基于空间组合特征的农村居民点布局优化研究

罗志军，赵 越，李雅婷，林晓霞，宋 聚，袁 豪



基于空间组合特征的农村居民点布局优化研究

罗志军1，赵 越1，李雅婷2，林晓霞3，宋 聚1，袁 豪1

（1. 江西农业大学国土资源与环境学院，南昌 330045；2. 西北大学城市与环境学院，西安 710000；3. 宜春市袁州区农业局农业技术推广中心，宜春 336028）

为了科学划分农村居民点类型，有针对性地指导新农村建设中的农村居民点布局优化问题，该文以宜春市袁州区彬江镇为例，采用最小阻力模型、场强模型等方法，基于多种空间分析结果和组合特征，对农村居民点类型进行划分，并根据不同农村居民点类型的特点，有针对性地制定相应的空间布局优化策略。研究结果表明：彬江镇中部与北部综合阻力较低，南部阻力较高；结节性指数较高的区域主要分布于中部和北部；场强较高的区域主要分布于北部城镇周边；通过对以上研究结果整合，将彬江镇农村居民点划分为城镇扩张型、快速发展型、控制发展型和迁移合并型，根据不同农村居民点类型的特点，提出了不同的布局优化策略和发展建议。该研究结果可为新农村建设背景下的农村居民点规划发展提供依据。

土地利用；农村；优化；农村居民点；最小阻力模型；场强模型；彬江镇

0 引 言

农村居民点是农业生产者居住和进行生产活动场所，农村居民点的形成和发展往往受到经济、社会、文化因素的影响，从而形成一定的集聚规律[1-2]。长期以来，中国对农村居民点缺乏有效的规范和管理，导致农村居民点空间分布散乱、集聚效果差，不利于城乡一体化建设和新农村建设活动的开展。随着城镇化进程的加快，越来越多的农村居民离乡入城，加速了农村的“空心化”，农村的社会经济发展面临巨大的挑战。党的“十九大”提出农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题，必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作重中之重，实施乡村振兴战略。农村居民点是农村居民生活的场所，农村发展过程中出现的“空心化”问题是实施乡村振兴战略必须解决的问题，但乡村振兴战略的实现不能照搬西方将农村剩余劳动力全部转出的转型发展道路，更不能将乡村振兴简单的理解为“赶农民上楼”，而是需要结合中国农村发展的实际情况，走有中国特色的农村发展道路。针对农村发展中出现的“空心化”问题，需要在乡村振兴战略指引下，积极探索农村居民点优化配置的最佳方案，保障农村的健康发展。

在新型城镇化、乡村振兴、乡村结构转型的背景下，农村居民点的空间布局优化日益成为国内学术界重点讨论的话题[3-4]。陈伟强等提出了一种基于迭代评价法对农村居民点进行优化布局的方法，通过对农村居民点的适宜性评价和迭代评价，结合Voronoi图对农村居民点的类型进行划分，并根据不同的农村居民点类别提出相应的优化布局方案[5]。叶艳妹首先对农村居民点的建设适宜性进行评价，并在此基础上采用加权集覆盖模型对集聚发展型农居点数量及位置进行选择，在选址方案制定时强调自然村的服务半径[6]。在农村居民点的优化配置方法中，有一些研究考虑了多种评价结果的空间组合，如谢作轮等通过综合黄土丘陵沟壑区农村居民点的影响力、居住场势等评价结果对农村居民点布局进行空间重构[7]。李卫民等采用引力模型和加权Voronoi图的结合来划分农村居民点类型，对西安市相桥街道农村居民点进行优化布局[8]。在已有的研究中，对农村居民点进行优化配置主要依据农村居民点的适宜性，评价方法单一，评价结果对指导乡村发展，解决农村“空心化”问题的作用有限，难以满足相关实践需要，评价过程未能体现城镇化对农村居民点产生的影响等多种因素的组合，缺乏对农村居民点布局优化过程中空间组合特征的探讨。

然而，在农村居民点整治和规划布局过程中，不可避免地涉及农村的自然环境条件、经济发展水平、开发建设条件和区位条件等多个方面，是一个多因素综合影响的过程。本文通过对农村居民点的阻力评价、结节性指数评价、场强分析等评价过程，得到各项评价结果，然后根据各农村居民点的多项评价结果的对应关系，对农村居民点类型进行划分，划分为城镇扩张型、快速发展型、控制发展型和迁移合并型4类，根据农村居民点的不同类型，制定不同的发展战略，可对城镇扩张型和快速发展型的农村发展应当给予足够的支持，对控制发展型和迁移合并型则应当进行适当的调整，尤其是将迁移合并型的农村居民点进行搬迁合并，将有助于解决农村的“空心化”现象。本研究提出了一种根据农村居民点多项评价结果综合特征的农村居民点划分新方法，以便于对农村居民点进行分类讨论，制定有区别的发展战略，以期为区域农村居民点布局优化和整治实践提供科学指导。

1 材料和方法

1.1 研究区域概况

彬江镇是宜春市袁州区的东大门，位于江西省袁州区袁河下游，地处114°27′36″－114°34′46″E、27°39′36″－27°51′00″N之间。全镇地势北低南高，东南边界海拔最高，海拔多处于60～902 m之间，年平均气温18.1 ℃，年平均无霜期272 d。彬江镇交通便利，浙赣铁路、沪瑞高速公路、314省道等穿境而过，镇政府向西距宜春市中心城区13 km，向东距分宜县城14 km。截至2017年底，彬江镇下辖15个行政村、2个社区居委会，总人口约5万人，全镇土地总面积135.95 km2，其中农村居民点面积7.44 km2，占全镇土地总面积的5.47%。境内农村居民点空间分布零散，空心村现象严重，亟需对农村居民点的布局进行适当的调整和优化。

1.2 数据来源

本研究所需数据主要包括：1）数据库成果资料：袁州区1:1万土地利用变更调查数据库（2014年）、袁州区乡级土地利用总体规划（2006－2020年）数据库、袁州区永久基本农田划定成果（2017年）等。2）相关图件资料：袁州区交通图（2014年）、水土流失图（2014年）等相关图件资料；3）医院、学校等要素资料均来自百度地图（2017年）。4）其他成果资料：袁州区统计年鉴等资料（2017年）。

1.3 研究思路和方法

1.3.1 研究思路

农村居民点规划布局优化方案的确定，需要经过国土、城建等多个部门和上下级政府的充分协调。本文研究思路具体如下：1）对农村居民点布局阻力面进行构建和阻力系数进行设定，对各农村居民点的综合阻力进行测算；2）采用多指标综合评价法，对农村居民点结节性指数进行计算，将计算结果应用于场强模型，计算各农村居民点受城镇影响程度；3）将农村居民点综合阻力评价结果、结节性指数计算结果，结合场强分析结果，进行农村居民点类型划分；4）针对不同农村居民点类型，有针对性地制定相应的空间布局优化策略和配置方案。

1.3.2 建立阻力面和设定阻力系数

农村居民点的分布与自然条件、经济条件等密切相关，对农村居民点的整治和布局优化也是一个受多方面因素影响的复杂过程，根据研究区未来发展需要，在因地制宜、科学发展等原则的指导下，在广泛借鉴前人研究的基础上[9-10]，结合专家意见，选取地形地貌、用地阻力、灾害防治、区位因素等4方面选取指标，构建农村居民点布局阻力指标体系和阻力系数（见表1），并用层次分析法和专家打分法相结合的方法确定各因子权重。

1）地形地貌。地形地貌方面主要选取海拔、坡度、坡向作为阻力指标，由图1可知彬江镇地形较为平缓，北低南高，多数农村居民点在中部、北部较平缓区集中。有关研究表明：在地形复杂、海拔高、坡度大的区域进行开发建设难度大、成本高，且更容易受到自然灾害的影响，地形较平坦、海拔较低的区域更适宜进行开发建设，地形地貌可以对农村居民点的空间分布产生阻力[11]。

图1 研究区位置、农村居民点分布及DEM

2）用地阻力。用地阻力中主要选取土地利用类型、耕居面积比、保护区。彬江镇土地利用类型多样，有关研究表明不同的土地利用类型会对农村居民点布局优化带来不同大小的阻力。耕居面积比越大，到永久基本农田保护区、生态环境保护区等保护区的距离越远往往开发阻力越小[12]。

3）灾害防治。灾害防治方面主要选取地质灾害、土壤侵蚀程度、塌陷区作为3个二级阻力指标，在地质灾害频发、易塌陷、土壤侵蚀严重的区域通常不适宜进行建设开发活动，而在灾害风险较低，较稳安全的区域，更适宜进行建设开发[13]。

4）区位因素。农村居民点更容易在交通便捷，生活便利的区域聚集，到交通干线、学校、医院、城镇中心、等区域的距离越近，阻力系数越小，居民满意度越高，且农村居民点的分布也应考虑耕作距离，便于农民进行农业生产活动[14]。借助ArcGIS的近邻分析工具可实现距离的提取。

本研究通过栅格化处理，将研究区划分为若干30×30 m的栅格，通过栅格计算器对农村居民点的综合阻力面进行计算[15]，通过Natural Breaks法将阻力面划分为最大阻力区、较大阻力区、中度阻力区、较小阻力区和最小阻力区五类。

表1 农村居民点布局阻力指标体系和阻力系数

1.3.3 最小阻力模型

物种对景观的利用过程常常被视为一个空间竞争性控制过程和覆盖过程，这种控制、覆盖过程需要对阻力进行克服，阻力大小的不同影响着某种事物空间发展的趋势，农村居民点的空间分布常常受到自然环境、经济发展条件、生态环境等因素的影响，其空间分布适用于最小阻力模型（minimum cumulative resistance，MCR）。可以通过建立阻力面来反映农村居民点发展的趋势。最小阻力模型通常考虑3个因素：源、距离和景观介面特点[16-17]，公式如下

式中表示一个未知的正函数，一个反应空间上任一点最小阻力与到源的距离和景观基面特征的正相关函数；D表示物种从源到某一点经过的景观基面的空间距离，m；R表示景观对某种物种运动的阻力。本文以2014年彬江镇550个农村居民点位置确定为农村居民点的源。

1.3.4 场强模型

场强模型常常用来研究农村居民点受城镇影响的程度，进而用以划分农村居民点是否倾向于城镇化[18-20]。场强模型的公式如下

式中E表示城镇在农村居民点处的场强；Q代表城镇影响力指数，本文中采用农村居民点结节性指数；R代表城镇到农村居民点处的距离，m。

农村居民点的综合质量可以通过其结节性进行表示，从村庄规模、区位因素、生态因素等3方面选取指标，构建农村居民点结节性指数评价体系（见表2），并用层次分析法和专家打分法相结合的方法确定各指标权重，采用多因素综合评价法对农村居民点结节性指数进行计算，结节性越大，代表农村居民点重要性越大[21-22]。

表2 农村居民点结节性指数评价指标体系

2 结果与分析

2.1 最小阻力评价

根据前文中阻力面的确定和阻力系数的设定，借助ArcGIS中的Cost-Distance工具对彬江镇农村居民点整治阻力进行计算[23-24]，结果如图2所示。结果表明，彬江镇北部阻力普遍较小，最小阻力区和较小阻力区分布较为集中，南部的最小阻力区分布分散，东南部有最大阻力区和较大阻力区分布。其中，在地形地貌阻力方面，西南部阻力较大、北部阻力较小；用地阻力上低阻力区主要分布于霞江村和彬江社区，兴阳村和小布村阻力较大；在灾害防治方面南部阻力整体小于北部；区位因素上北部阻力整体小于南部。

图2 农村居民点最小阻力表面空间分布

2.2 场强模型分析

通过农村居民点结节性指数评价体系对彬江镇的各农村居民点的结节性指数进行计算，并进行场强计算[25-27]，采用自然断点法对结节性指数评价结果和场强评价结果进行分类，结果如图3所示。结果表明，农村居民点综合阻力低值区主要集中分布于彬江镇北部、中部，南部综合阻力较大。在英山村、横山村、兴阳村等地的农村居民点人口规模、村庄规模等规模较大，距城镇、交通干线的距离较近，林地、草地、水域面积比重较大，因此，其结节性指数较高；小布村、东源村等地的农村居民点远离城镇和交通中心，其乡村规模较小、因此结节性指数较低；在社树村中部、英山村北部、霞塘村南部等地场强较强，其结节性指数较高，距离城镇较近，表明以上地区的农村居民点受到城镇化影响较高，具有较大的城镇化潜力。

图3 农村居民点空间组合特征分布zoning areas

2.3 农村居民点类型划分

采用多种评价空间组合的方法对农村居民点类型进行划分[28-30]，划分过程充分结合农村居民点综合阻力评价结果、结节性指数评价结果、场强模型评价结果，通过多项评价结果的综合和对比，结合彬江镇实际情况，将彬江镇农村居民点划分为城镇扩张型、快速发展型、控制发展型和迁移合并型4类（见表3）。将农村居民点中的高场强区与极低阻力区进行对应，参照结节性指数评价结果，将两者重叠范围内的农村居民点进行调整后，划分为城镇扩张型农村居民点；以中场强区和低阻力区、极低阻力区的空间叠加结果为依据，划分快速发展型农村居民点；控制发展型农村居民点的范围主要包括综合阻力评价结果中的高阻力区和极高阻力区，场强分析中的低场强区；迁移合并型农村居民点的范围为低场强区和极高阻力区重叠部分农村居民点。农村居民点类型分布如图4所示，城镇扩张型农村居民点主要分布于城镇周边，多分布于城镇中心南部与东北部；快速发展型农村居民点广泛分布于研究区北部，分布面积较为广泛；控制发展型农村居民点主要分布于小布村、三星村等中部偏南的位置上；迁移合并型农村居民点主要分布于南部东源村和南源村。

图4 农村居民点类型划分及分布

表3 农村居民点布局优化分类汇总

2.4 各类农村居民点布局优化策略

1）城镇扩张型

城镇扩张型农村居民点图斑个数为68，总面积为1.15 km2，其最大、最小斑块面积均为4类中最大。根据其空间分布观察可知，城镇扩张型居民点集中分布于建制镇周边，其中社树村和霞塘村等村分布最多，西部大浦村附近也有小范围分布，以上区域距离交通干线与建制镇距离较近，区位优势明显，具有较大的开发潜力。彬江社区内的建制镇为彬江镇的城镇中心，是彬江镇人口最多、人类活动最频繁的区域，其周边的农村居民点具有较高的城镇扩张潜力。江霞村和彬霞村的建制镇主要用于生产活动，有大量的工厂分布其间，是彬江镇居民进行生产活动的主要区域，其周边农村居民点具有较高的城镇化潜力。在未来发展中应当注重对城镇扩张型农村居民点进行科学合理的规划，注重其配套基础设施的建设和土地补偿政策的制定，扶持商业、工业发展，制定相应的扶持政策并充分保护区域生态环境，以实现城镇化的健康发展。

2）快速发展型

快速发展型农村居民点图斑个数为328，总面积为4.94 km2，在4类中最大，其最小斑块面积为4类中最小。农村居民点结节性指数较高的区域多数被划为快速发展型农村居民点，该区域农村居民点具有较高的重要性。快速发展型农村居民点的地形条件、交通条件较为优越，其城镇化潜力总体上不及城镇扩张型农村居民点，但在未来城镇发展中也存在城镇化的可能。在未来的发展过程中，应当注重对快速发展型农村居民点的区别对待，在有条件进行城镇化的地区进行适当的规划和管理，防止城镇的无序扩张，为城镇的发展留下预留空间，如彬霞村和兴阳村等；在较为偏远的地区的农村居民点，应当注重其空间的组合，注重其发展的协调性，如前白村、白源村等。

3）控制发展型

控制发展型农村居民点有79个，总面积为0.56 km2，在4类中最小，该类型的农村居民点区位条件一般，结节性评价结果与场强均较低，距离城镇较远且交通优势不明显，其空间分布较为零散，其发展受到自然条件和社会经济条件的制约，发展潜力较小，需要进行严格的规范和限制，如通过划定生态红线、永久基本农田保护红线，来防止该类型的农村居民点的无序扩张，并在发展过程中注重对农村居民点的环境改造、基础设施条件优化，改善该区域的生活条件，防止出现空心化现象。在已经出现空心化的农村居民点应加强宅基地管理，在废弃的宅基地进行有序退出和有偿退出，以改善乡村景观和村民生活环境。该类型农村居民点主要分布在三星村、英山村等。

4）迁移合并型

迁移合并型农村居民点有农村居民点100个，总面积为0.79 km2，该类型的农村居民点最大斑块面积为4类中最小，多分布于彬江镇南部的东源村、南源村等。该区域农村居民点地形条件普遍较差，与城镇和交通干线的距离较远，农村居民点分布散乱且规模小，聚集效果差，是最容易出现“空心化”现象的区域。该类型的农村居民点可在尊重村民意愿的基础上进行搬迁合并，将规模小、位置偏远、经济发展落后的的农村居民点迁移至交通便捷，规模效应好的区域或村镇中心，提高农村土地的集约利用效率，改善村民的居住条件与出行条件。此外，还可以通过招商引资等措施进行农村产业升级，吸引附近劳动力，提高农村的经济发展水平，并注重生态环境的保护，提升该类型农村居民点的吸引力。

3 结 论

本文通过对袁州区彬江镇农村居民点的综合阻力评价、场强分析和多指标综合评价，对农村居民点类型进行了划分，并探讨了农村居民点空间布局优化方法和策略。主要结论与讨论如下：

1）根据农村居民点评价因子整治综合阻力的计算结果可知，彬江镇北部阻力整体小于南部，最小阻力区和较小阻力区在北部分布较为集中，南部分散，东南部阻力最大。在地形地貌阻力、区位因素阻力方面，北部阻力小于南部；用地阻力上低阻力区主要分布于霞江村和彬江社区，兴阳村和小布村阻力较大；在灾害防治方面南部阻力整体小于北部。南部的地形复杂，交通不便，进而一定程度上阻碍了农村居民点的聚集。

2）根据农村居民点结节性指数计算结果对彬江镇农村居民点场强进行分析，结果表明在横山村、英山村等地的农村居民点结节性指数较高，小布村、东源村、南源村等村的农村居民点结节性指数较低。社树村、彬霞村等地场强较强，表明以上区域受城镇的影响程度较高，较容易受到城镇化影响，南源村、东源村等地的农村居民点场强较弱，其受到城镇化影响较小。

3）结合以上研究结果，将彬江镇农村居民点划分为城镇扩张型、快速发展型、控制发展型和迁移合并型4类，根据农村居民点类别的不同制定不同的发展策略，其中城镇扩张型主要位于城镇周边，具有较大的城镇化潜力；快速发展型集中分布于中部北部，应根据其发展需求制定有区别的规划；控制发展型主要位于中南部，应当注重环境的保护和居民生活条件的改善；迁移合并型多于研究区南部，应当对其分布进行适当的调整，发展乡村产业，吸引当地劳动力，提高农村居民点的集聚效应，避免出现“空心化”。

本研究为农村居民点的空间布局优化提供了新的思路和视角，但也存在以下问题需要进一步探讨：采用最小阻力模型服务于农村居民点的空间优化研究，往往受到模型的内在制约影响，研究精度还有所欠缺，在以后的研究中可将其与其他预测模型进行结合，提高研究的精度。此外，本文在农村居民点布局优化过程中未能充分体现西临宜春市中心城区和东临分宜县城对农村居民点分布带来的影响，弱化了城镇化及城乡融合发展的综合考量，在未来的研究中可以适当扩展研究范围，在农村居民点布局优化过程中更多的考虑城镇化的影响，提高研究的科学性，为农村的可持续发展、环境保护提供借鉴。

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Research on rural residential area layout optimization based on spatial combination characteristics

Luo Zhijun1, Zhao Yue1, Li Yating2, Lin Xiaoxia3, Song Ju1, Yuan Hao1

(1.,330045,; 2.,710000,; 3.336028,)

In order to scientifically divide the types of rural settlements, and to guide the optimization of rural residential layouts in the construction of new rural areas, this article takes Binjiang Town, Yuanzhou District, Yichun City as an example, and uses ArcGIS and other software to adopt the model of minimum resistance and field strength. The method has carried out a number of evaluations on various rural settlements, obtained various spatial analysis and evaluation results, and then combined the evaluation results, and based on this, divided the types of rural settlements according to the characteristics of different types of rural settlements, targeted development of the corresponding spatial layout optimization strategy. The results show that the topographical geomorphic resistance of the rural residential areas in Binjiang Town is higher in the south than in the north; the land resistance is higher in the northwest; the disaster resistance is lower in the south and the north is higher, the comprehensive resistance of the location factors is higher in the south and lower in the north; the comprehensive resistance is in the middle and the north is lower; the south is higher. The areas with higher nodularity index are mainly distributed in the central and northern parts, such as Hengshan Village, Yingshan Village and Xiatang Village; the areas with higher field strength are mainly distributed in the northern towns, such as Dapu Village and Sheshu Village; Based on the integration of the above research results, the rural residential areas in Binjiang Town are divided into urban expansion type, rapid development type, control development type and migration combination type, with areas of 1.15, 4.94, 0.56 and 0.79 km2, respectively. According to the characteristics of different types of rural settlements, different layout optimization strategies and development suggestions are proposed. Urban expansion rural settlements can improve the infrastructure conditions and achieve the healthy development of urbanization by formulating corresponding support policies; rapid development rural residents need to be differentiated. For rural residential areas with urbanization potential, they should support their development while preventing the disorderly expansion of cities and towns. For more remote rural residential areas, they need to pay attention to their development coordination; Rural residential areas should pay attention to the protection of the environment, improve the rural landscape and living environment, and orderly exit the abandoned residential sites; migration and merged rural residential areas can be transferred to areas with convenient transportation and good economies of scale. It can save land resources and protect the ecological environment. Areas with better development conditions can carry out investment promotion and industrial upgrading, attract nearby labor, and avoid the phenomenon of “hollowing”. Under the background of “Rural the Countryside” strategy, the layout problem of rural residential areas has become an inevitable and necessary problem in the construction of new rural areas. Reasonable optimization of layout can provide farmers with various conveniences and guarantee rural social and economic development. While protecting the rural ecological environment, this study can provide reference for the optimization of the layout of rural residential areas.

land use; rural areas; optimization; rural residential areas; minimum resistance model; field strength model; Binjiang Town

罗志军，赵 越，李雅婷，林晓霞，宋 聚，袁 豪. 基于空间组合特征的农村居民点布局优化研究[J]. 农业工程学报，2019，35(4)：265－272. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.033 http://www.tcsae.org

Luo Zhijun, Zhao Yue, Li Yating, Lin Xiaoxia, Song Ju, Yuan Hao. Research on rural residential area layout optimization based on spatial combination characteristics[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(4): 265－272. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.033 http://www.tcsae.org

2018-08-11

2018-10-31

国家自然科学基金项目（31660140）

罗志军，男，江西新余人，副教授，主要从事土地管理和3S应用研究。Email：luozj10@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.04.033

F301.24

A

1002-6819(2019)-04-0265-08