西南山区地形因子对农村零散居民点分布的影响

107--农业经济•专题综述　DOI:10.16498/ki.hnnykx.2017.002.027我国地形复杂多样，地形因子与土地利用空间分布有着密切的关系。

农村居民点作为土地利用的一种主要类型，其布局是自然因素与社会因素共同作用的综合响应[1-3]，也是自然条件在地形形态上的反映[4]。

在海拔较高的山地区域，农村居民点以散户和独院为主，分布不均匀、布局凌乱[5-7]，且大多在远离城镇、交通不便、水源不足的区域[8]，因此地形地貌等自然环境因素是决定山区农村居民点空间选址的关键约束力，而后期形成的社会经济及生产环境因素则是决定其规模扩张的驱动力[9-10]。

近年来，随着数字高程模型（Digital Elevation Model ，DEM ）数据的广泛应用，地貌形态要素被越来越多的学者引用来分析地形与居民点布局之间的关系[11-12]。

焦贝贝等[13]、张霞等[14]通过地形因子分析了山地丘陵区农村居民点的空间格局，结果表明地形因子对区位、交通水源条件处于劣势的农村居民点的分布起到关键作用。

随机森林算法通过bootsrap 重抽样方法能够有效的辨别出变量的重要性，具有很好的分类性能和较高的分类准确性，是一种可靠的机器学习算法[15-16]。

唐建荣等[17]运用随机森林算法对影响碳足迹的13个指标做出了重要性排序，其模型的相关性系数达到了0.997 1。

Martin 等[18]运用随机森林模型确定了影响 西南山区地形因子对农村零散居民点分布的影响钟克强1，李爱迪1，武　伟2，刘洪斌1 （1.西南大学资源环境学院，重庆 400716；2.西南大学计算机与信息科学学院，重庆 400716）摘　要：为探究西南山地地形因子对农村零散居民点分布的影响，以巫溪县（中山区域）和酉阳县（中低山区域）的农村零散居民点分布为研究对象，结合GIS 软件和随机森林模型，探讨了不同地形因子下农村零散居民点的分布特征以及高程、坡度、坡向、地形粗糙度、平面曲率、剖面曲率、地形特征指数、地形部位指数等8个地形因子对农村零散居民点分布影响的重要程度。

结果表明：山地农村零散居民点多分布于海拔600~1 200 m 的缓地与斜坡以及位于半阳坡与阳坡、中坡位、地形特征指数小于-0.010、平面曲率和剖面曲率接近于0的区域，说明山地区域农村零散居民点多分布于垂直方向上的中高地形位、水平方向上以低变化率地形位为主的区域；影响中低山地农村零散居民点分布的主要地形因子为地形粗糙度、平面曲率和坡度；其中，影响中山区域的农村零散居民点分布的最重要的地形因子是地形粗糙度，而中低山区域则是平面曲率。

关键词：农村零散居民点；山地；地形因子；分布特征；重要性中图分类号：K901.8 文献标识码：A 文章编号：1006-060X （2017）02-0107-07 T he Influence of Terrain Factors on the Distribution of Rural Scattered Settlements in the Mountainous Areas of Southwest ChinaZ HONG Ke-qiang 1，LI Ai-di 1，WU Wei 2，LIU Hong-bin 1（1. College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716, PRC;2. College of Computer and Information Science, Southwest University, Chongqing 400716, PRC ）Abstract ：To understand the influence of terrain factors on the distribution of the rural scattered settlements in mountainous region, a study in two typical counties located in middle altitude and middle to low altitude regions in Southwest China was conducted. Eight terrain factors, such as elevation, slope, aspect, terrain ruggedness index, plan curve, profcurve, terrain characterization index, and terrain position index were extracted by GIS software. The Random Forest model was employed to investigate the relationships between terrain factors and the distribution of the rural scattered settlements. The results showed that the rural scattered settlements were mostly located in areas with elevation of 600-1 200 m, gentle slope and slope, half-sunny slope and sunny slope, middle terrain position, terrain characterization index<-0.01, plan curve and profcurve close to zero. This indicated that the rural scattered settlements in mountainous region were mostly built on medium and higher terrain in the vertical direction and relatively flat position in the horizontal direction. The results of random forest model suggested that terrain ruggedness index, plan curve and slope were the most important terrain factors affecting the distribution of the rural scattered settlements in the mountainous areas. Among them, terrain ruggedness index and plan curve played the critical role in middle altitude region and low altitude region, respectively.Key words ：rural scattered settlements; mountainous region; terrain factors; distribution characteristic; importance收稿日期：2016-11-14作者简介：钟克强（1992-），男，重庆巫山县人，硕士研究生，研究方向：土地利用。

通讯作者：刘洪斌　湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES ）2017年2月108--农业经济•专题综述土壤中有机质含量的重要因素，包括土地利用类型、高程等。

Grimm 等[19]采用随机森林模型分析影响土壤有机碳的因素，结果表明土层厚度对有机碳含量的影响较大。

Guo 等[20]在对土壤有机质的数字制图研究中综合比较了随机森林模型和克里格回归模型的优缺点，结果表明随机森林模型的变量重要性结果更加可靠。

前人的研究表明，变量的重要性可以通过机器学习算法确定，但目前在特定区域内研究地形因子对农村居民点零散分布的重要程度贡献率的报道仍较少见。

因此，笔者采用随机森林算法，探讨了研究区域内不同地貌形态要素对农村居民点分布影响的重要性，以期找出影响农村零散居民点分布的关键因子。

1　数据与方法1.1　研究区概况重庆市地貌特征复杂，其中山地占总面积的76%，主要集中于东北部和东南部。

笔者选取了东北部的中山区域和东南部的中低山区域来开展山地农村零散居民点与地形因子关系研究。

其中，中山区域以巫溪县为例，中低山区域以酉阳县为例。

巫溪县位于重庆东北部，县境幅员面积 4 030 km 2，地处东经108°44′~109°58′、北纬31°14′~31°44′之间，县域最高海拔2 355 m ，最低海拔159 m，属中山区。

酉阳县位图1　研究区位置示意图于重庆东南部，县境幅员面积5 173 km 2，地处东经108°18′~109°19′、北纬28°19′~29°24′之间，最高海拔1 702 m ，最低海拔218 m ，属中低山区。

1.2　研究方法在比例尺为1︰10 000的土地利用现状数据库基 础上，运用SimDTA （Simple Digital Terrain Analysis ）软件提取巫溪、酉阳2县30 m ×30 m DEM 的高程、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形粗糙指数、地形特征指数、地形部位指数8类地形因子，并进行分级定义；再运用Spss 软件和R 语言软件分别进行统计描述和重要性分析，找出中低山区域农村零散居民点用地的空间分布特征以及影响其分布的关键地形因子。

1.2.1　农村零散居民点的划分　农村居民点的分布受地形影响较大，因此形成了不同大小的聚居形态，刘明皓等[21]将农村居民点的聚落形态划分为集镇（大聚落，＞500人）、中心村（中聚落，300~500人）、基层村（小聚落，150~300人）、散户及独院（＜150人）。

在这个分类标准的基础上，结合重庆市2013年农村居民人均住房面积标准，将面积小于6 232.5 m 2的居民点归属为零散居民点。

1.2.2　地形因子　地形因子作为山地丘陵区土地利用格局分布的重要影响因素之一，其变化直接影响到地面的物质流动与能量转化。

地形因子对人类活动的限制性和对不同土地利用类型空间分布的自然选择性，使得不同地类在地形梯度上的分布呈现出规律化变化特征[22]。