基于GIS-AHP的乡村居民点空间结构优化研究

栏目:文章 发表于:2020-02-15 13:01查看: 11
陈玉山朱英明[摘要]当前我国乡村【出现】日趋严峻的“乡村病”,而【加快】【进行】乡村规划【建设】,优化乡村【空间】结【构成】为【重要】【任务】。基于GIS-AHP【方法】,【构建】了乡村【空间...

陈玉山 朱英明

[摘 要] 当前我国乡村【出现】日趋严峻的“乡村病”,而【加快】【进行】乡村规划【建设】,优化乡村【空间】结【构成】为【重要】【任务】。基于GIS-AHP【方法】,【构建】了乡村【空间】【结构】优化【的交】通便捷【因素】、【环境】适宜【因素】、乡村氛围【因素】、乡村地形【因素】4个二级指标【因素】;用AHP【计算】出指标【的权】重和子权重;用地理【信息】【系统】的GIS【的缓】冲区【技术】,【分析】了【各个】【影响】【因素】【的缓】冲区;并用栅格【叠加】【技术】,【计算】和显【示出】优化【后的】乡村【空间】【区域】。这【给我】国乡村【空间】【结构】优化【提供】了参考【方法】。

[关键词] GIS;【层次】【分析】法;【空间】【结构】;缓冲区【分析】

[中【图分】类号] F061.5[文献标识码] A[文章编号] 1009-6043(2019)12-0020-03

Abstract: At present, there is an increasingly serious "rural disease" in China's rural areas. It is an important task to speed up the rural planning and construction and optimize the rural spatial structure. Based on the method of GIS-AHP, four secondary index factors for rural spatial structure optimization were set up, in terms of traffic convenience factor, environmental suitability factor, rural atmosphere factor and rural terrain factor. The weight and sub weight of the index was calculated with AHP. The buffer zone of each influencing factor was analyzed with GIS buffer zone technology. The best Rural space area after transformation was calculated and displayed with grid superposition technology. This provides a reference method for the optimization of rural spatial structure in China.

Key words: GIS, AHP, spatial structure, buffer zone analysis

一、引言

改革开放【以来】,【伴随】【工业】化和城镇【化的】【快速】【发展】,我国经济【取得】【巨大】的【成就】,【可是】长期【以来】,城乡二元【体制】下偏向【城市】【的发】展战略和分配制度,【使得】【每年】【都有】近上【千万】的乡村【人口】【离开】农村【进入】【城市】【生活】;这【不仅】【加深】【了我】国城乡分割、人地分【离的】矛盾,也制约了经济【发展】、城乡【发展】转型【的进】程;【从而】带来当【前的】“城进村衰”、农村空心化和日趋严峻的“乡村病”[1]。【同时】,我国乡村【内部】也【出现】过度【集中】和【碎片】化【的极】【不平】衡【发展】。【十九】大报告【明确】提【出了】【实施】“乡村振兴战略”;2019年【中央】一号文件【再次】提出“【解决】好‘三农【问题】,推动乡村【全面】振兴,【加快】【推进】农业农村现代化”。【因此】,【加快】【进行】乡村规划【建设】,优化乡村【空间】【结构】,也将【成为】【今后】我国农村【地区】【发展】和【重点】关【注的】【核心】【问题】。

国内【外的】学者【对于】乡村【空间】优【化的】文献【比较】多,主【要有】【以下】【几个】【方面】。【一是】【影响】【因素】【研究】,Carrion(2004)基于probit【模型】,【认为】城镇化背景下农村人【口的】空心化、农业产业【结构】的调整、【生活】【方式】、农村功能等【变化】,【影响】乡村聚【落的】【土地】扩张[2]。李红波等(2012)【认为】耕地是安徽乡村【地区】的景观基质,【也是】【影响】农村聚落分布【格局】的【重要】【因素】[3]。吴【可人】(2015)[4]【针对】长三角【地区】乡村【空间】【土地】【利用】【效率】较低等深【层次】【问题】,探讨现有农村规划【建设】政策,【构建】该【地区】乡村【空间】的【建设】【布局】。二是乡村聚落【空间】体系和分布【研究】,国外乡村聚落体系与分布深受【中心】地【理论】、【扩散】【理论】及【区域】【发展】【理论】【的影】响(陈宗兴,1990)[5]。Sarly(1972)探讨居民点分【布的】“半径-成本-【距离】”模式,【研究】居民【点的】选址和半径与市【场的】【距离】之【间的】【关系】,进【一步】修正A.Loseh的【模型】[6]。【此外】,HillM(2003)【认为】村庄分布【呈现】集聚-【分散】混合模式【的地】区,【能够】较好反映克里斯泰勒的【中心】地等级特征[7]。国内【主要】【从中】观和微观尺度对乡村聚落【空间】分布【格局】【进行】【研究】,王传胜等(2011)【利用】云南省昭通市坡地乡村聚落为【研究】地區,运用GIS【方法】和【区域】【发展】【理论】,【研究】其乡村聚【落的】【空间】【结构】,进【一步】探讨坡【地聚】落【空间】的【形成】[8]。刘彦随等依据农村聚【落的】交通【条件】、制度【因素】、社会经济与收入等【影响】空心化【因素】,提出遏制聚落空心化【的有】效途径。三是基于GIS的乡村【空间】【结构】优化【研究】。乡村【空间】优【化的】【研究】转向多角度、多学科综合性【的视】角【研究】;基于GIS的【技术】【方法】,【研究】乡村聚【落的】【空间】分布和优化【规律】上【具有】良【好的】应用【效果】,Silberman(2010)运用GIS【技术】对石质山区滑雪【地的】聚落【属性】【进行】【分析】,筛选出【适合】【成为】滑雪度假小镇【的聚】落【空间】[9]。【还有】【利用】与【模糊】数学【结合】的GIS【方法】【研究】地理现【象的】【空间】分布和优化【问题】(杨忍等.2013)。四是【空间】【结构】分布多【因素】【研究】上,朱倩琼等(2017)【利用】因子【分析】【方法】从乡村【流动】【人口】、乡村【自然】【条件】、【都市】扩张、【工业】化等【因素】对【都市】【地区】农村【空间】【结构】【进行】探讨,【研究】【形成】机制[10]。

综上所述,【已有】学【者对】乡村【空间】【结构】【做了】【影响】【因素】、形态和【类型】【以及】【空间】优化【四个】【方面】的【研究】,【发现】【系统】【研究】乡村【空间】【发展】的【比较】少;【从而】【认为】该【领域】【研究】仍【需要】进【一步】挖掘和深化。【为此】【根据】我国乡村振兴战略,运用arc GIS软件和AHP【方法】对案例【中的】乡村【空间】【结构】的【未来】【发展】【进行】优化讨论,【也为】乡村【改造】【提供】【有效】【的可】【执行】【方法】。

二、【研究】【方法】【基础】

本【研究】【主要】【采用】【层次】【分析】法(AHP)和地理【信息】【系统】(GIS)相【结合】【进行】【研究】乡村定居点【空间】【结构】【研究】,并利【用相】关【层次】【分析】软件YaaHP(V5)和ArcGIS10.0【进行】运算。

(一)AHP【的指】标体系【方法】

【层次】【分析】法(AHP)是【如何】【建立】决策【元素】【的层】级【关系】【以及】评价各【个层】级【元素】的【相对】值,是定性与定量相【结合】【的决】策【分析】【评估】法。决策【过程】中【可以】【利用】【模型】量化来【分析】【处理】【问题】。AHP【分析】【问题】【包括】4个【部分】:【明确】【问题】后列【出相】关【因素】【建立】层级【结构】【模型】、【建立】成对【比较】矩阵、【计算】相关【因素】【的权】重和【各方】案的【相对】【评估】值、验证一致性。乡村【结构】【空间】评价【可以】【通过】AHP对【区域】【内生】态【环境】【因素】作出【分析】,【为了】现实与【分析】【更加】拟合,指标选取应当【遵循】【如下】原则:在可量【化的】【基础】上【做到】定性与定量【结合】;指标体系【的选】取【需要】【具有】实用性和可【操作】性;相关决策【因素】【的选】取要【具有】层级【结构】。

【其中】,在【计算】相关【因素】【的权】重【过程】中,用【判断】矩阵【进行】一致性验证,公式【如下】:

CI【是一】致性指标,RI【是平】均随机性指标,【只要】CR值要小于0.1时,【可以】【判断】权重矩阵【的一】致性【可以】接受;【否则】【需要】对权重矩阵作适当修正。

(二)GIS【研究】【方法】

地理【信息】【系统】(GIS)【的缓】冲区【分析】,俗称千层饼模式。在乡村【空间】【结构】优化【过程】中,【包括】对乡村【空间】【结构】的社会经济、生态【环境】等【因素】【进行】单项【空间】【结构】性评价。【然后】用ArcGIS软件地【图的】【叠加】【技术】生成综合的适宜性评价【结果】。【目前】【利用】GIS【进行】定【量的】【空间】【结构】性评价,【正在】【得到】普及。GIS的引入【可以】综合更【多的】乡村【空间】【结构】评价因子,也【可以】开展更细致的子因子【进行】【适应】性评价。这【使得】乡村【空间】【结构】优化,【可以】【进行】得【更加】【深入】。

其【过程】:首先对【各个】【影响】【因素】做适宜性评价,【统一】【分成】1至5级,并转【换成】栅格【数据】,【然后】对【影响】【因素】的栅格【数据】【进行】加权【叠加】运算。【得到】【每个】栅格【代表】的【空间】地【块的】综合评【价值】。【最后】,对属有综合评【价值】的栅格【数据】【进行】【重新】分类定级,【得到】定居点乡村【空间】【结构】综合评价【的可】视化图。【其中】,对【各个】单【因素】的乡村【空间】【结构】性评价【价值】【分成】1至5级,并按【需要】【进行】【特殊】【处理】分类,5级【代表】最佳的,1级【代表】【完全】【不能】适【用的】【空间】,3级是【勉强】【可以】使【用的】。

(三)【基本】【数据】

本文【研究】【地区】【为我】【国的】【一个】某山区Y镇。该镇地理环【境和】【发展】状况的【基本】【情况】如图1。【研究】【地区】【的面】积为1558公顷,【其中】,镇【建成】区有41.4公顷。正【周边】有2个【独立】的【工厂】和5处较【大的】农村居民點,【研究】【范围】中【包括】【河流】、溪流、公路等【自然】【条件】。

三、乡村【空间】【结构】【因素】【的缓】冲【分析】

(一)AHP【方法】的乡村【空间】【结构】【分析】

1.乡村【空间】【结构】【因素】【选择】

乡村【空间】【结构】评价指标【的权】重对【整个】乡村【空间】【结构】优化起【重要】的【作用】,权重【越大】其【作用】【越大】,对【最终】优化【结果】的【作用】【就越】大。【每个】【因素】【之间】分配【不同】权重,将会【导致】【不同】【的结】果。本文在层级【分析】法中【采用】德尔菲法,构造两两【判断】矩阵来判定【各个】【因素】之【间的】【相对】【重要】【程度】,并【利用】yaahp软件【计算】乡村【空间】【结构】【的权】重。

本文选取交通便捷【因素】、【环境】适宜【因素】、乡村氛围【因素】、乡村地形【因素】4个二级指标【因素】;离省道【距离】、离县道【距离】、滨水【环境】(【河流】,溪流)、树林【环境】、远离【工业】污染、距镇【建成】区(【距离】乡镇)【距离】、地形坡度、地形【高度】,共8【个三】级指标【因素】【进行】【层次】【分析】。

2.AHP【的权】重【结果】

【经过】yaahp软件【计算】,相关因子权重【结果】【如下】,【并且】CR值小于0.1,符【合一】致性【要求】。

(二)GIS【方法】下乡村【空间】【结构】多种缓冲区【分析】

1.【影响】【因素】【的分】类标度【建立】

在【层次】【分析】的【基础】上,【利用】GIS缓冲区【分析】【技术】对Y镇的乡村【空间】【结构】中,【已经】【选择】【的交】通便捷【因素】、【环境】适宜【因素】、乡村氛围【因素】、乡村地形【因素】4个二级指标的【各个】子【因素】(离省道【距离】、离县道【距离】、滨水【环境】(【河流】,溪流)、树林【环境】、远离【工业】污染、距镇【建成】区(【距离】乡镇)【距离】、地形坡度、地形【高度】)【单独】【进行】量化,并【通过】1-5【级的】分类标度后。

2.乡村【空间】【结构】【因素】【的缓】冲【分析】

【计算】出可视化【的缓】冲【范围】,然【后各】个【因素】【不同】【的权】重【进行】栅格【数据】的【叠加】【分析】,【得出】直【观的】可视【化的】栅格【数据】图。

ARCGIS软件把【各个】【因素】都【经过】把分级转【换成】栅格【数据】,【得到】单【个的】缓冲评价图,相关【主要】图形【显示】【如下】:

3.乡村【空间】【结构】优化评价

【根据】单个【影响】【因素】的评【价值】,约定3【分是】【可以】接【受的】乡村优化【空间】【结构】【的最】低值,5分【代表】最佳适宜优化值,4分【代表】较佳适宜优化值;1-2分【代表】不【适合】和【最不】【适合】值。基于高程【数据】【的可】【获得】性,栅格【的最】小【面积】为S=100*100。其【叠加】【分析】【的结】果如图

从【分析】【结果】【显示】上【来看】,【可以】扩展【建设】【的最】佳乡村居民【空间】,是Y乡镇【已经】【建设】【好的】区【域的】南部、西部和北部,【并且】有较【大的】扩展【面积】,【可以】【满足】【未来】乡村城镇化【人口】对【居住】【地的】需求,而东部【仅有】少【部分】【面积】【可以】适用。

三、结论

【第一】,对乡村【空间】【结构】优化是【未来】乡村居民点或【者是】【特色】小镇【建设】和总体规划的【一个】【重要】【的前】期【工作】。本文【利用】GIS-AHP【方法】【构建】了基于【层次】【分析】法的多准则评价【方法】,还【可以】【继续】扩展为依据【不同】【土地】【因素】,在【形成】【不同】的【空间】【结构】【的优】化用【地方】案。

【第二】,文章合【理的】选取乡村【结构】【因素】【的分】级指标,运用GIS【的缓】冲区【方法】,优选乡村居民区【的优】化半径,使乡村【空间】【结构】收到【影响】【因素】【的变】化符合【实际】需求,具【有可】视化【效果】,更有【研究】【价值】。

【第三】,从优化乡村【空间】【结构】【的影】响【因素】【来看】,促进乡村公路、河域等【基础】设施的【建设】,【能够】【加快】乡村城镇化【的进】程,促进乡村【的发】展。【但是】,本【研究】把Y乡镇【作为】【一个】【封闭】【区域】,【忽略】【周边】【城市】域【其他】铁路和机场【的影】响,只【分析】了【重要】交通【基础】设施和【自然】【环境】,【从而】【存在】【一定】的局限性。

[参考文献]

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[【责任】编辑:王凤娟]

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