农村居民点布局适宜性分区研究

农村居民点布局适宜性分区研究

近年来，国家对社会主义新农村建设的关注日益增强。报告第十八章也明确规定，坚持把国家基础设施建设和社会事业发展重点放在农村，深化新农村建设和减贫开发，全面改善农村生产生活条件。农村居民点作为我国农村土地利用的重要组成部分,其数量结构布局特征不仅关系城乡统筹和一体化的进程,而且影响城乡建设用地的布局与发展方向,也是城乡建设用地增减挂钩工作的具体实施内容。长期以来农村居民点用地由于缺乏系统性规划指导,有效的监督、约束与管制,再加上农民陈旧的择居观念,其带有自发性、随意性的选址行为导致了农村居民点“满天星式”的无序化分布格局,大量土地资源低效利用。因此,从数量规模上严格控制、在空间分布上合理调整的农村居民点的空间布局将是增加耕地面积、缓解用地矛盾、改善农村生活生产条件、缩小城乡区域发展差距的有效途径。近年来,国外学者从农村居民点区位影响因素、空间分布类型及空间布局合理性等方面开展了相关研究。而国内研究主要集中于农村居民点空间分布特征分析[8~10]、整理潜力评价与整理模式划分[11~13]、空间布局方法探索[14~17]等几个方面。现有研究多局限在优化模式的概念性分析层面,技术方法与GIS的集成还较为松散,从数据层面来看,主要基于乡镇级数据进行区域评价,没有具体到图斑这一微观尺度。因此,本文以南京市六合区金牛湖街道为例,在分析其农村居民点现状布局特征的基础上引入景观生态安全格局研究中的最小累积阻力模型(MinimalCumulativeResistance),从农村居民点布局适宜性出发做优化模式的选择,为城乡建设用地增减挂钩、农村居民点整理项目实施及村镇用地规划提供科学指导。1区域剖面与研究方法1.1农村居民点概况金牛湖街道位于南京市北郊、六合区东北部,由原八百桥镇撤镇建街而成。2009年末街道总面积162.36km2,其中耕地4676hm2,山林、水面8000hm2。全街道户籍总人口6.8万人,现辖八百桥、新光、塘桥、长山、铁牛、金牛山、金牛湖等7个社区,马头山、双塔、金山、峨嵋山、茉莉花、万山、铁石岗、樊集、周徐、和仁等10个行政村,共445个村居民小组。2009年末,金牛湖街道农村居民点面积1776hm2(图1),占街道总面积的11%,人均农村居民点用地高达282m2,超出《村镇规划标准(GB50188-93)》中人均建设用地150m2的指标上限近88%,整理潜力巨大。在社会主义新农村建设和现代农业发展的背景下,金牛湖街道一方面面临建设用地紧张的局面,另一方面农村居民点用地粗放、布局不合理,这就赋予了农村居民点布局适宜性研究的现实意义。1.2dem与社会经济数据本文基础数据来源于六合区二调成果1∶10万的土地利用数据库(2009年末),30m精度DEM数据来源于国际科学数据服务平台(),社会经济数据来源于历年《六合年鉴》及国民经济和社会发展统计公报。空间数据提取及相关分析借助Arcgis9.3工作平台得以实现。1.3mcr模型中的存在的问题最小累积阻力模型(MCR)最早由Knaapen于1992年提出,经俞孔坚、陈利顶等的修改,用下式表示:式中:MCR是最小累积阻力值;Dij表示物种从源j到景观单元i的空间距离;Ri表示景观单元i对某物种运动(或者说生态空间扩张)的阻力系数;ue015表示单元i与源j之间穿越所有单元的距离和阻力的累积;min表示被评价的斑块对于不同的源取累积阻力最小值;f表示最小累积阻力与生态过程的正相关关系,是一个单调递增函数。源的选取和阻力面体系的构建是MCR模型建立的关键,而源在阻力面体系下对周围空间单元的竞争性扩散(以最小累积阻力值为依据)是MCR模型的核心。本文借助MCR模拟源向周围空间扩张的过程,最小累积阻力小的地方适宜于农村居民点的空间扩张,而最小累积阻力大的地方相对而言不适宜布局。从节约集约用地的角度考虑,农村居民点布局应该遵循“大改建、小调整”的原则充分利用原有物质基础,而这里代表农村居民点的源应是适宜程度较高,具有一定区域典型性的农村居民点现状图斑。因此,鉴于MCR模型构建的简易性、要素的可拓性及应用的广泛性,将其运用到农村居民点布局适宜性分区的研究中具有较强的可操作性和一定的创新性。2农村居民点的布局现状分析2.1缓冲强度分析结果基于GIS技术对土地利用现状图做地类提取后,得出2009年末金牛湖街道农村居民点面积1776hm2,人均农村居民点面积高达282m2。以南京市农村居民点整理平均补充耕地系数14.70%计算,可补充耕地面积111hm2,整理潜力巨大。农村居民点斑块总数目1295个,斑块面积大小悬殊,最小斑块仅为16.3m2,最大斑块面积则为126252m2。其中,面积小于10000m2的农村居民点斑块个数为782个,占斑块总个数的60.38%,斑块面积却不到总面积的12%。相反,面积大于50000m2农村居民点斑块个数仅占总个数的4.17%,面积比重却高达20.72%。在对邻接图斑做融合处理(Dissolve)后,选取每个行政区域中面积最大的农村居民点斑块为缓冲中心,建立500m间距能覆盖整个街道区域的6级缓冲区。从缓冲区分析结果(表1)中可知,金牛湖街道农村居民点布局并未表现出向大图斑集聚的特征,斑块密度和斑块个数随缓冲范围的扩大呈现倒U型的变化态势,而平均斑块面积呈现相反的U型趋势。由此可见,金牛湖街道居民点斑块细碎,整体布局松散,整理潜力巨大。2.2农村居民点分布以17个村(社区)为研究对象,分别统计各行政区域内的农村居民点斑块个数、斑块总面积、户籍人口,进而计算平均斑块面积、斑块密度、分离度指数、人均居民点面积(表2)。其中,斑块密度和分离度指数越小、平均斑块面积越大,说明农村居民点布局越紧凑。反之,则空间布局越分散。分别对这3项指标排序取前后各5位,以至少两项指标在选取范围之内为判断标准,得出:周徐村、峨嵋山村、长山社区和仁村居民点分布较为紧凑,而万山村、樊集村、铁石岗村、铁牛社区分布比较零散。从整理潜力的角度分析,八百桥社区作为金牛湖街道的行政中心人均农村居民点面积最小,但仍超过150m2的指标上限。而周徐村人均面积高达455m2,超过指标上限近3倍。同时,半数以上的村(社区)人均居民点面积超过300m2。由此可见,在总体特征一致的情况下,金牛湖街道各村(社区)之间在农村居民点空间分布和整理潜力上均存在较明显的地域差异性。2.3交通区位条件分析影响农村居民点分布的因素主要包括自然和社会经济因素。从获取的DEM中提取坡度和高程数据后做矢量化处理,运用Arcgis9.3中的SpatialJoin工具赋予各地类图斑坡度与高程属性值。分析得出:全街道坡度在0°~38°,农村居民点坡度在0°~16°。其中,处于2°以下低坡度的农村居民点图斑个数和面积所占比例均在75%左右;全街道高程在-47~177m,农村居民点高程在-1~106m,其中处于30m以下高程的居民点图斑个数比例为57.9%,面积比例为64.4%。为分析交通区位条件对农村居民点的分布影响,运用Arcscan扩展模块提取交通用地中轴线,参照Googleearth做相应调整,进而形成交通现状图。以500m间距做缓冲区分析(BufferAnalysis),得出:距离交通干道500m范围内的农村居民点数量比例为63.09%,面积比例为51.69%。由此可见,金牛湖街道农村居民点呈现出沿“低坡度、低高程、交通便利”地区分布的显著特征。但同时注意到街道所处地势较为平缓,多数居民点处于低坡度、低高程的合理布局区域,因此地形地貌因素对小区域农村居民点布局的影响相对有限。相反,交通较为便利的农村居民点面积比例为50%左右,仍有半数的农村居民点距离最近交通干道500m以上,因此交通区位条件应是适宜性分区中需重点考虑的因素。综上所述,金牛湖街道农村居民点总体上存在斑块细碎、分布零散、占地过多、区位条件不理想等问题,通过农村居民点布局优化能够提高土地集约利用水平,改善村镇人居环境。《金牛湖街道总体规划(2011-2030)》中也明确提出了“结合社区建设逐步迁并村庄,近期实现用地集中布局”的规划目标及布局要求,而各村(社区)间在农村居民点空间布局和数量结构上的地域差异性,使得差异化的模式选择成为布局优化的前提,这就赋予了通过农村居民点适宜性分区实现布局优化的现实价值。3农村居民点的布局适宜选择区域3.1遴选条件确定源即要素扩张的起点,在景观生态安全格局的研究中通常为生态敏感区或者自然保护区中的核心区。本文以区域典型性、布局合理性、空间可拓性为总体原则,从建设现状、自然条件、区位条件3方面出发确定面积、坡度与最近交通干道距离3个遴选因素。进而设定源的选取条件:(1)斑块面积大于10000m2;(2)坡度小于5°;(3)与最近交通干道距离在500m以内。最终,从金牛湖街道1295个农村居民点现状图斑中筛选出183个作为源(图1)。3.2测定阻力因子生态学中物种对环境的利用被看作是对空间的竞争性控制和覆盖过程,而这种控制和覆盖必须通过克服阻力来实现,阻力面反映了物种空间运动的趋势。同样,农村居民点的空间布局也是一个持续的动态发展过程,现状典型农村居民点向周围空间的扩张必须考虑用地适宜性,而空间布局的适宜性程度在某种程度上可用阻力表征。因此,本文从微观图斑条件和宏观区域条件两方面出发选取了10个阻力因子,参考相关研究成果及采用专家咨询法确定阻力等级和阻力分值,进而构建阻力体系(表3)。考虑到各阻力因子对农村居民点布局的影响作用不一,本文采用层次分析法(AHP)确定各阻力因子的权重。在对矢量数据做栅格转化的基础上,使用栅格计算器(RasterCalculator)对各阻力因子做加权叠置,得出30m×30m大小栅格单元的综合阻力数据,从而为MCR模型提供运行所需的成本数据(CostRaster)。而综合阻力分值的计算公式可表示为:式中:S为综合阻力分值;Rik为评价单元k于第i项阻力因子上对应的阻力分值;Wi为第i项阻力因子权重。3.3适宜性分区分布在确定源和阻力体系的基础上,运用Arcgis空间分析中的CostDistance模块计算出每个栅格单元到距离最近、成本最低的源的最小累加成本。而计算得出的阻力累积值则是空间中任一栅格单元到源的距离相对可达性的度量,其中到源的空间最小阻力值被认为是可达性值,在本文中则表达为典型农村居民点(源)向周围空间扩张的适宜性程度。基于最小累积阻力计算结果,利用再分类(Reclassify)工具,选择几何周期分类法(GeometricalIntervals)将所有栅格单元按累积阻力分值大小划分Ⅰ~Ⅴ等级。通过MCR模型得到的最小累积阻力等级分布只能作为适宜性分区的初步成果。为了与地类图斑信息相融合,必须对最小累积阻力等级分布的栅格数据做矢量化处理,并在此基础上作相关调整,进而确定最终分区结果。因此,本文使用了自动矢量化、拓扑关系分析、缓冲区分析等技术对最小累积阻力等级数据做矢量化处理,得到高度适宜区、较适宜区、一般适宜区、不适宜区、极不适宜区5种分区。其中,高度适宜区内的栅格单元累积阻力值最小,最适合农村居民点的规划布局;而极不适宜区累积阻力值最大,也就达不到空间布局的相关要求。同时,从生态功能性和工程实施难度考虑,将风景名胜及特殊用地、水库水面、河流水面直接划入极不适宜区。从空间布局上看(图2),金牛湖街道农村居民点布局的高度适宜区主要集中于三大片区:一为中西部的八百桥、长山、新光连片区;二是位于西北的金牛湖社区、金牛山社区的成片区;三是处于东北部的樊集村、塘桥社区的集中区。其余高度适宜区零星分布于各村(社区),空间特征不明显。同时,位于金牛山社区的金牛湖为最大的极不适宜片区,其余较大的极不适宜区多位于峨嵋山、双塔、周徐等行政村的街道边界,这与MCR模型将“到源的距离”作为累积阻力分值的影响要素是吻合的。而较适宜、一般适宜区、不适宜区则围绕高度适宜区成带状或片状分布。从数量结构上看(表4),金牛湖街道全域的各适宜性分区面积呈现“两头小、中间大”的橄榄型。其中,一般适宜区面积最大,近4442hm2;而占地最小的高度适宜区和极不适宜区面积比重不到全街道总面积的30%,仅超出一般适宜区2.2个百分点。通过现状农村居民点在各适宜性分区中的分布统计,可知:面积超过一半的农村居民点位于高度适宜区和较适宜区;只有不到330hm2的现状农村居民点位于不适宜区和极不适宜区。若以150m2的人均建设用地指标上限计算,现阶段金牛湖街道农村居民点用地需求为1020hm2,不到现状面积的60%。由此可见,街道层面上的农村居民点优化可以通过充分挖潜处于高度适宜区、较适宜区的农村居民点现状,不足的数量从高度适宜区的其他地类补充得以实现。4探索创新模式农村居民点布局优化是新农村建设的重要内容,也是农村建设用地节约集约利用的重要举措。鉴于农村居民点布局现状的地域差异性以及各村(社区)的规划发展各异,本文参照《金牛湖街道总体规划(2011-2030)》的具体要求,从运作模式的角度提出“就地城镇化”、“内部整改”及“逐步迁村并点”3种优化模式。进而,依据现状农村居民点在适宜性分区中的面积比重(表5),从当前位于高适宜性的农村居民点面积比例和将来居民点用地的满足路径两方面出发设定优化条件,对金牛湖街道下辖17个村(社区)作模式的选择(表6)。同时基于3种模式的差异化特征,提出合理的优化途径和发展方向,从而为新农村建设、村镇规划、