研究区数据主要来源:(1)农村居民点、城镇、道路、河流来源于2019年的ZY-3,GF-1,GF-2的1～2 m分辨率遥感影像,运用ENVI5.3进行预处理,结合各类型土地利用的形状、纹理等直接或间接解译标志,对贵州省农村居民点、城镇、道路、河流判读和解译,解译时农村居民点的最小斑块面积为200 m²,再借助Google Earth对解译后的结果进行检查修正,最终得到贵州省农村居民点、城镇、道路、河流的分布图,其中农村居民点斑块数约248万;(2)DEM数据是由地理空间数据云平台下载,空间分辨率30 m,高程、坡度数据均由DEM数据计算所得。

基于Fragstats 4.0软件计算了贵州省农村居民点景观格局指数,结果见表1,贵州省全域及各市州级居民点的平均最近邻指数(ANN)值均小于1,且Z值得分通过了1%的检验,说明贵州省农村居民点的分布模式属于集聚型。但各市州居民点的景观指数结果来看,贵州省农村居民点的规模、形状、密度分布的空间差异性明显。毕节市、遵义市的斑块总面积(CA)相对较大,分别占全省的23.22%,22.72%,斑块个数多,密度和形状指数大,但平均斑块面积小且聚集度低,说明毕节市、遵义市农村居民点分布多,但规模小、形状复杂且破碎化程度高,与之分布类似的还有铜仁市。安顺市居民点的分布特点与毕节市、遵义市相反,其斑块面积、个数、密度、形状指数均为最小值,但平均斑块面积(MPS)和聚集度(AI)最大,分别为51.79,47.48,这说明安顺市农村居民点分布少,规模大,形状规则且破碎化程度低,与之类似的还有贵阳市与六盘水市。黔南州、黔西南州与黔东南州农村居民点的规模、形状与密度则均属于居中水平。

综上所述,贵州省农村居民点分布面积和形态在南北方向上均表现为高低中三带分布,分别是毕节—遵义—铜仁高分布带、六盘水—安顺—贵阳低分布带和黔南—黔西南—黔东南中分布带; 而在农村居民点规模上则与分布面积存在一定差异,分别为毕节—遵义—铜仁小规模分布带、六盘水—安顺—贵阳大规模分布带和黔南—黔西南—黔东南中规模分布带; 在聚集度上表现为毕节—遵义—铜仁低聚集区、六盘水—安顺—贵阳高聚集区和黔南—黔西南—黔东南中聚集区。其存在的差异主要受贵州地形地貌以及少数民族居住习惯的影响。

为进一步了解贵州省农村居民点空间分布的集聚性和差异性,以每个居民点斑块作为研究对象,利用ArcGIS 10.2的热点分析工具,制作贵州省农村居民点斑块的面积和形状“热点”分布图(图1—2),研究其规模、形态和密度空间分布特征。

表1 贵州省市州级农村居民点景观格局指数与平均最近邻指数

3.2.1 规模特征

由农村居民点斑块的面积“热点”分布图可知,“热点区”在全省分布最广泛,即大规模居民点集聚区,总面积有1 204.06 km²,占全省居民点总面积的35.63%。从图1中可看出,“热点区”基本都是分布在高速公路沿线地带,这是由于高速公路沿线区域,交通、经济各方面条件都更好,人口更集中,易形成大规模居民点集聚区,其中贵阳市的分布最为典型,贵阳市是贵州省的政治、经济、文化、交通的中心区域,人口更是高度集中。在各“热点区”周围,分布着大大小小的“次热点区”,即较大规模居民点集聚区,总面积有716.58 km²,占全省居民点总面积的21.21%。

“冷点区”的分布介于“热点区”与“次热点区”之间,面积为753.16 km²,占全省居民点的22.29%,其主要分布在西部毕节地区和北部遵义市,南部仅有少量分布,这与遵义、毕节市的地形地貌有很大的关系,遵义、毕节市是贵州省喀斯特地貌分布最广泛的两个市州,受地貌及其他自然条件的制约,不易形成大规模的居民点分布区,多是独户、几户或十几户不等,因此产生了数量较多的小规模居民点分布区。“次冷点区”,即较小规模居民点分布集聚区,主要分布在“冷点区”与“次热点区”之间,全省范围内分布最少,面积为705.25 km²,占全省居民点的20.87%。图中有两个明显的空白区域,分别是赤水市与习水县的交汇区和江口县与印江县的交汇区,由于这两个区域有世界自然遗产保护地,出于对这两个景区的保护,该区域内不适合作为人们的居住区。

从规模的整体分布特征来看,贵州省主要以大规模农村居民点集聚区为主,且其主要分布在高速公路沿线,其次分布较多的为小规模居民点集聚区,主要分布在遵义、毕节地区,较大规模和较小规模居民点分布最少,主要扮演着大规模和小规模居民点集聚区的过渡区。从区县角度看,由城中心到外围农村,其规模表现出明显的层级性,由内到外分别为大规模—较大规模—较小规模—小规模,这是由于随着中心区向外扩散,经济、交通、文化等各方面条件均在降低,人口的集聚度也在下降。

图1 农村居民点斑块的面积“热点”分布图

3.2.2 形态特征

由图2可知,“热点区”共841.07 km²,即复杂形态居民点集聚区,占全省居民点总面积的24.89%,主要分布在北部遵义市、西北部毕节市以及南部的区县。其中,毕节市中部和东部最为典型,由面积“热点”图可知,该区域基本为小规模居民点分布区,由于地形相对复杂,居民点的建设会依地势而变,且大部分居民点的房屋、畜圈、院子等无规则分布,故居民点的形状较为复杂。除毕节地区外,斑块形状较复杂的还有北部、东北部、东南部以及西南部的一些县域,以苗族、布依族为代表的少数民族主要聚集在这些县域内,这些少数民族多以血缘关系为纽带,聚族而居,住户一般都是几百户到上百户,受少数民族和地形的影响,居民楼的建筑风格不一,形态也更复杂。“次热点区”的分布最少,仅占全省居民点总面积的13.18%(445.2 km²),一般分布在热点区的外围,为“热点区”与“次冷点区”的过渡带。

图2 农村居民点斑块的形状“热点”分布

“冷点区”的分布最广,即规则形态居民点集聚区,面积高达1 555.83 km²,占全省居民点面积的46.04%,主要分布在中部和东部地区,西南地区以及西北部,这些地区由于地势起伏相对较低,以丘原盆地、坝地等地貌为主,地形相对平坦,居民点规模较大且分布相对集中,故居民点的规则度较高。“次冷点区”的分布较“冷点区”减少很多,其面积为536.96 km²,占全省居民点的15.89%,其与“次热点区”类似,均是伴随着“冷点区”出现。

由此可见,贵州省主要以规则形态的农村居民点为主,多分布于中部、东部、西南部以及西北部; 其次分布较多的则是复杂形态的农村居民点,主要分布在北部遵义市,西北部毕节市以及南部的区县; 较规则与较复杂的居民点分布最少。

3.2.3 密度特征

为直观地反映贵州省农村居民点的密度分布特征,采用核密度方法对农村居民点质心数据进行分析,核密度分析结果见图3。结果显示:(1)贵州省农村居民点的总体密度约为13.8个/km²,属于农村居民点密集区。分区统计结果显示,密度最高的毕节市为20.9个/km²,其次是遵义市,为17.9个/km²,贵阳市、六盘水市、铜仁市、安顺市、黔西南州的密度相对较低,但均高于12个/km²,密度低的为黔南州和黔东南州,均低于10个/km²,其中黔东南州的密度最低,为7个/km²。(2)从图中可以看出,大范围高密度集聚区共有4个,分别位于毕节市的黔西县、金沙县,遵义市的仁怀市、习水县、桐梓县交界处,以及铜仁市的思南县和沿河县,由面积“热点”图(图1)可知,这些区域的居民点均为小规模或较小规模型。大范围低密度集聚区则主要位于黔东南、黔南中部和南部以及黔西南东南部,这些区域主要是少数民族聚集区,居民点主要以较小和较大规模为主,受地理环境的影响,农村居民点相对分散。(3)贵阳市的密度明显低于遵义市和毕节市,这主要是由于贵阳市为贵州省省会城市,为满足快速城镇化的需求,农村人口大量向城市人口转变,农村居民点大量转变为城镇居民点,其次则是由于贵阳市居民点的分布较为集中且斑块面积较大,故单位面积内居民点的数量较低。

综上所述,贵州省农村居民点的分布以大规模、形态规则为主,且分布密集。同时,由农村居民点斑块的规模、形态和密度分布可以看出,贵州省农村居民点的密度、形态分别与规模在整体上表现出负相关的关系,比如毕节市东部地区的农村居民点的规模小,但其形态复杂且密度大。

图3 农村居民点核密度分布

贵州省属于典型的喀斯特山区,地形对农村居民点的规模、形态和密度等的分布都有着深刻的影响。而高程、坡度、地形起伏度作为农村居民点选址的重要参考条件,对农村居民点的空间分布影响最为直接^[36]。因此本文选取高程、坡度、地形起伏度3个地形因子,运用景观格局指数来研究地形对居民点空间分布的影响,其中平均斑块面积、密度和平均形状指数分别代表规模、密度和形态特征。

参考文献[37],以400 m为间距将贵州省的高程分为5个等级(表2),参考《贵州农业地貌区划》将坡度划分为6个等级(表3),并将地形起伏度划分为6个等级(表4)^[38]。

由表2可知,全省66.01%的农村居民点分布在高程600～1 400 m内,且农村居民点在此区域内密度最高。高程小于600 m时,居民点的分布虽较少,但其平均规模相对其他高程较高; 高程>600 m时,农村居民点的面积和密度均呈现垂直递减规律,说明地势相对平坦的地区,人口承载力相对较高,但其平均规模和形态相反,均呈现先增大后减小的趋势。高程600～1 000 m内,农村居民点的分布最多,密度最大,形状也相对更规则,但平均规模相对较小,由高程分布可看出,该区间主要分布在黔中安顺、贵阳这一带,主要为丘原、盆地地貌区。而高程>1 800 m时,由于生产条件和居住环境相对较差,农村居民点的分布最少,平均规模小,密度低且形状规则。由农村居民点在高程带上的分布可以看出,其并没有表现出高程越低分布越多、规模越大、密度越高的现象,这是因为这些区域虽海拔低,但属于低山河谷地带,且大部分地区山势陡峻,峡谷深切,故居民点的分布相对较少、规模较小、密度较低。上述分析表明,高程对农村居民点的规模、形态和密度均有一定的影响,随着高程的增大,平均规模和形状指数均表现为跳跃性波动,但密度则表现为先增大后减小,说明高程对密度的影响最大,对规模和形态的影响较小。

表2 不同高程范围内农村居民点分布特征

由表3可知,随着坡度的增加,农村居民点的斑块总面积、形状指数和密度均呈现出先增加后减少的趋势,但平均规模随其增加则波动性较大。贵州省整体的坡度都较陡,根据《贵州农业地貌区划》可知,坡度在15°以下,分别为平坡、平缓坡和缓坡。平坡(0°～5°)和平缓坡(5°～8°)地面平坦,主要分布于平坝、河流阶地、山间盆地和台地、剥夷面上^[39],在此坡度区间内,是基本农田分布区和农业机械化耕作适宜区域,为尽量保留耕地,一般不在此区间内建设居住区,故居民点的总面积、平均规模和密度均较低,且形状规则。坡度8°～25°范围内,居民点的分布有所增加,且在15°～25°范围内,总面积、平均规模和密度达到最大值,但形状相对复杂,这说明针对贵州特殊的地理环境,8°～25°坡度范围内为农村居民点选址的最佳区域。在坡度25°以上,随着坡度的增加,居民点的分布和密度开始减小,形状更为复杂。由此可见,坡度也对农村居民点的规模、形态和密度产生一定的影响,但影响程度不一样。由三者随坡度的变化趋势可看出,坡度对形态和密度的影响程度大于对规模的影响。

表3 不同坡度范围内农村居民点分布特征

由表4可知,随着地形起伏度的增加,斑块总面积和密度均表现为先增大后减小的趋势,但平均规模却随着其增加反而减小,形状指数则随其变化的波动性较强。贵州省94.34%的农村居民点位于地形起伏度为70～500 m区间上,其中33.36%位于地形起伏度为70～200 m的台地上,60.98%位于地形起伏度为200～500 m的小起伏山地上,居民点平均规模较大,密度高且形状相对复杂。位于地形起伏度大于500 m的则不到5%,居民点的平均规模小,密度低且形状相对规则。除此之外,地形起伏度小于70 m的仅有0.847%,密度低,但居民点的平均规模大且形状复杂。由此可见,贵州省农村居民点的规模受起伏度的影响最大,起伏度越小,规模越大; 其次受影响较大的则为总面积和密度,起伏度太低或太高,总面积和密度均很小,大面积密集区主要在丘陵和小起伏山地区; 而受影响最小的为形态。其总面积和密度并没有表现出地形起伏越小,值越大的情况,这主要是因为平坝和台地所在区基本都是临近水域或者是水域所在区,故居民点的分布较少且分散。

表4 不同地形起伏度范围内农村居民点分布特征

上述分析表明,高程、坡度与地形起伏度均对农村居民点的规模、密度、形态产生一定的影响,高程对农村居民点的密度影响较大,对规模和形态的影响不太明显; 坡度对密度和形态的影响较大,但对规模的影响较小; 地形起伏度则对规模、密度的影响较大,对形态影响较小。

由前文分析可以知道,农村居民点的分布与交通和城镇发展有着密切的关系,而水源作为人类生存与农业生产的基本条件,对喀斯特山区居民的生产和生活尤为重要。为进一步分析交通、城镇和水源对喀斯特山区农村居民点规模、形态、密度分布的影响,本文基于交通、水域和城镇地理要素,通过景观指数和空间可达性方法,对居民点在不同地理要素的不同可达性范围内分布特征进行分析。

为客观反映区位对居民点空间分布的影响,分别测算农村居民点在交通(农村道路和公路)、水域(河流、水库和湖泊)、城镇(城市和建制镇)的空间可达性,然后将农村居民点与交通、水源和城镇的可达性叠加,统计其不同可达性范围内农村居民点的分布特征(表5—7)。

由表5可知,在距离交通线不同可达性范围内,农村居民点的分布、平均规模、密度和形态表现出不同的差异。其主要分布于0—30 min和30—60 min内,分别占全省农村居民点的35.65%和28.71%,总体上呈现递减的分布态势; 随交通可达性成本的增加,居民点的平均规模表现为先减小再增大,形态表现为“凹”字形分布,密度则表现为一直减小。由此可见,喀斯特山区农村居民点的规模、形态和密度均对交通具有一定的依赖性,且由规模、形态和密度在可达性成本上的分布可以看出,交通对密度的影响程度高于规模和形态。

表5 距离交通线不同可达性范围内农村居民点分布特征

由表6可知,农村居民点有91.66%分布在可达性>90 min内,且在该区域内居民点的斑块密度最大,形态也相对更规则。在可达性90 min内,农村居民点的分布虽不到10%,但其平均规模、形状指数和密度在可达性30 min内,明显高于可达性30～90 min。随着城镇可达性成本的增加,其平均规模、形状指数以及密度相应减小,所以城镇的可达性越高,农村居民点的规模越大、形状越复杂、分布越密集。由此看出,城镇对农村居民点的规模、形态和密度的影响均较大。

表6 距离城镇不同可达性范围内农村居民点分布特征

由表7可知,从斑块总面积来看,有79.93%的农村居民点分布在水域可达性>90 min范围内,且随着可达性程度的降低,农村居民点的平均规模、形状指数及密度也在增加。在可达性90 min内,仅有20.07%,居民点分布少,密度较低,但形状相对规则,其主要受喀斯特地貌的影响。水域一般多位于河谷深切,山势陡峻,地形复杂的区域,可达性较低,在一定程度上不利于人们的生产生活。由此可知,水域对农村居民点的规模、形态和密度分布具有一定的影响,但其影响不同于城镇和交通,随着其可达性成本的增加,农村居民点的规模增大,形态越复杂,分布更密集。

表7 距离水域不同可达性范围内农村居民点分布特征

由表5—7可以看出,交通、城镇、水域均对农村居民点的规模、密度和形态产生一定的影响。其中,交通对规模和形态的影响低于其对密度的影响; 城镇和水域对三者的影响均较大; 城镇和水域的影响则相反,离城镇越近,其规模越大、形状越复杂,分布越密集,而离水域越近,其规模越小,形状越规则,分布越分散。

农村居民点的形成受多种社会经济因素的影响,其中人口、民族、经济、政策等对贵州省居民点分布有着重要的影响^[40]。人口和民族会对农村居民点的规模和形态产生一定的影响。农村居民点建设的首要目的就是满足村民的居住需求,农村人口越多,其对居民点的需求便越大,其中毕节市最为典型,毕节市农村人口在全省居第一位,而其农村居民点的面积也在全省位居第一。贵州省是一个多民族共居的省份,根据2010年全国第六次人口普查数据,少数民族占总人口的35.70%,居全国第三位^[41],有苗族、布依族、侗族等17个世居少数民族。不同的少数民族,其在居住喜好方面也有所不同,比如苗族、布依族、水族多喜好成片聚居,单家独户零散居住者少,而仡佬族的居住地,大多交通不便,地少而土瘠,故散居的居多,这对农村居民点的规模和形态都产生了很大的影响。黔东南、黔西南、黔南州属于苗族、布依族的主要聚居区,北部遵义市的道真县与务川县是仡佬族的主要聚居地,结合面积(图1)和形状“热点”分布(图2)可知,黔东南、黔西南、黔南州各县域的规模明显要比道真县与务川县大、形状更复杂。

经济会对居民点的形态和规模产生的一定的影响,一般经济越发达的地方其交通、文化各方面都会较好,居民点的聚居性越强,规模也会更大一些,且由于这些区域规划管理较好,其形状也会更规则,比如贵阳、遵义市中心区一带。而经济相对落后的区域,比如毕节市、黔西南州和黔南州交界处的县域,这些县域大部分为贫困县,其中一部分更是深度贫困县,由农村居民点面积(图1)和形状“热点”分布(图2)可知,其居民点呈现出规模小而形状复杂特点。

政策制度通过一定的方法控制着农村居民点的形成与发展。近年来,贵州省由于经济条件不断变好,外出务工人员返乡,使得农村常住人口增加,农村居民随意占用土地修建宅基地的现象越来越突出,为减少耕地侵占、守住耕地红线,政府通过出台一系列政策来规范居民的居住选址行为。其中,易地扶贫搬迁、生态移民政策、迁村并镇等政策的实施,对居民点的规模、形态和密度均产生了一定的影响。

(1)贵州省农村居民点整体属于集聚型分布模式,但其规模、形状、密度分布存在明显的空间差异。其中,毕节市、遵义市、铜仁市农村居民点分布多,但规模小,形状复杂且密度高; 安顺市、贵阳市、六盘水市分布少,但规模大,形状规则且密度低; 黔西南、黔南、黔东南州的规模、形状与密度分布则在两者之间。

(2)贵州省农村居民点的斑块呈现出斑块规模较大、形态规则,密度分布整体较高的特征。其中大规模农村居民点总面积有1 204.06 km²,占全省居民点总面积的35.63%,主要分布在高速公路沿线; 规则形状居民点有1 555.83 km²,占全省居民点面积的46.04%,主要分布在全省中、东部,西南以及西北部; 总体密度在13.8个/km²,表现为南高北低的分布趋势。从三者的关系看,农村居民点的形态、密度分别与规模在整体上呈现出负相关关系。

(3)地形、区位、社会经济因素均对农村居民点的规模、形态和密度产生了一定的影响。地形因素中,高程对农村居民点密度的影响高于规模和形态; 坡度对密度和形态的影响高于规模; 地形起伏度则对规模、密度的影响高于形态。区位因素中,交通对规模和形态的影响低于其对密度的影响,城镇和水域对三者的影响均较大,但城镇和水域的影响方向相反。社会经济因素中,人口、民族、经济对居民点的规模和形态产生影响,政策因素则对三者均产生影响。

农村居民点的空间布局是地形、区位、社会经济等各方面因素综合作用的结果。研究发现,贵州省农村居民点的分布偏向于海拔较低、坡度较缓以及地形起伏较低的区域,且对交通有着较强的选择性。除此之外,对于政治、经济、文化发展较好的各区县的城中心,农村居民点的斑块规模更大、形状更规则,而在各方面条件相对落后的乡村地区,由于缺乏严格的管控和规划,农村居民点的规模较小、形状更复杂且分布相对较分散。因此,在今后的发展规划中,贵州省在注重城镇发展的同时,也应该更多地关注乡村的发展,对农村居民点的建设实施更严格的管控和合理的规划。

本文存在部分不足:(1)对喀斯特山区农村居民点的研究,不仅局限于空间分布,还可以通过多期数据对比探讨其空间格局的演变,揭示其演变的一般规律和特征。(2)农村居民点的影响因素,除了地形的影响,还可以从地貌以及地质灾害、降水量等方面更加细致地研究。后期将围绕着两个不足,进行下一步的研究,以期更好地为喀斯特山区农村居名点的规划以及新农村建设提供科学依据。