基于多源遥感数据的乡村类型识别与演变模式研究:以天津市都市边缘区为例

李雪梅,袁 萍,黄凌翔,刘 倩

(1.天津城建大学经济与管理学院,天津 300384;2.中智广州经济技术合作有限公司,广东 广州 510000)

自改革开放以来,中国城镇化进程取得了举世瞩目的成果,但也带来了相应的问题。过多的乡村人口向城镇转移,势必造成有限的城镇区承载超负荷。都市边缘区作为城乡之间土地利用、人口、社会特征的过渡地带,兼具城市和乡村的特征,人口密度低于中心城区又高于周围农村,是城市经济增长和空间扩张的主要区域。明晰都市边缘区乡村差异,合理规划乡村发展,成为当前都市边缘区乡村振兴的重点。2022年中央一号文件指出,要积极有序推进有条件有需要的村庄开展规划编制工作,促进乡村振兴发展。通过对都市边缘区村庄进行合理化分类,有助于厘清乡村内部发展长处与弊端,打破城乡二元结构壁垒,促进都市边缘区乡村振兴。如何构建科学合理、简单可行的乡村类型识别体系,成为现阶段实现乡村振兴亟需解决的问题。

目前,关于乡村类型划分方面的研究已经取得丰硕的成果,但由于地区人文环境、社会经济发展、区位条件等的差异,以及各学者对乡村地域系统认知的差异性与主观性,有关乡村类型识别研究也各有差异。从研究区域选择来看,一类是从宏观上划分,以县域为研究基本单元,从农业生产、非农生产、居住生活、生态保障等乡村多个地域功能划分乡村类型;另一类是以微观视角,从村域尺度对乡村类型进行划分[1-3]。从划分标准来看,有从乡村生产、生态和生活功能视角进行划分[4-6];也有学者从乡村主体-产业发展-人居环境-资源禀赋逐级识别乡村类型,将乡村类型划分成5种[7]。从研究方法上来看,主要使用引力模型[8]、人工神经网络聚类算法[9]、BP模型和Ward法[10]等。在类型划分上面,有研究根据《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》将乡村发展类型划分为城郊融合型、集聚提升型、搬迁撤并型、特色保护型[11];有学者基于经济和生态状况,将乡村类型划分为生态保育优先型、经济发展优先型、生态保育与经济发展并重I型和生态保育与经济发展并重Ⅱ型4种类型[12];部分学者根据产业划分法,将乡村发展类型划分为农业主导型、工业主导型、商旅服务型和综合发展型[13]等。

近年来,随着经济全球化、城市化以及新型工业化的相互交织,我国农业农村进入新的发展阶段,农村呈现出新发展业态[14]。关于乡村演变的研究,从内容来看包括乡村功能演变、乡村聚落特征变化分析[15]、产业演变[16-18]、人居环境演化[19]等。然而现有研究仍然存在一些问题,如大部分仅从某个单一角度对乡村演变进行分析,缺少从整体把握乡村发展状况,或较少从人口变化、基础设施发展、产业变化等多角度综合分析乡村演变。

纵观目前对于乡村类型划分及演变模式的研究,对现期乡村类型划分的关注度日益增加,将历史与现期乡村类型进行对比的研究仍有待深化。

且大多研究仅从乡村功能、产业、环境等某一视角出发探讨乡村演变,缺乏对以往与现期乡村类型变化与乡村类型演变模式的综合分析。多源遥感数据可以直观反映区域历史与现期变化状况。因此,笔者基于多源遥感数据,获取乡村历史与现期土地利用类型转变、人口迁移、经济发展、自然环境变化等数据,综合各专家学者以及村类型的划分标准及方法,从研究区经济状况、资源禀赋、区位条件以及社会保障水平4个方面构建乡村类型识别指标体系,划分出1980、2000、2010以及2020年乡村类型,确定研究区村庄演变模式,有助于厘清都市边缘区乡村演变进程与发展规律,从整体和局部2个角度综合考虑,制定符合乡村发展的基本路径。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

选取天津市环城4区作为都市边缘区,对天津市都市边缘区乡村类型及演变模式进行研究。天津市环城4区位于天津市外环线周围,环绕中心城区,包括西青区、东丽区、北辰区及津南区,是连接中心城区与外围农村的重要枢纽(图1)。环城4区总面积为190 902 hm2,地势平坦;地区生产总值为2 634.27亿元,2020年都市边缘区常住人口为3 889 860人。根据实地调研情况,东丽区自2001年起开始撤镇改设街道,且现存农村居民点数量已减少为个位数,故对东丽区以街道为单位进行研究,其他3个区均以村庄为研究单位,总计450个村庄和街道。极少部分村庄由于区域规划等原因,村级地名、村级边界发生微弱变化。为便于对比40 a间农村变化,所有年份均以2020年各村庄区域界线为标准展开研究。

无数据部分为非村庄区域,如城镇区域、农场等,非研究范围。

1.2 数据来源

1.2.1空间数据

空间数据来源于Landsat TM遥感影像、谷歌影像和高德POI(Point of interest)数据等多源遥感数据。选取1980和2000年Landsat TM遥感影像及2010和2020年谷歌影像,通过监督分类和人工目视解译法实现对天津市都市边缘区土地利用类型分类。参照GB/T 21010—2017《土地利用现状分类》中所划分的12个一级地类以及73个二级地类,在实际调研基础上,结合研究需要,将研究区划分为耕地、林地、草地、建设用地、农村居民点、水域和未利用地7类,其中农村居民点是指宅基地及公共服务设施用地,建设用地指除宅基地以外的其他建设用地。基于高德地图开发平台利用数据抓取技术获得POI数据,将获取的POI数据进行分类,计算得到研究区商场、超市、学校、卫生院数量等数据。

1.2.2社会经济数据

为客观反映天津市都市边缘区村民基本情况,设计了相关调研问卷,调研对象的基本情况为男性占56.11%,女性占43.89%;51岁及以下的受访者占42.22%;打工人数占24.72%,经商人数占11.11%,务农人数占9.72%。问卷主要内容包括1980、2000、2010以及2020年村民人均年收入、外出务工人数、村民住宅面积、商场、学校、卫生所数量等。在村民人均年收入方面,1980年农村居民人均年收入大多集中在700元左右,至2020年上升至2.6万元左右;2000年陆续出现村民外出务工情况;调研对象主要为村干部、村民。依据距离市中心远、中、近划分原则,除东丽区外,每个区选择5～6个乡镇,每个乡镇依据分层随机抽样的方式抽取2～3个行政村,每个行政村选取2～8户发放调研问卷;东丽区每个街道选取12～18户发放调查问卷。由于研究区范围较广,调研时间较短,每个镇相邻村庄差距较小,故依据每个镇选取的2～3个行政村调研结果,表征该村及其相邻村的社会经济数据。剔除误填及逻辑错误的问卷,最终得到有效问卷360份,有效率为93.26%,其中西青区98份,津南区81份,东丽区90份,北辰区91份。

2 研究方法

基于上述数据,首先通过遥感影像解译获得40 a来都市边缘区土地利用类型变化状况;其次从村庄经济状况、资源禀赋、区位条件和社会保障水平建立目标层指标体系,并计算目标层乡村发展度水平。在ArcGIS 10.2软件平台,利用自然断点法划分乡村发展度高中低值,逐级识别高中低值,组合得到乡村类型;对比分析乡村1980、2000、2010及2020年4个时间节点乡村类型演变特征,确定都市边缘区40 a来乡村演变模式。

2.1 乡村类型指标体系的构建

乡村地域类型是人文、经济等构成的主体系统和资源、环境等构成的本体系统在一定的乡村地域空间相互影响、相互作用而形成的复杂开放巨系统[20]。乡村地域的复杂性决定了乡村在现实中的发展演化过程,涉及到经济、社会、空间等多个维度[21]。以分类推进乡村振兴发展为目标,从经济状况、资源禀赋、区位条件和社会保障水平4个维度建立村庄类型识别体系(表1),并在遵循科学性、系统性、可获得性、简明性等原则的基础上,着重突出乡村发展的差异性和可比性,具体为:(1)选取农民人均年收入、户均外出务工人数以及大型商场和超市数量来评价乡村经济状况。其中人均年收入、大型商场和超市数量反映了村民物质生活水平,其值越大说明经济状况越好;户均外出务工人数则反映了村庄可供就业机会状况,外出就业人员越多,说明村庄经济发展状况越差;(2)利用耕地面积、建设用地面积以及农村居民点面积占村庄总面积之比来说明村庄资源禀赋情况。耕地面积与农村居民点所占面积越大,说明村庄工矿建设、交通及水利等基础设施新建较少,城镇化进程越慢,其资源禀赋发展度越低;反之,建设用地面积占比越高,资源禀赋发展度越高;(3)选取村庄距天津外环线以及国道距离衡量村庄区位条件优越性。距离外环线与国道距离越近,说明交通通达度越高,区位条件越优越;(4)选取村庄人均家庭住宅面积、卫生院数量以及学校数量衡量村庄社会保障水平。其值越高,社会保障水平越高。

表1 乡村类型识别指标体系

2.2 乡村类型识别方法

2.2.1数据标准化

由于各指标所使用的单位和量纲的不同,将上述指标体系采用极值法对指标进行标准化处理,使其具有可对比性。

正向指标为

(1)

负向指标为

(2)

2.2.2权重确定

借助SPSS 27.0软件进行因子分析,得到各指标的因子载荷,确定指标权重,公式为

(3)

各年份指标权重结果如表2所示,结果表明社会保障水平的指标差异度大于其他一级指标差异度。

表2 乡村类型识别指标体系权重结果

2.2.3乡村多维度发展性指数计算

在使用极值法标准化数据的基础上,利用加权求和法,即各项指标的权重乘以标准化数值来测算村庄经济状况、资源禀赋、区位条件以及社会保障水平4个维度指标指数。

(4)

各指标含义见表1。

3 结果与分析

3.1 研究区土地利用类型演变

基于1980和2000年Landsat TM遥感影像及2010和2020年谷歌影像,对研究区内40 a间土地利用类型演变特征进行分析(图2)。结果表明,1980—2020年耕地、林地、水域以及农村居民点面积均在减少,耕地、农村居民点面积分别减少563.00和151.24 hm2,至2020年东丽区农村居民点数量减少为个位数,变化尤为显著。转出土地类型主要转化为建设用地,建设用地面积增加754.03 hm2。乡村土地利用类型变化明显。

无数据部分为非村庄区域,如城镇区域、农场等,非研究范围。

3.2 研究区乡村类型分析

3.2.1乡村类型特征分析

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基于乡村类型识别体系与乡村不同发展维度水平差异性,从村庄经济状况、资源禀赋、区位条件以及社会保障水平4个方面对大都市边缘区1980、2000、2010以及2020年乡村类型进行逐级识别。将大都市边缘区村庄划分为城郊融合型、搬迁撤并型、集聚提升型和规模控制型(表3、图3)。

表3 村庄类型识别判断矩阵

无数据部分为非村庄区域,如城镇区域、农场等,非研究范围。

(1)城郊融合型村庄:该类型村庄具有“城市后花园”的区位条件[22],处于城市边缘区,交通便捷,是城乡融合发展的重要连接场所,主要分布在天津市外环线周围,凭借着优越的位置条件,受市区辐射影响最大。村庄建有较多大型购物场所,基础设施配置较完善,与市区繁华程度无明显差异,城镇化进程较快。其主导类型组合主要有E1-R1-L1-S1等。

0、1、2分别表示乡村发展维度低、中、强3个维度;同一维度下同时标注多个√,表示任一个√均满足所对应类型维度;由于判断矩阵组合数较多,这里仅列举乡村类型主要判别矩阵。

(2)集聚提升型村庄:是现有规模较大的中心村和其他将存续的一般村。该类型村庄自然条件较为优越,以农业发展为主,但城镇带动辐射力度有限,是乡村振兴重点关注的区域类型,主要集中在乡镇的周围,耕地面积占比较大,工厂等可提供就业机会的企业较少,无大型商场、超市,故村庄外出务工人数较多,村庄与村庄之间居住较为集中。其主导类型组合主要有E0-R0-L0-S1等。

(3)搬迁撤并型村庄:政府为实现更完善的区域规划,新建拆迁房,将周围几个村庄统一搬迁至拆迁小区,各村村民集中居住,实行社区化管理。该类型下的村庄耕地尚存,部分宅基地还耕,转为农业用地。农村居民点所剩无几,经济发展空间较大,大型商场、超市数量较少,村庄经济发展水平还有待进一步提高。其主导类型组合主要有E0-R1-L0-S0等。

(4)规模控制型村庄:村庄发展基础与区位条件竞争力较差,村庄规模与发展能力不匹配。该类型村庄主要分布在都市边缘区,受城镇辐射影响较小,经济发展相对缓慢,农用地占比相对较高。其主导类型组合为E0-R0-L0-S0。

3.2.2不同时期乡村类型演变特征

通过对大都市边缘区1980、2000、2010以及2020年乡村类型数量以及面积进行统计分析(表4),发现研究期内天津市都市边缘区乡村类型呈现圈层、聚集分布特征,且同种乡村类型在数量及范围上呈现相同的变化趋势,城郊融合型及搬迁撤并型村庄在数量上逐年递增,在范围上呈周围扩散趋势,集聚提升型及规模控制型反之。城郊融合型村庄数量增长速度最为明显,增长率达163.5%;集聚提升型及规模控制型乡村数量降低率均达60%以上。

表4 不同时期研究区各乡村类型数量及面积

3.3 乡村演变模式

乡村演化发展过程实际上伴随着产业的发展,生产、生活中的物质和非物质元素之间发生各式各样的交互作用[23]。研究区内村庄由于自身资源禀赋、产业发展程度等的参差,乡村演变特征呈现出相似性与相异性。通过对比分析研究区1980—2020年乡村类型变化特征,总结出村庄类型演变发展的3种模式(表5、图4)。

表5 研究区乡村演变模式统计表

无数据部分为非村庄区域,如城镇区域、农场等,非研究范围。

(1)稳定式:该模式下,乡村类型自1980至2020年40 a间没有发生任何转变,主要集中在天津市外环线周围及研究区最边缘区域。共包括3类村庄存在稳定式演变模式,分别为城郊融合型村庄、集聚提升型村庄和规模控制型村庄。以稳定式发展的城郊融合型村庄主要集中在外环线周围,该区域大部分土地被征收,所有权属于国家,且受城区经济辐射影响,该类村庄无论是在金融经济发展上还是在教育医疗保障上均保持着较高的水平,因此该乡村类型始终被识别为城郊融合型村庄;而集聚提升型村庄主要集中北辰区的东部、西部以及西青区北部区域;仅有极少数村庄一直稳定处于规模控制型,如津南区的最南端靠近边界区域,该部分村庄演化发展速度较慢。

(2)微变式:该模式下,乡村类型发生一次变化,即40 a间从一种类型转变为另外一种类型,为乡村演变的普遍模式,共有214个村庄及街道为微变式演变模式。此模式下的村庄在受相关乡村振兴政策、区域经济发展驱动等因素的影响下,乡村类型发生转变,主要分布在研究区中间位置。如北辰区中部小淀村等在2000年以前为集聚提升型,后因为村庄整体搬迁规划,变为搬迁撤并型;又如西青区中北部大蒋庄村等,由集聚提升型村庄转变为城郊融合型村庄。

(3)多变式:该模式下,乡村类型自1980至2020年发生显著变化,乡村类型演变次数为2次或3次,也是3类演变模式中占比最小的一种模式。究其原因,乡村发展不仅受城市区域规划、交通通达度、基础设施建设、村庄自然本底等多方面客观因素的影响,还与村庄贤能引领村民致富等主观因素有关。如西青区炒米店村由集聚提升型村庄变为搬迁撤并型村庄,再到城郊融合型村庄;再如津南区西周庄村由1980年被识别为规模控制型村庄,到2000年被识别为集聚提升型村庄,受2009年土地整合政策影响,在2010年被识别为搬迁撤并型村庄,且由于工厂、学校等的相继建设,村庄整体经济状况提升,2020年被识别为城郊融合型村庄,该村相较其他大部分村庄变化较为明显。

4 讨论与结论

4.1 讨论

(1)乡村类型识别还需结合村庄发展的非量化数据,在村庄自然条件、资源禀赋、区位条件和社会保障水平4个维度之外综合考虑研究区村庄发展政策、村贤能人和村庄历史沿革等因素,可能会更符合乡村实际发展状况。后续可以选取研究区典型村庄进行深入调查研究,根据村庄特殊性因地制宜制定符合村庄发展的规划,合理推进乡村振兴。

(2)农业、农村、农民问题是关系国计民生的根本问题,乡村振兴战略是解决“三农”问题的重要举措。通过实施乡村振兴战略规划,可以有效促进城乡要素融合。依据研究区乡村类型演变模式,尊重研究区乡村演变规律,在守住耕地红线的同时,因地制宜合理开发利用土地资源,将城市资源充分利用到周围乡村,农村农业产品则向城市输出,实现城乡资源互动、市场互动,促进研究区农业农村现代化发展。

4.2 结论

都市边缘区作为连接城市与乡村的重要枢纽,具备带动整个城市城乡服务、农业发展的功能。基于乡村振兴战略中乡村分类要求,通过构建乡村类型评价指标体系,识别历史与现期乡村类型,并确定研究区乡村演变模式,主要得到以下结论:

(1)研究区在研究期内土地利用类型变化明显。耕地、农村居民点及建设用地三大用地类型变化显著,研究区作为城市市场扩大交易的重要区域,区域内耕地、农村居民点等用地类型加速转化为建设用地,其中东丽区尤为明显。

(2)研究区乡村类型划分为城郊融合型、集聚提升型、搬迁撤并型和规模控制型。其中集聚提升型及规模控制型乡村主要转化为城郊融合型及搬迁撤并型乡村,且主要发生于研究区中间区域,研究区最内、外部边缘乡村类型变化不明显。

(3)研究区乡村演变模式确定为稳定式、微变式、多变式。其中稳定式乡村主要分布在天津市外环线以内区域,多变模式村庄多存在于研究区最外围边缘区。