黄河大堤内外农村居民点空间格局演变特征及差异分析

摘要 为探寻黄河下游生态薄弱河段大堤内外居民点空间格局演变特征及差异，基于2009—2019年高分辨率遥感影像，运用空间韵律测度、GIS空间分析等方法对研究区居民点空间格局特征变化进行分析。结果表明，在空间分布变化方面，大堤内外农村居民点均分布更加集中和密集，堤内聚集态势更强，居民点发展方向相反。核密度高值区域变化不明显，中低值区域变化显著；在规模特征变化方面，研究区居民点总量减少，总体规模偏小。堤外居民点规模明显高于堤内，但堤内居民点扩张面积却超过堤外，居民点个数变化受不同因素影响，小规模居民点扩张明显。热点区沿黄河大堤呈糖葫芦形间断分布，热点区和冷点区均减少；在形态变化方面，堤内外居民点形态均朝规则方向发展，堤内外均保持着较好的连通度。堤外破碎化程度高于堤内，并且在10年后该态势保持不变。结合近10年来滩区和堤外居民点空间格局变化特征，提出堤内外差别化居民点空间管控和整治，为黄河滩区生态保护和高质量发展背景下的农村居民点迁建工程、滩区脱贫攻坚提供参考。

关键词 黄河大堤;农村居民点；空间格局；河南段

中图分类号 TU982.29  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）10-0259-09

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.10.059

Abstract In order to explore the characteristics and differences of the spatial distribution and evolution of the residential areas inside and outside the embankment of the ecologically weak river section of the lower Yellow River，based on high resolution remote sensing images during 2009-2019，using models such as exploratory spatial data analysis and spatial metrics，the paper conducts a quantitative analysis of the space differentiation of rural settlements in the study area.The results are shown as follows：In terms of spatial distribution，the rural settlements in the study area are characterized by obvious concentration with evident spatial variability，the concentration within the embankment is stronger，and the development direction of the settlements is opposite.The regional changes of large values of nuclear density are not obvious，and the changes of small value areas are significant.In terms of changes in scale characteristics，the scale of the residential areas in the study area has decreased，and the overall scale has been smaller.The scale of settlements outside the embankment is significantly larger than that within the embankment，but the expansion area of settlements is opposite.The number of settlements is affected by different factors and the expansion of smallscale settlements is obvious.The hotspot area is intermittently distributed along the Yellow River embankment，and the hotspot area and the cold spot area are reduced.In terms of morphological changes，the shape of the residential areas inside and outside the embankment has developed in a regular direction，and good connectivity has been maintained inside and outside the embankment.The degree of fragmentation outside the embankment is higher than that the inside，and the situation remains unchanged after ten years.Based on the changes in the spatial pattern of rural settlements inside and outside the embankment in the past 10 years，the spatial management and improvement of differentiated settlements inside and outside the embankment are proposed to relocate the rural settlements under the background of ecological protection and highquality development of the Yellow River beach area and provide a reference to eliminate poverty in the beach.

Key words Yellow River embankment;Rural residential area;Spatial pattern;Henan section

农村居民点是农村土地重要组成部分之一，同时也是农村地区人地关系作用的核心［1］。中国当前各地农村居民点总的来说还是以分散为主［2］。在乡村振兴战略不断推进过程中，农村全面进步是农业农村现代化的重要一环，在一定程度上影响着国家的现代化发展。科学认识农村居民点的空间布局、规模和形态特征，是实现乡村振兴的重要途径［3］。河南省作为农村人口大省、农业大省，内部农村地理环境差异较大（涵盖平原农区、黄土丘陵区、生态脆弱区和深石山区），发展水平参差不齐［4］。农村居民点的合理布局规划显得尤为重要。如何推动农业发展、改善人居环境和提升公共服务设施水平是乡村振兴亟待解决的重要问题。探寻黄河大堤内外农村居民点空间格局演变历程，深挖其时空变化规律，对乡村振兴战略实施具有一定的参考意义。

对农村居民点的研究一直是人地关系地域体系研究和乡村聚落地理学的重要内容［5-6］。国外关于农村居民点的研究始于19世纪［7-9］，起初关注焦点是农村居民点的形成和发展等，多采用定性与定量相结合的方法探索农村居民点与自然地理之间关系，随后多关注乡村聚落的类型、职能、规划和重构等各个方面［10］。研究内容体系有农村居民点布局影响因素、农村居民点类型与形态、农村居民点景观和生态等［11］。国内学者近年来对于农村居民点空间格局开展了大量的研究，主要为：居民点空间格局演变及其驱动因素、空间格局评价与优化、空间格局特征区域差异［12-13］，形态分异及形状划分和用地扩张及动力机制［14-16］。从已有研究来看，研究区域多以市县级行政区划为主［17］。而且研究区多集中于山地丘陵地区［18］，较少关注黄河下游平原区农村居民点特征的研究，尤其是对黄河大堤内外农村居民点的研究更少。

黄河大堤内侧为黄河滩区，属“三山一滩”地区，是河南省脱贫攻坚的重要区域，滩区内有大量农村居民点。长期以来农村居民点发展缺乏规划，不科学的发展已经呈现出一系列的问题，如空间布局不合理、空间规模过大、空间形态不科学等，尤其是堤内农村居民点还面临洪水威胁，发展质量普遍不高。习近平总书记在座谈会上提出要推动黄河流域生态保护和高质量发展，并将其作为重大国家战略。黄河下游河南段游荡型河道尚未完全控制，滩区生态薄弱，兼具黄河滞洪沉沙的同时也是数万名群众生产、生活的家园，人地矛盾突出。分析和对比大堤内外农村居民点规模结构、空间分布、空间形态时空变化，对该河段高质量发展和生态保护顶层设计及重大问题研究具有一定的参考意义。笔者利用空间韵律测度、空间分析等方法，定量描述黄河大堤内外农村居民点空间分布、规模、形态的格局特征及2期影像之间变化，以期揭示大堤内外农村居民点时空演变的一般规律和特征，为正在开展的滩区居民点迁建、滩区综合提升治理工程提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

黄河下游河南段是指从郑州桃花峪至兰考东坝头乡的河道，该河段共计136 km。两岸黄河大堤历史悠久，距今已有500多年的历史，两岸堤距最宽为19.16 km，最窄处为5.16 km，一般为9.73 km，是保障黄河下游两岸人民群众生命财产的重要防线。该研究以左岸临黄堤至新乡的鹅湾段，右岸临黄堤河南段穿过的所有乡级行政区划为研究区（图1）。地理位置介于34°57′16′～34°56′43 N、113°29′11′～114°55′52 E。西起焦作市武陟县詹店乡和郑州市惠济区古荥镇，东至开封市兰考县谷营乡，横跨焦作市、郑州市、新乡市和开封市4市，共33个乡镇，总面积为2 510.6 km2。属温带季风性气候，四季分明。土壤多为砂土、壤土。主要农作物为花生、西瓜、小麦等。除古荥镇部分地形属丘陵地区，其余皆为黄河冲积扇平原。河道滩面高于两岸地面4～由6 m，是世界上著名的“地上悬河”［18］。

1.2 数据来源与处理

该研究数据主要包括：河南省乡级行政区划，2009、2019年Google Earth影像（无偏移）。该影像分辨率为1.96 m/像素，由于部分地区历史影像缺失，采用相近年份进行代替。对数据的处理包括：①采用人机交互解译方法，对农村居民点边界进行矢量标绘，保存为矢量文件。农村居民点包括农村居住用地，村内基础设施用地和公共设施用地。受道路和河流的分割，相邻的农村居民点被分割成多个图斑。为便于研究，将相邻农村居民点用地图斑进行合并。同时，将因自然发展而结合的农村居民点归为一个图斑。②利用ArcGIS  10.4软件将提取出来的2009、2019年2期农村居民点信息转换为ESRI GRID格式，栅格大小为5 m×5 m。该格式可以在Fragstats 4.2软件中运行并计算所需的景观指数。③利用ArcGIS 10.4软件对居民点信息进行要素转点操作，以便支持PPA分析。④采用目视解译方法，依据纹理特征，对黄河、黄河大堤进行矢量化，使用ArcGIS 10.4软件中近邻分析计算堤距。⑤对所有数据进行统一投影。

1.3 研究方法

1.3.1 标准距离。

平均中心（或重心）方法常用于确定地理要素空间重心移动路径以及空间格局重心的演化趋势，标准距离是对经典统计学中标准差在二维空间的推广，可以揭示地理要素在空间分布上扩张或收缩的趋势与特征。通过对不同时段农村居民点的重心和标准距离的动态轨迹进行分析，以此反映农村居民点的时空演变特征及空间分布范围［18-19］，重心和标准距离计算模型如下：

1.3.4 空间热点探测和空间韵律指数。

空间“热点”探测是用来检验局部地区是否存在统计显著的高值和低值，可以用地区可视化的方法揭示“热点区”和“冷点区”［22］。