三峡典型区农村居民点格局及人居环境适宜性评价研究朱亮图文精Word文档格式.docx
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状的分布格局。
以渝北、万州和秭归移民区作为三峡典型区,利用面向对象分类和监督分类相结合的方法从高分辨率遥感影像提取了农村居民点。
在此基础上利用GIS技术对农村居民点空间分布规律特征和制约农村居民点分布的要素如海拔、坡度、坡向、道路、水源等进行了分析;
借鉴农用地评价方法,利用评价中的多指标综合评价法,结合层次分析法(AHP生成人居环境适宜性评价图。
研究结果表明,三峡农村居民点受到海拔、坡度、坡向等因子的影响呈现出较明显的空间分布规律。
三峡典型区农村居民点格局及人居环境适宜性评价结果为农村居民点布局的合理规划提供了参考和依据。
关键词:
格局;
农村居民点;
遥感;
地理信息系统;
人居环境;
适宜性评价
文献标识码:
A
居民地又称“居民点”或聚落,是人与自然相互作用的产物,是人类从事生产和生活的需要而集聚定居的各种形式的居住场所[1~3]。
农村居民点作为农村人地关系的表现核心,其空间格局是农村居民点体系职能类型结构和规模序列结构在区域内的空间组合表现形式。
它是区域自然、社会、经济以及历史发展的综合反映,其布局形态演变的实质是其地域内外动力机制作用下居民点的空间移动以及功能组织结合状况的变化[4]。
与我国平原区众多农村居民点呈团簇状分布不同,三峡库区农村居民点布局突出特点是“小、散、乱”[5,6],总体上呈现出“满天星”状的分布格局[7]。
这种“满天星”状的分布格局在一定程度上造成了目前三峡库区农村基础设施落后,土地资源浪费严重,不利于农村经济的发展和农村生活环境的改善。
三峡工程的修建和百万移民的后靠安置很大程度上改变了原来的居民点分布格局。
移民后靠安置造成的房屋和人口密度增加以及三峡工程淹没和迁建占用了大量耕地等问题加剧了该区域原本已经十分紧张的人地关系。
进行农村居民点格局及人居环境适宜性评价研究有助于农村居民点的布局优化,为进一步促进该区域农村居民点用地的集约化利用和资源的合理化配置及缓解紧张的人地关系、改善农民的生存环境和生活质量、促进农村经济的良性发展提供了参考和依据。
国内对居民点格局的研究集中在利用GIS方法、结合LUCC或利用景观格局方法对农村居民点进行研究。
孙华生和陈振杰等利用GIS空间分析方法分别对浙江省仙居县和桐庐县居民点空间格局或变化进行了研究[8,9];
田光进等利用中国1∶10万土地利用动态变化数据,研究了20世纪90年代中国农村居民点用地动态变化时空格局[10];
蔡为民等运用景观生态学的理论和方法,分析了东营市1985~2003年农村居民点规模、分布格局的总体变化以及在黄河三角洲不同区域的差异和成因[11]。
但利用GIS技术和适宜性评价分析方法对区域尺度尤其是三峡地区的农村居民点空间分布规律和人居环境的研究较少。
本文利用面向对象分类和监督分类相结合的方法从高分辨率遥感影像提取了农村居民点,在此基础上利用GIS技术结合各种辅助数
收稿日期:
2010-11-16;
修回日期:
2011-01-13
基金项目:
中国科学院知识创新工程重大项目“重大工程生态环境效应遥感监测与评估”(KZCX1-YW-08-01-01;
国务院三峡办项目“三峡工程生态与环境遥感实时动态监测”(SX[2002]-004
作者简介:
朱 亮(1982~ ,男,湖北省洪湖人,助理研究员,博士,主要从事生态环境遥感和GIS研究.E-mail:
zhuliang@irsa.ac.cn
*通讯作者E-mail:
wubf@irsa.ac.cn
据对农村居民点空间分布规律特征和制约农村居民点分布的要素进行了分析,并选取了海拔、坡度、坡向等因子利用多指标综合评价法和层次分析法开展了农村人居环境适宜性评价研究。
1 研究区与数据源
1.1 研究区
三峡库区位于长江上游下段,地理位置为东经106°
00′~110°
50′,北纬29°
16′~3
1°
25′,东起湖北省宜昌,西迄重庆江津市。
受回水影响的水库淹没区和移民安置涉及的20个县市称为库区,包括湖北省的宜昌市夷陵区、秭归县、兴山县、巴东县和重庆市的巫山县、巫溪县、奉节县、云阳县、开县、万州区、忠县、
石柱县、丰都县、涪陵区、武隆县、长寿区、渝北区、重庆主城区、巴南区、江津市共20个区县
(市[12]。
库区幅员面积5.79万km2
。
三峡移民区是因三峡工程的修建和水库蓄水而安置移民的区
域,面积约1.76万km2
大致分布在沿江两岸10
km范围内,
该区域属长江及支流沿岸深丘、低山河谷地带。
本文选择了渝北、万州和秭归移民区作为典型研究区,
它们的位置如图1所示。
渝北移民区位于库尾,以丘陵地貌为主,海拔在750m以下,是库区移民人数较少的区县;
万州移民区位于库区腹心,为典型的丘陵低山地貌,海拔在1 450m以下,是库区移民人数最多的区县;
秭归移民区位于库首,以中高山地貌为主,海拔在2 100m以下,是库区移民人数较多的区县
图1 研究区Fig.1 Study
Area1.2 数据源
遥感影像数据主要利用了SPOT5、QuickBird和IKONOS。
辅行政
区划矢量图、数字高程图(DEM、1.5万土地利用图、1.5万土壤侵蚀风险度图等。
2 研究方法
2.1 农村居民点提取方法
传统的基于像素的遥感分类方法侧重于地物的光谱信息,忽视了地物的空间特征。
面向对象的分类方法则是通过对影像的分割,
使同质像元组成大小不同的对象。
正是由于对象内部的光谱差异小,所以对任一对象可以忽略其纹理等空间信息,而从
光谱和形状两方面刻画[
13]
本文采用了面向对象分类为主,监督分类为辅的方法从高分辨率影像上提取了农村居民点。
在通过多尺度分割可以很好的从影像上分割出居民点对象的区域采用面向对象的分类方法;
在阴影、
水汽等造成局部影像质量较差而难以正确分割出居民点对象的区域则采用了监督分类的方法。
面向对象分类方法利用居民点的光谱特征、面积、形状等建立成员函数,
将农村居民点与其他类别区分开来;
监督分类则通过选取样本,利用最大似然法进行分类,
然后通过形状指数将过大或者过小的图斑去除以提高居民点的分类精度。
自动分类完成后,对于漏分、误分和部分形状边界不准的斑块,需要进行手工修改。
2.2 农村居民点格局及人居环境适宜性评价方法
农村居民点空间格局现状和分布规律的研究主要是在ArcGIS Desktop
9.0软件的支持下,利用各种空间分析和统计方法进行了计算分析,研究了农村居民点同区域自然环境的关系。
人居环境适宜性评价是通过和人居环境密切相关的各种因子进行综合分析,得到人居环境适宜性分布情况。
进行农村居民点人居环境适宜性评价能为农村居民点布局优化提供有用的决策信息。
本文借鉴了农用地评价方法,利用评价中的多指标综合评价法,结合层次分析法(Analytical HierarchyProcess
简称AHP法计算权重,然后进行评价的分值计算,最后确定出适宜性等级。
不同评价因子形成的图层之间的合并规则是通
过权重确定的,
权重决定某一特定图层对适宜性的贡献程度[
14]
本文应用层次分析法确定人居环境因子权重,它的基本原理是把所研究的复杂问题看作一个大系统,通过对系统的多个因素的分析,划分出各因素间相互联系序层次;
再请专家对每一
6
23 长江流域资源与环境 第2
0卷
层次的各因素进行客观的判断后,相应给出相对重要性的定量表示;
进而建立数学模型,计算出每一层次全部因素的相对重要性的权值,并加以排序;
最后依据排序结果进行规划决策和选择解决问题的措施。
其特点是具有高度的逻辑性、系统性、简洁性和实用性。
依照层次分析法的原理,将指标分为3层:
目标层(A、准则层(B、指标层(C,所建立的评价指标体系层次结构图如图2所示。
通过建立判断矩阵、层次排序和一致性检验获得评价指标的权重。
评价因子标准等级值的确定一般采用4种方法,第一种是采用评价数据的平均值法;
第二种是采用国家和行业有明文规定的标准值;
第三种是根据专家判断,确定等级划分标准;
第四种是采用大量数据,研究评价因素和评价对象之间的定量关系,
从而划分合理等级[15,16]
本文采用了第三种方法,通过查阅相关
文献并咨询有关专家,
同时结合研究区的特点对各因子的适宜性级别采用四级量化法,即极适宜(S4、适宜(S3、不适宜(S2和极不适宜(S1
得到评价因子的量化分级表,
然后进行栅格因子的重分类,并将各个栅格数据均重采样至10m,以各个栅格单元作为评价单元
图2 人居环境适宜性评价指标体系层次结构图Fig.2 Hierarchy
of Human Settlement EnvironmentSuitability
Evaluation Indicator System人居环境适宜性评价模型采用了多指标综合评价法。
该方法的基本原理是通过累加型公式(加权分值和公式进行指标的得分计算,其数学模型为:
Pi=
∑m×
n
i=1
WiCi
(
i=1,2,3……m×
n式中:
Pi为所有参评因子的总分值;
Wi为第i个因子的权重;
Ci为第
i个因子的分值。
3 结果分析
3.1 农村居民点空间分布规律特征
农村居民点遥感解译和实际调查结果表明,三峡移民区农村居民点规模小、密度大、分布散乱,呈现"
状的布局结构。
农村居民点多以单户或者几户人家聚集在一起的形式组成一个院落,居民点朝向各异,
前后错落不齐,这与北方农村居民点集中分布的风格迥异。
农村居民点沿道路和河流呈集中带状式分布的情形在三峡移民区十分普遍,这种分布格局有利于农村生产生活,但占用了许多耕地,破坏了村镇整体空间布局,不利于村庄的整体布局和发展,也使得交通通行不畅,易发生事故。
受自然、社会、经济以及历史发展等的综合影响,三峡移民区农村居民点在空间分布上存在一定的区域差异:
(1
库首区域以中高山地貌为主,该区域农村居民点离散程度较大,主要分布在海拔500m以上,坡度大于15度的区域。
(2
库中区域以丘陵低山地貌为主,该区域农村居民点主要分布在海拔900m以下,坡度在8~25度的区域。
(3库尾区域以丘陵地貌为主,该区域农村居民点主要分布在海拔300m以下,坡度在8~15度的区域。
三峡农村居民点间平均最临近距离基本都大于15m,部分甚至在100m以上。
平均最临近距离秭
归>
渝北>
万州,
这主要受到地形、人口、经济等因素的综合影响,农村独居和依道路、水源、田地而建的习惯也对居民点的离散程度产生一定影响。
3.2 制约农村居民点分布的要素分析3.2.1 海拔
渝北移民区的农村居民点集
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