鄱阳湖生态经济区农村居民点空间格局变化与特征分析

邓金连，李 欣，叶长盛*

(1.东华理工大学 地球科学学院，江西 南昌 330013；2.江西省数字国土重点实验室，江西 南昌 330013)

鄱阳湖生态经济区农村居民点空间格局变化与特征分析

邓金连1,2，李 欣1,2，叶长盛1,2*

(1.东华理工大学 地球科学学院，江西 南昌 330013；2.江西省数字国土重点实验室，江西 南昌 330013)

以鄱阳湖生态经济区为例，结合GIS技术，采用核密度、扩展强度、平均斑块面积、紧凑度等方法分析了近20多年来农村居民点的空间格局变化特征和演变过程，希望为农村居民点用地的整理与合理规划、科学有序推进新农村建设提供决策方案。结果表明：(1)鄱阳湖生态经济区农村居民点面积由1990年的105186.71 hm2扩展至2013年的111718.61 hm2，增长了6531.90 hm2；(2)鄱阳湖生态经济区农村居民点集中分布在西南、东南城市周边及环鄱阳湖东北地带；农村居民点用地初期扩展较快，且具有很强的阶段性，地域分化较明显，在2010～2013年扩展呈减缓趋势；农村居民点规模大多分布在5.15～14.77 hm2之间，新建、安义、德安、永修县等地农村居民点的平均斑块面积增长显著；农村居民点面积较大的区县其紧凑度偏低，用地相对粗放，节约集约利用的潜力较大。

农村居民点；空间格局；特征分析；鄱阳湖生态经济区

0 引言

作为农村社会的基本地域单元，农村居民点是农村人地关系的表现核心，其规模、时空分布状态及变化反映了当地的社会经济关系和生态环境状况[1-2]。农村居民点的外在特征与空间结构在不断地发生变迁，这不仅体现出社会发展与进步过程中人地关系演变的趋势，也是影响区域经济发展的一个非常重要的因素[3]。随着我国经济社会的快速发展和城镇化水平的提高，城市已成为居民聚居的主要选择，但农村居民点在一段时间内仍然是我国居民居住用地的重要形式[4]。研究农村居民点空间格局变化规律，对于促进农村居民点用地的整理与合理规划、指导社会主义新农村建设具有重要意义。

随着GIS技术的不断发展与完善，特别是空间分析理论与技术的应用，农村居民点的相关研究逐渐由定性分析逐步转变为定量分析[5]。众多学者运用GIS、RS技术和景观生态学研究方法，对不同区位条件下的农村居民点用地空间格局及其变化规律进行了探讨。研究表明，城市化比例越高的地区，农村居民点用地扩展指数反而越高[6-12]。自然环境、社会经济、历史渊源、文化习俗等[13-16]是导致农村居民点发生变化的主要因素，该研究结果对于促进农村居民点的整治与合理规划具有重要的理论和实践意义。然而，现有研究区域主要针对平原、山地以及丘陵地区，而对大湖平原地区的研究相对较少，长时间段农村居民点演变特征及规律的研究更少。本研究以我国第一大淡水湖平原地区——鄱阳湖生态经济区为例，利用GIS技术与景观生态学方法，分析了1990～2013年间农村居民点的规模、分布及演化特征，以期发现其内在的空间格局变化规律，希望为当地区域农村居民点用地的整治和科学规划，合理有序推进新农村建设提供决策依据。

1 研究区概况

鄱阳湖生态经济区位于长江中下游南岸，江西省北部，以鄱阳湖为核心包括南昌、景德镇、鹰潭3个市所辖县(市、区)，以及宜春、新余、九江、上饶、吉安、抚州所辖的部分县(市、区)，共计38个县(市、区)，其土地总面积为5.12万km2，占江西省国土面积的30.68%。2013年年末总人口2001.85万人，其中农村人口1330.59万人，GDP为8452.55亿元，人口密度为391人/km2。

根据研究数据的需要，各地级市的各个市辖区数据未单独分开处理，而是合并为一个统一的评价单元。将东湖区、青云谱区、西湖区、湾里区以及青山湖区合并称为南昌市区，珠山区和昌江区合并称为景德镇市区，月湖区称为鹰潭市区，浔阳区与庐山区合并称为九江市区，临川区则为抚州市区，渝水区称为新余市区，共青城并入德安县，合计31个县(市、区)进行分析[17]。

2 数据来源与处理

本文原始数据源为1990、2000、2005、2010和2013年5个时期的Landsat TM遥感影像，空间分辨率30 m×30 m，经辐射纠正、几何校正、图像配准和人工解译等处理后得到土地利用现状图，土地利用类型包括耕地、林地、草地、水域、建设用地(城镇用地、农村居民点用地、其他建设用地)、未利用土地，从中提取出研究区1990、2000、2005、2010、2013年5期农村居民点分布图(图1)。

图1 鄱阳湖生态经济区农村居民点分布图

3 结果与分析

3.1 农村居民点空间分布现状特征

2013年，鄱阳湖生态经济区农村居民点面积为111718.61 hm2。分布密集区集中于西南部的樟树市和新余市区，受益于城市快速发展的辐射与带动，城市周边城镇化水平较高，经济发展水平较高，地理条件好，交通便利，基础设施健全，为农村居民点的选址和农民建房的积极性创造了良好的条件。较稀疏区分布于西北的武宁县、德安县、南昌市区、星子县、永修县以及东北的浮梁县，除南昌市区主要受城市化的影响，农村居民点分布从较密集区转为较稀疏区，其余区(县)则因多山地、丘陵地理环境以及交通不便等因素，在一定程度上限制了当地社会经济发展和农村居民点的扩展。

3.2 农村居民点数量变化

1990～2013年，鄱阳湖生态经济区农村居民点面积显著增长，呈现明显的区域差异性和阶段性(图2)。1990、2000、2005、2010和2013年农村居民点总面积分别为105186.71、105298.51、106718.91、111870.79和111718.61 hm2，总面积增长了6531.90 hm2，2010～2013年略有减少。农村居民点面积较大的区(县)主要分布在其东北部的鄱阳县以及西南的新余市区、丰城市、南昌县、樟树市、高安市。1990～2013年，农村居民点年变化最明显的是鄱阳县、丰城市、安义县、高安市、新建县及新余市区(图2)，受中心城市以及周边城市的辐射与吸收、优越的交通等条件的影响，鄱阳县和丰城市年增长量分别达到49.69和46.99 hm2。从各研究阶段看，研究区农村居民点年变化量波动较大、差异显著；1990～2000年整体变化不大；2000～2005年，除南昌县、新建县、余干县、新余市区呈小幅负增长外，其余区(县)保持原有或有小幅增长；2005～2010年鄱阳县、丰城市、新建县增长最明显，增长量分别为239.93、197.30和143.89 hm2，与此同时，南昌市区、贵溪市、九江市区以及南昌县等区(县)随着城镇化进程的推进，呈现缩减态势；2010～2013年大部分区(县)农村居民点呈紧缩态势，趋于紧凑式发展。

图2 不同时期农村居民点变化情况

3.3 农村居民点空间变化特征

3.3.1 农村居民点密度变化分析 农村居民点的用地比重可直接反映出相同区域农村居民点的差异性和不同区域农村居民点的疏密程度。其表达式为[18]：

PR=Ui×100/Ai

(1)

式(1)中，PR为居民点用地比例；Ui为i区域农村居民点用地面积；Ai为i区域农村居民点土地总面积。根据已有的研究，当PR<0.001%时，定为稀疏区；当PR<1%时，定为较稀疏区；当PR<5%时，定为较密集区；当PR≥5%，定为密集区[19]。

鄱阳湖生态经济区农村居民点用地呈现以下几个特征(图3)：(1)研究区1990、2000、2005、2010、2013年的农村居民点用地比重在2.05%～2.19%之间，比重逐渐提高；(2)各区(县)农村居民点用地比重相对较大的主要集中于西南、东南城市周边以及东北环鄱阳湖一带，西北及东北山区、丘陵地带农村居民点用地比重相对偏低；(3)新余市区和樟树市在各个研究节点的农村居民点用地比重均超过5%，属密集区；武宁、浮梁、德安、星子及永修的农村居民点用地比重低于1%，属于较稀疏区；其余区(县)农村居民点用地比重在1%～5%之间，属于较密集区。随着城市化进程的加快，南昌市区农村居民点用地比重呈现明显减少趋势，由1990年的1.43%降至2013年的0.82%，由较密集区变为较稀疏区；(4)农村居民点用地的比重在1990～2010年呈现明显增长态势，但随着城镇化的推进，其发展速度受到一定的限制，2010～2013年部分区(县)农村居民点用地比重有所缩减，其中变化最明显的是鹰潭市区，比重减少了0.28个百分点。

为更好地表达农村居民点分布变化情况，本研究引入了空间分析中广泛运用的非参数估计方法、核密度(Kernel)分析法，用于计算要素在其周边领域中的密度。该方法以特定要素点位置为中心，将该点的属性分布在半径为h的阈值范围内，中心点的密度最大，随着中心位置往外延伸密度逐渐减小，极限远距离处密度为0[20-21]。衰减的快慢是由特定的核密度函数决定，且整个阈值范围内密度积分的和正好与中心点的属性值相等，对于独立分布的点而言，其属性值则为1。该方法的计算公式如(2)[21-23]。假定x1,x2，…，xn是分布密度函数为f的总体中所抽取的独立同分布样本，f在点x处估计值则为f(x)，其公式为[24]：

(2)

式(2)中：k()为核函数；h>0是带宽；x-xi是估计点x至样本xi处的距离。

图3 农村居民点用地比例

利用ArcGis 10.1软件采用自然断裂法将研究区农村居民点分布分为5类，分别为低密度区(0～0.2个/km2)、次低密度区(0.2～0.5个/km2)、中密度区(0.5～0.8个/km2)、次高密度区(0.8～1.1个/km2)、高密度区(1.1～1.4个/km2)。

结果显示(图4)：农村居民点核密度较大的区域主要分布在西南、东南和东北环鄱阳湖一带，呈半月形；西南和东南部的农村居民点主要受益于城市经济发展的辐射与带动，而环鄱阳湖的东北地带农村居民点则与鄱阳湖得天独厚的淡水资源和宜居的生态环境密不可分；上述农村居民点与用地比重研究结果相一致。农村居民点低密度区域主要集中在经济比较落后的山地区域，如武宁、德安和浮梁县，其有限的人均耕地面积和不便的交通地理环境，在一定程度上限制了当地社会经济发展和农村居民点的扩展。

3.3.2 农村居民点扩展强度分析 扩展强度是农村居民点用地扩展强弱与快慢的一个重要评价指标。其表达公式为[25]：

I=[(Ub-Ua)/n]×100/Ai

(3)

式(3)中，I为农村居民点用地的扩展强度指数；Ub为研究期末农村居民点用地的面积；Ua为研究期初农村居民点用地的面积；n为研究时段；Ai为研究单元土地的总面积。利用公式(3)进行计算，可得研究区内各单元农村居民点用地扩展强度指数的变化情况(图5)。

1990～2013年，研究区农村居民点扩展强度指数为0.0055，扩展较快且具有很强的阶段性，地域差异显著。其中东北部的鄱阳县扩展最快，扩展强度指数为0.0010，其次是西南部的丰城市、安义县、高安市、新建县、新余市区、新干县以及永修县，扩展强度指数在0.0003～0.0009之间，主要受中心城市及周边城市经济发展与扩展以及鄱阳湖优势生态资源的影响，扩展较快，2005～2010年尤为明显(图5)；随着城镇化进程的加快，农村居民点用地也呈现紧缩态势，如南昌县、南昌市区、贵溪市、湖口县、九江市区、彭泽县、武宁县、星子县农村居民点用地扩展呈现负增长，其中南昌县和南昌市区最明显，分别为-0.0003和-0.0002。从图5可以看出，研究区农村居民点用地在1990～2010年间整体扩展较快，但从2010～2013年31个区(县)中有18个趋于负扩展，表明其用地在紧缩。

图5 农村居民点扩展强度

3.3.3 农村居民点规模变化分析 农村居民点的规模可通过农村居民点平均斑块面积公式计算得出，其表达式为[18]：

AU=Ui/Ni

(4)

式(4)中，AU是居民点用地的平均斑块面积；Ni为i区域农村居点用地的斑块数。1990～2013年，鄱阳湖生态经济区农村居民点用地平均斑块面积为7.52～8.14 hm2，各区(县)农村居民点用地平均斑块面积集中分布于5.15～14.77 hm2，变化较明显。唯有武宁县受地形等因素制约，农村居民点用地平均斑块面积均未超过5.00 hm2，并且变化不大(图6)。西北地区的安义、德安、永修以及西南部的新建县农村居民点平均斑块面积变化较大，规模增长最明显，其增长最多的为安义县和新建县，分别为2.49和2.32 hm2，反映出农村居民点的规模正在逐步扩大，呈现出由居住分散向集中发展的趋势，尤其是西北的山区地带。其次，中心城市南昌市区农村居民点用地的平均斑块面积变化最突出，从1990年的6.79 hm2快速扩张至2005年的11.43 hm2，之后开始紧缩，其农村居民点用地规模缩减至5.29 hm2，2013年小幅上涨为5.51 hm2，保持紧凑性发展。

图6 农村居民点平均斑块面积

3.3.4 农村居民点形态变化分析 农村居民点形态可用紧凑度来表示，可分为填充式和外延式。如果农村居民点内部的空隙慢慢被填充，农村居民点的边缘凹凸性则会缩小，而其外围的轮廓形态就会趋于紧凑性；反之，农村居民点用地扩展呈外延式发展，就会导致其形态向非紧凑性发展，其计算公式为[26-27]：

(5)

式(5)中，D为紧凑度；U为农村居民点的用地面积；C为农村居民点的用地轮廓周长。D值在0到1之间。紧凑性值越大，表明其形状越具紧凑性；反之形状的紧凑性越差。通过公式(5)计算得出研究区各研究时期的农村居民点用地扩展紧凑度(图7)。

从图7可以看出，鄱阳湖生态经济区1990～2013年农村居民点整体形态变化趋于填充式紧凑性发展，紧凑度在0.0067～0.0070之间；其紧凑度相对较大的区(县)主要分布在鹰潭市区、景德镇市区、南昌市区、德安县以及星子县，其紧凑度值分别是0.1302、0.1241、0.1045、0.0942和0.0894，其中变化最明显的是南昌市区、鹰潭市区，紧凑度分别增长了0.0199、0.0133，这些地区农村居民点形状较为紧凑，用地相对紧凑，呈现明显的填充式扩展；丰城市、抚州市区、高安市、南昌县、鄱阳县、新余市区、樟树市的农村居民点紧凑度较小，处在0.0255～0.0291之间，反映出这些地区农村居民点紧凑性较差，用地相对粗放，以外延式扩展为主，节约集约利用的潜力较大。

图7 农村居民点紧凑度

4 结论与讨论

通过运用GIS技术，利用核密度、扩展强度、平均斑块面积、紧凑度等方法，揭示了鄱阳湖生态经济区20多年以来农村居民点的时空分布变化规律和演变过程，以期为经济欠发达地区农村居民点用地的节约集约利用、潜力挖掘提供科学依据。研究表明：

(1)研究区农村居民点空间分布特征分为密集区、较密集区和较稀疏区三类；密集区和较密集区主要集中在西南、东南部城市周边及环鄱阳湖东北部地带，呈半月形分布，具有明显的区域和阶段性差异，受地形条件限制较小，且有向城镇用地渗透与转型倾向；而较稀疏区则位于西北部的武宁县、德安县、星子县、永修县和东北部的浮梁县多山地、丘陵地区，受地形、交通等因素影响，农村居民点分布较稀疏、用地则相对较少。

(2)鄱阳湖生态经济区农村居民点总面积由1990年的105186.71 hm2扩展至2013年的111718.61 hm2，共增长了6531.90 hm2；1990～2013年农村居民点用地扩展强度指数为0.0055，1990～2010年整体扩展较强且快，尤其是东北部的鄱阳县、西南部的丰城市、安义县、高安市、新建县等区(县)扩展强度指数在0.0005～0.0010之间，2005～2010年增长尤为明显；但随着城镇化的推进，2010～2013年31个区(县)中有18个趋于负扩展，表明其农村居民点用地在紧缩；不同时期研究区农村居民点规模大多在5.15～14.77 hm2之间，其中安义县和新建县，分别增长了为2.49和2.32 hm2，农村居民点的规模在逐步扩大，并由居住分散向集中发展，尤其是西北部山区地带。从紧凑度变化来看，研究区农村居民点整体形态变化趋于填充式紧凑性发展，紧凑度在0.0067～0.0070之间；其中变化最明显的是南昌市区和鹰潭市区，紧凑度分别增长了0.0199与0.0133，而新余市区和鄱阳县农村居民点的紧凑度仅为0.0255和0.0259，表明农村居民点以外延式扩展为主，用地相对粗放，节约集约利用的潜力较大。

(3)由于农村居民点的变化是一个复杂动态过程，受多种因素影响，本文缺乏对于研究区农村居民点用地扩展驱动力的分析。而且采用遥感解译数据分析农村居民点，虽然有跨度长、时效性好以及减少成本等优势，但会受影像精度影响误差较大，因而还需结合农户调查数据，因此这将是本文接下来的研究方向，以期使研究结果更加客观实用。

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(责任编辑：管珊红)

Analysis of Spatial Pattern Changes and Characteristics of Rural Residential Areas in Poyang Lake Ecological Economic Zone

DENG Jin-lian1,2, LI Xin1,2, YE Chang-sheng1,2*

(1. College of Earth Sciences, East China University of Technology, Nanchang 330013, China;2. Jiangxi Provincial Key Laboratory of Digital Land, Nanchang 330013, China)

Taking Poyang Lake Ecological Economic Zone as an example, this study used GIS technology and the methods of kernel density analysis, sprawl intension index, average spot area, and compact degree to analyze the spatial pattern variation characteristics and evolution regularity of rural residential areas in recent 20 years. It will provide references for the land saving and intensive utilization and the construction of new countryside in undeveloped rural residential areas. The results showed that: from 1990 to 2013, the rural residential area of Poyang Lake Ecological Economic Zone has expanded from 105186.71 hm2to 111718.61 hm2, with an increase of 6531.90 hm2. The rural residential areas of Poyang Lake Ecological Economic Zone were concentrated in and around the cities of the southwest and southeast, as well as around the northeast of the Poyang Lake. The expansion of rural residential land at the initial stage was faster with strong stage and obvious regional differentiation; while it revealed a decreasing trend from 2010 to 2013. The scale of rural settlements was mostly between 5.15 hm2and 14.77 hm2, and the average spot area of some rural residential areas such as Xinjian, Anyi, De’an and Yongxiu showed a significant increase. The rural residential areas with a larger area had lower compact degree, indicating that the land use was relatively extensive and the potential of land saving and intensive use was relatively large.

Rural residential area; Spatial pattern; Characteristic analysis; Poyang Lake Ecological Economic Zone

2016-07-02

江西省数字国土重点实验室开放基金(DLLJ201611)。

邓金连(1982—)，女，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向：区域经济和城乡规划。*通讯作者：叶长盛。

F301

A

1001-8581(2017)01-0124-07