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陈Yanpeng高,蒙牛, ”乡镇空间形态演化和影响因素:一个二维的视角”,复杂性, 卷。2020年, 文章的ID5617545, 12 页面, 2020年。 https://doi.org/10.1155/2020/5617545
乡镇空间形态演化和影响因素:一个二维的视角
文摘
农村的栖息地是食品、生态、和文化,为人类生存和发展不可或缺的基础。农村居民点的空间和时间演化评估有助于促进农村科学发展。本研究利用分形理论、重心模型和空间句法分析沈阳Ciyutuo街道的时空演化及其影响因素基于地理空间数据从2009年到2019年,从内部和外部形态变化特征。的外部特征,从2009年到2019年,密实度指数从0.414上升到0.454,膨胀率从1.17%上升到3.11%,扩张强度从0.05%上升到0.15%。从2014年到2019年,街道的西部经历了最大的膨胀率和扩张强度。建设用地的重心转移到西部和西南地区。土地利用的内部特征取决于地理条件。集群形成的农村居民点在南北方向由于地形和沿着河边band-like的方式。从2009年至2019年,街道的集成级别提高,集成轴的规模和数量增加,形成多核树状结构。皮尔森相关分析表明,城市化是影响土地利用时空演变的主要因素,交通便利,工业园区,毗邻河有小的影响。 This study provides a theoretical basis for the development of Ciyutuo Subdistrict and provides a reference for the development of similar commercial towns.
1。介绍
农村居民点的形式的进化过程中土地布局和空间结构进行自发的或不可避免的变化以适应社会和经济的需求,由不同的影响因素。农村空间形式的发展中扮演着重要角色在农村的复兴定居点和城乡的一体化。跨学科研究农村形态进化涉及地理、生态学、社会学、城市规划。研究内容丰富,研究方法多样化。
先前的研究已经集中在物质形态的变化和农村定居点的社会空间。形态的演变可以从两个角度分析了农村居民点,即。外部形态和内部结构。进化的外部形式的农村居民点主要以两种形式:土地使用(1- - - - - -8)和景观模式(9- - - - - -12]。由于快速的城市化,农村地区已经经历了土地使用转换,提高土地利用的效率。从农业土地的基本使用改变了城市和农村建设的目的(3),城乡建设用地不断扩大。此外,土地利用结构(6- - - - - -8)农村定居点和空间模式(4,5不断优化。同时,建设用地的扩张增加了整个景观格局的异质性和碎片(9- - - - - -12]。农村解决补丁的数量和面积增加,和补丁的耕地,林地等生态土地正在萎缩和破碎。生态模式在农村地区被毁。内部结构的演变特征,农村居民点主要是受地理环境和道路网络的变化。地理环境影响的空间形式的进化的村庄。目前,大部分研究在这一领域主要集中在地区具有独特的地貌,如江西(13],山西[6)、贵州(7),广东(14]。然而,没有足够的研究在中国的北部平原。与此同时,农村定居点通常运输沿线的开发和径向扩张。可访问性的道路网络中扮演着重要角色在推动农村空间格局的变化(15,16]。道路可达性中心城市和城镇不同的排名对农村定居点的分布有不同的影响。路可访问性城镇对农村的空间分布影响最大的定居点,而获得地市级城市较小影响农村定居点的分布。
土地利用研究方法在农村定居正变得越来越多样化。这些方法包括输入理论(17),空间自相关和空间变异性地图测量模型(18基于gis技术,综合分析(19,20.)、分形理论和土地利用和土地覆盖(LULC)和细胞自动机的人工神经网络(CA-ANN)模型(21- - - - - -24]。研究方法大大发展,这有利于更全面了解农村土地利用的时空演化定居点。
之间存在着密切关系的内部和外部因素农村空间形态。交通网络和自然条件影响土地利用的分布。类似地,土地利用的变化可以导致交通系统改进和更好的适应自然环境25]。虽然农村居民点的空间格局分析从不同角度,先前的研究已经提供单方面的角度对农村发展模式,很少使用的两个维度分析它外部形态和内部结构。本研究的目的是研究农村定居点的时空模式和相应的影响因素从上述二维视角。等研究方法分形理论,引力模型和空间语法被用于城市和乡镇农村居民点的时空演化特征从内部和外部的角度。这项研究的结果提供了一个理论依据Ciyutuo街道的发展促进经济发展,加强区域连接,并支持城乡一体化,以及提供一个参考的发展类似的商业城镇。
2。研究数据和方法
2.1。研究区域
Ciyutuo街道(41°28′30“-41°35′00”N, 122°48′45 -122°58 54′E)位于Liaozhong东南地区的沈阳城市(图1)。接壤Sifangtai镇北Changtan镇东北部,五星镇Dengta东南部城市,Xiaozhaimen镇南,Panjiabao镇西北。街道延伸12.8公里从南到北,从东到西约13.7公里,总面积为103.9公里2。Ciyutuo变成了一个小镇,1984年沈阳市政府撤销Ciyutuo街道和在2017年建立了Ciyutuo街道办事处。
2.2。数据来源和处理
在这项研究中使用的数据主要包括地理空间数据和乡镇统计数据(表1)。
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在ArcGIS手册向量化后,卫星数据结合现有的地理空间和行政数据Ciyutuo街道生产从2009 - 2019年土地利用地图。随后,ArcMap的计算几何函数是用来计算在不同时期建设用地的面积以及密实度指数、膨胀率、膨胀研究区域的土地利用强度。此外,Depthmap软件被用来分析道路网络的拓扑空间在2009年,2014年和2019年。
识别影响土地利用变化的因素后,皮尔森相关分析进行综合动态程度的使用SPSS 24.0建设用地面积的变化。皮尔森相关系数和不同影响因素之间的重要性水平和全面的动态的确定度在不同地区。
2.3。研究方法
2.3.1。分形理论
(1)BCI的密实度指数,由巴蒂(首次提出26),反映了一个城市的外部轮廓的变化组合区域,可以计算如下: BCI密实度指数,一个是城市人口密集的地方,P的周长是人口密集的地方。BCI值范围从0到1;更大的BCI表明组合区域更紧凑,近圆形(注意,一个圆的BCI是1)和一个较小的BCI表明更大的分散度。(2)膨胀率指数,米,和扩展强度指数,我,可以用来分析动态程度的土地和土地扩张,城镇和村庄的分别27,28]。膨胀率和扩张强度可以得到如下: 在哪里是组合的变化面积在一定时期内,一个小镇是时间跨度,是组合在期初土地面积,然后呢在研究区总土地面积。
2.3.2。重心模型
“重心”的物理概念首次引入研究人口问题,f·沃克,一位美国学者,1874年。重心模型计算空间移动的方向和距离几何重心不同的指标显示地理单元的空间演化,从而确定每个元素的进化模型的空间位置(29日]:
重心的移动方向计算如下: 在哪里k= 0、1或2;θ∈(-180°、180°);东设置在0°和逆时针旋转是正的。θ表明重心的移动方向t年t+1。
2.3.3。空间句法
在1970年代,比尔希利尔Bartlett学院,伦敦大学,提出集成,或亲密,可以测量距离的总和空间元素,如轴和像素空间元素和所有其他可以表示为总深度的倒数(30.]。(1)集成方程: 在哪里集成的价值,平均深度值,是连接的数量从一个特定的空间和其他空间。(2)集成的核心:在轴向模型中,模型中的高集成能力主导轴空间被称为全球一体化的核心,代表最中心区域(31日]。它可以用来表达一个地区的内部形态的演化模式,并提供一个参考确定区域发展的方向。
2.3.4。相关分析
皮尔森相关系数是一个统计的依赖或随机变量之间的相关性,并提供了具体的方向和程度的相关性信息相互依赖的变量。
皮尔森相关系数是计算使用方程(6)如下:
3所示。结果与讨论
3.1。外部驱动因素:进化的外部形态的城镇
3.1.1。可伸缩性的形态变化
手工向量化的基础上谷歌地球的卫星图像Ciyutuo街道2009年,2014年和2019年利用ArcGIS,每年的建设用地面积计算(表2)。时间的变化区域的分析显示总建设用地面积增加的趋势,而农村居民区的增长率落后于城市地区。
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注意:基准年的增长速度是2009年。 |
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(1)土地利用紧性指数。从2009年到2019年(表3),BCI Ciyutuo街道的建设用地不断增加,表明土地利用形式的密实度每年增加。密实度的变化在过去五年的研究期间明显快于那些在第一个五年,从而表明近年来土地利用集约化的街道。
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(2)膨胀率和扩张强度。从2009 - 2014年建设用地为127.27公顷的总体变化;膨胀率为1.17%,和扩张强度为0.05%。从2014年到2019年,总建设用地为133.66公顷的变化;膨胀率为3.11%,和扩张强度为0.15%。
从2009年到2019年(表4),建设用地面积Ciyutuo分区显示持续增长。膨胀率和扩张强度在第二个五年增加了1.94%和0.1%,分别比那些在第一个五年。这表明,外部扩张的建设用地从2014 - 2019年最为明显。
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不同土地使用单位的膨胀率和扩张强度计算,全面评估研究区域(表的扩张状态5)。扩张强度并不是单独分析由于相对较小的值和微小的变化。
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从2009年到2014年,18岁的土地使用单位表现出加速膨胀。的最大膨胀率(14.22%)是在Huanglatuocun,而最低膨胀率(−3.44%)Houlingcun。从2014年到2019年,有16个土地使用单位加速膨胀,最大膨胀率(6.13%)在市区和最低膨胀率在Wangjiawopeng (−2.99%)。最大的综合性膨胀率在所有的单位Ciyutuo街道从2009 - 2019年为15.42% (Lijiayao),而最低−2.22% (Houlingcun)。总的来说,观察一个发展趋势。
3.1.2。方向性的形态变化
基于Ciyutuo街道的建设用地条件从2009 - 2019年,定向的变化的外部空间形态研究区域分析,探讨了建设用地扩张的方向和重心的转变。
(1)扩张方向。102省道和胜利道路的交点被选为原点。适当的半径被选中将研究区域划分为八个等价部分通过顺时针旋转从朝鲜(图2)。
随后,膨胀率和扩张强度计算为每个部分,揭示建设用地扩张的方向(表6)。
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(2)重心的转变。空间重心模型是用来计算经度和纬度的变化Ciyutuo街道(图的重心3)。2009年,建设用地的重心Ciyutuo Qianwaibiancun附近的街道。在2014年,它的进展向西南建材市区街道的北侧。2019年,东南重心继续发展,将附近的建材街道和春晓路交界处。
总之,从2009年到2019年,西部Ciyutuo街道经历了最大的膨胀率和扩张强度。建设用地的重心转移到西部和西南部,以更大的经度,纬度的转变。在研究期间,Ciyutuo街道的重心转移到西方,西方所反映出来的发展趋势。
3.2。内部结构:乡镇的内部形态的演变
3.2.1之上。地理环境的限制
基于Ciyutuo街道的地貌特征,四个代表土地使用单位选择研究区域的空间特征进行分析,揭示其内部形态特征(表7)。
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地理环境塑造一个地区的内部空间形式。Ciyutuo街道位于辽河地堑的核心部分。因此,其地貌景观属于辽河低的冲积平原,其空间形式是受河流和地形的影响。这个地区典型村庄紧凑集群发展与南北方向沿边界。空间形式的村庄位于河河的形状,往往形成一个band-like模式。
3.2.2。道路网络推广
空间形式的变化是密切相关的缓解交通网络。在这项研究中,空间句法方法被用来分析道路网络的拓扑关系Ciyutuo街道2009年,2014年和2019年。
(1)全球一体化。空间句法方法被用来确定的全球一体化价值Ciyutuo街道2009年,2014年和2019年(图4)。2009年,整个集成值( )街道的范围从0.21到0.88,平均为0.55。华泰路的轴最大积分值(0.88),其次是Shenfu公路(0.83)。全球一体化高的地区的街道更集中只在市区。在此期间,Ciyutuo街道的空间形态有明显的互连,和周围的村庄的空间可达性较差。
(一)
(b)
(c)
在2014年,Ciyutuo街道范围从0.29到0.91,平均值为0.60。全面整合价值目睹略有增加,华泰路仍然是轴最大积分值(0.92)。同时,高全球一体化区域的分布程度增加,展示西趋势丹东大道与道路的改善可访问性。
在2019年,Ciyutuo街道范围从0.32到0.96,平均值为0.64。一起改善整个集成价值,华泰路(0.96)仍然是轴最大积分值的街道。此外,小区的道路连接和可访问性增强。
(2)集成核心的动态转变。2009年,规模和数量的Ciyutuo街道的集成轴相对较小。此外,他们主要集中在市区和Shenfu华泰路交界处附近的高速公路;这形成了一个十字形的集成的核心,从而维护单核发展。2014年,集成轴的数量增加。此外,扩展规模,突破市区的约束。扩张丹东大道,西和西南加强与西南工业园区的联系,形成一个树状集成的核心。2019年,集成轴的数量和规模保持不变,继续显示核心发展趋势西方,与更多的分支添加到树状模式。
3.3。分析影响因素
影响因素可能影响内部和外部形态的建设用地进行了选择和分析(表使用8):(1)城市化是一个重要的外部驱动力的进化和发展农村居民点。根据Ciyutuo街道的统计数据,截至2009年底,总人口是53826,和居民人口住在城市面积是28000;因此,常住人口的城市化率是51.9%。到2018年,人口增加到85000,市区的常住人口达到56000人,常住人口的城市化率是65.9%。高城市化率产生了深远的影响。距离市中心的街道和市区Liaozhong区被确定为影响因素。(2)公路网络的必要条件是生产材料不同地区之间的流动。Ciyutuo街道有明显的地理优势,因为它位于沈阳市区,郊区的一个便捷的交通网络。在主要道路的地方,民营企业开始早,发展迅速,推动整个经济的发展。随着经济进一步发展,工业企业开始集中精力开发大道两边(运行在市区的西部),最终形成集群式工业园区。道路交通的影响是显而易见的,最近的距离主干道被选为影响因素。(3)土地利用形式的地理因素发挥了关键作用的进化。2009年、2014年和2019年土地使用单位的形态变化在Ciyutuo街道外围扩张和降低原来的网站,有明显的地形和水文的影响。的总体地形Ciyutuo街道是平的,低影响农村定居点的进化。最亲密的距离河被选为影响因素。(4)经济发展是一个直接驱动力乡土地利用的扩张。Ciyutuo街道的经济以第二、三产业为主。2018年,一个工业园区成立市区西边,使各种企业集群和提振经济。因此,土地使用分区内的分配是不断优化。从工业园区的距离被选为影响因素。
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注意:距离的长度从中心区域的中心区域。 |
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皮尔森相关分析(表9)表明,市区的距离在2009年显著,2014年和2019年 ,这意味着这个因素影响建设用地利用的演变。其他因素,包括距离Liaozhong区,市区的公路干线,工业园区,和河里没有通过测试在预定的显著性水平,从而不影响这些因素表明,农村建设用地的进化在街道。
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注意:在0.01级(双尾),相关性显著;在0.05级(双尾),相关性是显著的。 |
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运输的相关分析表明,缓解轻微影响的演变Ciyutuo街道从2009 - 2019年建设用地,工业园区的影响西部的街道很软弱,因为公园在发展。此外,尽管这条河村的位置网站上有一定影响,其效果不显著时,有一个足够的水供应。
4所示。结论
(1)乡镇的外部形态的演变:从2009 - 2019年土地利用的规模不断扩大。市区的发展速度明显高于农村居民区。土地利用的密实度指数从0.414上升到0.454,在整个研究期间和土地利用的加剧。整体的膨胀率和扩张强度继续增加在研究期间,通过膨胀率从1.17%上升到3.11%,强度从0.05%上升到0.15%。土地使用单位显示加速增长的总体趋势,西部显示最大增长和北方农村定居点出现负增长。空间的膨胀率和扩张强度土地利用形式在西方是大于其他方向,和街道的西进运动是显而易见的。街道的重心转向西南,与纵向位移超过纬度的转变。(2)乡的内部形态的进化:河和地形限制的形式的土地利用分区,与绝大多数土地利用区域发展中从北到南沿边界或band-like模式沿着河边。道路网络分区土地利用形态影响。的规模和数量的轴向线集成核心逐渐增加,与集成核心缓慢变化从一个十字形单核多核树状结构。(3)城市化:影响建设用地变化的主要因素。城市化是由最近的Ciyutuo市区街道。交通便利有轻微影响建设用地发展在过去的十年。因为工业园区西侧尚未完全开发的分析,它对建设用地形态的影响也相对较小。最后,这条河没有显著影响地区的土地利用变化足够的水资源。
4.1。创新潜力
各级农村定居点的演化特征有很大区别。然而,大多数以前的研究在区域和村庄层面(32]。本研究表明,土地利用规模、密实度和膨胀率的研究区域显示一个总体增长趋势在街道层面。发展方向,推动了城市化进程。最近的城市地区的城市化是影响城市土地利用演化的主要因素。公路网络可访问性的影响不显著,这与之前的研究一致,农村聚落的演变高度依赖于道路网络条件(32- - - - - -34]。
农村地区是多维和复杂的系统35];地区村庄形式和地理环境是依赖36]。然而,大多数研究只考虑外部形状和内部特征。在这项研究中,内部和外部因素作为评估标准,探索Ciyutuo街道的空间形态演化模式。外部形态的变化特点是可扩展性和方向性,内部形态的变化是受地理条件限制,呈现多核树状发展。
4.2。研究的局限性
在这项研究中,研究结果可以作为一个参考为优化土地利用布局和提高其空间结构。然而,本研究有以下限制:(1)分辨率的卫星遥感图像和行政区划地图使用不统一;因此,可能会有轻微的差异从统计数据和实际获得土地利用边界条件,和(2)只有空间因素被选为农村居民点的影响因素;然而,其他等多维因素应该考虑文化和社会因素。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是由中国国家自然科学基金支持下批准号41471141。
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