重庆市主城区农村居民点分布特征分析
摘要：采用GIS技术，研究重庆市主城区农村居民点用地比例、规模、空间分布等特征，并采用DEM、距离市场的距离、距离道路的距离、距离水域的距离等建立回归分析，探求农村居民点空间分布与影响因子之间相互关系，为农村居民点规划、整合提供参考依据。 关键词：核密度；voronoi图；农村居民点；回归分析
前言
中国农村居民点众多，是目前的主要居住形态。农村居民点空间分布是区域自然、社会、
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经济以及历史发展的综合反映，影响着区域经济发展的规模、方向以及发展的可能性。尤其是近年来中国实行的农村居民点土地整理、土地集约利用等政策，客观上都迫切需要对农
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村居民点的形成、发展的内在规律进行细致研究。农村居民点规模既受到地形、气候等自
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然条件的影响及经济条件的制约，也反映了居民居住习惯的差异。开展农村居民点空间结构及其变化的研究、对指导城乡一体化过程中有关农村居民点问题、农村居民点土地整理及其他有关农村居民点的问题具有显著的意义。
目前，许多学者在不同地域以及不同尺度下对农村居民点进行了研究。重庆近年的发展迅速，合理的调整农村居民点的分布，对促进重庆发展，城乡一体化具有显著的意义。本文将应用GIS分析方法，研究重庆市主城区农村居民点的空间分布特征和演变趋势。
1研究区概况
重庆位于中国内陆西南部、长江上游，四川盆地东南部，地跨东经105°11'—110°11'、北纬28°10'—32°13'之间的青藏高原与长江中下游平原的过渡地带。气候温和，属亚热带季风性湿润气候，地貌以丘陵、山地为主，坡地面积较大，有“山城”之称。
重庆市是中国面积最大的城市，其中主城九区面积约为5467平方千米。巴南区以丘陵为主，低山次之，平地极少，面积约1825平方千米；渝北区北部为中山，海拔1460～800米、中部为低山，海拔800～450米、南部多浅丘，海拔450～155米面积约1452平方千米；北碚区内多山地丘陵，平坝较少，水系丰富，全区是“六分丘陵、三分山地，一分平坝”的自然特征，面积约755平方千米；九龙坡区海拔最高处为中梁山698.5米，海拔最低处是长江边小河口170米，丘陵约占全区土地面积的50%，以中、低丘为主，海拔高度在200—350米之间，面积约432平方千米；沙坪坝区呈丘陵、台地和低山组合的地貌结构，面积约383平方千米；南岸区背斜成山，向斜成谷，构成低山、丘陵、平坝、河流的组合地貌特征，面积约274平方千米；江北区地貌大多为“坪”、“丘”、“谷”、“坝”以浅丘陵为主，海拔为160—679米之间，地势东北高、西南低，面积约221平方千米；大渡口区自然环境优美，北有双山，南有长江，城市依低山岭而建，随山起伏，面积约103平方千米；渝中区东、南、北三面环水，西面通陆，为东西向狭长半岛，地形最高处海拔394米，最低处167米，面积约22平方千米。
2研究方法
2.1原理
从农村居民点的空间分布类型、用地比例等分析农村居民点的分布特征。选取地形、河流、城市中心以及交通等因素建立回归模型，分析这些因素对农村居民点空间分布的影响。
分别应用核密度估计和计算几何学中的voronoi图的变异系数（CV值）对居民点的空间分布类型进行探讨。
核密度是根据样本数据对密度进行估计，可以直观的得到居民点的空间分布类型。Voronoi图是以诸多地理空间实体作为生长目标，按距每一目标最近原则，将整个连续空间剖分为若干个Voronoi区，每一个Voronoi区只包含一个生长目标。Voronoi图的变异系数(CV)可以衡量现象在空间上的相对变化程度。当某个点集的空间分布为均匀分布时，其Voronoi多边形面积的可变性小，CV值低；当空间分布为集群分布时,在集群内(“类”内)的Voronoi多边形面积较小，而在集群间(“类”间)的Voronoi多边形面积较大，CV值高。
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但是，规则的周期结构和周期性重复出现的集群分布也会形成较高的CV值。Duyckaerts
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提出了三个建议值：当点集为随机分布时CV值为57%(包括从33%到64%之间的值)；当点集为集群分布时，CV值为92%(包括大于64%的值)；当点集为均匀分布时，CV值为29%(包括小于33%的值)。
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Voronoi图的定义如下：
设平面上的一个离散发生点集S={p1，p2，…，pn}，则任意点pi的Voronoi图定义为：
Ti=x：d(x，pi) 式(1)中，d为欧氏距离，x表示集合Ti中的元素。Ti是一个凸多边形，而且在特殊情况下是一个具有无限边界的凸多边形。Voronoi图是对平面的一种剖分，在任意一个凸Voronoi多边形中，任意一个内点到该凸多边形的发生点pi的距离都小于该点到其他任何发生点pj的距离，这些发生点也叫Voronoi图的质心或发生元。CV值是Voronoi多边形面积的标准差与平均值的比值,其计算公式为： CV值=标准差/平均值×100% (2) 农村居民点用地比例=农村居民点用地面积/研究区面积 回归分析是定量分析多个要素，从而得到各要素之间的关系。 P=β0+βiXi (3) 农村居民点核密度（P）、Xi代表回归分析中与核密度有一定关系的各要素：地形数据、坡度数据、距道路的距离、距水域的距离、距城市的距离。 2.2数据来源与处理 利用shp格式的重庆市主城区2009年1：10000土地利用现状图（全国第二次土地利用详查数据—二调数据），经过投影变换、坐标系变换等，利用arcgis的SQL空间数据查询功能，提取农村居民点、城市、行政界线。地形数据为SRTM90米分辨率的数据（国际数据服务平台）。由自由街景数据（http://www.vdstech.com/osm-data.aspx）经过投影变换、坐标系变换等，利用arcgis的裁剪功能得到交通，水域数据。 在Geoda中将提取的居民点数据转换为质心数据并在arcgis中用核密度分析，对居民点的空间分布类型进行分析。然后在mapinfo中，以分别以重庆主城各区，各个乡镇为设置目标，创建以每个居民点为发生元的voronoi图。再根据voronoi多边形面积计算CV值确定重庆主城农村居民定的空间分布类型。 在arcgis中利用地形数据提取研究区域的坡度，利用交通、水域以及城市数据进行缓冲区分析并将所有数转换为ASCII值利用clue自带的文件转换工具转换为spss中的数据，利用多元线性回归，进行数据分析。（因为在进行欧式分析后，得到的栅格数据是浮点型的没有属性表也不能直接创建属性表，但可以进行重分类得到属性表，为了数据准确所以采用clue） 3结果与分析 3.1农村居民点空间分布特征 农村居民点空间分布类型有集群型、随机型和均匀型3种，其中集群型往往与特定资源(如水、土、森林或交通要道等)的聚集分布有关，均匀分布则体现了资源条件的均匀性或人 [8] 类活动水平的相似性，随机分布表明居民地分布受资源条件与人类活动影响不明显。 图1 农村居民点核密度分析 由图1（核密度）可知：重庆主城农村居民点空间分布具有明显的空间集聚特性。总体上，它是以四山之间的平坦地带南北向不断向外蔓延。居民点的空间分布呈现出较强的方向特性，在市域的中部偏西居民点的密度较高，各级别核心在空间上的条带分布特征明显。农村居民点空间分布呈现明显的等级梯度。密度差异随离市中心距离增大而递减，离市中心越近的区域集聚特征越明显。居民点发展最快的是离市中心越近的沙坪坝区和九龙坡区。 区名 巴南 南岸 江北 大渡口 渝北 九龙坡 北碚 沙坪坝 由表1可知，重庆市各主城区居民点的用地比例均较低，但由于沙坪坝区和九龙坡区与渝中区接壤，距市中心的距离近，居民点用地比例相对其他区高。基于voronoi图的农村居民点空间分布各区的Cv值均远大于64%，空间分布类型均为集群型。 居民点数 46234 4945 5250 2514 30558 14158 23494 10936 用地比例% 5.82 7.49 5.28 8.76 6.48 10.34 6.87 10.21 Cv值% 138.50 354.23 741.68 374.25 201.40 779.11 160.12 317.32 表1重庆主城各区农村居民点空间分布 图2 南岸区泰森图 图3 南岸各乡镇泰森图 总体来讲，由表2.1-2.8可知，重庆主城基于voronoi图各乡镇农村居民点的空间分布特征为聚集型，居民点的用地比例；但是由于南岸区的迎龙镇地势平缓，海拔在200-500米之间，所以相对南岸其他乡镇密集程度较小；九龙坡地貌以中低丘陵为主，全区各乡镇的聚集程度相对平衡，只有华岩镇因与九龙镇（城市）相接，密集度较其他各镇较高；北碚区内多山地丘陵，平坝较少，水系丰富，居民点分布不均衡，在低丘陵地段以及近水区域Cv值较高；大渡口区的新山村街道，春晖路街道，跃进村街道属于城市用地，八桥镇与他们相接Cv值较其他两镇高；巴南区的跳石镇，安澜镇，惠民街道农村居民点为随机分布，其余各镇均成聚集分布，其中龙洲湾街道，李家沱街道，花溪街道，鱼洞街道，与大渡口区相接距离城市较近，所以Cv值相对其他乡镇高；而南泉街道，麻柳嘴镇，双河口镇，木洞镇，则与南岸，江北相接Cv值处于之间；沙坪坝区的井口镇与覃家岗镇距城市较近Cv值明显高于其他各乡镇，虎溪镇与陈家桥镇由于丘陵区域且有溪流贯穿Cv值也高于其他各镇；渝北区由于地势原因位于南部各乡镇的Cv值高于其他各镇，整体趋势为由南到北Cv值降低。 镇 南坪镇 南山街道 峡口镇 广阳镇 涂山镇 迎龙镇 长生桥镇 鸡冠石镇 镇 华岩镇 含谷镇 巴福镇 白市驿镇 石板镇 西彭镇 居民点数 804 1255 744 1792 838 3427 用地比例% 9.624 20.403 13.332 15.667 8.010 10.287 Cv值% 248.47 111.19 109.53 106.01 109.89 130.19 居民点数 36 595 669 954 98 1249 1060 284 用地比例% 2.51 9.14 10.00 8.99 4.71 9.30 5.41 11.30 Cv值% 202.99 135.59 174.68 135.23 346.76 79.35 319.37 125.24 表2.1南岸区各乡镇农村居民点空间分布 走马镇 金凤镇 铜罐驿镇 陶家镇 1561 1213 1028 1496 10.132 11.038 10.665 10.795 122.45 150.59 116.96 105.17 表2.2九龙坡各乡镇农村居民点空间分布 注：九龙镇与石桥铺街道属于城市用地，无农村居民点分布 镇 三圣镇 东阳街道 北温泉街道 复兴镇 天府镇 施家梁镇 柳荫镇 歇马镇 水土镇 澄江镇 童家溪镇 蔡家岗镇 静观镇 金刀峡镇 龙凤桥街道 镇 八桥镇 建胜镇 跳蹬镇 居民点数 1999 1640 247 2637 1660 675 2085 1823 1979 1792 419 1209 2993 1542 794 用地比例% 5.792 7.093 3.631 9.485 5.658 9.151 5.598 11.022 9.017 6.347 5.772 9.208 9.325 2.812 5.544 Cv值% 185.00 126.03 225.28 72.55 107.67 97.77 113.21 139.70 104.01 149.01 178.17 170.67 99.45 172.69 118.26 表2.3北碚区各乡镇农村居民点空间分布 居民点数 362 521 1631 用地比例% 16.807 10.266 6.337 Cv值% 286.54 188.69 130.01 表2.4大渡口区各乡镇农村居民点空间分布 注：九宫庙街道归入八桥镇进行计算；新山村街道，春晖路街道，跃进村街道无居民点分布 镇 龙洲湾街道 石龙镇 跳石镇 一品街道 接龙镇 安澜镇 石滩镇 麻柳嘴镇 双河口镇 木洞镇 丰盛镇 居民点数 1129 2871 2771 1464 5065 3120 1325 1906 2407 3358 2065 用地比例% 8.247 4.669 4.891 6.181 4.913 5.082 3.942 5.222 5.140 6.018 6.465 Cv值% 149.17 68.83 61.54 92.79 76.23 61.31 65.79 124.49 94.34 118.87 64.53