基于GIS的農(nóng)村居民點分布格局及與地形因子關系分析
——以韶關市大塘鎮(zhèn)為例

江海斌， 陳秀玲 ， 陳世發(fā)

(1.韶關市國土資源技術中心，廣東 韶關 512026；2.韶關學院 旅游與地理學院，廣東 韶關 512005)

近年來，很多學者對各種地域類型的城鄉(xiāng)居民點分布特征進行了詳細研究，涵蓋了農(nóng)村居民點分布格局、分布演變、影響因素等領域，農(nóng)村居民點的分布格局影響農(nóng)戶活動的范圍，甚至一定程度上影響農(nóng)戶生計行為。農(nóng)村居民點作為一種重要的土地利用類型，其空間分布與地形地貌要素具有高度的耦合性[1-3]，地形因子是農(nóng)村居民點分布的重要影響因素，而丘陵山區(qū)其影響更為明顯[4]。地形坡度與海拔是影響農(nóng)村居民點分布的主要自然因素[5]，馬小娥等[6]學者從景觀格局的角度研究農(nóng)村居民點空間格局，曾遠文等[7]學者采用景觀生態(tài)學中的斑塊個數(shù)、斑塊總面積、距離指數(shù)、面積指數(shù)和居民點分散度研究農(nóng)村居民點空間布局特征，并對影響居民點空間分布的各個因素進行疊加分析。樂容潮等[8]學者研究表明農(nóng)村居民點斑塊較簡單，復雜性較低，呈隨機、均勻、聚集3種狀態(tài)分布，農(nóng)村居民點分布密度較低。而研究居民點格局的影響因素也是研究的熱點，張勰等[9]學者采用空間自相關分析與緩沖區(qū)疊加分析方法分析農(nóng)村居民點與地形坡度、高度的關系；徐州等[10]學者研究不同高程、坡度、坡向、地形起伏度、坡度變率和高程變異系數(shù)等地形因子的農(nóng)村居民點的分布特征，周霖等[11]學者以重慶市萬州區(qū)為例，借助ArcGIS、GeoDa、Fragstats軟件，分析研究區(qū)農(nóng)村居民點空間分布、規(guī)模和形態(tài)，離城鎮(zhèn)、河流、交通近的區(qū)域居民點分布多，形狀指標也較大。

但是，對于低山丘陵地區(qū)，且地處城郊地帶的農(nóng)村居民點分布的格局與地形因子的研究相對缺乏。韶關位于粵北山區(qū)，地貌形態(tài)決定土地利用的重要自然因素是地形地貌。韶關市城鎮(zhèn)化水平卻比較低，地形復雜，地勢起伏大，本文以韶關市城郊地帶的曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點為研究對象，運用GIS空間分析技術與Fragstats4.2景觀格局軟件，綜合分析韶關市大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的分布格局及其地形影響因子，為粵北地區(qū)農(nóng)村居民點分布規(guī)劃及農(nóng)戶生計研究提供可行的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

大塘鎮(zhèn)位于韶關市區(qū)的東部，介于113°37′E、24°40′N，面積為175 km2(圖1)。東接曲江區(qū)的楓灣、小坑等鎮(zhèn)，西臨湞江區(qū)的新韶鎮(zhèn)，與韶關市教育功能區(qū)韶關學院等學校相接，南臨曲江區(qū)的馬壩、沙溪等鎮(zhèn)，在韶鋼集團旁邊，北靠仁化縣大橋鎮(zhèn)，距離韶贛高速公路的出口只有6 km，該鎮(zhèn)距市區(qū)中心11 km。一直都有著韶關重鎮(zhèn)、“東大門”的稱號。大塘鎮(zhèn)地貌特點是以丘陵山地為主，地勢較平緩，整體東高西低，南高北低，呈東南-西北的傾向，屬亞熱帶季風型氣候區(qū)，是顯著的濕熱和干冷氣候，濕度大，無霜期長的特點。研究區(qū)海拔處于66.2～707.17 m之間，平均海拔164.2 m，坡度范圍為0°～67.94°，平均坡度為14.21°，土地利用復雜多樣，主要以林地為主。

圖1研究區(qū)地理位置及居民點分布

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究使用的數(shù)據(jù)資料包括韶關市大塘鎮(zhèn)1∶10 000的行政區(qū)劃圖、大塘鎮(zhèn)地形圖以及韶關市大塘鎮(zhèn)遙感影像圖和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，利用GIS軟件追蹤等高線進行矢量化形成區(qū)域等高線，再將其轉(zhuǎn)化為DEM圖，以DEM圖為基礎，提取出研究區(qū)坡度、坡向、高度的數(shù)據(jù)。農(nóng)村居民點的提取，以2017年大塘鎮(zhèn)影像圖為基礎，對影像圖進行處理，目視解譯大塘鎮(zhèn)居民點分布，并結合實地野外調(diào)查得出居民點分布圖。

2.2 研究方法

2.2.1 GIS與RS技術方法 利用韶關市大塘鎮(zhèn)行政區(qū)界，居民點分布圖以及研究區(qū)DEM圖等數(shù)據(jù)，利用GIS空間分析技術提取研究區(qū)的高程、坡度、坡向等地形因子，同時以大塘鎮(zhèn)影像圖為基礎，勾勒出居民點分布情況，運用空間查詢與空間疊置等方法，綜合研究農(nóng)村居民點分布與地形因子之間的關系。

2.2.2 景觀生態(tài)學方法 將韶關市大塘鎮(zhèn)的居民點作為一種景觀，利用景觀格局分析的方法分析居民點分布格局。大塘鎮(zhèn)居民點的景觀格局指數(shù)采用景觀格局分析軟件Fragstats 4.2進行。斑塊數(shù)量(NP)反映大塘鎮(zhèn)居民點的斑塊總數(shù)、斑塊總面積(TA)為所有居民點的面積之和，而平均斑塊密度(MPS)則揭示居民點平均斑塊面積，這3個指數(shù)反映大塘鎮(zhèn)居民點格局破碎化程度。最大斑塊指數(shù)(LPI)為大塘鎮(zhèn)居民點最大斑塊面積比例，可以反映大塘鎮(zhèn)居民點形態(tài)的優(yōu)勢度，一般取值為0～100之間；景觀形狀指數(shù)(LSI)反映大塘鎮(zhèn)斑塊類型的離散程度(≥1)

平均斑塊黏合度(CONTIG_MN)是反映居民點之間的連通性，黏合度越大，連通性越好。蔓延度指數(shù)(CONTAG)為景觀水平指數(shù)，反映居民點分散與集中程度，分散度低，則具有較高的蔓延度。散布與并列指數(shù)(IJI)表示各居民點斑塊的鄰接程度。聚合度(AI)為斑塊類型的聚集程度，取值為0～100之間。分割度(DIVISION)反映居民點被分割的破碎程度。分離度(SPLIT)反映大塘鎮(zhèn)居民點的個體分布的分離程度，在普遍運用面積比率的同時還考慮了居民點斑塊數(shù)量。香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)為居民點斑塊在大塘鎮(zhèn)出現(xiàn)的頻率。香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)反映大塘鎮(zhèn)居民點分布均勻程度的指標，分布極其均勻時，其指數(shù)為1。

3 結果與分析

3.1 大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的景觀格局特征

研究平均斑塊總面積為551.5 hm2，斑塊數(shù)量為515個，而平均斑塊密度為1.07 hm2·個-1。

經(jīng)統(tǒng)計分析，韶關市大塘鎮(zhèn)最大斑塊指數(shù)為1.86，斑塊之間的差異程度相對較低，而景觀形狀指數(shù)為23.99，居民分布離散，平均斑塊黏合度為0.16，蔓延度指數(shù)為58.30，而散布與并列指數(shù)為38.86，居民點的分割度為0.99，居民點分布相對較為破碎，而分離度則為220.12，居民點分布相對分離。而香農(nóng)多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)分別為5.76和0.93，農(nóng)村居民點在大塘鎮(zhèn)分布相對較為均勻，在大塘鎮(zhèn)的大部分區(qū)域均有居民點的分布，居民點分布聚合程度一般，聚合度為67.63。

3.2 農(nóng)村居民點空間分布形態(tài)

韶關市大塘鎮(zhèn)地形多為低山丘陵地區(qū)，大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的空間分布不均衡，主要的分布形態(tài)為點狀分布(圖1)。這主要是因為研究區(qū)地勢崎嶇不平，并不適合集中連片的居民點建設。除地形原因外，居民點分布還受河流、道路及距市中心范圍遠近等因素影響。

近年來由于基礎設施的逐步完善，對外交流的加強，為了方便出行，更多農(nóng)民選擇在公路兩旁新建房屋，因此居民點分布在道路網(wǎng)密集的區(qū)域相對密集。從圖1可以看出，韶關市大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點集中分布于道路兩側，呈現(xiàn)點狀分散分布。以點狀分布為主的農(nóng)村居民點分布，使研究區(qū)居民點的分布呈現(xiàn)出面積小而分散的特征。同時，道路的分布也主要集中于地勢相對平緩，人口分布密度相對較大的區(qū)域，兩者也呈現(xiàn)關聯(lián)關系。

3.3 大塘鎮(zhèn)居民點分布與地形因子的關系

3.3.1 居民點分布與地形高度的關系 在低山丘陵區(qū)，農(nóng)村居民點建在高低不同的區(qū)域，從而形成錯落復雜，高低不一的居民點。利用大塘鎮(zhèn)DEM提取高度(圖2A)，同時對海拔高度進行重分類，由于在高程250 m以上的區(qū)域，無居民點的分布，故而單列為一級，在250 m以下的區(qū)域，結合GIS的自然間斷法進行分類，在150 m以下的區(qū)域，每隔30 m設置高程分級，而150～250 m高程，每隔50 m設置高程分級，共設置6個高程級別。

A

B

C

研究區(qū)的農(nóng)村居民點高程分布統(tǒng)計分析見圖3。由圖3可以看出，韶關市大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點分布與高程地形因子總體呈現(xiàn)負相關關系，即海拔高度越高，居民點分布數(shù)量越少，海拔高度越低，居民點分布數(shù)量越多，在海拔高度120 m以下的區(qū)域，高程級所占全部高程級的比重為44.31%，但居民點分布的比重高達87.41%，而在海拔高度超過150 m的區(qū)域面積為40.98%，但居民點分布比重僅僅為2.38%。研究區(qū)農(nóng)村居民點主要集中于海拔相對較低的地區(qū)，由于該區(qū)海拔較高的地區(qū)大多為山區(qū)丘陵，山高坡陡的地區(qū)并不利于發(fā)展農(nóng)業(yè)與居住建設，同時該地區(qū)的基礎生活設施建設修建難度大且利用率低。

圖3 韶關市大塘鎮(zhèn)不同高程級的居民點分布比重

3.3.2 居民點分布與地形坡度的關系 本次研究在柵格DEM上提取坡度數(shù)據(jù)，并對其進行重分類(圖2B)。坡度分級結合《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術規(guī)程》和國際地理學會對于坡度劃分標準，將坡度劃分為7個等級，具體為0°～2°(極緩坡)，2°～5°(緩坡)，5°～8°(中等坡)，8°～15°(斜坡)，15°～25°(陡坡)，25°～35°(急坡)，35°～90°(險坡)，為此研究區(qū)坡度分級共劃分為7級[12]，研究區(qū)坡度分布圖見圖2B，并對不同坡度的居民點分布比重進行統(tǒng)計分析(圖4)。

圖4 韶關市大塘鎮(zhèn)不同坡度的居民點分布比重

從圖4可以看出：研究區(qū)坡度面積比例最大的是陡坡，其次是斜坡。斜坡及其以上坡度級別(>8°)的分布面積共占研究區(qū)的61.92%，說明研究區(qū)坡度大，地勢起伏大。居民點的分布隨坡度的增大而迅速降低，坡度變化對農(nóng)村居民點分布影響明顯。居民點面積比重最大的區(qū)域為極緩坡區(qū)，其次為緩坡區(qū)，兩者占全部居民點分布比重的71.45%，而極緩坡區(qū)與緩坡區(qū)的坡度級的面積占全部坡度面積29.96%，由此看出，居民點的分布主要集中于極緩坡與緩坡區(qū)域。而在坡度15°以上的區(qū)域的面積高達43.52%，而居民點分布面積僅僅為3.11%。大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點分布隨坡度增加而減小。大部分農(nóng)村居民點都選擇居住在地勢平緩的區(qū)域，坡度平緩有利于節(jié)約建筑成本。

3.3.3 農(nóng)村居民點分布與坡向的關系 根據(jù)DEM圖提取的坡向，并且進行重分類(圖2C)，并將坡向分為平地、北坡、東北坡、東坡、東南坡、南坡、西南坡、西坡和西北坡等坡向。研究區(qū)韶關市大塘鎮(zhèn)各個坡向的農(nóng)村居民點均有分布。農(nóng)村居民點，在各個坡向分布相對均勻。

研究區(qū)的農(nóng)村居民點坡度分布統(tǒng)計分析見圖5，西北坡和西坡的坡向比重最大，分別占到全部坡向比重的13.72%和13.30%，但兩者的居民點則低于坡向比重，分別為13.17%和12.62%。而居民點分布比重最大的坡向為西南坡、南坡和東南坡，均高于該坡向級別的坡向分布比重。

圖5 韶關市大塘鎮(zhèn)不同坡向的居民點分布比重

從圖5還可以看出，居民點分布比重高于所對應坡向分布比重級別分別為平地、東南坡、南坡和西南坡；而北坡、東北坡、西坡和西北坡則低于坡向分布比重；而東坡則兩者相差無幾。

這與研究區(qū)的位置位于北回歸線以北，南坡能接受較為充裕的陽光，陰坡接受到的陽光相對較少，說明農(nóng)村居民選址建房傾向于選擇坐北朝南，由于陽坡面朝南方，受陽光直射的時間就比其他坡向長，這有利于房屋采光及農(nóng)作物生長。

4 結論

以韶關市大塘鎮(zhèn)為例，運用Fragstats軟件和GIS軟件，研究農(nóng)村居民點空間分布格局與地形因子的關系，其研究結論如下：

4.1 韶關市大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點斑塊之間的差異程度相對較低，居民點分布離散，居民點分布聚合程度較低。

4.2 韶關市大塘鎮(zhèn)農(nóng)村居民點的空間分布不均衡，主要的分布形態(tài)為點狀分布，分布分散，受地形、道路及距市中心范圍遠近等因素影響。

4.3 農(nóng)村居民點主要集中于海拔相對較低的地區(qū)；居民點分布隨坡度增加而減小；南坡、東南坡與西南坡的居民點分布比重高于北坡、東北坡和西北坡。居民點絕大多數(shù)分布于海拔低，地形平坦的地區(qū)，這有利于發(fā)展農(nóng)耕、基礎設施的建設，且稍集中于向陽區(qū)，以便農(nóng)耕與采光。