吸引力时公式(1)可进一步简化为:

(2)

式中：Rij为规划社区pj对村庄pi的引力值;Kj为社区pj的人口规模；dij为村庄pi与pj的距离；V为现状村庄集；P为规划社区集。

可以假设在社区选址布局过程中，乡村地域范围内的村庄将由对其引力最大的规划社区提供服务。于是，设Ej是规划社区pj所合并的村庄集合，Rij为pj对被合并村庄ei的引力值，所有规划社区pj对ei的引力值构成集合Ri，则社区服务范围模型可以抽象为:如果Rij=Max(Ri)，j=1，2，…，m，有ei∈Ej。本研究提出社区服务范围模型的基本算法流程如图2所示，输入条件为农村社区选址模型运算结果，属性中要求带有现状村庄人口规模，数据类型为MapInfo格式。

3 模型在社区选址布局规划中的应用

3.1 研究区概况

研究区为青岛西海岸地区，主要指胶州湾南翼，原青岛胶南市行政辖区范围*2012年12月，原胶南市与原青岛黄岛区合并为新的黄岛区，但由于是整建制合并，仍保持了原胶南市乡村地区的相对完整性，并不影响其实证价值。，东部和南部面海，西部为山地丘陵。陆域面积1 846 km2，人口84万人，共23个乡镇单元，涉农村居970个，涵盖人口近70万。研究区现状涉农村居分布密度0.54个/km2，平均规模719人。近10年间，38.97%的涉农村居人口出现不同程度的减少，乡村地区去精英化和空心化相当明显，迫切需要重新建构乡村地区发展秩序，以激发其活力。

3.2 模型输入设定

3.2.1 村庄发展潜力评价。根据研究区特点，考虑到数据可获取性，本研究选取与村庄发展密切相关的人口、经济、公共服务、区位交通以及地形条件5类共13项指标建立评价体系(表1)。其中地形坡度和起伏度由地形图经ArcGIS软件分析提取；区位交通和公共服务相关指标主要通过到达城区、城镇以及高速公路出入口以及相应公共服务设施的通行时间表征，其值借助ArcGIS距离成本分析获得。

表1 村庄发展潜力评价指标体系Tab.1 Village development potential evaluation system

评价结果显示，发展潜力较大的村庄主要分布于研究区东中部和东北部地区，在城区及周边地区相对集中，外围乡镇中驻地村发展潜力相对较高，西部山地丘陵地区村庄发展潜力普遍较小(图3)。

3.2.2 最大服务半径。最大服务半径取决于最大耕作半径和主要公共服务功能的最大服务距离。有关研究表明，该数值一般取1.5～3.5 km[7,25-27]。《山东省农村新型社区建设技术导则(试行)》(2011)也有关于农村新型社区选址应满足耕作半径不大于3.0 km的要求，在研究区社区选址布局规划中，拟分别设定最大服务半径为2.0，2.5，3.0 km。

图3 村庄发展潜力综合评价Fig.3 Village development potential comprehensive evaluation

3.3 社区布局方案与评价

将村庄潜力评价结果以及相应的最大服务半径输入社区选址布局模型系统，分别得到3个比较方案(图4)。其中方案(a)布局农村社区总数139个，社区服务人口规模最多为8 896人，最少为102人，平均服务人口2 565人；方案(b)布局农村社区总数92个，社区服务人口规模最多为16 054人，最少为80人，平均服务人口4 010人；方案(c)布局农村社区总数67个，社区服务人口规模最多为15 176人，最少为520人，平均服务人口5 074人(表2)。3个方案确定的农村社区共涉及201个现状村庄，其中3个方案均选定的村庄21个，有2个方案涉及的村庄56个(不包括3个方案共同选定的村庄)。3个方案中，有2个方案出现了覆盖人口100人左右的社区，主要为中西部现状村庄人口规模小、分布较为稀疏的山地丘陵地区，基于空间布局的整体最优考虑，模型仍将其纳入社区布局的备选范围；而随着最大服务半径的放大，社区服务人口规模也逐渐增多，尤其在东部村庄规模大、分布密集地区表现更为明显，但这仅为现状村庄人口的累计，随着工业化和城镇化进程的推进，部分人口将逐步从社区移出，因此，实际社区需要提供服务的人口应远小于该数值。

以模型生成的3个方案为基础，综合考虑历史习惯、居民意愿等人文因素，形成最终规划方案*该规划于2012年11月22日经原胶南市人民政府批复实施。。对比模型系统生成的3个理论方案与最终批复的布局方案，批复方案中研究区农村社区共82个，其中63个在模型生成的社区备选集中，占76.8%，其差距主要是由于实际操作中社区选址更容易受到当地居民的传统习惯以及地方政府的开发意向影响，社区并不一定布局于理论上发展潜力最大的村庄，在空间上也不一定能满足服务半径最大的要求，难以实现理论上的整体最优，但这并不影响模型系统在社区布局规划中的应用价值。

图4 模型生成的研究区农村社区布局方案Fig.4 Model-generated arrangement scheme of rural communities in the study area

方案最大服务半径/km农村社区总数/个最多服务人口/人最少服务人口/人平均服务人口/人方案(a)2.013988961022565方案(b)2.59216054804010方案(c)3.067151765205074

4 结论与讨论

4.1 结论

1)对当前农村社区选址布局有关研究进行了梳理，指出农村社区选址布局实际上是农村聚落体系选择性重构过程，认为当前农村社区选址布局中存在依赖主观判断、随意性较大的问题。

2)总结提炼了农村社区选址布局的基本原则，将其分为3种类型，第一种可以直接量化表征为现状村庄发展潜力；第二种为空间约束，主要通过拟建社区的空间制衡关系发生作用；第三种为人文因素，主要包括居民的生活习惯、价值取向、社会关系等。

3)引入泰森多边形和引力模型，以村庄发展潜力、社区最大服务半径为基本控制条件，依托MapBasic平台设计相应算法，分别建立农村社区选址模型和社区服务范围模型，构建了由计算机辅助实现的农村社区选址布局模型系统，丰富了社区选址布局的技术方法。

4)以青岛西海岸地区为实证地区，选取人口、经济、公共服务、区位交通以及地形条件5类共13项指标建立村庄发展潜力评价体系，引入GIS技术，系统评价了实证区村庄发展潜力，发现发展潜力较大的村庄主要分布于研究区东中部和东北部地区，在城区及周边地区相对集中，外围乡镇中驻地村发展潜力相对较高，西部山地丘陵地区村庄发展潜力普遍较小。

5)运用构建的模型系统分析了实证区社区选址布局，并将模型系统得出的理论方案与最终批复方案相比较，验证了模型系统的实用价值。

4.2 讨论

农村社区选址布局是一个复杂过程，牵涉到农村居民的切身利益，也与区域城镇化进程密切相关。本研究主要针对农村社区布局模型系统进行了一般性探讨，一定程度上提高了农村社区布局选址的科学性和工作效率，但模型也存在某些局限，诸如复杂地形(如大型河流阻隔)条件下模型的适用性，如何考虑乡镇行政区划的影响，模型如何体现居民的意愿和习惯，以及模型如何处理社区布局与既有规划关系等问题，还有待于进一步思考，也是下一步模型的改进重点。

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Study on the Rural Community Site Arrangement Model: A Case of Qingdao West-coast Region

Yu Lanjun1, Li Yanfen2, Yan Yue1, Liu Meng1

(1.Shandong Urban and Rural Planning Design Institute, Jinan 250013， China; 2.Jinan Planning Design Institute, Jinan 250000， China)

This paper systematically sorts out the research progress of rural community site arrangement, reconstructs the basic principles of community site arrangement and applies to mathematical abstraction. On this basis, by introducing Voronoi diagram and gravity model, taking village development potential and maximum community service radius as the basic control conditions, and designing appropriate algorithms grounded on Mapbasic platform, this paper respectively establishes rural community site model and community service range model, thereby constructing a rural community site layout model system achieved by computer assistance. In addition, using Qingdao West-coast as the empirical region, the paper applies the model system in the rural community site layout planning practice of the region. The results show that the model system built has strong adaptability. By associating village development potential with community space constraints, it can effectively improve the science and rationality of rural community site layout planning, which provides some guidance and reference to the development of the current rural communities.

rural communities; arrangement model; development potential; radius of service; Qingdao West-coast Region

2014-02-26；

2016-01-25

国家自然科学基金项目(41201163)

于兰军(1980-)，男，江苏响水县人，高级工程师，硕士，主要从事城市与区域规划、GIS应用等方面的研究，(E-mail)yulanjun@sina.com。

TU982.29

A

1003-2363(2016)02-0159-06