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    塔里木河源頭綠洲與末流綠洲聚落空間格局對比分析

    2019-09-25 04:23張貝貝王宏衛(wèi)楊勝天
    江蘇農(nóng)業(yè)科學 2019年6期
    關鍵詞:塔里木河空間分布綠洲

    張貝貝 王宏衛(wèi) 楊勝天

    摘要:基于小尺度的網(wǎng)格單元,以塔里木河源頭綠洲和末流綠洲為研究區(qū),采用地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析方法,從分布密度、規(guī)模、形狀等方面對2片綠洲內的鄉(xiāng)村聚落進行對比分析。研究結果表明,源頭綠洲內聚落整體分布的較為密集,且呈現(xiàn)出由南向北呈階梯狀逐漸稀疏的空間分布特征;末流綠洲內鄉(xiāng)村聚落整體分布稀疏,高密度分布區(qū)位于綠洲西北角。源頭綠洲內整體上大規(guī)模聚落集群分布的現(xiàn)象明顯;末流綠洲整體上則是以小規(guī)模聚落集群分布的現(xiàn)象明顯。源頭綠洲內聚落的形狀復雜,且分布廣泛;而末流綠洲內聚落的形狀大都趨于規(guī)則??偟膩砜矗锬竞拥挠绊懯窃搭^綠洲內聚落形成和發(fā)展的重要原因,新疆生產(chǎn)建設兵團的人為因素干擾則是末流綠洲內聚落形成和發(fā)展的重要因素。

    關鍵詞:塔里木河;綠洲;對比分析;空間分布;規(guī)模

    鄉(xiāng)村聚落是指在有限的地域范圍里,與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動緊密相關的人群集聚分布并生活居住的現(xiàn)象與過程[1]。鄉(xiāng)村聚落作為鄉(xiāng)村人地關系表現(xiàn)的核心,是鄉(xiāng)村人口和生活綜合功能的承載體,是人利用自然、改造自然,使之成為能滿足自身居住生活、生產(chǎn)條件的具有一定規(guī)模的聚居場所[2]。鄉(xiāng)村聚落的空間格局分布類型多種多樣,反映了人類對自然環(huán)境的選擇與適應、生活習慣、生產(chǎn)方式、社會形態(tài)演變等方面的信息[3]。隨著新農(nóng)村建設的推進以及美麗鄉(xiāng)村建設的提出,梳理綠洲內鄉(xiāng)村聚落的空間格局特征對于綠洲內的城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展以及美麗的建設具有重要的現(xiàn)實意義與實用價值。

    19世紀末期,國外學者開始對鄉(xiāng)村聚落進行研究,研究主要側重于聚落在地域空間內的布局特征,聚落的形態(tài)演變與分類,聚落的用地變化以及聚落內的景觀等[4]??傮w上呈現(xiàn)出由簡單向綜合、從定性描述到定量分析、由空間分析向人文社會范式轉變的發(fā)展過程[5]。國內早期的研究領域主要側重于不同地區(qū)特征下鄉(xiāng)村聚落的分布位置與自然因素、耕地數(shù)量之間的關系,但是成果還是少見。近年來,鄉(xiāng)村聚落在空間上的分布格局研究慢慢升溫,研究方法從定性描述向定量與定性相結合的方向發(fā)展,并加強了遙感動態(tài)監(jiān)測技術和地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析軟件的利用[6-8]。但是大多數(shù)鄉(xiāng)村聚落的研究多局限于山區(qū)、丘陵、城郊區(qū)、發(fā)達地區(qū)以及欠發(fā)達地區(qū),缺乏對西北干旱區(qū)綠洲內鄉(xiāng)村聚落的研究。且研究的尺度一般以行政區(qū)域(縣、市域)為研究單元,對大尺度地域空間的研究相對匱乏。

    雖然人為原因是鄉(xiāng)村聚落形成及發(fā)展的重要因素,但是在西北干旱區(qū)這種特殊的地理環(huán)境條件下,水資源對于鄉(xiāng)村聚落的形成與分布也起著巨大的影響作用。塔里木河作為全國最大的內流河,新疆南疆地區(qū)最重要的水源補給,養(yǎng)育了南疆千千萬萬的居民。本研究以塔里木河為主線,選取塔里木河源頭以及末流形成發(fā)育起來的2片綠洲為研究區(qū),基于小尺度的網(wǎng)格單元,通過探索綠洲內鄉(xiāng)村聚落的密度、鄉(xiāng)村聚落的規(guī)模、鄉(xiāng)村聚落的形狀,并對2片綠洲內鄉(xiāng)村聚落的空間分布特征進行對比,旨在揭示塔里木河對聚落的形成及發(fā)展起到的影響,進而為西北干旱區(qū)內美麗鄉(xiāng)村建設過程中的居民點規(guī)劃布局提供可靠的參考依據(jù)。

    1 研究區(qū)與研究方法

    1.1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

    新疆作為典型的西北內陸干旱區(qū),位于南疆的塔里木河則串聯(lián)起了塔克拉瑪干沙漠周圈各塊零散綠洲,筆者選取塔里木河源頭綠洲(葉爾羌河綠洲)和塔里木河末流綠洲(鐵干里克綠洲)為研究區(qū)(圖1)。塔里木河源頭綠洲地處喀什地區(qū),涉及巴楚縣、麥蓋提縣、莎車縣、葉城縣、澤普縣等5縣。南接昆侖山脈,北望天山,西臨喀什綠洲,東靠塔克拉瑪干沙漠,地理坐標為76°57′~78°58′E,38°4′~39°52′N。而塔里木河末流綠洲則位于巴音郭楞蒙古自治州尉犁縣境內,內有兵團第二師下轄的31、32、33、34、35等5個團場。位于塔克拉瑪干沙漠和庫姆塔格沙漠之間,它作為及其重要的地理屏障,減緩了2個沙漠之間的合并趨勢,地理坐標為85°55′~87°56′E,41°11′~40°41′N。源頭綠洲是典型的沖積扇平原綠洲,而末流綠洲則是經(jīng)人工輸水改造而形成的綠洲。

    本研究所使用的數(shù)據(jù)包括:(1)全國第二次土地利用調查數(shù)據(jù),利用GIS軟件從第二次土地利用調查數(shù)據(jù)庫中提取所需鄉(xiāng)村聚落點數(shù)據(jù)、主要交通道路、主要河流等,根據(jù)實際情況剔除綠洲內小于3 000 m2的鄉(xiāng)村聚落點零星圖斑, 據(jù)實

    地考察發(fā)現(xiàn),小于3 000 m2的斑塊多為廢棄的廠房,年代久遠且早已失修的毛土房以及牧草場等,實際并無居民居住。(2)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)來自于新疆統(tǒng)計年鑒2015以及實地調研、入戶考察所得數(shù)據(jù)。

    1.2 研究方法

    2 綠洲聚落空間分布特征

    2.1 綠洲聚落空間分布模式

    利用ArcGIS軟件,提取綠洲內面狀鄉(xiāng)村聚落的質心并將其轉化為點狀數(shù)據(jù)[13],運用平均最近鄰分析工具,對塔里木河源頭及末流2片綠洲內的聚落進行測度,驗證其分布模式,分析結果見表1。從表1可以看出,源頭綠洲與末流綠洲內聚落分布的最鄰近指數(shù)分別為0.53和0.40,均小于1,表明2片綠洲內的鄉(xiāng)村聚落在空間上的分布整體呈現(xiàn)出集聚的模式,且源頭綠洲的集聚態(tài)勢大于末流綠洲。從Z值來看,2片綠洲內鄉(xiāng)村聚落的標準化Z值均遠小于-1.96,表明2片綠洲內聚落的整體集聚態(tài)勢比較明顯。

    2.2 綠洲聚落密度分析

    利用Arcgis軟件,依據(jù)綠洲聚落實際情況,將源頭綠洲劃分為4 km×4 km的正方形網(wǎng)格,末流綠洲劃分為1 km×1 km 的正方形網(wǎng)格進行疊置分析,并統(tǒng)計各個網(wǎng)格內的聚落個數(shù),最后利用自然斷裂法將其劃分為5類。

    從圖2可以看出,源頭綠洲鄉(xiāng)村聚落分布具有以下特征:(1)源頭綠洲內鄉(xiāng)村聚落整體分布的較為密集,平均密度約為1.2個/km2。但又呈現(xiàn)出明顯的空間差異性,總體來看表現(xiàn)出南部密集,中部次之,北部稀疏呈階梯狀分布的空間特征。(2)位于綠洲南端的澤普縣、葉城縣境內形成多個密度在12~21個/km2的鄉(xiāng)村聚落密集區(qū)。此高度密集區(qū)的形成,主要是因為地處塔里木河源頭出山口,由于河流沖擊,形成了面積廣闊且地勢平坦的沖積扇平原地帶,加之水資源豐富,適宜居民生產(chǎn)生活。(3)綠洲北部地區(qū)為鄉(xiāng)村聚落分布的稀疏區(qū)域,聚落密度一般都在0~5個/km2之間。但是在綠洲最北端聚落數(shù)量突然增多,聚落密度達到5~12個/km2之間。造成此現(xiàn)象的原因則是因為隨著塔里木河流向下游時水流量逐漸減少,聚落的數(shù)量也隨之減少。到達最北端時由于喀什噶爾河與葉爾羌河匯流,河流流量驟然增加,導致最北端的聚落數(shù)量也隨之增加。

    從圖3可以看出,末流綠洲鄉(xiāng)村聚落整體分布較為稀疏,平均密度為0.3個/km2,末流綠洲大部分區(qū)域內鄉(xiāng)村聚落分布密度均在0~2個/km2之間,高密度分布區(qū)位于綠洲的西北角。

    對比源頭綠洲與末流綠洲可以發(fā)現(xiàn),2片綠洲內鄉(xiāng)村聚落分布的密度差異極大,源頭綠洲內鄉(xiāng)村聚落分布較為密集而末流綠洲內鄉(xiāng)村聚落分布比較稀疏。塔里木河上游水量遠大于下游, 而水資源是聚落形成和發(fā)展的不可缺少的重要因素,因此隨著塔里木河從源頭流經(jīng)下游,水量慢慢減少,也引發(fā)了聚落數(shù)量的減少;末流綠洲是20世紀50年代后兵團入駐經(jīng)過引水開墾改造形成的人工綠洲,由于兵團以農(nóng)墾生產(chǎn)為主,且機械化程度高,農(nóng)業(yè)開墾技術相對先進,作物種類單一,生產(chǎn)規(guī)模大,所需人力和勞動強度較小,造成居民用地少且人稀的現(xiàn)象;另一方面,因為源頭綠洲是自然形成的綠洲,民族組成多為世居此地的少數(shù)民族,建國后人口增長較快,人口數(shù)量多,密度大,而末流綠洲多為當年響應國家號召來此開墾的兵團人,其中漢族人口占絕大多數(shù),其人口基數(shù)本就偏低,再者受到國家政策的限制,人口增長緩慢,人口數(shù)量少,密度小,而人口是導致聚落形成擴展的重要因素。因此種種因素導致末流綠洲內的聚落數(shù)量相對源頭綠洲較少。

    3 綠洲聚落規(guī)模分布特征

    3.1 綠洲聚落數(shù)量、規(guī)模統(tǒng)計

    選取聚落數(shù)量、聚落總面積、平均聚落面積等3個指標來研究源頭綠洲以及末流綠洲內鄉(xiāng)村聚落的規(guī)模特征。郭曉冬等依據(jù)鄉(xiāng)村聚落的圖斑面積將聚落劃分為獨院聚落、小型聚落、中等聚落、大型聚落等4類[8]。本研究依據(jù)新疆綠洲內實際情況將聚落劃分為小型、中型、大型、特大型等4類。從表2可以看出,源頭綠洲聚落個數(shù)為13 721個,聚落總面積為 60 649.5 hm2。末流綠洲聚落個數(shù)為1 105個,聚落總面積為2 327.6 hm2。源頭綠洲的聚落個數(shù)大約是末流綠洲的12倍,聚落總面積大約是末流綠洲的26倍。源頭綠洲內的聚落以小型聚落和中型聚落數(shù)量居多,其小型聚落數(shù)量占比為54.03%,中型聚落數(shù)量占比為28.88%,而末流綠洲內則是以小型聚落數(shù)量居多,占比高達83.71%。2片綠洲內雖然小型聚落數(shù)量極多,占聚落總數(shù)的比例也非常大,但是其面積卻很小,源頭綠洲內小型聚落面積只占總面積的6.61%,平均聚落面積為0.54 hm2。而末流綠洲內小型聚落面積占地達到了10.63%,平均聚落面積為0.27 hm2。說明2片綠洲內的鄉(xiāng)村聚落用地規(guī)模一般都較小。2片綠洲內的大型聚落個數(shù)以及聚落面積均不高,特大型規(guī)模的聚落雖然數(shù)量不多,但是其聚落總面積卻非常大,遠高于其他類型的聚落,源頭綠洲的特大型聚落面積占比為69.18%,平均聚落面積為 29.01 hm2,末流綠洲的特大型聚落占比為75.36%,平均聚落面積為22.49 hm2。說明在2片綠洲內大規(guī)模的聚落分布占比較小,但是用地面積極大??傮w來看,2片綠洲內聚落規(guī)模差異極大,等級分異十分明顯。

    3.2 綠洲聚落規(guī)??臻g分布特征

    以綠洲為單元,分別計算2片綠洲內每個聚落的面積,并以此為變量計算源頭綠洲與末流綠洲內聚落規(guī)模的全局空間關聯(lián)指數(shù)Morans I、全局空間聚類檢驗(Getis-Ord General G)。對局部的規(guī)模分異采用“熱點”探測工具,并以面積為統(tǒng)計屬性生成綠洲聚落規(guī)模分布熱點圖,基于此來研究綠洲內聚落規(guī)模的空間分布特征。從表3可以看出,源頭綠洲與末流綠洲內聚落面積的Morans I指數(shù)均為正,且校驗結果也比較顯著,說明源頭綠洲與末流綠洲聚落的規(guī)模分布在空間上存在明顯的集聚特征,即聚落規(guī)模大的集中分布,聚落規(guī)模小的集中分布。但是Morans I指數(shù)只能說明屬性值在空間上的分布模式,并不可以區(qū)分是高值的空間集聚還是低值的空間集聚。因此采用Getis-Ord General G來區(qū)分空間集聚的類型。源頭綠洲內聚落面積的Getis-Ord General G監(jiān)測值[G(d)]大于期望值[E(d)],且檢驗結果也顯著,說明源頭綠洲內整體為高值集聚的現(xiàn)象明顯,也就是說大規(guī)模的聚落集聚分布明顯。而末流綠洲內監(jiān)測值[G(d)]小于期望值 E(d)],檢驗顯著,說明末流綠洲內整體為低值集聚的現(xiàn)象比較明顯,也就是說小規(guī)模的聚落集聚分布明顯。

    從圖4可以看出,紅色、橙色區(qū)域代表高值集聚的熱點區(qū),藍色、淺藍色區(qū)域代表低值集聚的“冷點區(qū)”。源頭綠洲內聚落的規(guī)模在空間上的分布整體上呈現(xiàn)出高值集聚的特征,且局部具有明顯的差異,呈現(xiàn)出南高北低的空間分異特征。高值區(qū)域大都集中分布在源頭綠洲南部莎車縣境內,且位于塔里木河源頭出山口處。低值區(qū)域大都分布在源頭綠洲中部以及北部,即大規(guī)模的聚落大都集群分布在源頭綠洲南部,小規(guī)模的聚落大都集群分布在源頭綠洲中部以及北部。對比密度圖與熱點圖可以發(fā)現(xiàn),源頭綠洲南部為中高密度大規(guī)模的聚落分布區(qū),中部地區(qū)為中密度小規(guī)模的聚落分布區(qū),北部地區(qū)為低密度小規(guī)模的聚落分布區(qū)。

    從圖5可以看出,藍色及淺藍色區(qū)域代表低值集聚的冷點區(qū),紅色及橙色區(qū)域代表高值集聚的熱點區(qū)。末流綠洲內聚落的規(guī)模在空間上的分布整體上呈現(xiàn)出低值集聚的特征,且局部具有明顯的差異,呈現(xiàn)出東高西低的空間分異特征。高值區(qū)域多集中在末流綠洲東部以及中部地區(qū),低值區(qū)域多集中在末流綠洲的西部,也就是說大規(guī)模的聚落大都集群分布在末流綠洲東部和中部,小規(guī)模的聚落大都集群分布在西部。將密度分布圖與熱點分布圖進行對比可以發(fā)現(xiàn),末流綠洲內聚落整體上的空間規(guī)模差異與密度差異存在明顯的負相關關系,即在末流綠洲西部出現(xiàn)高密度小規(guī)模、東部出現(xiàn)低密度大規(guī)模的集聚分布特征。

    對比源頭綠洲與末流綠洲可以發(fā)現(xiàn),2片綠洲聚落規(guī)模的集聚模式具有顯著的差異,源頭綠洲以大規(guī)模的聚落集聚為主,而末流綠洲則以小規(guī)模的聚落集聚分布為主,這與2片綠洲的聚落級別層次有關,源頭綠洲是“縣城-鄉(xiāng)鎮(zhèn)-村落”模式,縣城對于大規(guī)模聚落的帶動和布局有著很強的作用,所以造成源頭綠洲大規(guī)模聚落集群分布的現(xiàn)象明顯;而末流綠洲則是“團場(鄉(xiāng)鎮(zhèn))-連隊(村落)”模式,缺少縣城這一較高級別層次聚落的帶動作用,所以難以形成大規(guī)模聚落集群分布的現(xiàn)象。另一方面,從源頭綠洲局部規(guī)模分異來看,大規(guī)模的聚落多集群分布在綠洲南部,地處塔里木河源頭出山口處,這是由于河流沖擊,形成了面積廣闊且地勢平坦的沖積扇平原地帶,水資源豐富便利,對大規(guī)模聚落的形成提供了有利的自然條件。

    4 綠洲聚落形態(tài)空間分布特征

    鄉(xiāng)村聚落是聚落地理學研究的重要方向,筆者主要采用景觀形狀指數(shù)(LSI)來對2片綠洲內聚落的平面形態(tài)進行研究。LSI反映鄉(xiāng)村聚落斑塊形狀的復雜程度,LSI的取值越大,說明聚落的形狀越復雜。LSI的取值越小說明聚落的形狀越趨于規(guī)則。本研究聚落形狀指數(shù)計算是以正方形為參照,LSI的取值≥1,當LSI的取值為1時,說明聚落形狀為正方形或者無限接近于正方形[14-16]。

    經(jīng)計算得到源頭綠洲內聚落的平均形狀指數(shù)為 1.585 694,最大值為3.495 059,末流綠洲內聚落的平均形狀指數(shù)為1.160 486,最大值為2.772 621。從圖6、圖7可以看出,源頭綠洲內形狀指數(shù)值較高的聚落分布廣泛且明顯多于末流綠洲,而末流綠洲則恰恰相反,表現(xiàn)為形狀指數(shù)值較低的聚落分布廣泛。說明源頭綠洲內聚落的形狀復雜多變,點狀、團塊狀、條帶狀隨機分布,聚落建造布局的規(guī)劃性較弱,哪里方便哪里建,哪里人多哪里建,主要是由于省道S234、S215、三莎高速、吐和高速等主要道路以及葉爾羌河、提孜那甫河、喀什噶爾河等主要水系橫貫源頭綠洲境內,因此聚落大都成條帶狀沿著河流及道路延展分布,這樣的建造模式既有利于居民生活用水,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水,又方便與外界的溝通交流。而末流綠洲內的聚落形狀則比較規(guī)則,大都成團塊狀分布于農(nóng)耕地旁,一是由于末流綠洲位于兵團轄區(qū),而兵團又以屯墾戍邊為職責,實行黨政軍企高度統(tǒng)一的特殊管理體制,聚落的建造和發(fā)展受到高度統(tǒng)一的軍事化管理,人為干擾因素強烈;二是由于兵團堅持走農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的道路,機械化程度高,農(nóng)業(yè)基礎設施齊全,農(nóng)作物種類單一且規(guī)模大,所需人力較少;三是塔里木河作為內流河,水量逐階減少,而農(nóng)業(yè)灌溉需水量又比較大,為了水資源的合理配置,聚落大都依農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而布局,整齊劃一便于管理。源頭綠洲內形狀較簡單且趨于規(guī)則的聚落多分布于綠洲中北部地區(qū),因為此處有兵團第三師的2個團場分布。而末流綠洲內聚落的形狀基本都趨于規(guī)則,形狀復雜的聚落極少且呈隨機分布的態(tài)勢,這也和該綠洲基本都是兵團聚落的布局有關。

    5 結論與討論

    本研究以新疆塔里木河源頭以及末流形成的2片綠洲為研究對象,基于小尺度的網(wǎng)格單元,采用GIS空間分析方法,

    從鄉(xiāng)村聚落的密度、 規(guī)模以及形態(tài)結構等方面深入分析了綠洲內鄉(xiāng)村聚落的空間格局特征,并對2片綠洲內的鄉(xiāng)村聚落分布特征進行對比。得出以下結論:(1)源頭綠洲內鄉(xiāng)村聚落整體分布較為密集,但又呈現(xiàn)出顯著的空間差異性,表現(xiàn)為由南向北呈階梯狀的空間分布特征。末流綠洲內鄉(xiāng)村聚落整體分布較為稀疏,高密度分布區(qū)位于末流綠洲的西北角。對比2片綠洲可以發(fā)現(xiàn),源頭綠洲內的鄉(xiāng)村聚落密度遠大于末流綠洲。(2)源頭綠洲內的聚落以小型聚落和中型聚落居多,且在空間上呈現(xiàn)出高值集聚的特征,也就是說源頭綠洲內大規(guī)模的聚落在空間上集群分布的現(xiàn)象明顯,且大都位于塔里木河出山口處。末流綠洲內的鄉(xiāng)村聚落以小規(guī)模聚落居多,且在空間上呈現(xiàn)出低值集聚的特征,也就是說末流綠洲內小規(guī)模的聚落在空間上集群分布的現(xiàn)象明顯。(3)源頭綠洲內形狀指數(shù)值較高的聚落分布廣泛且明顯多于末流綠洲,表現(xiàn)為源頭綠洲內聚落的形狀復雜多變,而末流綠洲內聚落的形狀更趨向于規(guī)則。

    在干旱區(qū),水資源對綠洲內聚落的形成和發(fā)展起到了重要的影響作用。對比2片綠洲內鄉(xiāng)村聚落在空間上的分布現(xiàn)狀、規(guī)模以及形狀可以發(fā)現(xiàn),在源頭綠洲,由于塔里木河的影響,在河流出山口處形成的沖積扇平原地帶,地勢平坦且面積廣闊,便于大規(guī)模聚落的形成與發(fā)展,又由于水源充足,適宜居民生產(chǎn)生活,因此聚落的數(shù)量繁多且大規(guī)模的聚落集聚分布在此;而在塔里木河下游形成的末流綠洲內,由于河流水量的減少,聚落的數(shù)量遠小于上游綠洲,加之新疆生產(chǎn)建設兵團的人為因素干擾,聚落的形狀多趨于規(guī)則。

    鄉(xiāng)村聚落是在不同時代、不同生產(chǎn)力水平下產(chǎn)生的,體現(xiàn)了人類生活、生產(chǎn)與周圍環(huán)境的統(tǒng)一[5]。筆者不同于以往采用縣域等尺度為研究區(qū)的鄉(xiāng)村聚落研究,而是以塔里木河為主線,選取源頭以及末流2片綠洲為研究區(qū),并利用小尺度的網(wǎng)格單元,對分布于綠洲內的聚落進行對比分析,探討塔里木河對綠洲內聚落的形成及發(fā)展起到的影響,進而為西北干旱區(qū)綠洲內鄉(xiāng)村聚落的建設與發(fā)展提供參考。然而本研究僅局限于單一的時間尺度,使用的研究方法較為傳統(tǒng),對聚落形成發(fā)展影響因素方面的分析比較片面沒有定量化,將時間尺度考慮在內,對影響聚落形成發(fā)展的因素進行定量化,探索綠洲內聚落在長時序內的動態(tài)演變過程,是本研究進一步深化的方向。

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