農(nóng)村居民點布局適宜性分區(qū)研究

近年來，國家對社會主義新農(nóng)村建設的關注日益增強。報告第十八章也明確規(guī)定，堅持把國家基礎設施建設和社會事業(yè)發(fā)展重點放在農(nóng)村，深化新農(nóng)村建設和減貧開發(fā)，全面改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件。農(nóng)村居民點作為我國農(nóng)村土地利用的重要組成部分,其數(shù)量結構布局特征不僅關系城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和一體化的進程,而且影響城鄉(xiāng)建設用地的布局與發(fā)展方向,也是城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤工作的具體實施內(nèi)容。長期以來農(nóng)村居民點用地由于缺乏系統(tǒng)性規(guī)劃指導,有效的監(jiān)督、約束與管制,再加上農(nóng)民陳舊的擇居觀念,其帶有自發(fā)性、隨意性的選址行為導致了農(nóng)村居民點“滿天星式”的無序化分布格局,大量土地資源低效利用。因此,從數(shù)量規(guī)模上嚴格控制、在空間分布上合理調(diào)整的農(nóng)村居民點的空間布局將是增加耕地面積、緩解用地矛盾、改善農(nóng)村生活生產(chǎn)條件、縮小城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展差距的有效途徑。近年來,國外學者從農(nóng)村居民點區(qū)位影響因素、空間分布類型及空間布局合理性等方面開展了相關研究。而國內(nèi)研究主要集中于農(nóng)村居民點空間分布特征分析[8~10]、整理潛力評價與整理模式劃分[11~13]、空間布局方法探索[14~17]等幾個方面。現(xiàn)有研究多局限在優(yōu)化模式的概念性分析層面,技術方法與GIS的集成還較為松散,從數(shù)據(jù)層面來看,主要基于鄉(xiāng)鎮(zhèn)級數(shù)據(jù)進行區(qū)域評價,沒有具體到圖斑這一微觀尺度。因此,本文以南京市六合區(qū)金牛湖街道為例,在分析其農(nóng)村居民點現(xiàn)狀布局特征的基礎上引入景觀生態(tài)安全格局研究中的最小累積阻力模型(MinimalCumulativeResistance),從農(nóng)村居民點布局適宜性出發(fā)做優(yōu)化模式的選擇,為城鄉(xiāng)建設用地增減掛鉤、農(nóng)村居民點整理項目實施及村鎮(zhèn)用地規(guī)劃提供科學指導。1區(qū)域剖面與研究方法1.1農(nóng)村居民點概況金牛湖街道位于南京市北郊、六合區(qū)東北部,由原八百橋鎮(zhèn)撤鎮(zhèn)建街而成。2009年末街道總面積162.36km2,其中耕地4676hm2,山林、水面8000hm2。全街道戶籍總?cè)丝?.8萬人,現(xiàn)轄八百橋、新光、塘橋、長山、鐵牛、金牛山、金牛湖等7個社區(qū),馬頭山、雙塔、金山、峨嵋山、茉莉花、萬山、鐵石崗、樊集、周徐、和仁等10個行政村,共445個村居民小組。2009年末,金牛湖街道農(nóng)村居民點面積1776hm2(圖1),占街道總面積的11%,人均農(nóng)村居民點用地高達282m2,超出《村鎮(zhèn)規(guī)劃標準(GB50188-93)》中人均建設用地150m2的指標上限近88%,整理潛力巨大。在社會主義新農(nóng)村建設和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的背景下,金牛湖街道一方面面臨建設用地緊張的局面,另一方面農(nóng)村居民點用地粗放、布局不合理,這就賦予了農(nóng)村居民點布局適宜性研究的現(xiàn)實意義。1.2dem與社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)本文基礎數(shù)據(jù)來源于六合區(qū)二調(diào)成果1∶10萬的土地利用數(shù)據(jù)庫(2009年末),30m精度DEM數(shù)據(jù)來源于國際科學數(shù)據(jù)服務平臺(),社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于歷年《六合年鑒》及國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報。空間數(shù)據(jù)提取及相關分析借助Arcgis9.3工作平臺得以實現(xiàn)。1.3mcr模型中的存在的問題最小累積阻力模型(MCR)最早由Knaapen于1992年提出,經(jīng)俞孔堅、陳利頂?shù)鹊男薷?用下式表示:式中:MCR是最小累積阻力值;Dij表示物種從源j到景觀單元i的空間距離;Ri表示景觀單元i對某物種運動(或者說生態(tài)空間擴張)的阻力系數(shù);ue015表示單元i與源j之間穿越所有單元的距離和阻力的累積;min表示被評價的斑塊對于不同的源取累積阻力最小值;f表示最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關關系,是一個單調(diào)遞增函數(shù)。源的選取和阻力面體系的構建是MCR模型建立的關鍵,而源在阻力面體系下對周圍空間單元的競爭性擴散(以最小累積阻力值為依據(jù))是MCR模型的核心。本文借助MCR模擬源向周圍空間擴張的過程,最小累積阻力小的地方適宜于農(nóng)村居民點的空間擴張,而最小累積阻力大的地方相對而言不適宜布局。從節(jié)約集約用地的角度考慮,農(nóng)村居民點布局應該遵循“大改建、小調(diào)整”的原則充分利用原有物質(zhì)基礎,而這里代表農(nóng)村居民點的源應是適宜程度較高,具有一定區(qū)域典型性的農(nóng)村居民點現(xiàn)狀圖斑。因此,鑒于MCR模型構建的簡易性、要素的可拓性及應用的廣泛性,將其運用到農(nóng)村居民點布局適宜性分區(qū)的研究中具有較強的可操作性和一定的創(chuàng)新性。2農(nóng)村居民點的布局現(xiàn)狀分析2.1緩沖強度分析結果基于GIS技術對土地利用現(xiàn)狀圖做地類提取后,得出2009年末金牛湖街道農(nóng)村居民點面積1776hm2,人均農(nóng)村居民點面積高達282m2。以南京市農(nóng)村居民點整理平均補充耕地系數(shù)14.70%計算,可補充耕地面積111hm2,整理潛力巨大。農(nóng)村居民點斑塊總數(shù)目1295個,斑塊面積大小懸殊,最小斑塊僅為16.3m2,最大斑塊面積則為126252m2。其中,面積小于10000m2的農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)為782個,占斑塊總個數(shù)的60.38%,斑塊面積卻不到總面積的12%。相反,面積大于50000m2農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)僅占總個數(shù)的4.17%,面積比重卻高達20.72%。在對鄰接圖斑做融合處理(Dissolve)后,選取每個行政區(qū)域中面積最大的農(nóng)村居民點斑塊為緩沖中心,建立500m間距能覆蓋整個街道區(qū)域的6級緩沖區(qū)。從緩沖區(qū)分析結果(表1)中可知,金牛湖街道農(nóng)村居民點布局并未表現(xiàn)出向大圖斑集聚的特征,斑塊密度和斑塊個數(shù)隨緩沖范圍的擴大呈現(xiàn)倒U型的變化態(tài)勢,而平均斑塊面積呈現(xiàn)相反的U型趨勢。由此可見,金牛湖街道居民點斑塊細碎,整體布局松散,整理潛力巨大。2.2農(nóng)村居民點分布以17個村(社區(qū))為研究對象,分別統(tǒng)計各行政區(qū)域內(nèi)的農(nóng)村居民點斑塊個數(shù)、斑塊總面積、戶籍人口,進而計算平均斑塊面積、斑塊密度、分離度指數(shù)、人均居民點面積(表2)。其中,斑塊密度和分離度指數(shù)越小、平均斑塊面積越大,說明農(nóng)村居民點布局越緊湊。反之,則空間布局越分散。分別對這3項指標排序取前后各5位,以至少兩項指標在選取范圍之內(nèi)為判斷標準,得出:周徐村、峨嵋山村、長山社區(qū)和仁村居民點分布較為緊湊,而萬山村、樊集村、鐵石崗村、鐵牛社區(qū)分布比較零散。從整理潛力的角度分析,八百橋社區(qū)作為金牛湖街道的行政中心人均農(nóng)村居民點面積最小,但仍超過150m2的指標上限。而周徐村人均面積高達455m2,超過指標上限近3倍。同時,半數(shù)以上的村(社區(qū))人均居民點面積超過300m2。由此可見,在總體特征一致的情況下,金牛湖街道各村(社區(qū))之間在農(nóng)村居民點空間分布和整理潛力上均存在較明顯的地域差異性。2.3交通區(qū)位條件分析影響農(nóng)村居民點分布的因素主要包括自然和社會經(jīng)濟因素。從獲取的DEM中提取坡度和高程數(shù)據(jù)后做矢量化處理,運用Arcgis9.3中的SpatialJoin工具賦予各地類圖斑坡度與高程屬性值。分析得出:全街道坡度在0°~38°,農(nóng)村居民點坡度在0°~16°。其中,處于2°以下低坡度的農(nóng)村居民點圖斑個數(shù)和面積所占比例均在75%左右;全街道高程在-47~177m,農(nóng)村居民點高程在-1~106m,其中處于30m以下高程的居民點圖斑個數(shù)比例為57.9%,面積比例為64.4%。為分析交通區(qū)位條件對農(nóng)村居民點的分布影響,運用Arcscan擴展模塊提取交通用地中軸線,參照Googleearth做相應調(diào)整,進而形成交通現(xiàn)狀圖。以500m間距做緩沖區(qū)分析(BufferAnalysis),得出:距離交通干道500m范圍內(nèi)的農(nóng)村居民點數(shù)量比例為63.09%,面積比例為51.69%。由此可見,金牛湖街道農(nóng)村居民點呈現(xiàn)出沿“低坡度、低高程、交通便利”地區(qū)分布的顯著特征。但同時注意到街道所處地勢較為平緩,多數(shù)居民點處于低坡度、低高程的合理布局區(qū)域,因此地形地貌因素對小區(qū)域農(nóng)村居民點布局的影響相對有限。相反,交通較為便利的農(nóng)村居民點面積比例為50%左右,仍有半數(shù)的農(nóng)村居民點距離最近交通干道500m以上,因此交通區(qū)位條件應是適宜性分區(qū)中需重點考慮的因素。綜上所述,金牛湖街道農(nóng)村居民點總體上存在斑塊細碎、分布零散、占地過多、區(qū)位條件不理想等問題,通過農(nóng)村居民點布局優(yōu)化能夠提高土地集約利用水平,改善村鎮(zhèn)人居環(huán)境。《金牛湖街道總體規(guī)劃(2011-2030)》中也明確提出了“結合社區(qū)建設逐步遷并村莊,近期實現(xiàn)用地集中布局”的規(guī)劃目標及布局要求,而各村(社區(qū))間在農(nóng)村居民點空間布局和數(shù)量結構上的地域差異性,使得差異化的模式選擇成為布局優(yōu)化的前提,這就賦予了通過農(nóng)村居民點適宜性分區(qū)實現(xiàn)布局優(yōu)化的現(xiàn)實價值。3農(nóng)村居民點的布局適宜選擇區(qū)域3.1遴選條件確定源即要素擴張的起點,在景觀生態(tài)安全格局的研究中通常為生態(tài)敏感區(qū)或者自然保護區(qū)中的核心區(qū)。本文以區(qū)域典型性、布局合理性、空間可拓性為總體原則,從建設現(xiàn)狀、自然條件、區(qū)位條件3方面出發(fā)確定面積、坡度與最近交通干道距離3個遴選因素。進而設定源的選取條件:(1)斑塊面積大于10000m2;(2)坡度小于5°;(3)與最近交通干道距離在500m以內(nèi)。最終,從金牛湖街道1295個農(nóng)村居民點現(xiàn)狀圖斑中篩選出183個作為源(圖1)。3.2測定阻力因子生態(tài)學中物種對環(huán)境的利用被看作是對空間的競爭性控制和覆蓋過程,而這種控制和覆蓋必須通過克服阻力來實現(xiàn),阻力面反映了物種空間運動的趨勢。同樣,農(nóng)村居民點的空間布局也是一個持續(xù)的動態(tài)發(fā)展過程,現(xiàn)狀典型農(nóng)村居民點向周圍空間的擴張必須考慮用地適宜性,而空間布局的適宜性程度在某種程度上可用阻力表征。因此,本文從微觀圖斑條件和宏觀區(qū)域條件兩方面出發(fā)選取了10個阻力因子,參考相關研究成果及采用專家咨詢法確定阻力等級和阻力分值,進而構建阻力體系(表3)。考慮到各阻力因子對農(nóng)村居民點布局的影響作用不一,本文采用層次分析法(AHP)確定各阻力因子的權重。在對矢量數(shù)據(jù)做柵格轉(zhuǎn)化的基礎上,使用柵格計算器(RasterCalculator)對各阻力因子做加權疊置,得出30m×30m大小柵格單元的綜合阻力數(shù)據(jù),從而為MCR模型提供運行所需的成本數(shù)據(jù)(CostRaster)。而綜合阻力分值的計算公式可表示為:式中:S為綜合阻力分值;Rik為評價單元k于第i項阻力因子上對應的阻力分值;Wi為第i項阻力因子權重。3.3適宜性分區(qū)分布在確定源和阻力體系的基礎上,運用Arcgis空間分析中的CostDistance模塊計算出每個柵格單元到距離最近、成本最低的源的最小累加成本。而計算得出的阻力累積值則是空間中任一柵格單元到源的距離相對可達性的度量,其中到源的空間最小阻力值被認為是可達性值,在本文中則表達為典型農(nóng)村居民點(源)向周圍空間擴張的適宜性程度。基于最小累積阻力計算結果,利用再分類(Reclassify)工具,選擇幾何周期分類法(GeometricalIntervals)將所有柵格單元按累積阻力分值大小劃分Ⅰ~Ⅴ等級。通過MCR模型得到的最小累積阻力等級分布只能作為適宜性分區(qū)的初步成果。為了與地類圖斑信息相融合,必須對最小累積阻力等級分布的柵格數(shù)據(jù)做矢量化處理,并在此基礎上作相關調(diào)整,進而確定最終分區(qū)結果。因此,本文使用了自動矢量化、拓撲關系分析、緩沖區(qū)分析等技術對最小累積阻力等級數(shù)據(jù)做矢量化處理,得到高度適宜區(qū)、較適宜區(qū)、一般適宜區(qū)、不適宜區(qū)、極不適宜區(qū)5種分區(qū)。其中,高度適宜區(qū)內(nèi)的柵格單元累積阻力值最小,最適合農(nóng)村居民點的規(guī)劃布局;而極不適宜區(qū)累積阻力值最大,也就達不到空間布局的相關要求。同時,從生態(tài)功能性和工程實施難度考慮,將風景名勝及特殊用地、水庫水面、河流水面直接劃入極不適宜區(qū)。從空間布局上看(圖2),金牛湖街道農(nóng)村居民點布局的高度適宜區(qū)主要集中于三大片區(qū):一為中西部的八百橋、長山、新光連片區(qū);二是位于西北的金牛湖社區(qū)、金牛山社區(qū)的成片區(qū);三是處于東北部的樊集村、塘橋社區(qū)的集中區(qū)。其余高度適宜區(qū)零星分布于各村(社區(qū)),空間特征不明顯。同時,位于金牛山社區(qū)的金牛湖為最大的極不適宜片區(qū),其余較大的極不適宜區(qū)多位于峨嵋山、雙塔、周徐等行政村的街道邊界,這與MCR模型將“到源的距離”作為累積阻力分值的影響要素是吻合的。而較適宜、一般適宜區(qū)、不適宜區(qū)則圍繞高度適宜區(qū)成帶狀或片狀分布。從數(shù)量結構上看(表4),金牛湖街道全域的各適宜性分區(qū)面積呈現(xiàn)“兩頭小、中間大”的橄欖型。其中,一般適宜區(qū)面積最大,近4442hm2;而占地最小的高度適宜區(qū)和極不適宜區(qū)面積比重不到全街道總面積的30%,僅超出一般適宜區(qū)2.2個百分點。通過現(xiàn)狀農(nóng)村居民點在各適宜性分區(qū)中的分布統(tǒng)計,可知:面積超過一半的農(nóng)村居民點位于高度適宜區(qū)和較適宜區(qū);只有不到330hm2的現(xiàn)狀農(nóng)村居民點位于不適宜區(qū)和極不適宜區(qū)。若以150m2的人均建設用地指標上限計算,現(xiàn)階段金牛湖街道農(nóng)村居民點用地需求為1020hm2,不到現(xiàn)狀面積的60%。由此可見,街道層面上的農(nóng)村居民點優(yōu)化可以通過充分挖潛處于高度適宜區(qū)、較適宜區(qū)的農(nóng)村居民點現(xiàn)狀,不足的數(shù)量從高度適宜區(qū)的其他地類補充得以實現(xiàn)。4探索創(chuàng)新模式農(nóng)村居民點布局優(yōu)化是新農(nóng)村建設的重要內(nèi)容,也是農(nóng)村建設用地節(jié)約集約利用的重要舉措。鑒于農(nóng)村居民點布局現(xiàn)狀的地域差異性以及各村(社區(qū))的規(guī)劃發(fā)展各異,本文參照《金牛湖街道總體規(guī)劃(2011-2030)》的具體要求,從運作模式的角度提出“就地城鎮(zhèn)化”、“內(nèi)部整改”及“逐步遷村并點”3種優(yōu)化模式。進而,依據(jù)現(xiàn)狀農(nóng)村居民點在適宜性分區(qū)中的面積比重(表5),從當前位于高適宜性的農(nóng)村居民點面積比例和將來居民點用地的滿足路徑兩方面出發(fā)設定優(yōu)化條件,對金牛湖街道下轄17個村(社區(qū))作模式的選擇(表6)。同時基于3種模式的差異化特征,提出合理的優(yōu)化途徑和發(fā)展方向,從而為新農(nóng)村建設、村鎮(zhèn)規(guī)劃、