多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化研究——以江苏省新沂市为例

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本站小编 Free考研考试/2021-12-29

魏璐瑶^,¹, 陈娱¹^,²^,³, 张正方¹, 陆玉麒^,¹^,²^,³^,⁴

1.南京师范大学地理科学学院,南京 210023

2.江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,南京 210023

3.南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室,南京 210023

4.南京师范大学乡村振兴研究院,南京 210023

Rural settlements layout optimization based on spatial combination identification from a multi-scenario perspective: Taking Xinyi city of Jiangsu province as an example

WEI Luyao^,¹, CHEN Yu¹^,²^,³, ZHANG Zhengfang¹, LU Yuqi^,¹^,²^,³^,⁴

1. School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China

2. Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application, Nanjing 210023, China

3. Key Laboratory of Virtual Geographic Environment of Ministry of Education, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China

4. College of Rural Vitalization, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China

通讯作者: 陆玉麒（1963-）,男,江苏张家港人,教授,博士生导师,主要从事空间结构与区域发展研究。 E-mail: luyuqi@263.net

收稿日期:2020-03-5接受日期:2020-12-1网络出版日期:2021-04-10

基金资助:

国家自然科学基金重点项目.41430635
国家自然科学基金项目.41701122

中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室开放基金

Received:2020-03-5Accepted:2020-12-1Online:2021-04-10
作者简介 About authors
魏璐瑶（1992-）,女,吉林吉林人,博士研究生,主要研究方向为区域规划与城乡发展。 E-mail: lmyxpeking@163.com

摘要
快速城镇化时期,探索农村居民点空间布局优化方案,有利于挖掘土地资源利用潜力,加快落实乡村振兴实践。本文以江苏省新沂市农村居民点为例,“自下而上”地从地理区位、村庄特征、生态本底和资源禀赋4个方面进行优化适宜性评价;基于一定耕作腹地范围内的空间竞合关系,对不同耕作半径下的优化适宜性评价结果进行二次迭代修正;并“自上而下”地利用改进引力模型和社会网络分析方法,测度迭代保留农村居民点的功能辐射强度,最终凝练得到农村居民点动态优化方案和分类整治策略。结果表明：① 新沂市农村居民点优化适宜性西部高东部低,空间异质性明显,生态本底和资源禀赋优势有助于空间集聚。② 随着耕作半径扩大,迭代保留农村居民点数量指数型递减,且空间布局更为均衡分散。当耕作半径为3 km时,农村居民点保留率较0.5 km时降低了35.10%。③ 同等级农村居民点空间关联性较弱,0.5~2 km耕作参数下,超过90%的农村居民点为中等功能辐射强度,高强度节点零星分散且多位于乡镇毗邻处。“优化适宜性评价-空间竞合迭代评价-地域功能网络评价”的空间组合识别方案,综合集成“自下而上适宜”与“自上而下统筹”原则,将为推进可持续的城乡空间重构和确立空间布局优化研究范式提供参考。
关键词： 多情景模拟;空间组合;农村居民点;中心地理论;空间布局优化;新沂;江苏

Abstract

With the rapid advancement of new urbanization, it is conductive to tap the potential of land resource utilization and promote rural revitalization practices while exploring reasonable solutions for the spatial layout optimization of rural settlements. Taking the rural settlements of Xinyi city in Jiangsu province as an example, first, we evaluated the optimal suitability from four aspects including geographical location, village characteristics, ecological background, and resource endowment based on “bottom-up appropriateness” principle. Second, considering the competition and cooperation relationship within a certain farming hinterland of rural settlements, we used the dynamic correction method of twice-iterative sequencing by computer to obtain the spatial layout scheme of rural settlements under different farming radii. Third, we used improved gravitational models and social network analysis methods to evaluate the radiation intensity of rural settlements under the dominance of regional functions based on “top-down domination” principle. Finally, we obtained a dynamic optimization scheme and management strategies with various kinds of rural settlements under different farming conditions. The results show that: (1) The optimal suitability of rural settlements is higher in the west and lower in the east of Xinyi city, and it presents an obvious spatial heterogeneity. The rural settlements with significant ecological background and resource endowment advantage tend to present spatial agglomeration development. (2) With the increase of tillage radii, the number of reserved rural settlements gradually decreases in an exponential way, and the spatial layout becomes more evenly dispersed after the twice-iterative operation. When the farming radius is 3 km, the retention rate of rural settlements is 35.10% lower than that of 0.5 km. (3) The interaction between rural settlements at the same level is less tight. More than 90% retained rural settlements present medium functional radiation intensity when the farming radii is 0.5 km to 2 km, while high-intensity nodes are scattered and mostly located at the township junction. The spatial optimization layout scheme of rural settlements based on the combined recognition from a multi-scenario perspective takes full consideration of “bottom-up appropriateness” and “top-town domination” perspectives. It combines optimization suitability evaluation, spatial cooperation and iterative evaluation, and regional function network evaluation to enrich the theoretical system of rural settlements and county-town layout research. It will also try to promote rural transformation, and establish a scientific paradigm for spatial optimization and reorganization.

Keywords：multi-scenario simulation;spatial combination;rural settlements;central place theory;spatial layout optimization;Xinyi;Jiangsu

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本文引用格式
魏璐瑶, 陈娱, 张正方, 陆玉麒. 多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化研究——以江苏省新沂市为例. 地理研究[J], 2021, 40(4): 977-993 doi:10.11821/dlyj020200170
WEI Luyao, CHEN Yu, ZHANG Zhengfang, LU Yuqi. Rural settlements layout optimization based on spatial combination identification from a multi-scenario perspective: Taking Xinyi city of Jiangsu province as an example. Geographical Research[J], 2021, 40(4): 977-993 doi:10.11821/dlyj020200170

1 引言

农村居民点是乡村地域系统内生产生活方式的基本支撑单元,集中反映人类活动与地理环境之间的交互耦合关系^[1]。在历史渊源、风俗习惯、资源禀赋等多种因素影响下,同时兼顾日常生产生活便利性,农村居民点空间布局多自主选择形成,缺乏统一规划^[2]。城乡统筹发展过程中,城镇建设用地无序扩张更加剧了农村居民点的破碎化现象,并引发一系列“乡村病”问题^[3,4]。自然资源部土地调查成果共享应用服务平台公布数据显示,2016年全国农村户籍人口人均居民点用地面积为236.16 m²,远超过《镇规划标准》（GB50188-2207）规定的人均140 m²上限。合理优化农村居民点空间布局,是破解建设用地资源短缺困境、统筹城乡土地资源配置的重要举措,也有利于推进乡村振兴和城乡一体化发展^[5]。

国外****针对农村居民点的选址布局理论、形成演化过程、空间格局和影响因素等方面展开多学科探讨,逐渐由空间分析向社会科学研究范式转变^[6,7,8]。国内相关研究起步较晚,主要关注农村居民点的综合整理潜力^[9,10]、空间演变格局^[11]、功能属性特征^[12]、影响作用机制^[13]和优化调控策略^[14]等。生产性是农村居民点存在的首要价值^[15],合理的耕作半径既是农村居民点与土地利用长期作用的结果,也是确定农村居民点空间布局模式的关键^[16]。每个农村居民点的产生与发展都需要一定面积的耕作腹地支撑,彼此之间兼具资源竞争和协同合作关系^[17]。上位主导功能约束下,乡村地域对多元利益主体需求的满足程度迥异,农村居民点空间形态不断重塑^[18]。相关研究多采用单一“自下而上”的定量或定性分析方法探讨农村居民点优化整理潜力,往往忽略了一定耕作腹地范围内农村居民点的空间竞合关系,对主导功能定位下农村居民点“自上而下”的功能辐射作用同样缺乏关注^[19]。实际上,农村居民点的空间布局优化是一个多因素综合影响的过程^[20]。而已有研究局限于单一静态评价视角,缺乏多种数理统计方法和多元评价视角的综合运用,未能基于多种评价要素的空间组合特征优化布局模式,也未能提供不同耕作参数下农村居民点空间布局方案的动态选择。

因此,本文以江苏省新沂市为实证区,首先通过优化适宜性评价筛选出具备进一步整理潜力的农村居民点;考虑到一定耕作腹地范围内农村居民点的空间竞合关系,利用二次迭代运算修正得到不同耕作条件下“自下而上适宜”的农村居民点布局优化方案;并依据经典中心地理论和相关上位规划,结合集镇在村镇等级体系内的重要承接作用,利用基于改进引力模型的社会网络构建方法测度不同耕作条件下迭代保留农村居民点的功能辐射强度,形成“自上而下统筹”的农村居民点布局优化方案。从定性判断与定量分析方法、“自下而上适宜”与“自上而下统筹”原则相结合的角度出发,构建“优化适宜性评价-空间竞合迭代评价-地域功能网络评价”组合识别分析框架。在提供多场景农村居民点空间布局方案的同时,也具备集中程度的多情景动态分析,可为厘定农村居民点空间布局优化的技术方法体系,探讨不同耕作水平下农村居民点的规划建设和不同属性农村居民点发展方向提供科学依据。

2 研究区概况与数据来源

2.1 研究区概况

新沂市位于江苏、山东两省交界处,是江苏省的北大门、东陇海产业带中心城市,地处117°59′E~118°39′E、34°06′ N~34°26′ N之间,地理区位和农业生产优势明显。全市地域总面积为1616 km²,下辖1个县城中心、4个中心镇、9个一般镇和22个集镇,共219个行政村（图1）。2017年新沂市城镇化率达到47.27%,已进入城镇化“S”曲线演进过程中的快速发展阶段。第三次全国农业普查数据显示,2016年末新沂市人均居民点用地面积为138.91 m²,基本接近《镇规划标准》的上限阈值。农村居民点用地布局零散、低效废弃现象严重,亟待优化空间布局以激发土地利用潜力、缓解城乡建设用地粗放浪费和区域发展失衡等问题。

图1

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图1研究区示意图

Fig. 1Location of the study area (Xinyi city, Jiangsu province, East China)

2.2 数据来源

本研究采用的基础数据主要包括土地利用数据、社会经济统计数据、数字高程数据、遥感影像数据、规划数据和兴趣点数据等。其中,土地利用数据来源于新沂市2016年度土地变更调查数据库,从提取得到的10685个农村居民点矢量图斑中,依据新沂市人均居民点用地面积和农村常住人口数量,同时剔除位于生存条件恶劣、生态环境脆弱、自然灾害频发地区以及布局零散、基础设施欠缺、人口流失特别严重的村庄,最终筛选得到面积大于10000 m²的2966个农村居民点作为基本评价单元。评价对象总规模占新沂市农村居民点用地总面积的91.55%,可以在一定程度上代表研究区的乡村聚落规模水平。社会经济数据从2017年《中国县域统计年鉴（乡镇卷）》和2016年《新沂年鉴》中获取;数字高程和遥感影像数据通过地理空间数据云平台获得;规划数据来源于《新沂市城市总体规划（2013—2030）》、2016年《新沂市优化镇村布局规划》、《新沂市土地利用总体规划（2016—2020）》和《新沂市“十三五”农业现代化和农村经济发展规划》等;学校、医院和政府驻地等兴趣点数据则利用百度地图获取。

3 研究方法与思路框架

3.1 研究思路

城乡统筹发展背景下,乡村地域系统要素流动频繁,乡村聚落呈现出总体数量减少、中心功能提升、组织层次分化等演化规律^[21]。当生产力水平较低时,主要承载居住功能的农村居民点空间布局零散,表现为耕作半径导向的地域空间分布形态。随着产业分工形成,村镇联系不断加强,具备一定人口规模和满足最基本生活服务设施要求的行政村逐渐演变为中心村,并同农民直接参与其中的最底层地域单元-基层村共同构成村镇体系的核心。农民自发用脚丈量而成的集镇则在商贸流通和日常服务活动中发挥关键衔接作用^[22],“县城-中心镇-一般镇-集镇-中心村-基层村”的村镇等级体系最终形成^[23,24]。根据克里斯塔勒的中心地等级体系演化模型可知^[25],早期乡村聚落生产力水平低下且人口分布稀疏,一级中心地（县城）产生并具有极为广阔的服务范围。最小运费原则趋向下,中心地服务范围从同一半径的圆形区向正六边形转化,整个中心地及其市场区由不同级别的网络相互嵌套而成^[26]。抽象凝练研究区现阶段村镇体系空间结构几何图示,不难发现其与中心地等级模型基本吻合,集镇分布在以县城（乡镇）为中心所形成的正六边形顶点处（图2）。可依据集镇在村镇等级体系内的重要过渡作用并结合经典中心地理论推断中心村的理想布局模式。

图2

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图2研究区村镇体系空间结构演化及抽象图示

Fig. 2Spatial structure evolution and abstract illustration of the village and town system in Xinyi city

顺应村庄发展规律和演变趋势,逐步分类推进乡村发展,是构建乡村振兴新格局的重要举措。一方面,依据《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》对于村庄分类的基本要求,从“地理区位-村庄特征-生态本底-自然禀赋”4个维度开展农村居民点优化适宜性评价;并对优化适宜性评价筛选得到的农村居民点进行计算机二次迭代操作,定量表达同等级邻近农村居民点在地理空间上的服务共享和资源竞争关系^[17],形成不同耕作参数下农村居民点“自下而上适宜”的动态布局优化模式。另一方面,村镇等级体系演进过程中,农村居民点交互作用并表征为不同的主导地域功能和空间整理需求。具有高等级中心地位的农村居民点可以支配和影响更多的低等级农村居民点,也决定了其优先保留的必要性^[27]。结合相关上位规划中的主导地域功能定位,利用突变级数法客观测度各农村居民点的综合功能质量;并基于改进引力模型计算农村居民点间联结度,以其为连接边构建新型复杂的网络空间关系,同时借助社会网络分析方法剖析各节点的中心重要性和辐射强度,形成不同耕作参数下农村居民点“自上而下统筹”的动态布局优化模式。有机融合“自下而上适宜”和“自上而下统筹”双重评价视角,综合集成“优化适宜性评价”“空间竞合迭代评价”“地域功能网络评价”多种技术方法和经典中心地理论基础,以不同耕作参数条件下的时空动态模拟结果为依托,组合筛选出保留必要性排序在前的农村居民点,并最终形成多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化方案（图3）,试图为农村居民点的合理布局提供量化支撑和科学依据,明确回答如何在不同发展水平下科学认知村庄空间布局优化这一命题。

图3

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图3农村居民点空间布局优化逻辑框架

Fig. 3Logical framework for spatial optimization of rural settlements

3.2 研究方法

3.2.1 优化适宜性评价结合《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》中根据不同村庄发展现状、区位条件、资源禀赋进行村庄分类的基本要求,考虑到自然生态本底对于村镇空间要素流动的基础性影响,从地理区位、村庄特征、生态本底和资源禀赋4个方面构建农村居民点优化适宜性评价指标体系（表1）。利用客观熵值法求取指标权重,并综合加权计算得到农村居民点优化适宜性评价指数。优化适宜性评价指数越高的农村居民点整理潜力越大,保留必要性越强,反之则应予以拆迁撤并。

Tab. 1
表1
表1农村居民点优化适宜性评价指标体系
Tab. 1Evaluation index system of optimal suitability over rural settlements

目标层	准则层	指标层	指标权重	作用性质
优化适宜性	地理区位	到镇政府的可达性X₁	0.010	-
		到县政府的可达性X₂	0.018	-
		到学校的可达性X₃	0.006	-
		到医院的可达性X₄	0.008	-
	村庄特征	规模大小X₅	0.124	+
		发展形态X₆	0.000	+
		用地占比X₇	0.107	+
		平均耕作半径X₈	0.001	-
	生态本底	地形位势X₉	0.006	-
		林地面积X₁₀	0.420	+
		生态敏感度X₁₁	0.019	-
		生态服务因子X₁₂	0.018	-
	资源禀赋	人均耕地面积X₁₃	0.016	+
		人均园地面积X₁₄	0.075	+
		水域面积X₁₅	0.148	+
		农用地自然等级X₁₆	0.024	+

注：“+”表示正向指标;“-”表示负向指标。

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通过对不同道路类型赋值空间通行速度,计算各农村居民点到达学校、医院以及政府驻地的时间成本。设定每1 h的通行距离分别为：高速公路120 km,国道100 km,省道80 km,市区主干道路60 km,县乡主干道路40 km,一般道路20 km,农村步行道路5 km,水域不可通行。时间成本数值越大,农村居民点优化适宜性越差,保留必要性越低。利用分维数表征人类活动干扰程度,发展形态越规则,空间优化适宜性越强。地形位势探讨评价单元高程或者坡度与所在区域平均高程或者坡度之间的相互关系。高程低、坡度小的区域地形位势小,自然本底良好,对农村居民点优化适宜性评价具有负反馈作用。具体公式如下：

（1）

I = \ln [(\frac{E}{' E} + 1)] \times [(\frac{S}{' S} + 1)]

式中：

I

为地形位势指数;

E

及

' E

分别代表评价对象高程及其所在区域的平均高程;

S

及

' S

则为评价单元坡度及所在区域的平均坡度。对研究区内主要河流水系进行缓冲区分析,反映各农村居民点对抗外界干扰的生态敏感程度（表2）。随着缓冲距离的增大,农村居民点的生态敏感程度逐渐降低,村庄空间优化适宜性增强。生态服务因子则利用各农村居民点距离自然保护区几何中心的空间直线距离进行表征。相关研究表明,空间邻接紧密的景观类型在功能与结构上存在必然联系^[28]。研究区耕地、园地与农村居民点之间存在较高的空间邻接性和体量差异,故采用人均耕地面积、人均园地面积等表征资源禀赋情况。

Tab. 2
表2
表2新沂市农村居民点生态敏感度分级
Tab. 2Ecological sensitivity classification of rural settlements in Xinyi city

缓冲区范围(m)	0~50	50~100	100~500	500~1000	>1000
生态敏感度指数	9	7	5	3	1
生态敏感等级	极高	高	中	低	较低

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3.2.2 空间竞合迭代评价每个农村居民点的产生与发展都需要一定面积的聚落腹地支撑,最小耕作半径所划定的腹地服务范围具有绝对排他性^[17],农村居民点在地理空间上兼具资源竞争与服务共享关系。根据克里斯泰勒的中心地理论,抽象得到村庄理想布局图示（图4）,其中农村居民点腹地六边形的内切圆半径为最小耕作半径,外接圆半径为最大耕作半径。当农村居民点之间距离小于最小耕作半径时应拆迁摒弃,而位于最大耕作半径影响范围之外的农村居民点应予以保留。介于最小耕作半径与最大耕作半径之间的农村居民点,应进一步修正优化适宜性评价结果,具体公式如下：

（2）

SR = \{\begin{array}{l} 0 \times SC (d ＜ r_{\min}) \\ \frac{d - r_{\min}}{r_{\max} - r_{\min}} \times SC (r_{\min} \leq d ＜ r_{\max} \\ 1 \times SC (d \geq r_{\max}) \end{array})

式中：

SC

为农村居民点优化适宜性评价指数;

d

为相邻农村居民点之间距离;

r_{\max}

和

r_{\min}

分别代表最大和最小耕作半径,且满足直角三角形的简单几何关系

r_{\max} = \frac{2 \sqrt[]{3}}{3} r_{\min}

;

SR

为农村居民点空间竞合迭代评价指数。在获取各农村居民点几何重心坐标的基础上,利用Python语言编写运算脚本求取空间距离,最终形成不同耕作半径演替下农村居民点动态保留方案。

图4

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图4农村居民点理想布局模式

Fig. 4Ideal layout pattern of rural settlements

3.2.3 地域功能网络评价地理学第一定律指出,地理事物或属性在空间分布上彼此关联且符合地理衰减规律。地域功能识别既是用地空间协调组织的基础,也是权衡要素组合发展模式的关键,不同地理区位和环境属性作用下,农村居民点主导地域功能分异明显。地域功能网络评价方法的核心是以开放地域内各农村居民点为节点,农村居民点间联结度为边,构建区域联系网络,并利用代数模型、图论工具等描述模式,探究其对于网络整体和构成要素的影响^[18]。依据可持续发展的生态-生产-生活“三支柱”理念和国土空间开发目标,结合研究区内乡镇地域主导功能定位,遵循代表性、科学性、系统性原则,构建农村居民点功能质量评价指标体系（表3）。不同主导功能区体现出差异化的农业生产功能、生态生活功能和非农生产功能属性特征,分别采用耕地面积、归一化植被指数与房屋结构、非农生产用地占比进行表征。农村居民点功能质量演变过程具有突变、非连续数理特性,为避免评价指标赋权的主观性存在,利用突变数学模型进行多目标评价决策,明确各功能属性表征指标的重要程度。在此基础上,采用综合加权方法得到不同主导功能地域内农村居民点功能质量评价值。突变级数评价法以突变理论为基础,将系统分解为由若干评价指标构成的多层子系统,并将每一层次中的各个指标进行相对重要性排序,通过建立综合量化递归运算规则,求取各评价对象隶属的评价等级,最终有效避免主观判断的不确定性对评价结果客观性的影响^[29,30]。

Tab. 3
表3
表3新沂市农村居民点功能质量评价指标体系
Tab. 3Functional quality index of rural settlements in Xinyi city

功能属性	表征指标	平均权重	主导功能地域划分
农业生产功能 (AAP)	耕地面积	0.213	都市农业区、高效农业区
生态生活功能 (ELP)	归一化植被指数	0.262	休闲度假区、观光农业区、生态旅游区
生态生活功能 (ELP)	房屋结构	0.262	休闲度假区、观光农业区、生态旅游区
非农生产功能 (NAP)	非农生产用地占比	0.263	现代服务区、工业开发区

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引力模型是利用质量和距离表达评价对象间依存关系的地理空间分析模型。在评价农村居民点功能质量的基础上利用改进引力模型,可以测度各农村居民点之间的联结程度和功能辐射强度^[31],具体公式如下：

（3）

P_{i} = Q \frac{R_{i} \times S_{i}}{T_{i}^{k}} ????

式中：P_i为不同农村居民点之间的联结度;Q为介质常数1;R_i为农村居民点主导功能指标因子的权重;S_i为农村居民点的主导功能指标因子标准化数值;

T_{i}^{k}

为农村居民点间的时间成本距离;k为出行摩擦系数,由于本文研究尺度较小,故取值为1^[32]。以农村居民点优化适宜性评价中对各等级道路通行速度赋值形成的成本消费面为基础,提取得到农村居民点为源的时间成本距离,并进一步基于Python编程建立农村居民点两两之间的时间成本可达性矩阵。利用改进引力模型测度农村居民点间联结度,并将农村居民点抽象为节点,实现村村空间联系无向网络的构建。根据中心性越高的农村居民点保留必要性越强的基本原则,运用UCINET软件刻画村落空间网络节点的辐射强度,厘定农村居民点度中心性表征的空间网络结构特征。地域功能网络评价方法实现了村镇地域系统内“自上而下”的层级划分和功能约束,为农村居民点地域功能网络重构和空间优化提供科学参考。

3.2.4 空间组合识别评价多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化方案,有机统筹了“自下而上适宜”和“自上而下统筹”双重视角,综合集成“优化适宜性评价”“空间竞合迭代评价”“地域功能网络评价”三种技术方法和经典中心地理论,为农村居民点合理空间布局提供了方法支撑和量化逻辑。具体而言,首先根据《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》中村庄分类基本依据^[33],构建农村居民点优化适宜性评价指标体系;继而考虑到一定耕作腹地范围内的空间竞合关系进行二次迭代修正,探讨不同耕作参数下农村居民点的动态保留顺序,形成“自下而上适宜”的农村居民点空间布局优化方案。同时,依据上位规划中农村居民点的主导地域功能属性特征,利用基于改进引力模型的社会网络分析方法评估不同耕作参数下各农村居民点的中心性和保留必要性,形成“自上而下统筹”的农村居民点空间布局优化方案。“自下而上适宜”与“自上而下统筹”视角相结合,得到保留农村居民点的组合排序,位序越靠前的农村居民点保留必要性越强。

《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》明确提出集聚提升类、城郊融合类、特色保护类和搬迁撤并类村庄的分类特征。其中,城郊融合类村庄具备成为城市后花园的优势和向城市转型的城郊融合条件,可以通过功能定位和区位特征准确识别;特色保护类村庄具有独特的历史文化底蕴和自然资源禀赋,可根据特色村庄评选活动和历史文化背景加以明确;搬迁撤并类村庄往往存在生存条件恶劣、生态环境脆弱、人口流失严重、自然灾害频发和公共服务匮乏等问题,过于零散、未能满足农户日常基本需求的村庄同样应予以拆迁撤并;集聚提升类村庄是乡村振兴的重点,包括现有规模较大的中心村和其他仍将延续的基层村。在强调集镇统筹城乡发展的关键承接作用同时,结合经典中心地理论演绎得到的村镇等级体系抽象图示,可以明确推断出中心村的理想空间布局位置和数量保留方案^[24]。以不同耕作参数下组合识别位序靠前的农村居民点为源,基于城郊融合类、特色保护类、搬迁撤并类村庄和中心村的空间布局模式,可以进一步确定基层村动态保留方案,并最终凝练形成农村居民点空间体系优化重组方案。

4 结果分析

4.1 “自下而上适宜”优化方案

4.1.1 优化适宜性评价基于农村居民点优化适宜性评价指数,结合类内差异最小、类间差异最大的自然断裂分级方法,可以发现：新沂市西部和中南部农村居民点综合发展实力较强,处于高度适宜优化水平,中度适宜单元空间布局分散均匀,东部和中东部农村居民点尚有待提高优化适宜性（图5）,这与其主干水系缺乏、交通路网稀疏等发展劣势不无关系。与农村居民点优化适宜性评价指标体系中各因子的作用程度相一致（表1）,良好的生态环境、便利的交通条件以及丰富的资源禀赋将显著提升农村居民点优化适宜性。

图5

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图5新沂市农村居民点优化适宜性评价结果

Fig. 5Optimal suitability results of rural settlements in Xinyi city

4.1.2 空间竞合迭代评价同一等级邻近农村居民点之间存在着明显的空间竞争与合作关系,结合新沂市实际的生产经营水平,首先对0.5 km、1 km、1.5 km、2 km、2.5 km、3 km耕作半径下的农村居民点空间布局模式进行一次迭代运算。考虑到中心村与农田距离较远且存在水系分割影响生产耕作的现实情况,对不同耕作参数再次进行间隔为0.5 km的二次迭代运算,明确基层村保留的必要性。具体操作为：对0.5 km耕作半径下农村居民点的保留结果再次进行1 km和1.5 km耕作半径的迭代运算,在1 km耕作半径一次迭代保留结果的基础上再次进行1.5 km和2 km的迭代运算……依次类推,当耕作半径为3 km时,探讨3.5 km和4 km耕作水平下农村居民点的空间优化保留方案,动态修正农村居民点优化适宜性评价结果。经统计,当耕作半径为0.5~3 km时,农村居民点空间竞合迭代评价指数均为0~0.499,数值越大,农村居民点保留必要性越强。随着耕作半径的增大,迭代运算后农村居民点保留数量指数型递减且空间布局更为分散均匀（图6）。当耕作半径为3 km时,农村居民点保留率较0.5 km时降低了35.10%。

图6

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图6新沂市农村居民点空间竞合迭代评价结果

Fig. 6Iterative evaluation results of spatial competition and cooperation over rural settlements of Xinyi city

4.2 “自上而下统筹”优化方案

4.2.1 地域功能网络评价根据《新沂市优化镇村布局规划》中的主导地域功能分区（图7）,结合国土空间规划中的“三生”空间理论,采用代表性指标表征各农村居民点的功能属性特征（表3）。将农村居民点抽象为节点,利用突变级数法测度其功能质量,并以基于改进引力模型计算得到的各节点间联结度为边,最终形成村落空间网络系统^[34]。利用社会网络分析方法中的度中心性刻画节点辐射强度并划分影响等级,判断农村居民点的功能重要性和优化保留时序。结果表明,随着耕作半径的扩大,村落空间网络系统辐射潜能逐渐弱化,各节点间联系紧密度显著缩小。大部分农村居民点功能辐射强度中等且空间布局分散,当耕作半径为0.5~2 km时,中强度农村居民点占比均高达90%以上。规模经营模式推动下,高强度节点的中介桥梁作用凸显,多位于乡镇毗邻边界处,但仍以分散零星布局为主（图8）。

图7

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图7新沂市农村居民点主导地域功能分区

Fig. 7Dominant functional zoning of rural settlements in Xinyi city

图8

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图8新沂市农村居民点地域功能网络评价结果

Fig. 8Territory functional network evaluation results over rural settlements in Xinyi city

4.2.2 村镇空间抽象评价农民在长期的社会交往和商贸流通过程中,用脚丈量选择形成乡民联络交往和维系市场高效平稳运行的重要空间节点-集镇。一些集镇源自于乡镇撤并降格形成,具有一定的行政服务属性;一些集镇则始终从事商贸活动,是村民自发票选出来的集贸交易中心,对于弥补传统交通条件缺陷、完善村镇等级体系结构具有关键承接作用。为避免不同等级地域的行政服务范围产生割裂,依据新沂市当前的“县城-中心镇-一般镇-集镇-中心村-基层村”村镇等级体系空间抽象图示（图2）,结合经典中心地理论基本行政原则（k=7）,可推断得到第5级中心地即中心村的理想布局数量应为216个,且空间布局应基本位于以集镇为中心所形成的正六边形顶点处。

4.3 空间组合识别优化方案

依据《国家乡村振兴战略规划（2018—2022年）》中村庄分类的基本要求,将规模形态相对零散、生存环境恶劣、发展潜力较差、存在规划冲突的村庄列为搬迁撤并类村庄,而位于最小耕作半径腹地范围内、会对日常生产活动产生明显干扰且功能辐射强度较低的农村居民点同样应予以拆迁撤并。基于“自下而上适宜”和“自上而下统筹”优化方案中不同耕作参数下的特色保护类村庄、拆迁撤并类村庄、城郊融合类村庄以及组合识别筛选出的排序靠前的农村居民点空间布局,结合利用村镇空间抽象评价得到的中心村理想保留方案,推断得到不同耕作参数下基层村的空间布局模式,最终形成多情景视角下不同类型和不同等级农村居民点的空间布局优化方案。当最小耕作半径为2 km、2.5 km和3 km时,空间竞合迭代运算修正后所保留的农村居民点数量均小于中心村的理想布局数量,故以最小耕作半径为0.5 km、1 km和1.5 km为例,探讨基层村的动态保留模式（图9）,并最终形成新沂市农村居民点多情景空间布局优化数量保留方案（表4）。

图9

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图9多情景视角下新沂市农村居民点空间组合识别优化方案

Fig. 9Combination identification of rural settlements from a multi-scenario perspective in Xinyi city

Tab. 4
表4
表4新沂市农村居民点多情景空间布局优化数量保留方案
Tab. 4Quantitative scheme on spatial optimization layout of rural settlements under multiple scenarios in Xinyi city

村庄类型		r_min=0.5 km保留数量	r_min=1 km保留数量	r_min=1.5 km保留数量
城郊融合类	城郊村	141	27	64
特色保护类	特色村	19	6	2
集聚提升类	中心村	216	216	216
集聚提升类	基层村	933	66	105
搬迁撤并类	规划、规模、生态撤并村	9376	10370	10298

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4.4 优化分区方案与整理途径

准确研判不同类型农村居民点发展特征和整理途径,是破解城乡发展不平衡、农村发展不充分等突出问题的有力举措。基于不同耕作参数下各类型保留村庄的层次组合特征,形成新沂市农村居民点优化分区（图10）,并结合各类分区基本属性明确发展导向（表5）,试图为县域层面的镇村布局规划提供科学指导。

图10

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图10新沂市农村居民点优化分区

Fig. 10Optimization zoning of rural settlements in Xinyi city

Tab. 5
表5
表5新沂市农村居民点优化分区方案与发展导向
Tab. 5Optimization zoning scheme and development orientation of rural settlements in Xinyi city

村庄类型		村庄功能	分区方案	发展导向	具体数量
城郊融合类	城郊村	融合型	限制发展区	限制发展	179
特色保护类	特色村	传承型	特色发展区	特色发展	20
集聚提升类	中心村	核心型	重点发展区	重点发展	338
集聚提升类	基层村	自发型	适度发展区	适度发展	642
搬迁撤并类	规划、规模、生态撤并村	-	搬迁撤并区	搬迁撤并	9506

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4.4.1 限制发展区包括主要分布在墨河街道、北沟街道和唐店街道等区域的179个城郊村。限制发展区多处于城市边缘区或者中心城镇周边区域,受到强烈的城镇辐射带动影响,具备良好的趋向城市转型发展优势。该区域经济发展水平较高,居民非农化特征明显,有利于快速推进城乡融合发展。农村人口非农化转移导致的农村居民点用地闲置废弃现象普遍,复杂社会关系背后的空间秩序重塑和身份归属、心理落差矛盾问题突出。应在努力实现与城镇发展接轨的同时,有序限制农民集聚流动,加快完善区域基础设施建设,提高公共服务共建共享能力,为城乡融合发展提供实践经验。

4.4.2 特色发展区包括主要分布在高流镇、邵店镇和窑湾镇等区域的20个特色村。特色发展区生态环境优美、特色资源丰富、文化底蕴深厚、旅游优势明显,在村庄空间布局优化过程中,应充分挖掘和传承村庄发展特色,谨慎对待农村居民点整理与特色资源保护之间的关系,形成典型区域尺度和村庄个体层面的特色保护经验。并基于原有建筑风貌或内部更新发展模式,以村庄特色资源为依托,打造旅游产业链条和获取经济收益。

4.4.3 重点发展区包括主要分布在县域边缘或者乡镇毗邻交界处的338个中心村,优化适宜性高且功能辐射强度大。重点发展区公共服务设施和基础设施配套较为完备,商贸功能优势明显。居民大多兼业化,以非第一产业收入为主,具有较高的经济发展水平,并在城市和城镇中心区域的带动下形成明显的人口集聚现象。应努力依托地理区位优势和自身核心带动能力,推进形成与城镇接轨的空间管控机制和社会服务水平,进一步改善生产生活环境,实现产业规模经营,从而缩小城乡发展差距。

4.4.4 适度发展区包括主要分布在重点发展区辐射边缘地带、与重点发展区形成良好组团模式的642个基层村。适度发展区是农民根据日常生产生活经验自发形成的基层生活单元,村落形态完整,主要以农业生产活动为主,但内部社会景观和经济基础仍保留传统乡村发展特色,不具备整域全面推进农村居民点整理的条件。能够接受一定程度的城镇辐射带动影响,但自身功能属性辐射能力较弱,其保留数量和空间布局模式可以根据社会经济发展水平和耕作便捷程度予以适度调整。建议通过挖掘区域发展潜力、提高基础设施配套标准、加快土地流转等举措,盘活闲置废弃宅基地,满足农民基本生活和管理自治需求。

4.4.5 搬迁撤并区包括发展规模过小、生存环境恶劣、综合发展潜力较差、与区域发展规划存在矛盾、空间组合识别位序靠后的9506个搬迁撤并类农村居民点。搬迁撤并区在自然本底条件、基础设施建设、生态环境情况等方面存在明显劣势,宜通过生态移民、就业转移、政策搬迁等方式,逐步引导居民搬迁到交通区位、资源禀赋更为优异的区域,同时对整理腾挪出的土地采取耕地复垦、还林还园等举措,以激发土地发展潜力和区域生态活力。

5 结论与讨论

5.1 结论

农村居民点是乡村地域系统内多尺度要素交互作用所形成的复杂空间载体,科学有序推进农村居民点空间布局优化,有利于破解城乡发展不平衡问题,实现可持续的城乡空间重构。本文基于“优化适宜性评价-空间竞合迭代评价-地域功能网络评价”组合识别优化体系和经典中心地理论,形成新沂市农村居民点优化分区方案,并明确不同分区的优化整理措施和发展导向。主要研究结论如下：

（1）多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化方案,有机融合了“自下而上适宜”与“自上而下统筹”基本原则,综合集成了经典中心地理论与“优化适宜性评价”“空间竞合迭代评价”“地域功能网络评价”多种技术方法,最终形成了彼此有机关联的农村居民点空间优化布局逻辑和不同耕作参数下农村居民点空间优化布局时空模拟结果,为不同等级、不同类别农村居民点空间优化重组模式提供了科学依据。该技术方法体系从定性与定量相结合的层面明确认知不同发展水平下的村庄空间布局优化模式,既包括各类要素的综合集成分析,同时也涵盖长时间序列的过程分析,可为未来形成农村居民点集中布局与空间优化的基本规范提供借鉴。

（2）新沂市农村居民点优化适宜性呈现出西高东低的空间分布规律,具有良好生态环境、便利交通条件和丰富资源禀赋的农村居民点空间集聚化趋势显著。基于一定耕作腹地范围内同等级相邻农村居民点间存在空间竞合关系的基本判断,运用二次迭代运算演绎0.5 km、1 km、1.5 km、2 km、2.5 km和3 km耕作半径下农村居民点动态保留方案。随着耕作距离的增大,农村居民点保留个数指数型递减且空间布局更为均衡分散。当耕作半径为3 km时,农村居民点保留率较0.5 km时降低了35.10%。

（3）上位规划约束下,利用基于改进引力模型的社会网络分析方法评估农村居民点功能辐射强度,厘定农村居民点度中心性表征的村落空间网络特征。新沂市农村居民点多为中等功能辐射强度且空间布局零散,0.5~2 km耕作半径下中等功能辐射强度农村居民点数量占比超过90%。同等级农村居民点联系较少,高强度功能辐射农村居民点多位于乡镇毗邻处。

（4）在村庄自身发展特性和优化适宜潜力、空间竞合特征、功能辐射强度等系统差异的组合作用下,将新沂市农村居民点优化整理类型划分为限制发展区、特色发展区、重点发展区、适度发展区和搬迁撤并区,探讨不同优化分区的整理措施和发展导向。

5.2 讨论

农村居民点空间布局优化是一个长期渐进的过程,也是城乡一体化发展的基础。优化村镇等级结构,研判不同类型、不同等级村庄转型发展方向,有利于塑造和谐可持续的城乡关系,稳步推进乡村良性发展。基于空间组合识别的农村居民点空间布局优化方案,在经典中心地理论和多情景、多场景参数支撑下,以较为严密的逻辑思维体系提出农村居民点综合集成、动态弹性的优化模式,符合农村居民点空间布局优化的实际发展需求。既避免单一静态评价方法的主观片面性,从系统综合视角和长时间尺度探讨辐射关联要素的动态优化配置模式,也有机融合了“自下而上适宜”与“自上而下统筹”双重视角,强化上位规划中村镇等级体系的功能属性特征和辐射发展影响,不仅顺应村庄发展规律和满足农民实际生产需求,也为科学重构农村居民点空间布局模式提供了完整的技术方法支撑。

本文重点探讨农村居民点空间布局优化过程中不同研究视角和方法技术的综合集成逻辑,并基于农村居民点整治现状和区域发展差异,因地制宜提出不同类型、不同等级农村居民点分区整理模式和优化调控途径,而不同要素对于农村居民点空间布局优化过程的参与方式和作用机理等尚待进一步深入探讨。未来可考虑通过入户走访、问卷发放等方式将村民主体意愿、产业资源特色、基础建筑条件、村庄发展活力等更多因子纳入到农村居民点优化适宜性评价指标体系中。如何在农村居民点空间优化布局这一多因素耦合决策过程中,充分考虑到农民现实需求和乡镇地域主导功能之间的良好契合关系,追求农民自主意愿和政府腾挪土地指标诉求的博弈平衡,以及在新建选址同时加强集镇集聚功能、避免基层居民点建设的过程性浪费和耦合匹配农村宅基地退出进程等均是未来需要继续研究的重要课题。

致谢：

衷心感谢匿名评审专家在论文评审中所付出的时间和精力。评审专家在文献评述、研究思路、结果分析及细节等方面提出的修改意见,使本文获益匪浅。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]

屠爽爽, 周星颖, 龙花楼, 等. 乡村聚落空间演变和优化研究进展与展望
经济地理, 2019,39(11):142-149.