2016年12月 广西师范学院学报(自然科学版) Journal of Guangxi Teachers Education University(Natural Science Edition) Dec.2016 VoI.33 NO.4 第33卷第4期 DOI:10.16601/j.cnki.issnl001—8743.2016.04.021 文章编号:1001—8743(2016)04—0127—07 基于GIS的潮汕乡村聚落空间演变特征与地理因素相关研究 ——以揭东县龙尾镇为例 后雪峰 ,李勇 ,屈 清 (1.揭阳职业技术学院,广东揭阳522000; 2.重庆市永川区国土资源与房屋管理局,重庆永川402160) 摘要:选择广东省揭东县龙尾镇的乡村聚落为实证研究对象,以2006、2016年揭东县龙尾镇的遥感数据和 DEM为数据源,采用GIS空间分析方法定量分析2006—2016年该区域乡村聚落空间分布特点及演变因素。结果 表明:龙尾镇乡村聚落趋向大中型聚落发展,人口和聚落密度较高,乡村聚落在空间分布上较为集中,空间扩展特 征比较显著,但地区差异明显;乡村聚落斑块随高程和坡度均呈偏左正态分布且表现出明显的空间集聚态势,高程 10 ̄80m和坡度3~7。区域是乡村聚落的密集分布区;乡村聚落沿道路集聚趋向十分明显,沿主要道路形成组团式 聚落斑块。地形等自然地理因素是揭东县龙尾镇乡村聚落空间格局形成与发展的基础,但经济发展、人口增长、交 通区位、传统文化和宗族势力等人文地理因素是影响该区域乡村聚落空间演变的主要驱动力。 关键词:GIS;乡村聚落;空间演变;地理因素;龙尾镇 中图分类号:F290 文献标识码:A 乡村聚落是乡村人口进行生产生活的基本场所,由住宅、道路、公共空间等生产生活设施构成,包括 集镇、中心村、散居村等类型[1],其形成和发展受自然因素和人口增长、经济发展、交通条件、城市规划及 传统文化等人文因素的深刻影响。长期以来,我国城乡二元结构明显,城乡差异显著。乡村聚落是我国 人口的主要的聚集形式,目前仍有6.3亿的农村人口居住在数额庞大的村落和建制镇。乡村聚落空间 布局是在特定生产力水平下,人类认识自然、利用自然的综合反映,是乡村经济社会文化过程综合作用 的结果[2]。分析研究乡村聚落空间演变特征,可揭示人类活动与景观形成和演化的机制。国外乡村聚 落空间演变特征的研究主要集中在聚落布局、聚落形态与分类、聚落景观、聚落用地等_3 ;国内乡村聚落 空间演变特征研究兴起于2O世纪30年代,一直以来以定性研究为主,主要研究领域集中在乡村聚落的 地域类型、乡村聚落空间布局的影响因素、城镇化背景下乡村聚落的演化特征等[4 ]。近年来,借助RS 和GIS的手段分析农村居民点的规模、空间分布规律及空间差异的研究越来越多[7 ]。潮汕地区位于 广东省东北部,包含潮州、揭阳、汕头三市,总面积1.0346万km。,常住人1:1接近1500万人。潮汕地势 自西北向东南倾斜,西、北、东边境多山地,中间多丘陵,南部沿海地区为几个冲积平原。高密度的人口 引起土地承载压力极大,研究该区域的乡村聚落空间演变及影响因子为缓解过度紧张的土地资源状况 提供警示。本文以潮汕地区揭东县龙尾镇为例,基于RS和GIS空间分析方法,分析区域内乡村聚落的 空间演变特征,探讨乡村聚落空间演变的地理因素。这些研究的开展,为潮汕地区的乡村发展、乡村规 划建设与管理及乡村聚落转型提供参考。 研究区域概况与数据来源 1.1 研究区域概况 龙尾镇,位于揭阳市蓝城区西部,二市(揭阳、梅州)三县(揭东、揭西、丰顺)交界处,东接白塔镇,南 收稿日期:2016—08—31 *基金项目:揭阳市哲学社会科学2015年度课题项目(JY15KL13);揭阳职业技术学院“创新强校工程”项目(JYC ZZCX031503) 作者简介:后雪峰(1987一),男,湖北随州人,硕士,讲师,研究方向:土地利用与规划(hxuefeng58@163.com). ・128・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第33卷 与揭西县东园镇、京溪园镇毗邻,西与揭西县五经富镇交界,北与丰顺县埔寨农场相邻。位于东经116。 6 ~1l6。10 ,北纬23。31 ~23。37 之间。全区多山地,南部和中部狭长地带属于潮汕平原一部分。气候炎 热多雨,光照充足,多年平均气温22。C,年降水量2 000mm以上,属于典型的亚热带季风气候。全镇总 面积56.6 kmz,耕地面积8.67km ,人均耕地面积O.0002 km (O.37亩),下辖9个行政村和1个居委会, 全镇总人口38 250人。乡村居民点多集中在南部和中部的沿路平原上,北部山地人口稀少。 1.2 数据来源 本文的研究数据来自以下2个方面:(1)通过中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云获取 龙尾镇2006年Landsat7 ETM SLC—off卫星影像(分辨率30 m)和2016年Landsat4—5 TM(分辨率30 m)的遥感数据,经过几何校正、坐标配准,并经解译、矢量化处理,提取龙尾镇乡村聚落斑块、道路(省 道、县道、乡道)等要素信息;②揭东县龙尾镇2009年分辨率(30m)的数字高程数据,提取高程图和坡度 图,来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云国际科学数据镜像网站。 2 研究方法 基于获取的有关数据,采用ENVI5.1面向特征提取模块并结合1:400万地形图进行人工解译提取 揭东县龙尾镇的乡村聚落斑块,并将乡村聚落斑块矢量化。采用地理信息系统软件ArcGIS10.2的空间 分析模块,分析2006年和2016年该区域内乡村聚落的空间分布特征。使用数据管理模块将乡村聚落 斑块转为点,并进行点密度分析。然后,采用空间分析模块将数字高程数据和坡度数据进行合理分级, 形成高程图和坡度图,再分别与乡村聚落斑块进行叠加分析,得到在不同海拔与坡度上乡村聚落的空间 分布特征。此外,利用分析模块对区域道路做不同距离的缓冲区分析,研究道路对乡村聚落分布的影 响。根据搜集的社会经济数据和文献资料,结合分析得出的乡村聚落空间分布特征,进一步分析得出影 响乡村聚落空间演变的地理因素。 3 龙尾镇乡村聚落的空间演变特征 3.1 龙尾镇乡村聚落空间分布 人多地少是潮汕地区的一个显著的特征,特别是近代100年来,人口急剧增长。有限的土地面积上 聚集庞大的人口形成人口和乡村聚落密度及高的特点。揭东县龙尾镇自然行政村只有10个,镇域人口 密度高达671人/km。。大量的人口又集中在南部及中部狭长地带的平原上,形成密密麻麻的居民点。 林地、耕地、鱼塘的分割形成了大大小小的聚落,众多小聚落由于间隔较短,在较高的宏观层面上又形成 了巨大的若干个大聚落。根据从2016年遥感影像上提取的乡村聚落斑块显示镇域内的乡村斑块共 3 383个。多达3 000个的乡村聚落斑块显示聚落斑块在空间上是分散的。南部及中部狭长地带的平原 地区交通便利,地形平坦,乡村聚落斑块大而集中,平均103个/km。。北部地区由于海拔较高,多山地 丘陵,乡村聚落斑块小且稀少平均17个/km。。地形和交通因素引起乡村聚落空间分布存在明显差异。 3.2 龙尾镇乡村聚落空间演变特征 3.2.1 乡村聚落的景观指数提高 通过中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云获取龙尾镇2006年Landsat7 ETM SLC—off 卫星影像(分辨率30m)和2016年Landsat4—5TM(分辨率30m)的遥感数据使用ENV1分析软件面向 特征分析提取2006年和2016年龙尾镇的乡村聚落斑块,得出一系列聚落景观指数(表1)。分别为斑 块数(NP)、最小斑块面积(MINP)、最大斑块面积(MAXP)、斑块总面积(CA)、平均斑块面积(MPS)、 景观破碎度(c )。其中平均斑块面积(MPS)可反映农村居民点大小及聚集程度。景观破碎度(ci)表示 单位面积乡村聚落斑块个数,主要反映农村居民点的分散及聚集程度,C。值越大农村居民点的空间分 布越密集。 第4期 后雪峰,等:基于GIS的潮汕乡村聚落空间演变特征与地理因素相关研究 ・129・ 2016年乡村聚落斑块比2006年显著增多,最小斑块面积、最大斑块面积均大幅增加,特别是最大 斑块面积倍数级扩大;镇域乡村聚落斑块总面积也大大增加,2016年镇域聚落斑块总面积比2006年增 加了0.3 km ,增加幅度14.4 ;平均斑块面积增加了 ,增幅6 9/6。2016年龙尾镇乡村聚落景观破碎度 为0.O01 4,和2O06年持平,说明乡村聚落分布比较密集。由此看出,小型聚落数量虽大,但中大型部落 总面积增大直接性推动区域内聚落规模增加,具有一定程度的聚集效应。 表l 2006年和2016年揭东龙尾镇乡村聚落景观指数 以上表明,龙尾镇近10年来乡村聚落密度不断增大,聚落密度的增加不仅表现在聚落斑块数量增 加相对应的聚落斑块空间扩散现象,也有与单个聚落斑块面积增加相对应的斑块外延式扩张现象。 3.2.2乡村聚落密度增加。空间扩展显著 为了进一步分析龙尾镇乡村聚落空间分布特征,使用ArcGIS10.2中的Feature to Point模块,分别 提取龙尾镇2006年和2016乡村聚落斑块的中心点,然后运用空间分析中的Kernel Density模块生成 区域内乡村聚落密度图(图1)。可以看出2016年的乡村聚落高密度区增多,高密度区斑块面积增大, 聚落密度密集区范围扩大趋势明显,显示龙尾镇乡村聚落规模扩大,居民点面积增大。聚落高密度区集 中在南部和中部狭长地带,东西部密度较小,表明聚落规模和地形和道路条件高度相关。 2006年 2006年 ■ J . .1l 0,.|_ ’。 ・ 图例 。 聚落密度分级值 个/kin 口O~62 图例 聚落密度分级倩 爪/kin’ 口O~62 口_…62~125 125--187 口_62~125 125 ̄187 昌 87-135 川 昌 87- 15 图1 2006年和2016年龙尾镇乡村聚落密度 _’ 。” :5 0 l :晡● l O I :¨● : 图2 2006年与2016年龙尾镇乡村聚落斑块在不同高程上的分布 ・13O・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第33卷 3.2.3 乡村聚落随高程和坡度呈显著的偏左正态分布 乡村聚落斑块空间分布与高程和坡度密切相关,高程和坡度等地形因素对乡村聚落空间分布具有 重要的影响_1 。将DEM遥感图和坡度数据进行分级来分析2006年和2016年龙尾镇乡村聚落斑块在 不同高程和坡度上分布数量的变化。将高程分为0~10,10~80m,80~150m,150~250m,250~360m 五个等级,将坡度分为0~3。,3~7。,7~12。,12~20。,20~33。五个等级。运用ArcGIS10.2中的Overlay 模块将乡村聚落斑块数据与高程和坡度数据叠加(图2、图3),得出不同高程和坡度上乡村聚落斑块数 量和面积。 根据乡村聚落斑块属性数据和不同高程、坡度的属性数据分析乡村聚落斑块数量、面积随高程和坡 度变化趋势图(图4)。由图4可知,乡村聚落斑块主要集中在高程1O~80m和坡度3~7。范围内,在高 程1O~80m区间,2006年和2016年所分布的乡村斑块数量分别是2456和2767个,占乡村聚落斑块总 量的比重分别达78.4 和81.7%。乡村聚落斑块面积分别是14.5 km。和l8.5 km ,占乡村聚落斑块总 面积的比重分别达69.1 和77.1 。在坡度3~7。区间,2006年和2016年所分布的乡村斑块数量分别 是2333和2617个,占乡村聚落斑块总量的比重分别达74.5%和77.4 。乡村聚落斑块面积分别是13. 6 km 和17.5 km ,占乡村聚落斑块总面积的比重分别达64.5 和72.9 9/6。由此可以看出,乡村聚落斑 块数量和面积随高程和坡度呈偏左正态分布,而且乡村聚落斑块聚集趋势明显。 娶恒 王鞋堙 # 扣伯侣¨住佃日6 4 2 、 糕 搜 # 图3 2006年与2o16年龙尾镇乡村聚落斑块在不同坡度上的分布 0日1 1 1 1日6 4 2 0 6 4 2 H 搜 图4 乡村聚落斑块数量与面积随高程和坡度变化趋势图 3.2.4 乡村聚落聚集与道路走向具有高度的正相关 道路是影响乡村聚落空间分布的重要因素,道路级别越高、道路网越发达的区域聚集的乡村聚落面 积越大l_1 。离道路越近,乡村居民点越多,乡村村聚落聚集度与道路走向具有高度的正相关关系。运 用ArcGIS10.2中的Buffer模块,对道路以200m缓冲半径做缓冲分析,将缓冲区图层分别与不同时期 的乡村聚落斑块图做叠加分析,得到不同道路缓冲区的乡村聚落斑块数量分布(图5)。由图5可知,离 道路越近,乡村聚落斑块数量越多,离道路越远,乡村聚落斑块数量快速减少。在距离道路400m缓冲 第4期 后雪峰,等:基于GIS的潮汕乡村聚落空间演变特征与地理因素相关研究 ・131・ 区内,乡村聚落斑块数量越密集,占乡村聚落斑块总量的比重高达62.4 。距道路2 000m缓冲lX ̄l,,乡 圭删 蚀 # 村聚落斑块数量十分稀疏,占乡村聚落斑块总量的比重仅仅3.7 。在不同时期,不同缓冲区内的乡村聚 落斑块比重有细微差别。2016年龙尾镇乡村聚落斑块数量在以800m为半径的缓冲区内比2006年显 著增多,比重显著增大,充分说明乡村乡村聚落聚集与道路走向具有高度的正相关关系。 1600 1400 12O0 11300 BOO 600 400 200 D 0—200 200—400 400—800 800—1 600 1 600--2000 >2000 g巨道路距离,米 图5道路缓冲区的乡村聚落斑块数量分布图 4乡村聚落空问演变特征的地理因素分析 4.1 自然因素 自然因素是乡村聚落空间演变的基础。其中地形地貌、水文因素是对乡村聚落空间空间演变的2 个最主要方面[1引。地形平坦、坡度平缓地区分布的乡村聚落数量多,面积大,是乡村聚落选址、扩展的 基础。平原面积越大,乡村聚落规模越大。水文条件也影响乡村聚落的扩展,河流越多,离海越近,形成 规模巨大的乡村聚落。龙尾镇位于揭东县西北,是潮汕平原的一部分。潮汕三市总面积仅仅1万km , 却养育了高达1 500万常住人口,这在全国也是少有的。同时,潮汕地区的市区规模并不大,高密度的人 口主要还是集中在乡镇、农村,超过万人的村庄在潮汕并不少见。人多地少的鲜明特征的直接性因素就 是有大面积低海拔的潮汕平原。龙尾镇属于潮汕平原的一部分,在地形平坦的地区聚集高密度的乡村 聚落和潮汕平原密切相关。由图2、图3、图4可以看出,在地形平坦,坡度较低区域,有大量的乡村聚落 斑块分布;在海拔10 ̄80米地区,聚集的乡村居民点达77%。这充分说明平坦的地形条件是龙尾镇乡村 聚落演变的主要因素。潮汕地区高温多雨,湿气较重,居住高海拔的地区也并不舒适。此外,地形平坦 的地区可大面积的进行工业园区建设,逐步发展壮大的揭阳产业转移园主要原因是龙尾镇西部有面积 较大的优质平地。 潮汕地区年平均降水量高达1 500mm,突然性降雨十分常见,较高的降水量形成河网密集的水域 网。发达的水系是潮汕地区工农业发展的重要条件。靠近河流、池塘的地区形成耕地、水产养殖基地。 大量的工业园区也靠近河流、海岸线一带。农业和工业的发展又影响乡村居民点的布局和迁移。龙尾 镇境内虽然无大型河流,但池塘遍布,形成规模较大的水产养殖业,几个大型水库同时为龙尾镇居民提 供饮用水源。 4.2人文社会因素 人文社会因素是乡村聚落空间演变的重要驱动因素。影响龙尾镇乡村聚落空间演变的人文社会因 素主要有经济因素、人口因素、区位交通、传统观念和宗族势力等。经济条件和城镇化直接推动乡村聚 落聚集,是影响乡村聚落规模和空间扩展的主导因素。人口因素为乡村聚落布局提供助推力和持续支 撑力。区位交通条件对乡村聚落发展提供导向和指示性。传统观念和宗族势力影响乡村聚落演变的格 局和速度。 4.2.1经济因素 经济发展为乡村居民的住房条件提供资金支持,进而影响着乡村聚落的分布空间布局。经济因素 ・132・ 广西师范学院学报(自然科学版) 第33卷 对乡村聚落空间演变的影响主要表现以下三个方面。首先,产业类型和产业结构直接影响乡村聚落结 构布局。第一产业发达的地区乡村居民点多表现小而分散的特点。第二三产业占主要比重的地区的乡 村聚落多密集而集中n 。龙尾镇以第二三产业为主,仅有少量的水产养殖业,所以该区域乡村聚落聚 集明显,规模较大。南部和中部狭长地带服务业发达,乡村聚落较为集中,形成连片的聚落区;北部地区 多林业和养殖业,居民点沿池塘分布,比较分散。其次,城镇化的浪潮加速乡村聚落空间演变。加入 WTO以来,我国加快出口导向型战略发展步伐,大量农民工涌向城镇,不仅增加了城镇房屋的供给,也 为城镇商品房消费提供购买力。龙尾镇从2OO6—2016年商品房销售面积增加38.5万m ,其中从农村 转移的人口占绝大部分。城镇化和乡村工业化还推动着乡村聚落布局更加紧凑和集约[1 。乡村工业 化提高当地的经济发展水平,进而为部分经济条件好的居民提高更换房屋大小的需要,收入高的部分群 体新建大型房屋和更换布局更舒适的商品房,促使聚落规模扩大_1 。 4.2.2人口因素 潮汕地区较高的人口密度必然导致乡村聚落空间扩展突出。龙尾镇常住人口由2006年的2.9万人 增加到2016年的3.3万人,增加的人口必然产生新的住房需求。同时,龙尾镇乡村聚落总面积在这一时 期也从21kin 扩大到24 km 。根据2015年揭东县统计年鉴有关数据,龙尾镇近10年来,新增小学3所, 可容纳3 000人的适龄儿童就读。新增公共服务场所4个,其中2个人民广场。服务业的扩展需要足够 的建设用地支持,充分说明人口的增加扩展乡村聚落的布局。潮汕地区受到儒家文化的深刻影响,至今 还保留着浓厚的传统文化和风俗。潮汕地区农村一对夫妻生育4~54"孩子是很正常的。在偏远地区, 就是计划生育十分紧张的时期仍然一家有3个孩子以上。主要原因是潮汕固有的重男轻女观念,只有 男孩才能传宗接代,这直接推动人口增长率较高。同时,人多地少的格局引发人与人间的竞争力增大, 为提高竞争力,又多生孩子来抵抗突发事件和生存竞争。此外,宗族势力在潮汕地区十分强大,祠堂在 潮汕人民生活中扮演者重要的角色口 。大家族和大村落都倾向建设规模巨大、场面宏伟的祠堂来彰显 家族势力,祠堂分布在市区、城镇中心并不少见。人口的增加,祠堂、老爷宫的兴建推动乡村聚落规模扩 大和格局的演变。 4.2.3 交通区位因素 交通区位对乡村聚落布局的影响是显而易见的。好的交通区位吸引着乡村聚落向道路方向或沿道 路扩展,因而道路两旁分布着大大小小的乡村聚落。根据中国科学院计算机网络信息中心地理空间数 据云获取龙尾镇2016年Landsat4—5 TM(分辨率30m)的遥感影像分析和实地勘察显示,龙尾镇的乡村 居民点沿着一条东西省道和两条南北县道分布十分明显,镇和工商业中心集中在省道¥335在境内 段的中部。根据上文提取的以200m为半径的道路缓冲区也可看出,在道路400缓冲区内,聚集了占总 乡村聚落70 的居民点,充分显示龙尾镇乡村聚落具有明显的交通区位指向性。 5 结 语 (1)龙尾镇乡村聚落空间分布具有明显的地区差异。中南部平原地区以大中型聚落为主,人口和聚 落密度较高,北部和西部丘陵区以小型为主,布局较为稀疏,乡村聚落密度低。(2)龙尾镇乡村聚落景观 指数提高,聚落密度增加,空间扩展特征显著。聚落斑块面积差别悬殊,乡村聚落规模扩大,乡村聚落高 密度区增大。(3)龙尾镇乡村聚落斑块随高程和坡度呈偏左正态分布且聚集趋势明显,高程和坡度对乡 村聚落斑块分布具有显著的影响。在高程10 ̄80m和坡度3~7。内,乡村聚落斑块数量和面积均明显高 于其他区间。(4)龙尾镇乡村聚落与道路走向具有明显的正相关,随着距道路距离的增加,乡村聚落斑 块数量迅速减少。聚落斑块最为密集的区域集中在距道路0 ̄400m内。(5)经济条件、人口增长以及传 统观念也是推动乡村聚落格局演变的重要地理因素。第二三产业结构越高,城镇化发展越快,乡村聚落 聚集度越高,空间扩展越明显。以龙尾镇为代表的广大潮汕地区由于重男轻女的传统观念和重祠堂建 设的宗族势力影响,推动着乡村聚落的扩张和聚集。 第4期 后雪峰,等:基于GIS的潮汕乡村聚落空间演变特征与地理因素相关研究 ・133・ 参考文献: [1]李孝坤,李忠峰,冯敏.重庆三峡库区乡村聚落空间分布探析[J].水土保持研究,2013,20(O4):89—94. 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A GIS-based Research on the Spatial Evolution Characteristics and Geographical factors 0f the Rural Settlements in Longwei Town HOU Xue—feng ,LI Yong ,QU Qing (1.Jieyang Vocational Technical College,Jieyang 522000;2.Yongchuan Municipal Bureau of Land Resources and Real Estate Management,Yongchuan,Chongqing 402160,China) Abstract:The Longwei Town of Jiedong was chosen as a case to study the distribution character— istics and influencing factors on the rural settlements with DEM and remote sensing data of 2006 and 2016,and with GIS spatial analysis of 2006—2016.The results show that:the Longwei Town is dora— inated by large and medium—sized rural settlements,with population and settlement density being higher,the characteristics of spatial expansion being obvious,but regional difference settlements present a skew normal distribution along with the elevation and slope,for most settlements are loca— ted at the elevation of 10 ̄80m and the slope of 3~7。.The trend of the distribution centralized along the roads and rivers is very clear,along the main road form colonies depended plaques.Terrain and other natural conditions are the foundation of the overall spatial distribution with the rural settlements of the Longwei Town,while some main geographical factors such as economic development,popula— tion growth,traffic location,traditional cultures and clan,influenced the evolution of spatial distribu— tion of the rural settlements in the Longwei Town. Key Words:rural settlement;spatial evolution;geographical factors;the Longwei Town [责任编辑:黄天放]