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Spatial differentiation and interaction of rural settlements’ morphology and functions in counties: The case of Shanxian County, Southwest Shandong

  • WANG Lin , 1 ,
  • TIAN Jian , 1, * ,
  • XU Xiaonan 2 ,
  • ZENG Jian 1 ,
  • XIN Ruhong 3
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  • 1. School of Architecture, Tianjin University, Tianjin 300072, China
  • 2. Qingdao University of Technology Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Qingdao 266033, Shandong, China
  • 3. School of Horticulture and Landscape Architecture, Southwest University, Chongqing 400700, China

Received date: 2023-12-26

  Revised date: 2024-05-27

  Online published: 2024-09-25

Supported by

National Natural Science Foundation of China(52378065)

Tianjin Philosophy and Social Science Planning Think Tank Project(TJZDDY23-23)

Abstract

Finding new theoretical perspectives to effectively identify and analyze the spatial differentiation characteristics and patterns of rural settlements can provide basic support for planning the spatial reconstruction of rural settlements and the path of revitalization and development of rural areas. Taking 442 rural settlement units in Shanxian County, Southwest Shandong as the research object, this study constructed an analytical framework of morphological differentiation-functional differentiation-interactive relationship. By developing a quantitative evaluation method of spatial morphology and functions adapted to the third national land survey data, the spatial differentiation characteristics of rural settlements in the county were systematically identified. Then, the interaction between spatial morphology and functions of rural settlements was analyzed through Spearman's rho and bivariate spatial autocorrelation methods. The results show that: 1) The rural settlements in Shanxian County are characterized by the spatial pattern of "dispersion and homogeneity", which is a typical feature of traditional plain agricultural areas. In terms of distribution, the rural settlements show the layout characteristics of "scattered villages are widely distributed, interspersed with agglomerated villages"; In terms of scale, the rural settlements show two spatial structure modes: the circular zonal type with the towns as the center and the point-axis type along the main traffic lines; In terms of shape, most rural settlements have regular boundaries, and irregular settlements are oriented by roads and micro topography. 2) The level of living function of rural settlement units in Shanxian County shows circular zonal distribution around the city and towns; The level of production function shows a point-axis distribution characteristic along the main traffic lines; The settlement units with better ecological function have higher proximity to surface water bodies; The distribution of settlement units with better comprehensive functions has obvious spatial preference toward centers and roads, and has negative correlation with ecological functions. 3) The three-dimensional morphology and functions are mainly collaborative, and the trade-off relationship is mainly between the three-dimensional morphology and ecological function. The coordination/trade-off between scale and multiple functions is the most prominent. The morphology-function coordination/trade-off has a function-oriented spatial differentiation rule. The spatial reconstruction and governance of rural settlements in traditional plain agricultural areas need to take function improvement as the core goal, and strengthen the collaborative optimization of morphology and functions.

Cite this article

WANG Lin , TIAN Jian , XU Xiaonan , ZENG Jian , XIN Ruhong . Spatial differentiation and interaction of rural settlements’ morphology and functions in counties: The case of Shanxian County, Southwest Shandong[J]. PROGRESS IN GEOGRAPHY, 2024 , 43(9) : 1730 -1743 . DOI: 10.18306/dlkxjz.2024.09.004

快速工业化与城镇化进程迫使村镇聚落传统空间逐渐解构和异化,并衍生出形态不整、功能不佳及规划欠缺等问题,政界、业界和学界对此广泛关注并采取了系列应对措施,取得一定成效。新时期,为满足农民对美好生活的向往和共同富裕期盼,实现农业农村现代化的宏伟目标,国家深入推行高水平的新型城镇化、全面推进乡村振兴等战略举措,进一步推动乡村地域经济社会转型,促使村镇聚落空间加快重构。寻找新的理论视角,有效识别和解析村镇聚落空间分异特征及规律,有助于谋划差异化的村镇聚落空间重构和优化路径,指导乡村地域国土空间规划实践,在新的时代背景下具有重要学术价值和现实意义。
基于不同视角与时空尺度,自发或不自觉地将村镇聚落广域实体视作具有一定形态(结构)和功能的人地关系复合系统[1-3],进行系统性思辨和解析,已经成为学界普遍接受和认可的科学思维范式,逐渐形成了村镇聚落时空特征及驱动机制[4-5]、分级分区分类[6-8]、转型重构[8-12]、空心化与土地整治[13-14]、模拟预测[15]等内容体系。然而,这些研究长期关注一定地域村镇聚落的外在物质形态(分布、规模、形状等),聚焦村镇聚落内在功能及其分布特征的体系研究相对薄弱,仍然桎梏于重外在形态轻内在功能及二元分离的范式窠臼。近些年,在学科交叉和系统论复兴驱使下,少量研究出现两大维度综合兼顾及耦合互动的迹象[16-17],形态—功能视角下的逻辑思路具有一定创新性和前瞻性,可适当借鉴,但仍需进一步加强理论建构和实证推演。同时,因乡村数据获取的局限性等原因,所用研究方法多采用泛化的描述性分析或简单的数理统计,导致对空间功能评价以及形态—功能耦合关联、交互适应研究的量化支撑不足;小样本、典型式的解析范式使得地域整体性和城乡统筹性考虑不足,一定区域全样本的系统化研究依然缺乏。县域是国家治理体系中延续时间最长、制度最稳定的行政建制单元,具有相对独立的政治、经济、社会功能和完整的村镇聚落体系,已成为当前国家推进就地、就近城镇化的主战场,县域幅度下的相关探究合乎学理逻辑、现实需要和时代要求。
综上,本文以鲁西南单县442个村镇聚落单元为研究对象(范围),秉承系统论原理,着眼于外在形态和内在功能两个基本面,构架“形态分异—功能分化—耦合分析”的主线逻辑,基于第三次全国国土调查(以下简称“三调”)数据建立适宜的科学量化方法,综合剖析县域村镇聚落“三维”(聚散、规模、形状)形态和三生(生活、生产、生态)功能空间分异及其耦合关联特征,系统揭示形态—功能地域分异与相互适应规律,为鲁西南地区乃至北方传统平原农区县域村镇聚落空间重构和乡村发展振兴提供理论支撑。

1 研究框架与方法

1.1 研究框架

系统观视角下,形态和功能是任何空间对象或系统的两大基本属性,空间形态的变化常常引起空间功能的变迁,空间功能的变迁也需要新的空间形态与之相适应,相关研究宜统筹兼顾,不可偏废一方。行政村作为乡村人地关系耦合作用下的村镇聚落共生系统(以下称村庄或村镇聚落单元),是由聚落斑块及其附属环境组构而成的景观镶嵌体,这些聚落斑块通常表现出聚散、规模、形状等多维外在形态特征;而对聚落单元整体解构来看,土地及其所承载的人口、产业、建筑设施、林田等要素及其结构,蕴含着与农户生存、生计及所在地域密切相关的功能内涵,可表征为生产、生活和生态等多元内在功能特征[17]。那么,在典型县域范围内,各聚落单元聚落斑块的外在形态特征和整体功能之间存在怎样的分异规律?两者是否存在某种必然联系?针对这些问题,本文秉承系统论原理,选取鲁西南单县为实证地,以聚落单元为分析粒度,构架“形态分异—功能分化—耦合分析”的主线逻辑。首先,引入景观格局指数刻画县域村镇聚落聚散、规模和形状“三维”形态空间分异特征;其次,构建基于土地利用类型的村镇聚落单元三生空间功能评分体系,测度三生及综合功能地域分化特征;最后,采用Spearman相关分析和双变量空间自相关方法,系统解析村镇聚落空间形态—功能耦合关系,揭示内在适应规律(图1)。
图1 论证逻辑框架

Fig.1 Framework of analysis

1.2 实证地选取

单县隶属山东省西南部的菏泽市,面积1670 km2,地处黄淮海平原腹地,耕地资源丰富,是中国商品粮棉等农产品基地,属于典型的北方传统平原农区(图2a)。现辖18个乡镇、4个街道、502个行政村、2480个自然村。截至2021年末,常住人口101.36万,城镇化率约50.83%,全县生产总值397.01亿元,第一产业产值占比高达13.93%,处于快速城镇化和社会经济转型发展阶段。经统计,村镇聚落数量达1616个,分布密度0.97个/km2,总用地规模占国土面积的13.65%,人均村镇聚落用地面积高达298.19 m2/人,土地整理潜力巨大。
图2 研究区地理位置和基础空间数据示意

Fig.2 Geographical location and basic spatial data of the study area

同大多数传统平原农区县市一样,单县远离发达城市群,周边缺少辐射带动能力较强的中心城市;经济实力较弱,长期处在山东省经济洼地,近10年城镇化率与山东省(和全国城镇化水平大体相当)均存在10个百分点以上的差距;农业基础雄厚但层次较低,山水旅游资源匮乏。乡村振兴面临外部环境、发展基础、资源禀赋等综合约束。在快速城镇化进程中,研究区内区位条件和资源禀赋相对优越的部分村庄,涉农工商业得到发展,土地开发活跃,聚落空间形态和功能发生较大变化;而绝大多数大田农业主导的村庄具有明显的发展惰性,空心化、老弱化问题严重,耕地撂荒、宅基地空废,人居环境不断恶化。为了改变聚落空间凋零现状,扭转乡村发展颓势,单县自2006年以来,借助增减挂钩手段(单县被列为全国第一批城乡建设用地增减挂钩试点县)整合土地资源,积极探索新型小城镇和新型农村社区(菏泽市“两新”融合战略)等乡村聚居型式,鼓励规模化种植、特色养殖、农产品电商等多元农业生产经营模式,激发乡村发展内生动力,由此,聚落空间重构和异化加剧,形态和功能更加错综复杂。综上,以单县为案例地进行研究具有一定代表性和典型性。

1.3 数据来源

(1) 单县2021年国土变更调查数据和高分辨率遥感影像来源于单县自然资源和规划局。利用ArcGIS 10.5提取建制镇用地(202)、农村居民点用地(203)和行政村、乡镇界线,将202、203两类用地图斑进行合并,并参照高分辨率遥感影像,对本属于同一聚落却被道路、水域等分割的图斑进行适当拼接处理,对少量的零碎斑块结合实地调查深入研判,合理归置,从而得到完整的村镇聚落图斑;叠置行政村界线,将涉及聚落跨越行政村界甚至乡镇界线的村域进行适当归并,共产生31个合并单元,将聚落已完全融入县城和无聚落的村域剔除,由此共得到442个村镇聚落单元,其中包括18个乡镇政府驻地型和424个村庄型(图2b)。辅助分析的道路、河湖水域等空间矢量数据亦由国土变更调查数据提取而来。
(2) 辅助分析的其他数据。DEM数据选用ALOS的12.5 m数字高程,可提取海拔、坡度等信息;人口、收入等社会经济数据主要由单县统计局及规划项目实地调研而得;另外还包括县及部分乡镇总体规划等官方数据。

1.4 研究方法

1.4.1 “三维”形态表征指数选取及测度

景观指数已被作为一种成熟的量化方法广泛用于村镇聚落空间结构形态特征的识别[6-7],而村镇聚落景观镶嵌体的多样性和复杂性决定了仅仅从少数指标或单一维度无法全面深入认识其形态特征[7]。因此,为识别村镇聚落空间形态特征,本文参考既有研究[6-7],引入斑块密度等12项景观指数,各指标含义、计算方法详见Fragstats软件和邬建国[18]。鉴于多个指数间存在显著相关性和信息冗余,以442个聚落单元为数据样本,利用因子分析降维简化,提取3个主成分(表1)。根据各主成分较高载荷因子的空间表征内涵,定义三个主成分分别表征村镇聚落的聚散、规模和形状特征,并将主成分得分归一化值确定为聚散程度指数(DAI)、规模强度指数(SII)和形状规则度指数(SRI)。DAI反映聚落斑块聚散特征,值越大,斑块数量越少、密度越小、结合越紧密,整体聚合程度越高;SII可表征聚落规模特征,值越大,聚落用地规模较大,开发强度较高;SRI体现聚落形状特征,值越大,聚落平面形状越规则。在ArcGIS 10.5中采用自然断点法将前述三项指数均按照数值大小分为三级,并制作空间分布专题图(图3)。
表1 景观指数因子载荷矩阵及“三维”形态表征指数

Tab.1 Landscape index factor loading matrix and three-dimensional morphology index

景观指数 英文缩写 主成分 村镇聚落“三维”形态
表征指数及其内涵
1 2 3
斑块密度(个/km²) PD -0.908 -0.106 -0.202 聚散程度指数(DAI):村镇聚落分布密度、聚散程度
斑块结合度指数 COHESION 0.873 0.293 0.017
斑块数量(个) NP -0.845 0.074 -0.208
聚集度指数(%) AI 0.703 0.329 -0.56
破碎度指数 SPLIT -0.512 -0.312 -0.021
斑块占景观面积比例(%) PLAND 0.096 0.886 0.071 规模强度指数(SII):村镇聚落用地规模大小、开发强度
斑块总面积(hm²) CA -0.13 0.876 -0.018
最大斑块指数(%) LPI 0.455 0.791 0.126
平均斑块面积(hm²) MPS 0.431 0.747 0.222
平均斑块分维数 FRAC_MN 0.104 0.079 0.961 形状规则度指数(SRI):村镇聚落平面形状规则度
平均斑块形状指数 MSI 0.235 0.233 0.924
平均最邻近距离(m) ENN 0.03 -0.115 -0.401
图3 村镇聚落“三维”形态空间分异特征

Fig.3 Spatial differentiation characteristics of the three-dimensional morphology of rural settlements

1.4.2 基于用地类型的三生功能评价方法

当前,从生产、生活和生态三个方面解析村镇聚落功能内涵与特征,已被一些学者接受,达成一定共识[17,19-20]。本文在土地利用多功能理论视角下,着眼于功能供给侧,突出各类要素“母体”——土地这一核心空间要素的功能承载作用,借鉴三生空间分类评价方法[21],根据用地类型与功能间的内在关联,建构聚落单元三生空间功能分类评分体系,利用简单的ArcGIS统计工具即可测算出空间对象的功能分值。该方法可实现空间多功能的客观性、精细化和在地化表达。现已完成的三调数据有别于前两次全国土地利用调查数据,对村镇聚落内部用地进行了细分,由此,基于用地类型的村镇聚落功能评价方法有了可行性和可靠性的官方数据来源,且具备全国范围的可推广性,起步探讨意义重大。
首先,基于三调数据制定土地利用分类体系并结合单县现状用地实际,对土地利用类型进行适当整理并进行栅格转化;其次,依据各类用地承载的功能内涵、正负向效应和强弱程度制定李克特7级量表,各级赋分由高到低分别为5、3、1、0、-1、-3、-5分,功能正向效应最强为5分,负向效应最强为-5分,效应缺失为0分。按照该量表,采用德尔菲法向乡村地理学、土地科学和城乡规划学等学科领域的10位专家几轮函询后形成统一意见,确定各类用地三生功能的最终得分(表2);最后,利用ArcGIS 10.5重分类工具赋予整理好的土地利用栅格数据相应分值,由分区统计得到各聚落单元单项功能得分,进而采用多目标加权求和模型求得综合功能分值,公式为:
C F S = 0.40 × L F S + 0.35 × P F S + 0.25 × E F S
式中:CFS、LFS、PFS、EFS分别为综合功能、生活功能、生产功能和生态功能分值,表征所承载功能强度;权重值参考曲衍波等[22],从村民主体立场出发,考虑农户需求迫切程度进行设定。借助ArcGIS 10.5,利用一倍标准差分类法分别将各项功能分值分为5级[23]
表2 基于用地类型的三生功能评分体系

Tab.2 Living-production-ecological function assessment system of rural settlement unit based on land use classification

一级地类 二级地类 功能类型 一级地类 二级地类 功能类型
编码 名称 编码 名称 生产功能 生活功能 生态功能 编码 名称 编码 名称 生产功能 生活功能 生态功能
0 湿地 1106 内陆滩涂 0 0 5 8 公共管理与 08H2 科教文卫用地 0 5 0
1 耕地 01A 果蔬大棚用地 5 0 0 公共服务用地 809 公用设施用地 3 5 0
01B 一般耕地 3 0 1 810 公园与绿地 1 5 5
2 园地 201 果园 3 0 3 0810A 广场用地 1 5 1
204 其他园地 3 0 3 9 特殊用地 9 特殊用地 1 1 1
3 林地 301 乔木林地 1 0 5 10 交通运输 1003 公路用地 3 5 -3
302 竹林地 3 0 5 用地 1004 城镇村道路用地 3 5 -3
307 其他林地 1 0 5 1005 交通服务场站用地 3 5 -3
4 草地 404 其他草地 0 0 3 1006 农村道路 1 1 -1
5 商业服务业 05H1 商业服务业 5 5 -1 11 水域及水利设施用地 1101 河流水面 1 1 5
用地 设施用地 1102 湖泊水面 1 1 5
508 物流仓储用地 5 1 -3 1103 水库水面 1 0 3
6 工矿用地 601 工业用地 5 0 -5 1104 坑塘水面 1 0 3
602 采矿用地 5 0 -5 1104A 养殖坑塘 3 0 1
7 住宅用地 701 城镇住宅用地 1 5 0 1107 沟渠 1 0 1
0702A 新型农村社区 1 5 0 其他土地 1109 水工建筑用地 1 0 -1
702 农村宅基地 1 3 0 12 1201 空闲地 0 0 1
8 公共管理与 08H1 机关团体新闻 0 5 0 1202 设施农用地 3 1 1
公共服务用地 出版用地 1206 裸土地 0 0 1

1.4.3 Spearman相关分析

Spearman秩次相关分析[24]已被作为协同—权衡理论的支撑量化方法,广泛应用于生态系统服务[25]、景观多功能[26]、耕地多功能[27]、乡村地域多功能[28]等方面研究。虽然,村镇聚落空间形态—功能关联逻辑与以往这些研究对象间的互动关系在本质内涵及内在机理上有所差异,但基于数理规律的定量测度方法可以通用。因此,本文采用Spearman相关分析,基于DAI、SII、SRI和LFS、PFS、EFS、CFS值,定量测度村镇聚落“三维”形态和各空间功能协同/权衡关系。

1.4.4 双变量空间自相关

双变量空间自相关分析方法,可用于揭示两种地理变量的空间关联与依赖特征[29],能够弥补Spearman相关分析方法仅能单纯反映数理关联而无法表达空间依赖及实现耦合关系可视化的缺陷。其中,双变量全局空间自相关模型用来测度两变量总体上的空间相关性,通过Moran's I值的正负、大小及显著性来表征变量间的总体作用关系;双变量局部空间自相关模型用来表达两变量局部空间关联特征,可分为高高(HH)、低低(LL)、低高(LH)和高低(HL)4种集聚类型。HH和LL集聚说明该地域空间单元的两变量呈空间正相关,表示空间上的协同关系;LH和HL集聚说明该地域空间单元的两变量呈空间负相关,表示空间上的权衡关系;其显著性则表示协同/权衡关系是否明显[30]

2 县域村镇聚落形态分异与功能分化

2.1 形态空间分异

2.1.1 聚散特征:散村广布、集村零簇,总体呈现典型的传统平原农区“均匀散布”特征

研究区各聚落单元内平均包含3.6个聚落斑块,DAI的变异系数为0.21,表现出分布密度大、相互之间差异较小的同质化特征(表3)。传统平原农区均质化的地理资源条件(地形等的弱制约力、耕地的普惠性以及小农型劳作方式等)奠定了村镇聚落“均匀散布”的典型格局特征。由图3a来看,众多小局域呈现出空间自相关(DAI值Moran's I为0.107)。DAI值介于0.80~1.00之间的聚落单元内部聚落斑块数量以1~2个居多,分布稀疏、聚合程度较高,为典型的集村[31]。一部分沿县域南部黄河故道呈连续带状分布,黄河故道沿线聚落早先在洼地、河滩等复杂地形制约下,多择河堤而居(以防洪汛灾害),并经长期成长发育而呈现聚合特征;其他多为乡镇驻地或由主要道路穿过,呈零簇分布,良好的经济基础、优越的区位交通条件等均会促使村镇聚落紧凑式、接并式扩展而呈现集聚特征。其他聚落单元为散村型式,数量多、分布广,聚落斑块的分散布局可适配耕地资源,减小耕作半径,利于农业生产。
表3 村镇聚落空间形态与功能指数数理统计

Tab.3 Statistics of morphology and function index of rural settlements

表征指数 取值范围 均值 变异系数 莫兰指数
Moran's I P Z
形态特征 聚散程度(DAI) (0, 1.00] 0.74 0.21 0.107 0.003 3.61
规模强度(SII) (0, 0.71] 0.20 0.49 0.050 0.038 1.86
形状规则度(SRI) (0, 0.92] 0.57 0.26 0.141 0.001 4.77
功能特征 生活功能(LFS) [0.16, 3.03] 0.79 0.34 0.387 0.001 13.58
生产功能(PFS) [1.38, 4.54] 2.82 0.29 0.401 0.001 14.12
生态功能(EFS) [0.09, 3.95] 2.46 0.17 0.412 0.001 14.61
综合功能(CFS) [1.34, 3.45] 2.05 0.23 0.313 0.001 11.21

2.1.2 规模特征:大规模村呈现中心地和主要交通线双重指向,形成点轴分布模式

SII数值区间为0~0.71,变异系数为0.49,均值仅为0.20,说明研究区小型基层聚落众多,与聚散特征相比,其差距更为悬殊,结构性特征更加显著。具体来看(图3b),17个聚落单元SII值介于0.43~0.71之间,包括15个乡镇驻地和2个中心村。SII值为0.22~0.42的中等规模聚落单元占比23.53%,主要呈现邻近城镇集簇分布和沿主要道路带状分布两种模式,中心地和道路交通带动邻近聚落发展,促使用地扩张。72.62%的聚落单元为小规模级别(SII<0.21),分布在前述聚落单元的外围。可以发现,在地形条件限制较小、资源禀赋欠缺的传统平原农区,聚落规模受中心地和主要道路的影响而表现出距离衰减效应,以乡镇驻地为中心形成“大—中—小”圈层式分布,同时叠加主要道路而显现点轴分布模式,符合中心地和点轴理论等经典理论内涵。

2.1.3 形状特征:形状普遍规则,少量不规则聚落表现为道路和微地形指向性

与前述聚散特征相似,单县村镇聚落形状空间分异特征亦不显著(图3c),SRI的变异系数为0.26,FRAC_MN值全部在1.25以下,呈现普遍规则的同质化特征。但也有66个聚落单元SRI小于0.41,内部聚落斑块形状相对复杂,这些相对不规则型村庄大多表现出沿道路分布和微地形指向性(如黄岗镇、浮岗镇一些地域岗、坡、洼等微地形制约下形成了不规则聚落集聚区)。值得注意的是,处在较高发展阶段的乡镇政府驻地聚落单元表现出规则(如李田楼镇)和不规则(如郭村镇)两种截然相反的形状特征,这是道路交通、发展水平、农户行为等诸多因素相互权衡、共同作用形成的结果。另外,研究区内村镇聚落形状特征和河湖水系相关性较小,极少出现临河而居的条带型聚落,原因在于,河湖水域多是因农业需求挖建的人工水体,并非日常生活或交通所需。

2.2 功能空间分化

数理统计显示(表3),PFS均值最大,EFS均值次之且变异系数最小,LFS均值最小且与前两者差距悬殊、变异系数最大,呈现“生产功能尚可、生态功能普遍较佳、生活功能多数较差且差异较大”的总体特征。综合功能分值(CFS)是三生功能的理性折中,数值区间为1.34~3.45,变异系数0.23,表明聚落单元综合功能水平不高且差异性较小。另外,各项功能的全局Moran's I明显高于各形态指数的全局Moran's I,有别于“三维”形态较高的空间随机性,各项功能空间集聚和结构性特征更加显著。

2.2.1 生活功能服从“核心—外围”空间组织模式,新型社区功能表现突出

图4a来看,生活功能强度由中心城镇向外围呈减小趋势。生活功能高分聚落单元(LFS≥0.79+0.5倍标准差)数量较少,大多分布于县城周边、乡镇驻地单元及其邻近地域,新型农村社区所在单元功能表现较为突出(如谢集镇王桥村),聚落内部住房条件较好、基础设施和服务配套完善,生活品质较高。生活功能中分和较低分聚落单元分布范围较广,数量占比超过80%,依次分布在生活功能高分聚落单元外围。其中,中分聚落单元距中心型聚落较近,与其频繁的交流互通使居民日常生活需求得到保障;而较低分聚落单元远离中心城镇,大多已邻接县、乡行政边界,通勤条件和生活配套设施较差,生活功能相对薄弱。最需关切的是LFS<0.79-1.5倍标准差的7个聚落单元,实地调研发现,这些村庄房屋质量较差且分布零散,存在废弃和倒塌现象,“空心化”严重,设施配套不足,生活质量极差;大部分村正在进行或筹划搬迁安置,但仍有个别村(如张集镇张楼村)亟需启动现状评估,采取规划措施有效应对生活功能弱的现实问题。
图4 村镇聚落三生及综合功能空间分化特征

Fig.4 Spatial differentiation characteristics of living-production-ecological and comprehensive functions of rural settlements

2.2.2 生产功能优势聚落绕城分布,或沿主要交通线呈点轴分布模式

图4b来看,高、低级别聚落单元数量均较少且功能强度两极差异显著(如PFS最大值九龙口村为4.54,最小值李桥村仅为1.38),高、较高级别聚落单元绕城分布或沿主要交通线呈点轴分布模式。具体来看:① 生产功能高分聚落单元(PFS≥2.82+0.5倍标准差)共78个,与生活功能高分聚落单元分布有一定重合性,一部分紧邻县城区集聚分布(如工业村九龙口村、特色农作村单六村等);外围乡村腹地则主要由点状的乡镇驻地聚落单元与沿交通线分布的聚落单元组成了点轴式的分布结构。这些聚落依托区位交通、行政建制等优势,吸引人口和产业项目集聚,拉动生产功能提升。另外,零星的、非连续分布的点轴式结构说明这些生产功能高分聚落单元的“溢出效应”较弱,产业集群协同发展还需加强。② 李桥村等69个生产功能低分聚落单元(PFS≤2.82-0.5倍标准差)主要分布于浮龙湖北部区域和黄河故道沿线。一方面,相对复杂的微地形和临河碱性土壤均不利于耕种,林木资源虽然丰富,但产业低端、收益甚微,且在生态保护政策下林木采伐受到一定限制,农业生产功能不足;另一方面,这些地区距主要道路和城镇较远,缺乏工商业基础,非农生产功能亦很薄弱。

2.2.3 生态功能优势聚落亲水特征明显,非农发展突出聚落生态功能较弱

生态功能优势聚落空间集聚特征最为显著(Moran's I=0.412),与生活、生产功能间的胁迫权衡关系(Pearson相关系数分别为-0.487、-0.693)迫使其表现出反向的地域分化特征,整体出现南强北弱趋势,高分聚落单元亲水特征明显(图4c)。① 县域南部的黄河故道、浮龙湖、大沙河水库、林场等共同构成了该地域生态本底,富足的林水资源是聚落单元生态功能较强的主因。因此,22个生态功能高分聚落单元均位于黄河故道或浮龙湖旁,53个较高分聚落单元的分布大多也有临河近水指向。② 生态功能低分、较低分聚落单元分别为16个和54个,“环—带”状分布在城区周边和主要道路(如G105和S321)沿线,乡镇驻地及非农产业发展较好的村落(如黄岗镇赵庙村)生态功能亦较弱。所涉及聚落住宅、道路、工业等建设用地比例较高,侵占耕地,并对林水等生态用地造成挤压和破碎化;同时,工业项目的集聚也会增加环境污染风险,加剧生态系统脆弱性。

2.2.4 综合功能与生活生产功能分布特征一致,具有中心地和道路指向性

图4d来看,邻近城区、乡镇驻地及其周边和主要道路沿线的村镇聚落,区位交通优越,生产生活设施完善,综合功能强势,但生态功能较弱。在浮龙湖和大沙河水库周边综合功能低分聚落单元(CFS>2.05-0.5倍标准差)集聚分布,能够反映强生态功能对综合功能提升的制约作用,生态保护政策使该地域非农开发受到一定限制,综合发展水平较低。另外还可看到,三生功能的加权中和(本质是相互权衡或协同作用)使综合功能空间集聚效应变弱(Moran's I=0.313),分散化、随机性程度增加。因此,有效协调三生功能关系,明确各聚落单元功能主导及分工机制,将是县域村镇聚落功能空间格局由分散化趋向结构化、由低效失衡走向高效平衡的关键。

3 县域村镇聚落形态—功能耦合分析

3.1 形态—功能耦合关系数理识别

由Spearman相关分析结果来看,村镇聚落“三维”形态和各功能多对组合之间存在显著相关性,协同关系为5组,权衡关系为2组,剩余5组未通过0.05水平显著性检验,表现为相互独立关系(表4图5)。具体来看:① 规模强度和三生功能协同/权衡作用最为突出,与生活、生产功能为强协同关系(ρ分别为0.570、0.380),与生态功能为强权衡关系(ρ=-0.239)。由于人口基数是生活设施配套水平的基本标度,较大的用地规模及开发强度能够承载较多的人口,也就意味着相对完备的基数设施及服务配套和较好的住房条件,从而支撑较高水平的生活功能,土地、人口等发展要素的集聚势必产生在市场机制作用下的规模经济效应,使生产功能相应提升;与此同时,生产生活功能较强的村镇聚落更容易吸引人口、产业项目等的集聚,促进村镇聚落用地的进一步扩张。而村镇聚落用地扩张会占用大量农业生产用地及生态用地,导致生态功能下降;反之,生态功能较高的村镇聚落,生态用地挤压生产用地,生态保护制约生产开发,生活设施不足,不利于大规模聚居,从而使规模强度与生态功能表现为权衡关系。② 聚散程度、形状规则度和三生功能相关性较弱或不相关。聚散程度仅和生产功能表现出弱协同关系(ρ=0.093,α=0.048),形状规则度和生产、生态功能分别表现为协同和权衡关系(ρ分别为0.160、-0.101),关联强度同样较弱。生产功能对聚散程度、形状规则度较为敏感,耕地等各类生产要素的集聚及其功能效益的发挥有赖于村镇聚落用地的适度集聚和规整;规则的村镇聚落受人为干扰较大,生态环境受到一定影响,与自然地形和林水等生态空间要素的结合度较低,不利于生态功能的发挥。
表4 村镇聚落空间形态—功能Spearman相关分析

Tab.4 Spearman's rho between multiple spatial morphology and functions of rural settlements

指数 生活
功能
生产
功能
生态
功能
综合
功能
规模
强度
相关系数(ρ) 0.570*** 0.380*** -0.239*** 0.549***
显著性(α) <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
聚散
程度
相关系数(ρ) -0.019 0.093* -0.029 0.033
显著性(α) 0.696 0.048 0.541 0.484
形状
规则度
相关系数(ρ) -0.051 0.160** -0.101* -0.022
显著性(α) 0.282 0.002 0.034 0.643

注:***、**、*分别表示在0.001、0.01、0.05水平上显著(双尾)。

图5 村镇聚落空间形态—功能交互耦合类型

Fig.5 Types of interactions between multiple spatial morphology and functions of rural settlements

总体来看,村镇聚落综合功能仅与数理结构较为明显的规模强度表现为显著正相关,而与差异较小的聚散程度、形状规则度关联较弱。村镇聚落规模是其产生功能优势的重要基础,村镇聚落规模和功能分异同受人文经济因素影响较大,结构层级较为明显,而聚散和形状特征则与平坦的地形和均匀分布的耕地等地理资源条件相适应,均质化特征更加突出。在快速城镇化进程中,人文经济因素主导着传统平原农区村镇聚落的空间演进及分异,由此产生以规模—功能显著相关、密切协同为核心特征的形态—功能耦合现象。

3.2 形态—功能耦合关系空间表达

考虑空间依赖的双变量全局空间自相关分析结果与Spearman相关分析结果展现出基本一致的耦合关系,且在各空间变量及相互间空间溢出效应作用下,各协同/权衡关系趋向更加显著(图6)。总体来看,村镇聚落形态与功能各子维度间以协同关系主导,权衡关系主要表现在形态各维度与生态功能组合上。对所有配对组合进行局部空间自相关分析,利用双变量LISA聚类图表达形态与功能各子维度间局域空间交互关系(图6)。可以看出,形态—功能各配对组合协同/权衡关系存在较为显著的局域空间异质性,功能导向效应明显,具体解析如下:
图6 村镇聚落“三维”形态与各空间功能双变量LISA聚类图

注:括号内为Z值,***、**、*分别表示在0.001、0.01、0.05水平上显著。

Fig.6 Bivariate LISA cluster map of multiple spatial morphology and functions of rural settlements

“三维”形态—生活功能(图6a6b6c)。HH协同型和LH权衡型交替分布在城区周边,县城区通过市场拉动和设施辐射服务作用促进了周边村镇聚落生活功能的大幅提升,而以城市型建设模式主导的频繁空间开发活动使城市边缘区村镇聚落空间形态处在活跃变化之中,有些聚落已经展现出集聚度高—规模较大—形状规则的城镇形态特征,匹配自身较高质量的生活功能,成HH协同型;有些聚落空间形态仍然保留农村聚落型式或正在重构,“三维”形态发展滞后于其生活功能,成LH权衡型。LL协同型主要分布在曹庄乡—高老家乡—浮岗镇、徐寨镇—李田楼镇—时楼镇交界处以及其他一些乡镇边界处,区位通勤条件和生活配套设施较差导致这些地区生活功能相对薄弱,“三维”形态同处在较低水平。HL权衡型邻接LL协同型分布,说明生活功能受道路、基础设施等发展性空间要素制约明显,而“三维”形态(尤其是聚散程度和形状规则度)并不完全受此影响,随机性较强。值得提及的是,SII-LFS组合中权衡型(尤其是HL型)聚落单元数量较少,印证了与聚散程度和形状规则度相比,规模强度和生活功能之间存在更加明确的协同关系。
“三维”形态—生产功能(图6d6e6f)。HH协同型和LH权衡型集簇交替,同样环绕城区分布。活跃的市场经济、良好的产业基础(如城区东北部化工产业集群)必然会拉动聚落单元生产功能的提升,而聚落单元空间形态并未完全跟进或响应,不少LH权衡型聚落单元处在不稳定状态,需要进一步加快其空间形态的优化和重构。LL协同型和HL权衡型集簇分布在生产功能较弱的浮龙湖西北部地域和东南部黄河故道旁。
“三维”形态—生态功能和“三维”形态—生活生产功能局域空间耦合关系表现出反向特征(因受功能主导,本质上和生活、生产功能与生态功能间存在胁迫权衡关系的内在机理具有一致性),HL权衡型和LL协同型集中于城区周边,LH权衡型和HH协同型集中在浮龙湖北部区域、沙河水库周边和东南部黄河故道旁(图6g6h6i)。
“三维”形态—综合功能与“三维”形态—生活功能耦合关系空间格局重合度较高(图6j6k6l),交互作用机理具有一致性,代表较为理想型聚居模式的HH协同型和LH权衡型数量有限。现阶段,在村镇聚落空间重构和治理过程中,仍需以综合功能提升为核心目标,进而加强功能和形态的协同优化,不断追求形态规整集约、功能协调最佳的稳定理想状态。

4 结论与讨论

4.1 结论

(1) 作为传统平原农区的典型代表,单县村镇聚落表现出数量多、密度大、小型聚落众多和普遍规则的“均散同质化”空间格局特征。在聚落单元尺度下,聚落斑块“三维”形态特征存在显著的空间分异规律:在聚散程度上,呈现“散村广布、集村零簇”的布局特征;在规模强度上,规模层级结构特征显著,显现以乡镇驻地为中心的圈层式分布和沿主要交通线的点轴式分布两种经典空间结构模式;在形状规则度上,变化机理复杂,不规则型聚落单元呈现道路和微地形指向性。
(2) 单县村镇聚落单元生活功能强度等级呈现以城镇为中心的圈层布局结构;生产功能空间集聚性稍差,高等级聚落单元绕城分布或沿主要交通线点轴式分布;生态功能空间集聚特征最为显著,高分聚落单元亲水特征明显;综合功能强势聚落单元分布特征存在明显的中心地和道路空间指向性,与生态功能呈负相关性。整体来看,生活—生产功能协同共进,主导着村镇聚落单元的综合功能,并对生态功能产生胁迫作用,生态功能则对生产生活功能乃至综合功能产生一定的制衡作用。
(3) “三维”形态与各项功能以协同关系为主导,权衡关系主要表现在“三维”形态与生态功能之间。规模强度与各项功能均表现为显著相关,协同/权衡作用较为突出,而聚散程度、形状规则度和各项功能相关性较弱或不相关。形态—功能协同/权衡空间分异功能导向效应明显,代表较为理想型聚居模式的“三维”形态—综合功能HH协同型和LH权衡型数量有限。现阶段,在传统平原农区村镇聚落空间重构和治理过程中,仍需以综合功能提升为核心目标,加强形态和功能的协同优化。

4.2 讨论

基于上述结论可得到一些启示。① 从聚落单元(行政村尺度)视角上来看,集聚—规模大—规则的聚落空间形态确是更利于空间功能效益的发挥,尤其是规模的增加有利于发展要素的集聚,一定的规模基础亦是公共设施配置的门槛条件;同时,通过集聚和扩散效应能够有效带动周边聚落单元的发展和功能提升。佐证了着力发展小城镇、建设中心村,培育增长极及服务核心,确是一条破解传统平原农区乡村均质低效、惰性发展,实现就地城镇化(村镇化)和县域村镇体系合理优化的科学路径,未来可深入推进。② 分散—规模小—不规则的聚落空间形态无疑是最不理想的,其往往伴随着人口严重流失、建设用地低效利用、人居环境破败和农用地破碎化等问题,空间功能效益较差,可作为传统平原农区确定搬迁撤并类村庄的优先考虑对象。③ 传统平原农区大多数村庄内聚落斑块具有小而散和普遍规则的同质化特征,规模对空间功能有基础性作用,而聚散或规则程度对功能的影响有限,部分分散、不规则的聚落形态反而具有更强的生产、生态功能。因此,在传统平原农区村镇聚落空间重构过程中不必过多拘泥于形态是否明显集聚或规则,而是对具有一定规模,在一定时期内仍将存续的聚落来说,大多数仍要尊重其基本形态格局和农户生产生活状态,以公共设施完善、用地及环境整治为主要手段提升其空间功能;而少量有条件有需求的大型村庄(一般为乡镇政府驻地村或中心村)可结合增减挂钩政策平台,通过建设新型社区,有序实现单元内聚落及周边搬迁撤并类村庄的合理集居,引导聚落空间形态逐步集聚和规则化,以促进用地集约,推进三生功能及人居环境全面提升。以上做法才真正符合集聚提升类村庄以“渐进式”“在地化”改造提升为根本和适时适度就近集聚的空间发展要义。
形态和功能是村镇聚居空间系统联动变化、不宜分割的两个基本面,单一方面研究无法科学客观地反映空间的系统性和复杂化特征。本文跳出了村镇聚落外在形态和内在功能二元分离的研究范式窠臼,基于空间(用地)本身,建构了统筹聚落外在形态和内在功能的解析视角,为理解县域村镇聚落空间分异特征及规律注入新的思路,丰富了村镇聚落空间研究的理论与方法,尤其是基于三调数据的聚落单元空间功能量化评价方法具有较强的可推广性与实践应用性。针对传统平原农区乡村典型性的空间功能细分还需加强;村镇聚居空间形态—功能时空演化、动态耦合以及转型重构研究也可继续跟进。
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Outlines

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