阿勒泰地区乡村聚落空间分布格局演变探析

曹翠　徐丽萍　张茹倩　彭加加

摘要：開展乡村聚落时空分布格局演变特征及影响因素探究，对推进乡村振兴战略具有重要的理论价值和实践意义。本文以2000、2010、2020年3期土地利用数据为基础，综合运用景观格局指数、平均最近邻指数、核密度分析和空间热点探测方法，揭示阿勒泰地区2000—2020年乡村聚落的时空演变规律，探索乡村聚落空间格局演变原因。结果表明：（1）在时间上，近20 a阿勒泰地区乡村聚落斑块个数先减少后增加，斑块面积整体呈增加趋势，斑块密度增加（增长率为2.35×10-6个·hm-2·a-1）；在空间上，阿勒泰地区乡村聚落呈“西北多东南少、西北聚东南散”分布格局；（2）乡村聚落在方向上与道路、河流分布一致，向西北—东南方向演变，且聚落分布具有强烈的海拔指向，聚落的个数和面积随着坡度增加均呈现减小趋势；（3）研究区内大部分地区呈“小规模—高密度”及“大规模—低密度”集聚分布，20 a间集聚程度先减弱后增强。通过对阿勒泰地区乡村聚落的演变特征进行分析，并对该区域演变因素进行分析，为阿勒泰地区乡村发展与规划提供参考依据。

关键词：乡村聚落学；乡村振兴；空间分布；演变特征；阿勒泰地区

中图分类号：K901.8中图分类号文献标志码：A文献标识码

Analysis on the evolution of spatial distribution pattern of rural settlements in Altay Prefecture

CAO  Cui1 ，XU  Liping1，2*，ZHANG  Ruqian1，PENG  Jiajia1

（1 College of Sciences，Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832003， China; 2 Xinjiang Production and Construction Grops Key Laboratory of Oasis Town and Mountain-basin

System Ecology， Shihezi，Xinjiang 832003， China）

Abstract：  It is of great theoretical value and practical significance to carry out the research on the evolution characteristics and influencing factors of the spatial and temporal distribution pattern of rural settlements for promoting the rural revitalization strategy. Based on the land use data in 2000， 2010 and 2020， this paper comprehensively uses the landscape pattern index， the nearest neighbor index， kernel density analysis and spatial hotspot detection methods to reveal the temporal and spatial evolution of rural settlements in the Altay Perfecture from 2000 to 2020. Exploring the reasons for the evolution of spatial pattern of rural settlements. The results show that： （1） In the past 20 years， the number of rural settlement patches in the Altay Prefecture first decreased and then increased， the patch area showed an overall increasing trend， and the patch density increased （the growth rate was 2.35×10-6/（hm2 · a））; spatially， the rural settlements in the Altay Perfecture have a distribution pattern of “more in the northwest and less in the southeast， gathering in the northwest and spreading out in the southeast”; （2）The direction of rural settlements is consistent with the distribution of roads and rivers， and evolves from northwest to southeast， and the distribution of settlements has a strong elevation orientation， and the number and area of settlements show a decreasing trend with the increase of slope; （3）Most of the areas in the study area showed a "small-scale-high-density" and "large-scale-low-density" agglomeration distribution， and the agglomeration trend increased first and then decreased during the 20 years. By analyzing the evolution characteristics of rural settlements in the Altay Prefecture and analyzing the de-evolution factors， it can provide a reference for the rural development and planning in the Altay Prefecture.

Key words： rural settlement science;rural revitalization;spatial distribution;evolution characteristics;Altay Prefecture

近年来，在城镇化推进过程中，人口流向大城市，农村贫困化、空心化等“乡村病”在乡村发展过程中普遍存在［1］，党的十九大报告中提出“乡村振兴战略”，以期实现乡村“拴心留人”，助推乡村现代化发展。我国空间资源受约束化显著，因此需要将城乡发展研究中得到的规律性认识应用于解决各种乡村问题，以推动乡村聚落转型与重构以及“乡村振兴战略”工作的实施［2］。

国外对于乡村聚落学的研究内容主要集中于聚落类型［3-4］、空间形态［5］、聚落结构与重构［6-7］等方面。我国对乡村聚落的研究内容主要集中在聚落的空间布局与时空演变［8-9］、规模结构与格局优化［10-12］、空间特征与类型划分［13-15］、转型与空间重构［16-17］。研究尺度由国家级、省级大尺度扩展到地市级中尺度，但对县级小尺度的研究涉及较少；研究区域多选择我国中东部经济发达地区，对干旱半干旱地区研究较少。多民族聚居区域聚落分布较为零碎，在一定程度上增加了时空变化分析的难度，因此针对其研究更少［18］。本研究选择“多民族、大杂居、小聚居、交错散居”的阿勒泰地区，采用平均最近邻指数、核密度分析和空间热点探测等方法，从时间、空间和规模3个维度对阿勒泰地区乡村聚落的时空格局演变特征进行探索分析，并对其原因进行讨论，以期为阿勒泰地区乡村发展规划的制定提供参考和借鑒，为新疆地区乡村振兴战略实施提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

阿勒泰地区位于新疆维吾尔自治区北端，阿尔泰山西南麓，准噶尔盆地北缘。东接蒙古国，西邻哈萨克斯坦，北与俄罗斯接壤。总面积为11.8万km2，大约占全疆总面积的7.1%（图1）。全区地形地貌复杂多样，气候为温带大陆性气候，夏季干热，冬季寒冷。全区下辖6县1市，112个乡镇，506个行政村，此外区内包括新疆生产建设兵团所属第十师。

至2020年末，全区GDP达334.53亿元，同上年增长2.3%。人口约为65.95万人，其中乡村人口数量为25.81万人，占地区总人口比例的39.16%［19］，形成汉、维吾尔、哈萨克、蒙古族等多民族聚集区。

1.2 数据来源

研究数据来源包括：（1） 土地利用数据来源于GLOBELAND30 （http：//www. globallandcover.com）。根据数据的可获取性，以10 a为一个阶段，选取阿勒泰地区2000、2010、2020年的土地利用数据，利用ArcGIS 10.7软件对图像进行裁剪、分类提取等预处理，根据研究需要，从中提取3个时期的人造地表（包括各类居民地、工矿、交通设施等，不包括建设用地内部连片绿地和水体），使用研究区行政区划矢量数据裁剪掉阿勒泰市的城市聚落，其它县直中心聚落均是分布在乡镇驻地上，故划分为乡村聚落；（2） DEM数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（https：//www.resdc.cn），数据精度为30m。结合阿勒泰地区的地貌特征，提取绝对高程及坡度等地形因子；（3） 阿勒泰地区2000—2020年的人口、社会经济数据来源于《阿勒泰地区国民经济和社会发展统计公报》、《阿勒泰年鉴》。

1.3 研究方法

1.3.1 景观格局指数

景观格局指数是景观生态学常用的分析手段。在此用于分析乡村聚落分布特征在时间尺度上的演变规律及过程。以2000、2010和2020年3期土地利用数据为基础，选取斑块面积、斑块个数、平均斑块面积、最小斑块面积、最大斑块面积以及斑块密度6个常用指标，并借助AcrGIS10.7软件提取3期乡村聚落矢量数据，用数理统计方法分别对3个年份的6个指标进行统计，并将景观格局指数进行比较分析，定量分析阿勒泰地区乡村聚落在时间尺度上的变化特征［20］。

1.3.2 平均最邻近比率

平均最邻近指数用来判断乡村聚落的分布规模。通过计算乡村聚落中心点与其最邻近聚落中心点间的平均距离，以观测平均距离与期望平均距离的比值来判断聚落的集聚离散特征［21-22］。其公式表达如下：

式中，Dobs表示平均距离观测值；Dexp表示平均距离期望值；n表示斑块总数；d表示距离；A表示研究区面积；ANN>1表示聚落分布呈随机分布，ANN=1表示聚落分布呈均匀分布，ANN<1表示聚落分布呈集聚分布。

1.3.3 核密度分析

核密度分析是数学中用以估算未知数据分布密度的函数，本文用其测度乡村聚落空间分布的密度，反映聚落分布的地域性分异规律［23-24］。公式如下：

式中，f（x）为核密度函数；n为观测数量；h>0，为平滑参数，称作带宽；k0为核函数；（x-xi）为位置距第i个观测位置的距离。核密度值越大代表聚落斑块数越多，聚落越密集；反之核密度值越小代表斑块数越少，聚落越稀疏。

1.3.4 空间热点探测

空间热点探测是1种用于识别具有统计显著性的高值和低值的空间聚类方法［25］。本文用其分析乡村聚落规模各异的村庄在空间上发生聚类的位置情况。

Gi*（d）即为Z值，对Gi*（d）进行标准化处理，得：

式中，wij为以距离规则定义的空间权重；xj是j区域的观测值。E（Gi*）和var（Gi*）分别是Gi*（d）的期望值和方差。当Z（Gi*）>0且统计显著，表明位置i周围值相对较高，属高值集聚的热点区，当Z（Gi*）<0且统计显著，表明位置i周围值较低，属于低值集聚的冷点区［26-27］。

2 结果与分析

2.1 阿勒泰地区乡村聚落时间分布特征分析

3个时期的乡村聚落斑块面积占阿勒泰地区总面积比例较小，分别为0.141%、0.146%、0.298%。2000—2020年，阿勒泰地区乡村聚落斑块个数略微减少，斑块面积呈增加趋势。

第一阶段（2000—2010年），乡村聚落斑块个数年均减少2.3个，由2000年的454个减少到2010的431个；乡村聚斑块面积增加573.896 hm2，增幅为3.46%，年均增长57.39 hm2·a-1；平均斑块面积增加3.66 hm2，增幅为10.01%；最大斑块面积减少2.04 hm2；最小斑块面积略微增加；斑块密度年均减少0.2×10-6个·hm-2·a-1，由2000年的3.9×10-5个·hm-2减少到2010年的3.7×10-5个·hm-2。第二阶段（2010—2020年），2020年阿勒泰地区乡村聚落斑块个数为1012个，是2010年的2.35倍；斑块面积共增加17875.01 hm2，年均增加1787.5 hm2·a-1，第二阶段增加面积是第一阶段的31.15倍；平均斑块面积年均减少5.21 hm2·a-1；最大斑块面积年均增加42.42 hm2·a-1；最小斑块面积无较大变化；斑块密度由2010年的3.7×10-5个·hm-2增加至2020年的8.6×10-5个·hm-2。乡村聚落斑块密度与斑块面积总体均呈增加趋势，第二阶段的斑块密度达到第一阶段的2.34倍，面积变化显著高于第一阶段（表1）。

3个时期的乡村聚落面积均不到总面积的1%。分析其原因一是阿勒泰地区地广人稀，区域内山地占比大，绿洲面积占比小，适宜居住面积比例小，且游牧民聚落不固定，为传统的流动式聚落；二是由于研究区大部分深居内陆、远离海洋，自然降水量少，蒸发量大，水资源匮乏。高山冰川终年积雪不便利用，可用水资源少，用于农业灌溉的水资源缺乏，农业条件不佳，从而导致阿勒泰聚落面积占比小。

2.2 阿勒泰地区乡村聚落空间分布格局分析

2.2.1 乡村聚落空间分布特征分析

阿勒泰地区乡村聚落总体呈现“西北多东南少，西北聚东南散”、“由县市中心向周边递减”的空间分布格局（图2），主要分布在河流沿岸、道路沿线处。

从海拔分布来看，乡村聚落个数随着海拔的上升而减少，具有强烈的海拔指向。整体来看，乡村聚落于海拔500～800 m分布最多。位于海拔500 m以下、500～800 m、800～1100 m、1100～1400 m和1400 m以上的乡村聚落（2020年）分布分别为120個（11.86%）、541个（53.46%）、176个（17.39%）、164个（16.21%）、11个（1.09%）。

从坡度变化来看，乡村聚落分布深受坡度影响。2个时期96%以上的聚落均分布在小于5°的区域，随坡度增加，聚落个数呈现减小趋势；坡度大于15°时，有极少乡村聚落分布，占比不到总面积的1%（表2）。

通过地理叠置分析［27］可知，该地区乡村聚落主要集中分布在河流与道路交汇处，在额尔齐斯河、乌伦古河等河流和国道310、314、324等主要道路沿线处集聚。对道路与河流做缓冲区分析，发现乡村聚落83%以上的面积分布在河流10km缓冲区内、86%以上的面积分布在道路10km缓冲区内，随着距道路与河流距离的增大，乡村聚落密度逐渐减小，乡村聚落逐渐稀疏。

据分析可知，阿勒泰地区聚落主要分布在海拔500～800 m及坡度小于5°的区域。随着海拔上升，气温降低，空气稀薄，不适合作物生长，且高海拔地区交通、电力、生活用水等不方便获取，生活基本设施不能保障，不适宜生活生产，因此人口分布较少。坡度平缓的区域基础设施建设难度小、成本低，交通、水利设施布置容易，农业生产条件相对较好，乡村聚落分布较集中。而随着坡度增加，可生产性土地减少，建设成本增加，不利于交通、水利等基础设施的建设，聚落分布数量少、规模小。

阿勒泰地区乡村聚落演变方向按标准差椭圆方向呈现为西北—东南方向，表明该地区乡村聚落方向逐渐向东南偏移，聚落的演变方向与河流、道路的分布具有一致性，此分布格局方便居民生产生活（图3）。2000年与2010年聚落分布特点相似且变化较小，演变方向接近重合。阿勒泰地区大部分乡村聚落分布在椭圆内，乡村聚落主要位于阿勒泰地区的西北部、中部和东南部，且西北部、中部高于东南部，北部与南部聚落较为稀少。

2.2.2 乡村聚落县域尺度时空演变特征分析

对阿勒泰地区不同县域乡村聚落的斑块个数和面积进行分析，可发现2000年聚落个数情况如下：哈巴河县＞阿勒泰市＞布尔津县＞福海县＞富蕴县＞吉木乃县＞青河县；面积大小为：阿勒泰市＞哈巴河县＞吉木乃县＞福海县＞富蕴县＞布尔津县＞青河县。第一阶段各县市聚落面积增加情况依次为：青河县＞吉木乃县＞阿勒泰市＞福海县＞富蕴县＞哈巴河县＞布尔津县，青河县增加面积是布尔津县的33倍；相反，斑块个数除阿勒泰市呈增加趋势，其他六个县均为减少趋势，其中富蕴县减少最多，减少13块；第二阶段全部县域的斑块个数和面积均增加。其中，富蕴县和福海县增加的斑块个数最多，两县的面积也相应增加，增加面积分别为5569.82 hm2和3900.23 hm2（图4）。

2.2.3 乡村聚落集聚程度分析

2000—2020年阿勒泰地区乡村聚落整体呈现集聚分布，集聚程度先减弱后增强（表3），2020年乡村聚落集聚程度有所增强。

2000、2010和2020年阿勒泰地区乡村聚落ANN值均小于1，且P值小于0.01，均为0，Z得分均小于标准差-2.58，说明该集聚模式是随机产生的可能性只有1%或者更小。对比2000年与2020年阿勒泰地区乡村聚落ANN值可知，2020年聚落ANN值为0.336757，小于2000年（ANN=0.398005），因此2020年阿勒泰地区聚落的集聚态势要大于2000年。

2.2.4 乡村聚落聚集密度分析

利用ArcGIS 10.7核密度分析，绘制3个时期聚落分布核密度图（图5）。结果发现：（1）阿勒泰地区乡村聚落斑块的聚集核心位置变化较小，向外扩张明显。2000年乡村聚落密集核心区集中于西北地区，主要分布在哈巴河县、布尔津县；2020年乡村聚落斑块的密集核心区由西北向中部转移，主要分布在哈巴河县、阿勒泰市、福海县；（2）2000—2020年间，乡村聚落斑块密度核心的个数和面积发生明显变化。2000年的密度核心為2个，次密度核心为2个；2020年密度核心个数增加至3个，次密度核心增加至4个，次密度核心面积有所扩大，分布较为分散；（3）20 a间，阿勒泰地区乡村聚落密度增长迅速，由原来的2.2～19.8个·hm-2增加到2020年的8.9～79.4个·hm-2，年平均增长率为20.14%。相比2000年，2020年明显增多，且空间密度较以往2个时期趋于分散。

2.3 乡村聚落规模分布特征

2.3.1 乡村聚落规模分级

根据新疆绿洲区已有聚落规模划分标准［28］，依据阿勒泰地区实际情况进行调整，将乡村聚落按照面积大小划分为5个等级规模：≤5 hm2的为微型聚落；5～20 hm2的为小型聚落；20～60 hm2的为中型聚落；60～100 hm2的为大型聚落；＞100 hm2的为特大型聚落。

2000、2010、2020年3个时期的乡村聚落规模主要以小、中型聚落为主。其中，乡村聚落个数分别占总个数的64.76%、70.30%和66.21%，但面积占比较少，占聚落总面积的40.70%、40.98%和41.41%。特大型乡村聚落斑块个数最少，分别占总个数的6.61%、8.12%和6.52%，但面积占比最大，分别占总面积的43.15%、45.98%和46.87%。乡村聚落斑块个数与面积在20 a间均增长较快。就斑块个数而言，增加的乡村聚落斑块主要以小型聚落和中型聚落为主，2个阶段分别增加了233个和143个。就斑块面积而言，增加斑块主要以中型聚落和特大型聚落为主，两个阶段分别增加5161.07 hm2和9266.24 hm2（表4）。总体来说，阿勒泰地区乡村聚落规模普遍较小且分布分散。

2.3.2 乡村聚落规模分布特征

2000年，阿勒泰地区乡村聚落冷点区分布在西北部哈巴河县，热点区集中在阿勒泰市周边；相较于2000年，该地区2020年冷点区有向东发展趋势，热点区向南部转移（图6）。表明该地区前期西北部乡村聚落聚集程度高但规模较小，中西部乡村聚落聚集程度高且规模较大。随着不断发展，东部乡村聚落渐增，分布较为聚集但规模较小。将冷热点分布图与核密度图相比较，可发现两者呈现较明显的负相关关系。阿勒泰市是阿勒泰地区的行政公署所在地，是政治、文化、经济中心，人口众多，分布密集，周边乡村聚落规模较大，与热点图呈现正相关关系，为“大规模—高密度”集聚分布；除阿勒泰市外，其他市县乡村聚落的规模分布特点为“小规模—高密度”及“大规模—低密度”分布，与绿洲聚落分布规律一致。

3 讨论与结论

3.1 讨论

本文运用景观格局指数、核密度分析、GIS空间分析等方法，探究了新疆阿勒泰地区20 a间乡村聚落的时空演变特征。根据实地调研、走访调查，深入挖掘聚落分布受地形地貌、耕作方式、社会经济、旅游发展、国家政策等因素影响。从乡村聚落分布位置看，乡村聚落常聚集在道路、河流出山口的山前洪积扇的绿洲平原位置，空间分布具有明显的道路和河流指向、海拔指向和坡度指向。阿勒泰地区牧民多以游牧为主，河谷地带水源条件充足，牧草依靠河水漫溢、侧渗生长，方便牛羊饲养与饮水；此外，也有部分牧民以种植业为主，农作物需要灌溉，分布在靠近河流、水渠的水源区，因此乡村聚落多分布于河谷之中。从乡村聚落规模看，阿勒泰地区乡村聚落规模大小与距水源、道路的距离有关。水草丰茂、交通便利的地方为聚落的发育与发展提供有利条件，此处能够形成较大的草场与农耕用地，为方便放牧与耕地灌溉，牧民多会傍水而居。此外，靠近道路能够方便出行，减少出行阻力，因此往往能形成较大规模的聚落。而远离水源会造成作物灌溉、牛羊饮水不便等取水困难；远离道路则增加出行成本，且不便摩托车、拖拉机等交通工具、农业机械经过，不利于农耕，因此聚落分布少且规模小。从聚落迁移方向看，阿勒泰地区乡村聚落分布在逐渐向东南方向发展。阿勒泰地区东部处于全域旅游的东轴旅游线路上，富蕴县有丰富的自然资源——国家3A级可可托海景区。依托这一旅游资源，结合农业、牧业原生产业，形成“农牧旅”相结合的发展模式，从而带动阿勒泰地区东南部的发展。旅游业的崛起促进该地区乡村聚落逐渐向东南方向扩展。从聚落演变方式看，聚落分布具有不固定性。阿勒泰地区是1个多民族聚居区，其中哈萨克族、蒙古族一直被称为游牧民族，多样化的地貌地形和多变的气候特征决定了游牧民族“逐水草而居”的特点，牧民们随着季节的变化，遵循牧草生长规律，移动放牧地点和居住地点，形成独特的游牧文化——“转场”，确保了草原的可持续发展。牧民在转场过程中会形成较为稀疏、规模小且不固定的聚落。从聚落迁移路径看，聚落分布与转场路线及季节性牧场有关，转场路线多的地区乡村聚落分布多，转场枢纽地区是乡村聚落高度集聚区。夏季牧场主要分布山上，秋冬牧场主要分布在山下的河谷地带，大多数聚落主要分布在秋冬牧场周边，此处海拔、坡度适宜，草料资源丰富，可进行两轮放牧，且此处能够居住的时间更长。

人口变化、社会政策等因素也同样影响聚落分布。从乡村聚落增长情况看，聚落斑块个数先略微减少又增加。2000、2010和2020年阿勒泰地区乡村人口分别占总人口的58.90%、50.23%和60.88%，人口的增加导致聚落增加。近年来，“网红村落”禾木村、哈巴河村2村名列新疆18个传统村落中，且完成传统村落挂牌保护工作，具有“中国第一村落”的禾木村已成为阿勒泰地区旅游发展的名片，带动经济增长，推动人口增长；其二，国家提出“乡村振兴战略”后，地方政府对于乡村的发展给予了大力支持，注重乡村风貌的建设，产业结构的优化等，在此过程中会出现聚落的新建、扩建以及异地迁移，从而致使聚落斑块数量突增。靠近县市中心分布的聚落数量多、密度高，远离县市中心的边界地区聚落分布情况则相反。原因是由于县市中心周边交通便利、医疗条件和教育条件优越等优势，吸引大量的人口，从而聚落数量多、密度高；而边界地区交通可达性较弱，基础设施不完善等导致乡村聚落数量少、密度低。此外，新疆生产建设兵团第十师驻地北屯市在20 a间发展迅速，其原因可能是由于2010年后国家实施对口援疆政策引起的大量兵团人口迁移，导致大规模新建聚落。聚落变迁从以往的受制于自然地理因素过多逐渐转变为受社会人文因素影响程度更大。

3.2 结论

（1）阿勒泰地区乡村聚落斑块面积20 a间增加18448.91 hm2；斑块个数先减少后增加，累计增加558块；全部县域的斑块个数和面积均增加，且增加的斑块个数和面积在空间与位置上具有一致性；乡村聚落多分布在海拔500～800 m和坡度小于5°的区域。

（2）乡村聚落空间演变方向均为西北—东南方向，与河流、道路方向一致，大多位于道路、河流交汇处，具有明显的道路和河流指向性；鄉村聚落整体呈现“西北多东南少、西北聚东南散”、“由县市中心向周边阶梯状减少”分布的空间格局；密集核心区面积增大、个数增多；2020年阿勒泰地区聚落的集聚态势大于2000年。

（3）阿勒泰地区西北部和东南部乡村聚落多为小规模，中部为大规模分布，呈现出“小规模—高密度”及“大规模—低密度”集聚分布，与绿洲聚落分布规律一致，与核密度分布成反比情况；阿勒泰市周边乡村聚落呈现“大规模—高密度”集聚分布。

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（责任编辑：编辑郭芸婕）

收稿日期：中文收稿日期2022-04-07

基金项目：国家自然科学基金项目“气候变化与人类活动影响下新疆冰川覆被景观格局模拟及应对策略研究”（31760151）；石河子大学横向科研项目“阿勒泰市村庄规划”（横20200271）

作者简介：曹翠（1997—），女，硕士研究生，专业方向为乡村聚落格局与城乡可持续发展。

*通信作者：徐丽萍（1978—），女，教授，从事景观生态学与城乡可持续发展方向的研究，e-mail：xlpalw@163.com。