江西省农村居民点时空特征及其影响因素研究

徐 羽, 钟业喜, 徐丽婷, 阳文静

(1.江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室/ 地理与环境学院, 江西 南昌 330022; 2.中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室, 北京 100101)

农村居民点是农村居民的主要聚居场所,是农村地域重要的生产、生活、生态空间。中国快速的城镇化进程也是乡村人口、土地、产业等要素加速转型的过程。一方面,城乡之间密切的人口、土地、信息等要素流动促进了城乡融合发展;另一方面,忽视城乡统筹的片面城镇化模式也引发了严重的“乡村病”,如乡村建设用地闲置、农村空心化、农村环境污染严重、乡村特色破坏等一系列问题,乡村物质空间和社会空间面临严峻挑战,成为我国推进新型城镇化和城乡统筹发展的痛点[1-3]。

21世纪以来,国家陆续实施了新农村建设、城乡统筹发展、新型城镇化等重大战略,旨在促进乡村可持续发展。党的十九大报告首次提出实施乡村振兴战略,以实现打造现代化乡村的宏伟目标。在此背景下,乡村聚落发展研究成为目前学术界关注的热点。当前,农村居民点空间格局特征[4-7]、时空演化及驱动机理[8-9]、土地利用格局优化重构[10-12]、聚落景观与类型划分[13-14]、农村居民点整治改造[15-19]等成为土地科学、地理学等学科重点探讨的热点话题。从研究方法和视角来看,呈现出地理学、景观学、社会学、经济学等多学科交叉融合,RS/GIS空间分析、社会调查等多方法综合集成的趋势。从研究区域和尺度来看,沿海快速城镇化区域及山地丘陵地区、典型农区等特色类型区的研究较多。总体看来,已有研究多数以县域、村域等小尺度区域研究为主,虽有助于揭示居民点空间格局微观驱动机理,但对于宏观时空特征把握不足。在农村居民点格局形成机制解释上,多数研究侧重于地形、区位等地理因子,对驱动农村建设的内外部社会经济政策等宏观背景重视不够。事实上,长期来看,农村居民点格局的形成与演变主要由自然本底条件所决定,但在较短的时期内,宏观社会经济因素将起主导作用[5]。因此,进一步加强省域等宏观尺度农村居民点时空差异特征研究,并探讨其综合影响因素具有重要意义。

江西省是传统的农业省,农村地域广布,又地处江南丘陵地区,山江湖兼具的自然地理环境孕育形成了独具特色、地域差异鲜明的乡村聚落空间格局。2005—2015年,江西省城镇化率由37.1%提高至51.6%,乡村人口持续减少,城乡用地发生显著变化。鉴于此,利用2005—2015年农村居民点矢量数据,集成网格分析、样带分析、地统计分析等方法,结合网格和县域2种分析尺度,揭示江西省农村居民点分布格局规律及其空间差异特征;构建包含自然因素和社会经济因素的指标体系,借助地理探测器工具对其影响因素进行探测,以期为江西乡村振兴和新型城镇化建设提供参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

研究所用2005、2010和2015年3期农村居民点矢量数据来源于江西省重大生态安全问题监控协同创新中心。该数据基于Landsat TM/ETM+遥感影像数据源,经过影像融合、几何校正、拼接裁剪等图像预处理,采用人机交互目视解译方法结合土地利用现状分类标准,将研究区土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地6个一级地类,其中建设用地包含城镇用地、工交建设用地、农村居民点3个二级地类,利用高分辨率影像和野外实地校正进行综合验证,平均解译精度在85%以上,最终形成1∶10万的矢量数据产品。其余基础地理数据来自1∶50万中国基础地理数据库,将全部地理数据投影统一转换为Krasovsky-1940-Albers。社会经济数据从《江西省统计年鉴》(2016年)和《中国县域社会经济统计年鉴》(2016年)得到。

1.2 研究方法

(1)网格分析法

结合GIS 和遥感技术,利用微观尺度的网格单元可更为细腻地刻画地理事物的动态演变过程,相比于传统行政单元分析更具优势。基于5 km×5 km 网格单元,对2005、2010和2015年江西省农村居民点矢量数据进行斑块数量和面积规模统计,计算得到每个网格单元内斑块数量和用地面积,从而揭示江西省农村居民点分散程度和用地面积的时空演变过程。

(2)样带选取及地统计趋势面分析

样带指由一个主导因素驱动在空间上具有梯度变化规律的线状研究区域或具有明显差异特征的线状地域类型。样带分析可更有效地揭示江西省农村居民点的空间分异规律及其形成机理的地域差异性。据此,在借鉴相关研究基础上[20],综合考量江西省自然地理格局和社会经济发展格局,选择赣北边境线、沪昆线(江西段)、京九线(江西段)及向莆线(江西段)10 km内的县(市)单元,串联组成2条东西向和2条南北向的样带,4条样带自然地理特征和社会经济发展水平差异明显,代表性较好(表1、图1)。其中,沪昆样带横贯东西,用以体现东西向地域差异,沿线城市共24个,人口密度大,城镇分布密集,经济发展水平总体较高;京九样带连接南北,途经南昌、九江、吉安、赣州等省内主要城市,社会经济水平差异较大,由北至南依次经过鄱阳湖平原、吉泰盆地、赣南丘陵山区,是刻画南北向地域分异规律的理想轴线;赣北边境样带靠山、沿江、滨湖,自然地理特色鲜明,样带内共13个城市,人口密度相对较低,第一产业占比较高,社会经济发展水平相对滞后;向莆线与抚河干流高度重合,随着昌抚一体化战略地实施,逐渐成为全省生产力布局的重要轴线,可作为全省样带分析的重要补充。

表14条样带社会经济基本情况

Table1Social-economiccharacteristicsoftheselectedtransects

样带名称沿线城市数人均GDP/元人口密度/(人·km-2)农村居民人均纯收入/元 赣北边境样带1331 23226811 155 沪昆样带2447 37153412 342 京九样带2546 59640310 428 向莆样带1058 30251813 558

趋势面是对地理要素或观测值实际分布曲面的近似处理,用以表达其在空间上的变化趋势和分布规律。研究以各县域农村居民点用地面积为观测值,借助ArcGIS 地统计分析模块,绘制趋势线考察县域农村居民点用地规模的空间分异特征。

图1 典型样带位置示意图

(3)地理探测器分析

地理探测器可有效识别不同影响因子对地理要素空间分布的决定力大小,其核心思想认为处于不同空间位置的地理事物,制约其发展变化的环境因素具有区域差异性,若两者在空间上的变化表现出显著的一致性,可认为该环境因素对地理事物的空间分布具有决定意义。相较于传统方法,地理探测器具有假设条件限制少、操作简便的优势,逐步在地理学、环境科学等学科得到较广泛运用。因此,研究利用地理探测器对县域农村居民点规模空间格局的影响因素进行探测识别,测算模型[21]为

(1)

式(1)中,PD,U为农村居民点规模影响因素D的探测力值;nD,i为次一级区域样本数;n为整个区域样本数;m为次一级区域个数;σU2为整个区域农村居民点规模的方差;σUD,i2为次一级区域的方差。假设σUD,i2≠0,模型成立。PD,U的取值范围为[0,1],PD,U值越大,说明D因素对县域农村居民点用地面积的影响程度越高。

已有研究表明,农村居民点可能受到地形地貌、交通条件、经济发展、资源禀赋、人口增长等诸多因素的影响[5,7-9,14,22],考虑到研究期较短,社会经济类因素可能占主导作用。笔者综合考虑指标代表性、数据可获取性等因素,选取地形条件、交通可达性、GDP、第一产业增加值、粮食总产量、规模工业增加值、固定资产投资总额、乡村户数、耕地面积、农民人均纯收入10项指标作为驱动因子。地形条件采用地形位指数方式计算,该指标综合了高程和坡度信息,用以反映地形地貌对农村居民点布局的影响。交通可达性指标采用可达性评价方法测算区域内任一点到达最近县级城市的时间成本,用以考察交通便利程度对乡村聚落布局的影响。GDP、规模工业增加值表征区域经济发展水平,可反映区域经济发展对乡村居民点建设的影响。固定资产投资总额可以体现农村基础设施建设的投资强度,用以反映农村基础设施建设对农村居民点面积格局的影响。粮食总产量、第一产业增加值用以反映农业和农村经济发展农村居民点面积格局的影响。耕地面积用以表征农村土地资源禀赋,耕地面积越大,说明用来发展农业生产和居民点建设的后备资源越充足。乡村户数用以考察乡村人口增加多农村房屋建设的促进作用。农村居民人均纯收入可表征农村居民经济条件和生活水平改善对住房和居民点建设的影响。

2 农村居民点时空格局分析

2.1 农村居民点景观特征

江西省农村居民点数量多、面积小,呈现出在大尺度空间离散而在局部区域集聚的特征。2005—2015年,居民点用地斑块数量、总面积及分布密度持续增加,而斑块平均面积却呈下降趋势,农村居民点景观格局趋于细碎化,但变化速度有所减缓。10 a间,斑块总数由31 465增加至42 733个,增长35.8%;用地总面积增加578.49 km2,增长21.4%;斑块密度由0.19增至0.26个·km-2,居民点平均面积则由0.086 下降至0.077 km2。借助平均最近邻指数考察江西省农村居民点空间分布模式,结果显示,r统计量平均为0.56,且其标准化Z值均小于-1.96,为集聚分布模式,表明江西省农村居民点呈现空间集聚格局。

表22005—2015年江西省农村居民点景观特征

Table2Statisticsofruralsettlementsfrom2005to2015

年份居民点总数居民点总面积/km2居民点密度/(个·km-2)居民点平均面积/km2 200531 4652 708.910.190.086 201038 7433 042.420.230.079 201542 7333 287.400.260.077

2.2 农村居民点分散程度分析

江西省农村居民点数量空间分布具有显著的南北差异。2005—2015年,5 km×5 km网格内居民点斑块数量大于5的网格主要位于赣中赣北地区,而赣南地区明显较少(图2),斑块数量大于10的网格主要分布在环鄱阳湖平原、赣抚平原、吉泰盆地等地势低平区域,围绕在地级市周边则是数量大于25的农居点密集分布区,另外在抚河、赣江等水域河谷平原地区也有部分高密度乡村聚落呈散点状分布。而在赣南低山丘陵地区、武夷山片区、罗霄山片区、幕埠山片区等边缘山区,乡村聚落分布稀疏,单元网格内斑块数量基本小于5。

图2 基于网格的江西省乡村聚落数量空间分异Fig.2 Spatial patterns and differentiation of the number of rural settlements mapped in a 5 km×5 km grid cells

从数量动态变化(表3)来看,斑块数量为0的网格数由2 120减少为1 599个,所占比例由30.2%下降至22.77%。同时,乡村聚落密集区有进一步集聚化发展的趋势,其中以斑块数量在11～25区间的网格增长最为迅速,增长6.29%。可见,在农业人口转移加速背景下,农村居民点数量不降反增,乡村人口-土地关系亟待调整。当然,在数量增长的总体趋势下,受到农村居民点整治工程及退耕还林还湖等生态移民政策实施的驱动,在城市周边与山区也存在局部数量缩减的现象(图2)。

2.3 农村居民点用地面积分析

江西省农村居民点用地面积与斑块数量的时空分布具有一致性(图3)。空间分布上,赣中赣北地区地势低平、城镇密集分布,乡村建设面积规模大,5 km×5 km网格内较多网格单元农村居民点用地面积在1 km2以上,如鄱阳湖平原、赣抚平原等;而大部分省域边缘的丘陵山区,乡村聚落发育较为缓慢,农村居民点用地面积则相对较小,基本在0.5 km2以下。

表3基于5km×5km网格的江西省农村居民点数量

Table3Thenumberofruralsettlementscalculatedin5km×5kmgridcells

居民点数量2005年2010年2015年网格数比例/%网格数比例/%网格数比例/%02 12030.201 75825.041 59922.77 1^52 63537.532 54836.292 35833.58 6^101 05615.041 10015.671 26117.96 11^251 05615.041 38519.731 49721.33 26^681542.192303.273064.36

时序变化(表4)上,用地面积为0的网格数量大幅减少,其他网格不同程度增加,其中用地面积在1～2 km2区间的网格增幅最大,2005—2015年,农村居民点用地面积大于1 km2的网格数由839增加至1 126个,增长了4.04%。收缩地区主要是大城市边缘及山区。在城市扩张和交通辐射带动下,边缘区的村庄用地性质向城市化转变,以南昌市及各地级城市周边最为显著;随着生态移民政策实施,部分农村居民点退出向生态化改造,此类型主要分布于全省丘陵山区。

图3 基于网格的江西省农村居民点用地面积空间分异

表4基于5km×5km网格的江西省农村居民点用地面积

Table4Theareaofruralsettlementscalculatedin5km×5kmgridcells

面积/km22005年2010年2015年网格数比例/%网格数比例/%网格数比例/%02 12030.201 75825.041 59922.77 >0^0.53 12144.453 22245.893 23746.10 >0.5^194113.401 03214.701 05915.08 >1^26258.9077611.0584912.09 >22143.052333.322773.96

2.4 县域农村居民点用地面积空间分异

为进一步揭示江西省农村居民点用地面积时空分异规律,以县域为分析单元,选取赣北边境线、沪昆线、京九线及向莆线作为典型样带(图1),利用ArcGIS 地统计分析模块进行趋势面分析,并绘制各样带县域农村居民点用地面积变化趋势线(图4)。结果表明:(1)赣北边境样带东部和西部均为山地森林屏障,中部为长江及鄱阳湖湿地生态屏障,为全省乡村聚落面积规模较小的一类区域。2005—2015年间样带县域农村居民点面积均呈现东西低、中部高的倒“U”型格局,由于样带内县域农村居民点面积差异相对缩小, 2010和2015年趋势线相对趋于平缓。(2)沪昆样带自东向西过境上饶、鹰潭、抚州、南昌、新余、宜春、萍乡7市,是反映全省东西向地域分异规律的典型样带。县域农村居民点面积自东向西逐步增大,呈现半抛物线变化趋势。(3)京九样带纵贯全省,沿线自然环境、经济发展水平地域差异显著。研究期内,样带内南北方向上变化不显著,为中部高两端低的倒“U”型空间变化格局,东西方向上的趋势线随着样带中部县域农居点面积的上升而趋于平直。(4)向莆样带包含南昌和抚州的部分县市。2005年,样带趋势线大致表现为由南往北逐步攀升的一条斜线,2010年演变为一条北高南低的半抛物线,2015年,受到南昌周边县市农居点总体面积的扩张,趋势线进而演变为更为陡直的斜线。

对比4条样带发现,向莆样带变动趋势最为明显;京九样带和向莆样带的南北向分异要比赣北边境样带和沪昆样带的东西向分异更大,说明江西省农村居民点规模南北差异大于东西差异;综合各样带趋势线演变特征来看,大体呈现出中部较高、两端较低的变化特征。

X轴表示东西方向; Y轴表示南北方向; Z轴为面积。

3 江西省县域农村居民点面积的影响因素

基于2015年县域农村居民点面积影响因子体系,采用地理探测器工具,测度各影响因素对于全省及各样带内县域农村居民点面积空间格局的探测力值(表5)。

表5县域农村居民点用地面积各影响因素的探测力值

Table5Detectedresultsofinfluencingfactorsforruralsettlementareas

区域地形条件交通可达性GDP第一产业增加值粮食总产量规模工业增加值固定资产投资总额乡村户数耕地面积农民人均纯收入 江西省0.210.100.330.480.550.160.400.440.420.11 赣北边界样带0.380.090.460.600.770.300.480.480.450.10 沪昆样带0.250.040.440.460.700.320.440.320.560.35 京九样带0.130.080.620.780.550.600.430.450.500.25 向莆样带0.800.220.850.830.820.930.800.860.850.40

从全省范围来看,县域农村居民点用地面积规模主要受到粮食总产量(0.55)、第一产业增加值(0.48)、乡村户数(0.44)、耕地面积(0.42)、固定资产投资总额(0.40)等因子的影响,其次为GDP(0.33)、地形条件(0.21),其他因素的影响力较小。综合看来,农业发展及乡村人口数量仍然是形成不同县域农居点规模格局最重要的因素。同时,固定资产投资带动了县域经济发展及基础设施建设,农村对外联系增多,村民就业条件改善,也在一定程度上推动了乡村聚落的扩张。另外,地形条件对农村居民点选址及建设规模具有很强的约束作用,也对县域农村居民点面积格局具有一定的影响。

从各因素来看,各样带的主要影响因素具有明显的差异性。其中,第一产业增加值、粮食总产量、耕地面积3个因子作为共性影响因素,在全省和四大样带中均具有较强的“决定力”。而其他因素在各样带的影响作用则有所差异。沪昆样带和京九样带作为全省重点发展的城镇带和工业带,县域经济增长、工业化及投资的拉动对农村居民点规模的影响更大。赣北边境县域地处省域边缘,偏离全省人口与经济中心,农业经济比重高,因而乡村人口增长及基础设施建设投资促进农村居民点发展的作用更为突出。向莆样带各影响因素P值普遍较高,其内在原因可能在于样带内县域均为赣抚平原地区,且随着昌抚一体化战略的实施,沿线地区社会经济发展逐步融合,导致大部分影响因素一致性较高。并且,相对于其他样带,地形条件、农民人均纯收入、交通可达性等因素,在向莆样带均有很强的决定作用,共同构成样带内县域农居点面积格局的影响因素。

4 结论与讨论

研究基于江西省农村居民点矢量数据,借助网格分析和样带分析等空间分析方法,定量分析研究区农村居民点数量和面积时空特征,并采用地理探测器对县域农村居民点格局影响因素进行探测。结果表明:

(1)江西省农村居民点数量多、规模小,存在大尺度空间离散而在局部区域集聚的特征,呈现出聚落数量南疏北密、用地面积南小北大的空间分异,并且主要围绕城市周边、地势低平区、中心村(镇)高度集聚。

(2)2005—2015年,江西省农村居民点斑块面积和个数增加,而平均斑块面积有所下降,居民点细碎化格局更为突出。空间上,围绕城镇与交通线的居民点扩张和土地整治及生态移民导致的居民点收缩并存,扩张区主要为原有居民点的继续增长,收缩区则主要分布在大城市周边县域及边远山区。

(3)江西省县域农村居民点格局主要影响因素可归纳为农业发展及人口增加、县域经济发展及投资带动、地形条件3类因素,其中农业发展与人口增长是最重要的影响因素,是乡村振兴发展的内生动力;县域经济发展和投资作为引领乡村发展的外部动力,影响着不同区域农村居民点的动态变化;地形条件则是农村居民点形成发育的基础性制约条件。各单因素对县域农村居民点格局的影响在不同样带表现出特定的一致性和差异性。

需要说明的是,乡村空间演变是长期的渐进过程,研究仅讨论了2005年以来江西城乡快速发展时期农村居民点的演变特征,研究期相对较短,还需探索更长历史时期的农村居民点动态监测研究;另外,笔者着重在省域和县域行政单元尺度,从宏观角度探讨乡村聚落空间格局及其影响因素。针对平原、山区、流域等不同类型区域的乡村空间格局研究,以及空间格局与微观社会经济驱动机制相结合的研究,是未来可深入研究的重点方向。

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