镇江市乡村聚落的形态分异与类型划分

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文中的分析数据来自于镇江市第二次全国土 地利用调查数据(2009 年),分析数据为 shp 矢量文 件 格 式 。 根 据 我 国 土 地 利 用 现 状 分 类 系 统 (GB/ T21010-2007 )标 准 ,并 结 合 镇 江 市 域 土 地 利 用 的 现 实情况,将镇江市土地利用现状数据划分为 8 大类 用地,依次分别是耕地、园地、林地、其它农用地、城 镇用地、乡村聚落、交通水利用地及水域用地,并基 于 ArcGIS9.3 分析软件,对镇江市域范围内的乡村 聚落斑块进行提取处理,形成镇江市镇域尺度的乡 村 聚 落 分 布 格 局 图 ;另 外 ,镇 江 市 1∶250 000 地 形 数据(2009 年),来源于镇江市测绘局;文中分析涉 及到的水系及道路均从镇江市第二次土地利用调 查数据中获取。
鉴于此,本文以镇江市为研究案例地,基于镇 江市的第二次全国土地利用调查数据资料,首先选 取 相 关 景 观 指 数 ,运 用 软 件 FRAGSTATS3.3,计 算 出乡村聚落的各空间韵律指数; 其次基于 ArcGIS9.3 的软件平台, 运用 ESDA 分析模型及空 间变差函数, 对乡村聚落的形态分异特征进行分 析;最后基于 SPSS17.0 软件,通过系统聚类法划分 镇江市乡村聚落的基本类型(图 1 所示),以期为镇 江市乡村聚落整治规划及空间重构提供有益参考。
第3期
张荣天,焦华富:镇江市乡村聚落的形态分异与类型划分
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2 乡村聚落的形态分异
2.1 规模分布非均衡性显著,呈现“东高西低 ”的自
相关性
引 入 平 均 斑 块 面 积 (AREA_MN)、斑 块 面 积 标
准差 (PSSD) 空间韵律指数分析乡村聚落规模分
布 ;另 外 ,并 以 斑 块 面 积 标 准 差 (PSSD)为 指 标 ,测
上镇江市乡村聚落规模分布的非均衡性较为显著;
镇 江 市 东 部 地 区 的 平 均 斑 块 面 积 (AREA_MN)要 总
体上高于镇江中西部地区,东部地区乡村聚落斑块
的平均规模较大;而中西部地区的乡村聚落斑块平
均规模整体较小。 总体上讲,镇江市乡村聚落数量
规模上呈现出“东部地区聚落规模大,而中西部聚
[摘要]以镇江市为例,运用空间韵律指数、ESDA 分析模型及空间变差函数分析乡村聚落的形态分异特征 ;并通过系统聚类法对乡村聚
落 类 型 进 行 划 分 。结 果 表 明 :整 体 上 乡 村 聚 落 规 模 分 布 非 均 衡 性 显 著 ,乡 村 聚 落 规 模 高 簇 值 主 要 分 布 在 东 部 ,而 中 西 部 为 低 值 规 模 分 布 ;镇 江
指数反映斑块形状, 值越接近 1, 表 明 斑 块 形 状 与 方 形 越 接 近 ;值 越大,形状越不规则
指数反映了斑块规则程度, 若值 越大,说明斑块形状则越不规则 , 破碎化越高
1.1.2 ESDA 分析模型 全局空间自相关是对研 究对象属性值在整个区域空间特征的描述,可以衡 量乡村聚落分布整体的空间关联特征;局部自相关 分析描述乡村聚落分布局部空间异质性,识别乡村 聚落在不同空间位置上的“高值区”与“低值区”的 分 布 规 律 [25]。
相关性,即相邻乡村聚落规模大的地区或小的地区
出现相对集聚的空间分布现象, 但 Moran’s I 估计
值趋近于 0,远远小于 1,表明乡村聚落规模格局上
呈现显著的弱集聚分布态势。
表 2 镇江市乡村聚落规模全局 Moran’s I 指数估计值
指标 Moran’s I E(I)
Z(I)
V(I)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P
参数值 0.3921 -0.0543 6.0234 0.002 0.001
(1)Moran’s I 指数
(1)
式中,Xi 为区域的观测值,Xj 为区域的观测值, Wij 为空间权重矩阵 ,区域和区域空间相邻为 1,不 相邻为 0。 当 I(d)<0 时,表示区域与其周边地区的 乡村聚落分布具有显著的空间差异 ;I (d)>0 时,表 示乡村聚落空间分布上呈现显著集聚特征。
度的乡村聚落划分仍显不足。 目前国内关于乡村聚 落的相关理论探讨与实践研究还较为薄弱, 而乡村 聚落类型划分、区域差异总结、空间整合规划及空间 转型重构等是当前需要进一步强化的重点内容 。 [22-24] 尤其党的十八以后,对新型城镇化、农村综合整治关 注提到一个更高层次,其中重要的方面就是治理“乡 村病”以及乡村聚落重构与整治,而格局分析与类型 划分是乡村聚落整理的重要前提工作, 探讨的实践 意义更大。
过渡区高密度散点型、Ⅳ镇西丘陵区中密度散点型、Ⅴ镇西丘陵区低密度散点型 5 种基本类型。
[关键词]乡村聚落;形态分异;类型划分;镇江市
[中 图 分 类 号 ]K901
[文献标识码]A
[文章编号]1674-1104(2014)03-0047-05
乡村聚落又称农村居住点,是居民以农业为经 济活动主要形式的聚落[1],是乡村地理学重要的研究 对象,主要探讨乡村聚落的形成、发展、形态演变及 与地理环境之间相互作用关系[2-3]。 国内外学者对乡 村聚落的研究已形成了较丰富的成果, 国外学者 J. G. Kohl[4]首次对乡村聚落的形成进行 了 系 统 阐 述 , 并分析乡村聚落分布与地理环境及交通之间的关 系 , Demangeon[5]、Brunhes [6]、Hoffman [7] 等 分 别 以 法 国、德国、保加利亚等国的乡村聚落空间分布及演变 特征作了实证探讨,20 世纪 60 年代后乡村聚落社 会文化转向,Cater [8]、John[9]等以社会学视角对乡村 聚 分 布 进 行 了 研 究 ,类 型 划 分 上 ,Pacione[10]、Hill[11]进 行了较为全面的分析与总结; 国内关于乡村聚落的 相关研究较晚,起步阶段主要集中在农村聚落、农业 区划及农业土地利用等方面上[12],近些年来,随着我 国城乡统筹发展进程加快, 以及社会主义新农村建 设影响下,农村城镇化、乡村聚落演化、乡村“空心 化”及乡村聚落格局优化调控的研究日益增多 , [13-15] 有的学者开始运用 3S 技术、数学模型(CA、CLUE-S 等) 及景观格局等定量的手段来分析乡村聚落的空 间分布特征、影响因素及格局优化 , [16-18] 但乡村聚落 相关研究定性分析层面居多,定量分析仍显不足;国 内关于乡村聚落类型划分的理论探讨与实证逐渐增 多,并对东南沿海[19]、江苏省[20]、苏北地区[21]等地域大 空间尺度的划分作了探讨, 但是对于中观及微观尺
落规模小”的分异规律。
(2)乡村聚落规模上具有空间集聚的自相关特
征 。 运 用 GeoDA095 软 件 , 并 以 斑 块 面 积 标 准 差
(PSSD)为指标,计算全局自相关的 Moran’s I 指数
(表 2 所示),Moran’s I 估计值在 0.1%的显著水平
上为 0.3921,表明镇江市乡村聚落呈现出正的空间
表 1 空间韵律指数计算公式及内涵
指数 平 均 斑 块 面 积 (AREA_MN)
斑 块 面 积 标 准 差 (PSSD) 斑 块 密 度 (PD)
平 均 最 邻 近 指 数 (ANN) 形 状 指 数 (SHAPE) 分 维 指 数 (FRAC)
公式
内涵
指标反映斑块平均规模程度, AREA_MN 值 越 大 表 明 斑 块 平 均 分布的规模越大
指标反映斑块规模与平均规模之 间 的 差 距 ,PSSD ≥0,PSSD 值 越 大,差距越大
指 数 反 映 斑 块 密 度 ,PD 值 越 大 ,表 明 斑 块 空 间 分 布 密 集 ;值 越 小 ,说 明斑块空间分布越稀疏
指标反映斑块之间空间分布的相 互 邻 近 程 度 , 若 ANN 值 越 小 , 表 明斑块间空间分布越密集
图 1 技术路线图
收 稿 日 期 :2014-02-24 作者简介:张荣天(1987-),男,江苏溧水人,安徽师范大学国土资源与旅游学院博士研究生,主要研究方向为农业地理与乡村发展 、人文地理 与城乡规划。
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池州学院学报
第 28 卷
1 研究方法及数据来源
1.1 研究方法 1.1.1 空间韵律指数 乡村聚落空间格局主要是 通过乡村聚落规模分布、 空间分布及形态分布等方 面特征来进行表征, 故本文采用与之相关的空间韵 律指数来定量地反映镇江市乡村聚落空间格局的基 本 特 征 ( 表 1 所 示 )。 本 文 选 用 平 均 斑 块 面 积 (AREA_MN)、 斑 块 面 积 标 准 差 (PSSD)、 斑 块 密 度 (PD)、平 均 最 邻 近 指 数 (ANN)、 形 状 指 数 (SHAPE)、 分维指数(FRAC)来反映乡村聚落的规模、空间及形 态分布特征,指数通过 Fragstat3.3 软件计算。
(2)Gi* 指数
(2)
式中,Wij 为空间权重矩阵,空间相邻为 1,不相 邻为 0。 如果 Gi* 为正且显著,表明位置周围的乡村 聚落分布相对较高(高于均值),属高值空间集聚;反 之,如果 Gi* 为负且显著,则表明位置周围的乡村聚 落分布相对较低(低于均值),属低值空间集聚。
1.1.3 空间变差函数 空间变差函数是一个关于 数据点的半变异值与数据点间距离的函数,是描述 区域化变量随机性和结构性特有的有效手段[26]。 假 设 Z(xi)和 Z(xi+h)分 别 是 Z(x)在 空 间 位 置 xi 和 xi+h 上 的 观 测 值 (i=1,2, … ,N(h)) , 运 用 空 间 变 差 函 数 可 以 有效地解释乡村聚落形态分布格局的特征,计算公 式如下:
Journal of Chizhou University DOI:10.13420/j.cnki.jczu.2014.03.015
2014 年 6 月 第 28 卷 第 3 期 Jun. 2014 Vol.28 No.3
镇江市乡村聚落的形态分异与类型划分
张荣天,焦华富
(安徽师范大学 国土资源与旅游学院,安徽 芜湖 241003)
度出空间关联指数 Moran’s I、Gi* 指数来探索镇江 市乡村聚落规模分布及空间自相关性的基本特征。
(1)乡村聚落规模整体上非均衡显著 ,存在东
西分异。 镇江市各镇的乡村聚落斑块平均斑块面积
(AREA_MN)为 6.12,标准差 PSSD 为 3.05,表明乡
村聚落规模分布与均值的离散程度较为显著,整体
东部地区乡村聚落空间分布密集,而中西部地区空间分布较稀疏;镇江东部地区聚落形态规则,而中西部聚落形态较不规则,乡村聚落形态
的空间分布格局具有较好的连续性和稳定性 ,由空间自相关引起的结构化分异较显著 ,且形态分布表现出一定的各向异性 ,东北 -西南方向
的乡村聚落形态呈现“山坡型”演变规律;镇江市乡村聚落整体上可划分为 Ⅰ镇东平原区高密度条状型、Ⅱ镇中过渡区中密度团簇型、Ⅲ镇中
(3)
空间变差函数是一定滞后变量 h 的变差函数 值 γ(h)与该 h 的对应图,它是在区域化变量满足平 稳和本征假设条件下来定义的。 当半变异函数 γ(h) 增大时,则表示分布的空间自相关减弱,以此来判 断乡村聚落形态分布格局的连续性及稳定性;另 外,方向也是一个重要特征量,即分布的各向同性 和各向异性,通过方向可以反映乡村聚落形态分布 的空间差异。 1.1.4 系 统 聚 类 方 法 系 统 聚 类 分 析 (Hierarchical Cluster Analysis) 是定量化研究多要素事物的分类 及地理现象地域分区的一种多元统计方法,本文利 用系统聚类分析方法,采用欧氏距离对镇江市乡村 聚落进行聚类,从而划分出这一区域乡村聚落地域 类型。 其基本原理:1)将 N 个样本各自分别看成一 类, 并规定好样本之间距离和类与类之间距离,因 每个样本各自形成一类,故类之间距离与样本之间 距离是相同的 ;2)在 所 有 的 类 中 ,选 择 欧 氏 距 离 最 小的两个类合并成一个新类,并计算新类与其他各 类 之 间 的 距 离 ;3) 接 着 再 将 距 离 最 近 的 两 类 进 行 合 并,按照这个计算方式每一次合并两个小类,如此 循环,直至将 N 个样本都合并成一类为止[27]。 1.2 数据来源
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