张兴菊，王 琦

(1.贵州省林业调查规划院，贵州 贵阳 550003；2.贵州省林业勘察设计有限公司，贵州 贵阳 550001)

1 引言

聚落是人类作用于自然环境的结果，其在人与自然共同作用下发展，是人地关系系统研究的核心[1～5]。19世纪至今，关于聚落的研究角度、方法等多样化[6～10]，从多角度、多领域对聚落演变进行探讨，始终是各研究者关注的课题。喀斯特地区聚落演变受到自然环境的制约，具有显著的喀斯特特征，不同程度的喀斯特环境聚落呈现不同的空间演变趋势，体现了喀斯特地区人地关系发展。

本文选取贵州省典型喀斯特地区——毕节市为研究区域，基于GIS技术，从2000年、2005年、2010年、2015年4个时期遥感影像中采用目视解译的方式提取研究区聚落数据，运用定性分析和定量分析，并结合其特殊的自然环境背景[11]，科学研究喀斯特聚落水平空间特征，探讨聚落在喀斯特水平空间分布规律，为聚落良好发展提供科学的依据。

2 数据来源与研究方法

2.1 研究区概况

贵州省毕节市位于贵州省西北部(图1)，地处川、滇、黔三省交界处(103°36～106°43，26°21～27°46)，海拔介于457～2900.6 m之间，喀斯特地貌发育形态多样，区域内裸露岩石以碳酸盐岩类沉积岩为主，是贵州省典型的喀斯特发育地区之一。研究区域下辖8个区(县)，即织金县、赫章县、大方县、纳雍县、金沙县、黔西县、威宁彝族回族苗族自治县和七星关区，地区面积26848.5 km2，占贵州省总面积的15.25%；以毕节市为例具有如下特点：①研究区受到地形地貌的制约，生活生产方式与自然环境有着密切联系，经济发展相对滞后，聚落空间分布具有显著地域分异特征，是贵州省喀斯特地区的典型代表。②区域内居住着汉族、白族、彝族、布依族等45个民族，少数民族人口占25.88%，是一个多人口、多民族杂居的区域。

图1 毕节市区位

2.2 数据来源及处理

为探讨研究区聚落空间演变规律，聚落数据主要以2000年TM影像、2005年CBERS影像、2010年ALOS影像、2015年资源二号、资源三号等影像为基准提取。利用ERDAS软件对各年份遥感影像进行几何校正、波段融合以及拼接等处理，基于遥感影像的基础上进行人工目视判别提取研究区喀斯特聚落数据。

3 研究方法

3.1 相关性验证

聚落之间是否存在相互影响关系，则通过相关性验证其分布规律，分析研究区聚落演变在水平上的特征。采用空间关联维数对聚落相关性进行验证，对其聚落系统结构形态进行描述，研究聚落各用地之间存在的空间相关性，讨论研究区聚落水平空间分布特征，表达公式如下[12]。

(1)

(2)

C(r)∝rD

(3)

lnC(r)=Dlnr+b

(4)

式(1)～(4)中，C(r)为聚落空间关联维数；r为码尺；N为研究区内聚落点数量，dij表示第i个聚落到第j个聚落的直线距离；H(x)为Heaviside函数，若x>0，函数值为1，若x≤0，函数值为0；D为关联维数值。

3.2 核密度估计

核密度估计主要用于分析聚落水平空间分布的聚集程度，以计算后核密度数值大小表达聚落水平空间分布聚集与离散程度，其表达式如下：

(5)

式(5)中：f(x,y)为某一聚落点(x,y)的核密度，n为聚落数量，h为评价范围半径，k为核密度函数，di是指两个聚落点之间的距离。

3.3 演变评判

聚落演变评判主要以聚落演变重心为依据，对其各时期演变重心进行分析，绘制多时期聚落重心变化轨迹，反映聚落水平空间变化方向，是常用评判聚落水平空间分布特征方法之一，其表达式如下：

(6)

式(6)中：(X，Y)为聚落的重心点，Pi为聚落数量，Xi为第i个聚落所在的经度，Yi为第i个聚落所在的纬度。

4 数据分析

以2000～2015年遥感影像数据为基础，提取2000、2005、2010、2015年4个时期研究区域内8个县聚落数据，运用ArcGIS空间分析工具，并结合研究区内各县实际情况对其聚落水平空间分布特征进行分析探讨。

4.1 聚落结构形态特征

本文采用相关性验证的方法，探讨研究区域内8个县聚落结构形态特征，利用ArcGIS软件分别计算研究区域内8个县空间关联维数值D，表达各县域内聚落结构形态特征。空间关联维数值D范围为0～2之间，当D趋于0时，则表明聚落在水平空间分布越集中，相互作用越大，相关性越强；反之，则表明聚落在水平空间分布越分散，相互作用越小，相关性越弱。

从结果来看，2000～2015年期间，研究区域内各县关联维数值D逐渐增加，则表明各县域内聚落在水平空间分布上越来越离散，并以任一点为中心呈现平均分布趋势，聚落间相互作用越来越小，相关性弱。

4.2 聚落聚集程度

如图2所示，2000～2010年期间，聚落核密度值增加较大，但威宁彝族回族苗族自治县和金沙县城镇区域聚落密度值变小，即两者城镇区域聚落分布区域离散；2005～2010年期间，由于新农村运动的影响聚落变化明显，水平空间变化较2000～2005年大；2010～2015年期间，随着聚落发展对周围环境的影响，人们开始注重生态环境问题，更多关注人与自然可持续发展关系，聚落演变趋于平缓，聚落密度变化较小。2000～2015年期间，赫章县和织金县在四个时期聚落水平空间分布离散，在聚落核密度值较其他县域小，聚落水平空间分布面积整体增加，聚落密度增加，聚落发展分别向各县城镇区域聚集并向县城镇区域范围外扩展的趋势，说明在此期间当地扶贫搬迁工作成效明显，居民对当地政策采取相应措施，聚落向各县城镇区域方向迁移。

图2 毕节市2000～2015年聚落密度分布

4.3 聚落水平演变方向

聚落的重心位置体现了聚落发展方向，在一定程度上表明其空间发展，是体现人地关系的一种方式。如表1所示，在2000～2015年期间，研究区域内8个县域内聚落重心存在不同程度偏移，其中七星关区聚落重心偏移距离最大，为3574.23 m；纳雍县聚落重心偏移距离最小，为678.09 m。

从各时期来看，2005～2010年期间，受新农村运动的作用，研究区各县域聚落向城镇区域聚集，聚落重心偏移程度最大；2010～2015年期间，城镇聚落发展达到饱和，生态环境问题出现，为协调人与自然关系，发展策略更为合理，不再是盲目集中于城镇区域，更多是协调区域发展，研究区各县聚落重心偏移较小。

表1 毕节市2000～2015年聚落重心偏移距离统计 m

5 结论

本文选取贵州省黔西北地区——毕节市为研究区，以GIS技术为技术支撑，采用水平空间相关性、核密度以及聚落发展重心的方法进行研究，结合研究区实际发展情况对其聚落水平空间演变特征进行探讨，结果表明：研究区聚落水平空间演变特征明显，受当地政策影响效果显著，不同时期聚落水平空间分布呈现不同变化趋势。

聚落的发展受自然条件的限制以及人为主观意识能动的影响，具有一定水平空间分布特征，喀斯特地区聚落水平空间分布特征显著，是表现人地关系的一种方式。因此，合理推进聚落发展是协调人地关系、可持续发展的必要途径。