基于分形理论的农村居民点空间特征研究

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1、第30卷第9期自然资源学报Vol.30No.92015年9月JOURNALOFNATURALRESOURCESSep.,2015基于分形理论的农村居民点空间特征研究——以北京市平谷区为例11*121庄至凤，姜广辉，何新，曲衍波，张翠玉（1.北京师范大学a.地表过程与资源生态国家重点实验室，b.资源学院，北京100875；2.山东财经大学公共管理学院，济南250014）摘要：空间结构与空间形态相互联系、相互作用，共同构成农村居民点空间特征，对二者的综合分析可更好地考察农村居民点用地布局特点。基于分形理论，在总体与部分两个层次上对2004—20

2、12年北京市平谷区农村居民点空间结构与形态特征及其动态变化进行综合分析，并提出空间结构合理优化及空间形态稳定性提高相关对策。研究表明，平谷区农村居民点空间结构和形态分形特征显著。全区尺度上，聚集维数、关联维数随时间变化而减小，形态维数值持续增大，农村居民点空间结构呈聚集发展态势，空间结构自组织不断优化，但形状特征日趋复杂，稳定性降低；分乡镇尺度上，部分乡镇存在空间结构松散、关联性较弱等问题。未来需加强交通等基础设施建设，增强居民点体系内各要素关联度，促进空间结构优化；并科学编制乡村土地利用规划，降低土地利用空间发展的随意性。研究可为优化农村

3、居民点布局，科学指导农村居民点用地调整提供参考。关键词：农村居民点；空间结构；空间形态；分形；分维中图分类号：F301.2文献标志码：A文章编号：1000-3037(2015)09-1534-13DOI：10.11849/zrzyxb.2015.09.010农村居民点是农村人地关系的表现核心，是农村人口生产、生活等综合功能的承载体。农村居民点空间特征随着农村居民点的生成、发展而展现。长期以来，我国农村居[1-4]民点空间结构松散、形态发展无序，其基本格局及其动态迁移不仅对人的生活和行为[5]产生积极或消极的影响，也影响着区域经济的发展规模、

4、方向以及可能性。农村居民点体系中各组成部分或各要素之间的空间关联方式即为农村居民点空间结构，对农村发展起着宏观调控作用；而农村居民点用地规模和形状等即是农村居民点发展所形成的空间[6]形态特征，对农村发展起着微观控制的作用。农村居民点空间特征宏观体现在空间结构上，微观体现在居民点个体的形态特征上，二者相互联系、相互作用，共同构成农村居民点空间特征的基本存在形式，对二者的综合分析可更好地考察农村居民点用地特点。农村居民点的空间特征具有不规则、不稳定及高度复杂性，用传统几何理论很难对此现象进行研究。而由美国数学家Mandelbrot于1975年

5、提出的分形理论则是研究地表现象空间特征和时间演化的有力工具，在解释自然界中那些不规则、不稳定和具有高度复[7]杂结构的现象方面可以收到显著的效果，适合研究农村居民点空间结构与形态特征。当收稿日期：2014-04-01；修订日期：2014-09-28。基金项目：国家自然科学基金面上项目（41271535，41301616）；北京市优秀人才培养资助项目（2013D009012000003）；北京市科技计划课题（Z141100000614001）。第一作者简介：庄至凤（1988-），女，山东烟台人，研究方向为土地评价与规划。E-mail:zzfl

6、j1221@126.com*通信作者简介：姜广辉（1980-），男，山东东阿人，副教授，博士，博士生导师，研究方向为土地评价、规划与可持续利用。E-mail:macrophage@126.com9期庄至凤等：基于分形理论的农村居民点空间特征研究1535前，分形理论大多应用于城市问题研究，包括边界形态、结构、生长、交通和演化机制[8-10]等，而迄今利用分形理论进行农村居民点空间特征的研究却不多见。仅有宋志军等以[11]形状属性的空间演变为基础分析了北京农村居民点的空间分形特征，车明亮等探讨了[12]农村居民点分布变化影响因子与农村居民点分维

7、的关系。目前尚未有从农村居民点空间结构与形态相结合的角度进行的分形综合研究。因此，本研究采用分形理论，分别从全区和分乡镇两个层次上对平谷区农村居民点的空间结构和空间形态特征的动态变化进行综合分析，探讨引起农村居民点空间特征变化的原因，提出合理优化农村居民点空间结构、降低其空间发展随意性的相关对策。这可在理论上丰富农村居民点自组织演化规律，实践上科学指导农村居民点布局合理优化，实现其在宏观、微观层面的结构-功能关系协调，科学指导农村居民点整理活动。1研究区概况与数据来源1.1研究区概况本研究以北京市平谷区为研究区，平谷区地处北京东部，位于北纬

8、40°02′～40°22′，东经116°55′21″～117°24′07″之间，距离北京中心城区70km，是北京市远郊区之一。辖22区总面积950km，共有275个行政村。全区居