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川西林盘分布特征的GIS定量化分析与布局优化研究

谢欣珏

川西林盘分布特征的GIS定量化分析与布局优化研究

谢欣珏1
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作者信息

  • 1. 同济大学
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摘要

乡村振兴战略是当前国家重大战略之一。以村庄科学规划为先导,一张蓝图绘到底,久久为功搞建设,是推进乡村振兴的重要举措。川西林盘是成都平原独有的农村聚落形式,对其分布特征进行定量化分析和优化布局研究,具有重要的理论价值和现实意义。 长期以来,川西林盘居民点数量多,分布广,缺乏科学统一规划,布局散乱无序,宅基地选址随意,导致农村建设用地浪费严重。如何进行农村土地的科学管理与规划,已经引起越来越多的学者和政府各界的关注。目前关于林盘居民点的学术研究多侧重于对林盘景观价值、形成演进、组成结构、生态环境等方面的定性或宏观描述研究,但是对林盘居民点的分布特征、优化布局、规划整治、与道路或水系分布的关联性等定量性、细节性的研究涉及较少,这不仅导致川西林盘空间布局的合理认识与基础管理不到位,同时也不利于传统林盘的科学整治与结构优化,导致林盘居民点的科学保护与规划匮乏定量数据与理论分析支持。因此,川西林盘的科学布局与优化研究亟待进一步提升。 为了解决以上问题,加大对林盘居民点空间布局的相关定量科学研究,本文选取德源镇东林村等村域为研究区域,以研究区域中的林盘居民点、水系、道路等地物为研究对象,利用平均最邻近分析、全局空间自相关分析、分形分析、分区几何工具、字段计算器、计算几何工具、数值标准化法、熵值法、点格局分析法、多距离空间聚类分析法、缓冲区分析、邻近分析、基于人口的两步移动搜索算法等定量方法,以中心地理论为理论基础,对德源镇研究区域林盘居民点的空间布局特征、发展潜力评价、空间布局优化多方面进行了系统研究。 首先,运用GIS空间统计分析工具最邻近分析与全局空间自相关分析两种离散性评价模型对德源镇研究区域的林盘居民点离散特征进行分析,结果显示德源镇研究区域林盘居民点分布规律为随机分布,居民点分布散乱无序,缺乏核心结构,构成不成等级系统;利用ArcGIS软件的分区几何和字段计算器工具进行德源镇研究区域林盘居民点的空间形状分析,根据林盘居民点长宽比将其分为呈满天星式散乱分布的密集型形状林盘(类正方形或正圆形),以及沿路或者沿水长条型分布的松散型形状林盘(细长形),发现上述两种形状林盘均集中于沿水系或道路分布,并且远离主要对外型公路;运用计算几何工具提取林盘居民点的周长、面积值信息并对其作双对数回归分析拟合建立林盘分形模型,进行德源镇研究区域林盘居民点的空间分形分析,发现该研究区域林盘居民点处于类似于布朗运动的随机运动状态,居民点斑块的空间形态样式复杂且稳定性最低,但整体体系发育较为完善,居民点空间占据能力较强。通过上述对德源镇研究区域林盘的布局离散性分析、空间形状分析、分形特征分析,揭示德源镇研究区域林盘居民点的空间布局总特征,为优化布局提供基础数据支持。 其次,运用缓冲区分析计算特定缓冲区间内林盘个数与占比,确定林盘各密度分布地带距水系和道路的具体距离,通过上述数据定量研究了水系和道路的分布对林盘居民点布局的具体影响,发现居民点趋向于靠近水系和道路选址布局。通过对林盘居民点布局影响因素的研究,选取道路通达度、人口数量、占地面积、距水系距离四个指标作为林盘发展潜力评价指标,通过GIS邻近分析、缓冲区分析、计算几何工具、属性表连接等方式采集评价指标基础数据,采用数值标准化法处理数据以消除量纲误差,运用熵值法确定各林盘发展潜力评价指标权重,进而对德源镇研究区域林盘居民点进行发展潜力评价计算,得到林盘居民点发展潜力结果并对其排序,为后文选取中心林盘与林盘布局优化提供数据支持。 最后,选取中心辐射模式作为林盘居民点空间布局优化原则,基于前文对德源镇研究区域林盘居民点的发展潜力评价结果作为中心林盘居民点的选取依据,运用点格局分析法、GIS多距离空间聚类分析法进行居民点搜索距离阈值计算,确定中心林盘的搜索距离阈值为中心林盘发展辐射半径,运用缓冲区分析建立中心林盘发展辐射范围区域,经过两次微调最终确定中心林盘选址;运用Measure工具确定未被辐射的非中心林盘的发展迁移方向;运用基于人口的两步移动搜索算法进行林盘可达性计算,确定被重复辐射的非中心林盘发展迁移方向。按照中心林盘发展辐射覆盖最大化和发展辐射重复最小化为原则经过三个步骤阶段的计算调整,最终定量分析得到研究区域林盘居民点空间布局优化方案,实现中心林盘与非中心林盘一一对应发展辐射的映射关系,并对比计算各阶段微调方案的辐射覆盖值和重复辐射值,发现最终优化方案能够实现中心林盘发展辐射绝大部分研究区域,且中心林盘发展辐射效率得到显著提升。

关键词

川西林盘/分布特征/布局优化/定量分析/GIS技术

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授予学位

硕士

学科专业

农业工程

导师

万锕俊

学位年度

2019

学位授予单位

同济大学

语种

中文

中图分类号

TU
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