基于Voronoi图的锦屏县农村居民点空间分布特征研究

王诗文

摘要：改革开放40年来，我国农村地区的空间格局发生很大变化，但由于农村地区的发展缺乏系统的规划，自发性建设的农村居民点呈现出破碎化的特点，不利于城乡统筹发展。在新型城镇化背景下，科学合理的分析农村居民点空间分布特征成为合理布局农村居民点的第一步。文章采用Voronoi图的CV值和GIS空间查询统计的方法，研究锦屏县农村居民点的空间分布特征。研究结果表明，锦屏县的农村居民点整体呈现出集聚分布的特征，其中15个乡镇的CV值均在60%以上，彦洞乡的农村居民点空间分布特征呈随机分布，其余乡镇均属于集聚分布。

关键词：Voronoi图;农村居民点;锦屏县

农村居民点是乡村人们生活生产的重要载体，其空间分布特点可反映一个地区的自然、经济、文化等特点，是人文地理、聚落地理学等学科的热点研究问题。农村居民点空间分布的研究不仅可以指导其空间合理布局，而且可以引导土地整理，有利于实现农村地区土地的集约利用。近年来，学者们对农村居民点的空间分布模式与特点进行了大量的研究，主要使用ARCGIS的空間分析技术、Voronoi图的CV值、景观格局指数、引力模型等研究方法，研究区主要集中在山地丘陵和平原地区。本文在前人研究的基础上，选取Voronoi图CV值的研究方法，矢量分析锦屏县农村居民点空间分布的特征，可对其农村居民点空间的优化布局提供了依据。

一、研究区概括

锦屏县坐落于黔东南州东部，贵州省东南部，东邻湖南省靖州县，南邻黎平县，西界剑河县，北抵天柱县，是黔东南通往湖南、广东、桂林的重要门户，距黔东南自治州首府凯182km，距省会贵阳358km，辖区有7个镇8个乡（图1）。地理坐标为地跨东经108°48′37″-109°24′35″，北纬26°23′29″-26°46′49″，南北宽39.6 km，东西长55.5 km。锦屏县的主要地貌类型是丘陵和山地，其中丘陵和山地占了全县2/3以上的面积，境内海拔一般在400～800米，最高海拔1344.7米，最低海拔282米。

二、研究方法与数据处理

（一）研究方法

Voronoi图的定义如下：设平面上的一个离散发生点集为S={p1，p2，…，pn}，则任一点p1的Voronoi图为：

式（1）中，d为欧氏距离，x表示集合Ti中的元素 。其中CV值是Voronoi多边形面积的标准差与平均值的比值，其计算公式为：

CV值=标准差/平均值×100%。（2）

CV值可以衡量现象在空间上的相对变化程度。当某个点集的空间分布呈均匀分布，其Voronoi多边形面积可能变小，CV值相对低;当空间分布为集群分布时，在集群内的Voronoi多边形面积较小，而在集群间的Voronoi多边形面积较大，CV值较高，当规则的周期结构和周期性重复出现的集群分布也会形成较高的CV值。农村居民点用地比例（PR）、农村居民点密度（PD）的计算公式分别为：

pR=ai/Ai（3）

PD=ni/Ai（4）

式中，aj 为农村居民点用地面积（km2）;Ai为研究区面积（km2）;ni为研究区农村居民点斑块数。

（二）数据来源与处理

研究主要采用2017年锦屏县土地利用现状图和其相关的一些规划图件。运用ARCGIS10.2提取出锦屏县的2662个农村居民点斑块，利用面转点工具将农村居民点斑块转成点，生成研究所需的锦屏县农村居民点Voronoi图（图2）。

三、结果分析

根据公式2计算出锦屏县15个乡镇的CV值，结果见表1。依照DUYCKAERST提出的3个建议值，其分类标准为：CV值为33-64时，点集为随机分布时;CV值≥64时，点集为集群分布时;CV值≤33时，点集为均匀分布。根据此分类标准，可知锦屏县除了彦洞乡的农村居民点分布属随机分布外，其它乡镇的农村居民点分布均属集群分布（图2）。锦屏县全县用地比例为1.05%，密度为1.64个/km2，CV值为77.35，全县农村居民点分布特征属集群分布。锦屏县15个乡镇，除彦洞乡的农村居民点分布特征属随机分布，其它14个乡镇的农村居民点分布特征都是集群分布，主要受锦屏县地形环境的影响（图3、4）。

锦屏县地貌类型属于丘陵山地，因此农村居民点的分布受地形的影响很大。图2、3可以看出，锦屏县西高东低，农村居民点总体集群分布在高程和坡度低的地带，这符合丘陵山地地区农村居民点分布的典型特征。锦屏县的地形是西高东低，彦洞乡处在锦屏县的西北方位，也是五溪原始森林的所在地，高程普遍在600米以上，基本没有平地，地形环境的恶劣使彦洞乡的农村居民点没有集聚分布和均匀分布的条件。河口乡和固本乡处在西南方位，高程在500米的地域面积占了2/3，地形条件恶劣，但它们和彦洞乡不同的一点是，河口乡是清水江的流域，固本乡是乌下江的流域，这给农村居民点沿河流的集聚分布提供了条件。启蒙镇的农村居民点最明显的特征是沿道路集聚分布。三江镇处在锦屏县的东北地带，典型的丘陵地带，境内有清水江和小江，这就导致三江镇的居民点沿河流和道路集聚分布。三江镇是锦屏县的行政中心，较好的自然和经济条件决定了它的农村居民点密度是15个乡镇中最高的。新化乡因地域范围小，且农村居民点的面积大，因此它的居民点用地比例是最高的。偶里乡的矿产资源丰富，农村居民点集聚分布在资源丰富地带。平秋镇农村居民点主要是沿坡度较缓的地带集聚分布。平略镇、茅坪镇、大同乡和钟灵乡是典型的丘陵地形，农村居民点沿地势平坦和道路集聚分布。铜鼓镇和敦寨镇处在锦屏县的东南方位，地势相对平坦，农村居民点沿河流和经济发展区集聚分布。铜鼓镇的经济发展水平仅次于三江镇，交通便利，农村居民点沿经济中心和道路集聚分布。敦寨镇是亮江流域，随着锦屏县实施的“敦寨新城”建设规划，使其农村居民点沿河流和经济发展区集聚分布。

总的来说，结合CV值、高程和坡度来看，锦屏县农村居民点的分布特征符合丘陵地区的分布特征，且呈现沿河流、道路和地势平坦地区集聚分布的特征。

四、结论

Voronoi图在空间分析上有着广泛的应用，是界定空间目标影响范围的常用方法。应用Voronoi图分析锦屏县居民点空间分布特征，研究结果表明，锦屏县15个乡镇中，彦洞乡的CV值61.52，是唯一一个乡镇农村居民点空间分布呈随机分布，其余14个乡镇的的CV值均在64以上，农村居民点空间呈集聚分布特征，锦屏县的CV值是77.35，全县农村居民点的空间分布特征呈集聚分布，符合山地丘陵地区农村居民点分布的典型特征。本文对锦屏县农村居民空间分布特征的研究只使用了通过Voronoi图CV值来确定农村居民点空间分布特征，其结果具有一定的有效性，任需进一步的讨论。

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