基于加權Voronoi 圖的農村居民點用地適宜性評價及分區管控

程文仕，王天明，徐 寧，高莉萍

（甘肅農業大學管理學院，蘭州 730070）

0 引言

隨著經濟社會的快速發展和城鎮化的加快推進，農村人口呈減少趨勢，宅基地數量有增無減，農村居民點用地卻持續增長，出現了農村土地“空心化”等低效或閑置利用問題，加之宅基地布局散亂、基礎設施配套不全，嚴重影響農村土地利用效率提升和人民生活水平的提高。因此，開展農村居民點用地布局優化和發展路徑研究，對于優化土地資源配置、推動鄉村振興具有重大意義。

近年來，國內外學者從閑置宅基地評價[1]、土地綜合整治[2-3]、土地用途轉型[4]、農村居民點整治與分區[5-6]等多方面進行了研究，取得了較多研究成果，為進一步開展農村居民點布局優化提供了參考和借鑒。在農村居民點整治潛力測算方面，多采用人均指標法[7]、戶均建設用地標準法[8]、閑置率法[9]等方法，也有個別學者在整治阻力與整治潛力分異的基礎上安排整治時序[10]，利用機器學習算法和土地利用多源時空數據研究面向農村居民點整治潛力測算的農民拆舊整治意愿模擬模型[11-12]。在農村居民點布局優化方面，學者們從居民點整治潛力[13]、適宜性評價[14]、區位適宜性和生態敏感性[15]、多情景視角下基于空間組合識別[16]、三生空間協調度[17]等角度進行研究提出農村居民點布局優化的策略。由于居民點整治影響因素較為復雜，且資料難以獲取，大部分研究側重于宏觀分析，加之不同區域村莊整治潛力與模式存在較大差異。本文以景泰縣為例，選用人均標準法、戶均標準法、閑置率法3 種方法測算結果，按照AHP 法確定的權重綜合測算整治潛力，并利用加權泰森多邊形（Voronoi 圖）對農村建設用地適宜性進行評價和空間熱點分析，對未來居民點用地布局與發展路徑進行研究，以期為更好地編制國土空間規劃、提高農村土地利用效率，助推鄉村振興提供參考和借鑒。

1 研究區概況

景泰縣（36°43′～37°38′N，103°33′～104°43′E）位于甘肅省中部，河西走廊東端，東臨黃河，西接武威，南鄰蘭州、白銀，北依寧夏、內蒙古，歷史上是通往河西、新疆、寧夏、內蒙的交通要道，也是絲綢之路上的重要節點；地勢呈西南高，東北低，最高海拔3 321 m，最低海拔1 276 m，平均海拔2 278 m，屬溫帶大陸性氣候；全縣總面積548 471 hm2，轄8 鎮3 鄉，135 個行政村、15 個社區，居住著漢、回、藏等18 個民族。2020 年全縣總人口24 萬，其中農業戶口4.64 萬戶，農業人口18.79 萬人，全年實現生產總值61.98 億元，一、二、三產業比重32：27：41。

2 數據來源與處理

2.1 數據來源

研究區行政區劃數據來自2020 中國國家地名信息庫全國行政區劃數據和中國科學院資源與環境數據中心的2018 全國行政區劃數據；人口數據來源于《景泰縣統計年鑒》；DEM 數據來源于地理空間數據云網站提供的GDEMV 30 m 數字高程圖；路網、水系數據提取于2021 年Open Street Map 開源數據庫；土地利用數據來自于景泰縣第三次全國國土調查數據庫，生態紅線、永久基本農田保護區等專題數據來自景泰縣國土空間總體規劃初步成果。

2.2 數據處理

2.2.1 評價單元構建

從景泰縣第三次國土調查數據庫提取居民點圖斑，由于圖斑較為破碎，綜合考慮區域尺度、利用實際以及未來變化等要素，利用ArcGIS 以500 m 范圍進行優化后提取居民點圖斑村組坐落集聚點，以集聚點為質心構建Voronoi 圖，形成評價單元圖，共466 個單元。

2.2.2 指標分值測算與空間表達

各專題數據基于GIS 按指標體系進行評價和可視化表達，評價單元各指標數據均為單元內部100 m×100 m 柵格數據平均值分區統計獲取。

2.2.3 發展模式分區

根據評價結果利用100 m×100 m 漁網圖進行優化后的空間熱點分析提取農村建設用地適宜性的空間分異特征，后劃分發展模式區，分區探討整治方向與發展路徑。

3 研究方法

3.1 整治潛力測算

3.1.1 人均（戶均）標準測算法

其計算公式為：

式中，△S為農村居民點整治潛力面積；S現狀為農村居民點現狀面積；S人均(S戶均)為農村宅基地人均（戶均）標準面積；Q人均（Q戶均）為研究區農村人口數量（戶數）；K為整治潛力系數。

3.1.2 農村宅基地閑置率測算法

其計算公式為：

式中，△S為整治潛力面積；S現狀為宅基地現狀面積；a為閑置率；K為整治潛力系數。

3.1.3 綜合潛力計算

上述三種潛力測算結果各有利弊：人均標準法測算的整治潛力值適中，但過于理想化且無法體現村莊內部差異帶來的影響；戶均標準法測算的潛力值難以體現村莊內部利用情況和人口的動態變化；閑置率法測算的整治潛力忽略了內部浪費和低效利用的整治潛力。本研究基于SPSSAU 采用層次分析法，由專家打分構造判斷矩陣、結果經層次單排序及一致性檢驗、層次總排序及一致性檢驗得到三種方法測算的整治潛力結果的權重分別為0.083 31、0.193 19、0.723 51（CI 值為0.033，CR 值為0.063，結果可行），將三種方法測算的潛力結果加權求和得到綜合潛力。

3.2 建設用地適宜性評價

針對景泰縣農村居民點開展適宜性評價，其流程為：明確評價目的、建立評價單元、構建評價模型、綜合評價值、適宜性等級劃分。評價指標的選取應遵循科學性、主導性、因地制宜和可操作性等原則，選取的指標既要對土地適宜性有顯著影響，也要符合建設用地的要求，基于此本文參照有關研究成果[9，12，14]，按照景泰縣實際情況，經咨詢30 位專家，構建了評價指標體系及權重（表1）。

表1 建設用地適宜性評價指標

4 結果與分析

4.1 整治潛力測算

4.1.1 人均標準法測算潛力

景泰縣農村人口18.79 萬人，人均宅基地面積194.26 m2。根據《鎮規劃標準》和景泰縣實際情況，確定人均標準為125 m2，經測算全縣的整治潛力為1 373.56 hm2，整治潛力系數37.63%（表2）。

表2 研究區農村居民點整治潛力測算結果（hm2，%)

4.1.2 戶均標準法測算潛力

景泰縣有農戶46 403 戶，戶均宅基地面積786.54 m2。根據甘肅省的管控標準，全縣人均耕地面積4.89畝，確定戶均標準為330 m2，經測算全縣的整治潛力為2 175.27 hm2，潛力系數為59.60%（表2）。

4.1.3 閑置率法測算潛力

根據研究區的實際情況，基于多年年報數據統計分析，經典型調查得到村莊內部閑置率（表2），經計算得到整治潛力面積為470.73 hm2，整治潛力系數為12.90%。

4.1.4 綜合潛力測算

將上述3 種方法測算出的潛力與AHP 法確定的權重加權求和，得到景泰縣農村居民點綜合整治潛力為876.16 hm2，整治系數為23.98%（表2），存在較高整治潛力。從鄉鎮來看：一條山鎮是縣城所在地，整治潛力較??；整治潛力最大的為草窩灘鎮，寺灘鄉、蘆陽鎮和喜泉鎮較高，其余各鄉鎮潛力相近，說明除一條山鎮外各鄉鎮均存在一定的宅基地閑置和低效利用。

4.2 建設用地適宜性評價

4.2.1 評價過程

在GIS 中對各要素進行指標評價與空間表達（圖1），再通過加權疊加分析得到農村建設用地適宜性評價圖，并采用自然斷點法劃分為適宜性好、較好、一般、較差、差五種類型（圖2a）。

圖1 農村建設用地適宜性評價結果

圖2 農村建設用地適宜性評價結果及發展模式分區圖

4.2.2 評價結果分析

從適宜性評價結果（表3，圖2a）可以看出：景泰縣整體農村居民點建設適宜性較好，其中部、東南、西南、西北地區屬明顯適宜建設區，而北部、中部部分地區、西南部存在明顯不適宜建設區。

表3 研究區農村建設用地適宜性等級分布表

為判斷景泰縣是否存在適宜建設的“冷、熱點”，對適宜性評價結果進行空間熱點分析，結果（圖2b）表明：在景泰縣中東部、西部、南部、東南、西南存在顯著高值集聚區，說明這些區域自然條件好、道路交通發達、人口聚集發展潛力好，適宜建設；而北部和中西部則出現低值集聚區，說明這些區域建設條件不充分或存在較多的禁止建設因素，應更多考慮國土空間生態修復問題。

4.3 居民點發展模式分區及管控策略

根據適宜性評價結果，在對地理適宜、耕地保護、資源集聚、生態保護等條件的綜合考量基礎上，以跨行政區視角將研究區劃分為五種發展模式區（圖2c），根據各模式區基于地理條件與資源環境稟賦差異，因地制宜確定居民點發展路徑：

（1）北部生態修復+ 居民點優化+ 美麗鄉村建設區：該區域與內蒙古接壤，為生態紅線控制區，有翠柳溝沙化土地封禁區和白墩子鹽沼國家濕地自然公園。該區域的建設適宜性評價為顯著冷點，但西部有大量居民點分布，應進一步強化國家濕地自然公園與生態封禁區的保護和建設，適當開發生態旅游，逐步對生態脆弱區的居民點實施騰退搬遷，使居民向城鎮集中，逐步構筑生態防護網，以遏制土地沙化和風沙蔓延，保護耕地質量，建設美麗鄉村。

（2）西部居民點整理+文化傳承+鄉村旅游建設區：該區域有顯著建設冷點與熱點分布，居民點數量少且較為分散，有較多的各級文物保護單位和非物質文化遺產。應當將文物保護禁止建設范圍內的居民點逐步向外轉移，對文物保護單位和傳統村落進行保護性開發，在保留原有風貌基礎上對老舊房屋進行修繕或重建，對村莊基礎設施進行完善，聯通分散景點，發展鄉村文化旅游。

（3）東部城鎮社區+低效用地整治+生態保護建設區：該區域緊鄰黃河，為顯著建設熱點區，是縣城所在地，同時分布有較多永久基本農田。該區域農村居民點整治潛力較小，重點應從低效用地整治以提高利用效率，承擔主城區政治、經濟、社會職能，對不顯著地區和東部沿黃區，以節水、綠化、保原和提高糧食產能為重點進行保護性建設，以調節城區氣候、緩解城市熱島和中和碳排放。

（4）西南部水源地保護+生態廊道+郊野公園建設區：該區域為顯著建設冷點，是景泰縣重要水源涵養地和飲用水源地，同時分布有省級自然保護區、各級文物保護單位和永久基本農田。該區應側重生態環境保護與建設，并充分發揮生態涵養價值與景觀功能，適當建設開發郊野公園，聯通農業景觀、歷史文化景觀、生態景觀形成旅游觀光線，營造良好人居環境。

（5）南部居民點整治+耕地保護+現代農業建設區：該區域距離省會蘭州較近，地形平坦、基礎設施完善，永久基本農田集中，人均耕地面積較多，居民點分布較少，有較好的發展條件和后勁。應將居民點整治與發展現代農業相結合，適當接納易地搬遷戶，發揮農業生產優勢，建設高標準農田，發展現代農業，提高生產效益，承擔景泰縣主要農業生產職責。

5 結論與討論

（1）景泰縣農村居民點整治潛力為876.16 hm2，整治潛力系數為23.98%，整治潛力較大。（2）農村建設用地適宜性整體較好，但各區域建設適宜性差異較大，劃分為適宜性好、較好、一般、較差、差5 個等級。（3）在適宜性評價和空間熱點分析的基礎上，將研究區劃分為5 種居民點發展模式區，并提出不同地域特色與資源環境稟賦條件下各區域的管控策略。（4）不同測算方法得到的農村居民點整治潛力差異較大，但基于3 種測算方法測算結果加權計算得到的綜合整治潛力更為符合區域實際情況。但未能以圖斑為單元，從行政村內部的整治潛力和適宜性角度展開研究，相關結論具有一定的局限性，需在今后的研究中從更多影響宅基地退出因素角度，研究農村居民點布局優化的問題。