基于 GIS 分析的涪陵区乡村聚落空间分布研究

发表时间:2020/4/14   来源:《城镇建设》2020年第2期   作者:范宇欣
[导读] 本文以涪陵区乡村聚落为研究对象,通过arc GIS软件和实地考查分析涪陵区乡村聚落的空间分布特征及其影响因素,
        摘要:本文以涪陵区乡村聚落为研究对象,通过arc GIS软件和实地考查分析涪陵区乡村聚落的空间分布特征及其影响因素,以期为涪陵区乡村聚落空间的优化提供参考。
关键字:乡村聚落;空间分布;GIS;涪陵区
        作为乡村人口空间分布的载体,乡村聚落的空间分布不仅是人类认识自然、利用自然的综合反映,也是乡村经济社会文化综合作用的结果。乡村聚落空间分布的特点、规模、动态变化不仅受环境制约,同时也受经济发展、历史文化、风俗习惯等因素影响。本文以涪陵区乡村聚落为研究对象,通过arc GIS软件和实地考查分析涪陵区乡村聚落的空间分布特征及其影响因素,以期为涪陵区乡村聚落空间的优化提供参考。
1. 涪陵区概况及数据来源
1.1 涪陵区概况
        涪陵是重庆市辖区,地处四川盆地和盆边山地过渡地带,乌江、长江交汇处,地势大致东南高而西北低,海拔多在200~800米之间。截止2018年底,全区幅员面积2942.34平方公里,全区农村人口63.75万人,占总人口的55.37%。
1.2 数据来源
        本文研究数据来源:①2018年涪陵区国民经济和社会发展统计公报;②涪陵区1:250 000地形数据来源于重庆市勘测院;③涪陵区30m分辨率地形图及坡度图来源于中科院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站;④涪陵区2018年SPOT5卫星影像(分辨率10m),经几何校正、坐标配准,和矢量化处理,提取出聚落斑块、道路、河流等有关要素。
2 涪陵区乡村聚落空间分布特征
2.1 涪陵区聚落景观指数与规模等级
2.1.1 涪陵区聚落景观指数
        聚落景观破碎度可反映该区域景观空间结构由于自然或人为因素干扰,导致景观由整体趋向复杂、异质、不连续的斑块镶嵌体的过程。利用 Arc GIS 10.0,从涪陵区2018年影像资料中提取用地现状,生成聚落分布矢量图,并选取斑块数量、斑块面积、景观破碎度等指数进行综合分析,可由此计算出涪陵区聚落斑块的景观破碎度。其公式为:

        根据提取的信息可知,2018年涪陵区共有25992个斑块,斑块面积从31m2到501429m2不等,两者相差16175.13倍,总面积79838951.83m2,平均斑块面积3071.67m2。由上述公式可算出涪陵区聚落景观破碎度为0.00033。由此可知,涪陵区聚落总体分布较稀疏。
2.1.2 涪陵区聚落规模等级
        涪陵区聚落斑块面积相差悬殊,聚落规模差距较大。根据斑块面积大小,可将聚落划分为独院聚落、小型聚落、中等聚落和大型聚落四个等级[[[]郭晓冬,张启媛,马利邦.山地—丘陵过渡区乡村聚落空间分布特征及其影响因素分析[J].经济地理,2012,32(10):114-120.]]。由表1可见,涪陵区聚落以小型和独院聚落为主,两者共占斑块总数的94.87%;中型聚落较少,占4.84%;大型聚落最少,仅占0.3%。总体来看,涪陵区聚落规模等级差异显著。
        表1  涪陵区聚落分级统计

2.2 涪陵区聚落空间分布特征
2.2.1 密度分布北密南疏,具有显著差异
        根据涪陵区2018年聚落空间分布图(图1),应用Arc GIS 10.0的Feature To Point模块,提取涪陵区聚落斑块中心点,采用Kernel方法生成涪陵区聚落分布密度图(图2)。可见,涪陵区聚落斑块在空间分布上存在显著高密度区。这种分布特点与涪陵区自然地理条件密切相关。
        河流沿线的河谷开阔地带相对平坦,水源丰富,交通运输方便,因而聚落相对密集,规模较大(斑块面积最大者分布在此)。东南部地区因海拔较高,地形崎岖,人畜饮水及交通运输不便,人口和聚落分布密度相对较低,该区域聚落规模较小。
        由图3可知,涪陵区聚落分布较密集的地区主要是中部、东北部地区,较稀疏地区则主要在西部、西南部地区,总体北密南疏。
       

                 图2 涪陵区2018年聚落空间分布图                      
                  图3 涪陵区聚落分布密度图
       
2.2.2 空间分布具有明显的道路及水源指向性
        道路和水源是影响聚落空间分布的重要因素。距道路和水源越近,区位条件越优越,聚落吸引力就越强,从而推动聚落空间不断扩展。运用arc GIS 10.0的Buffer功能,将涪陵区道路以100m作为缓冲半径,水源以150m作为缓冲半径,建立缓冲带,分别进行缓冲分析,再与涪陵区聚落空间分布图叠加,可得到涪陵区2018年不同道路及河流缓冲区的聚落斑块面积和数量。当道路缓冲带为0~100m时,缓冲区内斑块面积占涪陵区聚落总面积的29.09%,斑块数量占涪陵区斑块总数的34.47%,占比最高。当水源缓冲带为150~300m时,缓冲区内斑块面积占涪陵区聚落总面积的21.54%,斑块数量占涪陵区斑块总数的23.78%。随着与道路和水源的距离递增,缓冲区内斑块面积和数量呈递减趋势。
2.2.3 聚落随海拔高程和坡度呈左偏态分布
        涪陵区地貌以低山丘陵为主,不同地势地貌区的乡村聚落分布格局也各具特色。根据涪陵区地貌特征,将30m分辨率的海拔高程和坡度数据进行分级,再将DEM栅格数据按分类结果转化为矢量数据,得到不同海拔高程与坡度的斑块分布情况。运用arc GIS 10.0的Overlay模块,将聚落属性数据分别与海拔高程及坡度属性数据叠加,得出不同海拔高程与坡度上斑块的面积与数量。
表2 涪陵区2018年不同海拔高程与坡度的聚落斑块面积与数量

        如表2所示,涪陵区聚落斑块主要分布在海拔300m以下、坡度5°~15°范围内。海拔0~300m范围内分布的斑块数量占斑块总数的56.08%,面积占斑块总面积的59.02%;坡度5°~15°范围内分布的斑块数量占47.4%,面积占44.19%。分析可得,涪陵区聚落斑块与海拔高程和坡度增长呈左偏态分布。
3 影响涪陵区乡村聚落空间分布的因素
3.1 自然因素
        自然因素是乡村聚落空间结构形成、发展和演变的基础。笔者认为,影响涪陵区乡村聚落空间分布的自然因素主要是地形和水文。它们既为乡村聚落提供了生存发展的空间,又限制着居民点的扩展[[[]海贝贝,李小建,许家伟.巩义市农村居民点空间格局演变及其影响因素[J].地理研究, 2013,32(12):2257-2269.]],是乡村聚落在选址布局、尺度规模、建筑形式等方面的主要制约因素。
3.1.1 地形因素
        地形因素是乡村聚落形成的必要基础,在聚落空间分布格局形成过程中起主导作用。就乡村聚落的演化而言,地形因素在一定时期内相对稳定,对聚落规模形态及空间分布产生的影响持续且深远。在地形平坦的河流宽谷和平坝地区,聚落分布集中,规模相对较大;反之则布局分散,规模较小。
        涪陵区地貌类型多样,在0~300m海拔高程段分布的聚落斑块数量最多、面积最大,主要为长江和乌江流域河谷平坝地区,良好的区位条件和自然资源有利于聚落的形成发展。但涪陵区东南部高山区和乌江流域深沟窄谷地带,可开发利用土地有限,极大地制约了聚落发展,导致规模受限,空间分布集聚度较低。
        除了海拔高程,坡度也对乡村聚落空间分布有一定影响。涪陵区坡度变化较不规则,但聚落分布随坡度变化的趋势较明显,坡度5°~15°段主要分布着河流阶地与坡麓坪坝,由于地形平坦,自然资源丰富,且具有便利的交通和用水条件,方便居民生产生活,因而成为聚落重点分布区。由此可知,涪陵区乡村聚落的空间分布情况随海拔高程和坡度呈左偏态分布。
3.1.2 水文因素
        水文因素是影响聚落空间分布的自然因素之一。涪陵区属于长江流域(一级水系)和乌江流域(二级水系),水资源丰富,为居民生产生活用水提供了保证。由河流缓冲区分析可知,涪陵区聚落分布总体沿水源呈带状或团(块)状布局。其中,水源150~300m缓冲区范围内聚落集聚度较高,规模较大,面积占涪陵区聚落总面积的21.54%;而水源1050~1200m缓冲区范围内聚落集聚度低,规模较小,面积只占2.46%。由此可见,生产生活用水的便捷性和安全性是聚落选址的重要依据[[[]谢玲,李孝坤,余婷.基于GIS的三峡库区低山丘陵区乡村聚落空间分布研究——以忠县涂井乡、石宝镇为例[J].水土保持研究,2014,21(2):217-221.]]。
3.2 社会经济因素
        社会经济因素对乡村聚落空间布局起主要推动作用。笔者认为,影响涪陵区乡村聚落空间布局的社会经济因素主要是经济和政策两方面。
3.2.1 经济因素
        经济因素对居民生活影响深刻,左右着居民生产生活方式的选择,从而影响着乡村聚落空间布局。其一,乡村聚落空间布局受产业空间布局影响。如以工业和仓储物流业为主的龙桥街道,由于其产业具有显著的交通导向性,因此居民点也沿主要道路呈带状布局;以旅游业为主的大木乡,其居民点则靠近人流密集区呈团(块)状布局;以传统农业为主的珍溪镇,其居民点则散布在田间。其二,乡村聚落空间布局受地区经济发展水平影响。当经济发展水平较低时,生产力和生产水平相对落后,聚落空间结构布局紧凑;在经济水平有所提升后,生活水平随之提升,居民开始有了更高层次的居住需求,聚落空间便不断外延。其三,乡村聚落空间布局受人口规模变化影响。聚落人口持续增加会刺激聚落空间不断外延,聚落规模逐渐扩大;而聚落人口减少则会导致聚落消极发展甚至消亡。
3.2.2 政策因素
        政策制度也是影响乡村聚落空间布局的因素之一。涪陵属于三峡工程淹没区,淹没陆地面积51平方公里,动迁人口约11.1万人[[[]王小兰.聚焦涪陵三峡移民[J].重庆档案,2006,5.]]。随着库区移民搬迁、新农村建设、乡村振兴等政策出台,现如今涪陵区乡村聚落分布情况和以往相比,存在显著人为干预痕迹。在政策制度的干预下,乡村聚落空间分布向着资源优势区、交通便利处,及经济发达地带转移。
3.3 道路交通因素
        道路交通是影响乡村聚落布局的另一重要因素。道路以交通区位优势吸引聚落沿道路扩展,因而交通沿线往往是聚落形成与发展的活跃地带[3]。经GIS分析,主要交通线附近乡村聚落斑块集聚度和聚落规模扩展速度都明显高于其他区域,尤其以二三产业为主的乡村地区这一趋势更明显。近年来随着涪陵区道路交通条件不断改善,乡村聚落在发展演变过程中的道路指向性日趋明显。但目前仍有部分乡村地区交通条件较落后,尤其是东南部高山区,落后的交通条件极大影响了乡村聚落空间的发展演变。
4 结论
        (1)涪陵区乡村聚落以小型和独院聚落为主,大中型聚落较少,规模等级差异显著。聚落斑块面积相差悬殊,最小斑块面积与最大斑块面积相差16175.13倍。
        (2)涪陵区乡村聚落空间分布与自然地理条件密切相关,存在显著高密度区。较密集地区主要是中部和东北部,西部和西南部地区则较稀疏,总体分布北密南疏。
        (3)聚落空间分布具有明显道路及水源指向性。缓冲区内聚落斑块的面积和数量随着与道路和水源的距离递增而呈递减趋势。
        (4)涪陵区聚落斑块主要分布在海拔300m以下和坡度5°~15°范围内,聚落斑块与海拔高程和坡度增长呈左偏态分布。
        (5)除地形、水文等自然条件,经济、政策和道路交通等条件也对聚落空间分布及聚落发展演变有着深刻影响。
       
参考文献:
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