采煤塌陷区乡村聚落空间结构演化过程、特征及影响因素研究——基于濉溪县刘桥镇的案例分析

Study on the Evolution Process, Characteristics and Influence Factors of the Coal-Mining Subsidence Area’s Rural Settlements Spatial Structure—Case Analysis Based on Liuqiao Town in Suixi County

摘要: 采煤塌陷区乡村聚落与非矿区乡村聚落的空间结构演化既有共性，也有差异性。本文运用Arcgis技术平台，从聚落的数量、斑块形状指数、平均斑块分维数、破碎化指数及核密度方法，定量化分析了两淮矿区刘桥镇乡村聚落空间结构演化过程、特征，定性与定量化相结合分析了刘桥镇乡村聚落空间结构演化的影响因素。结果表明：(1) 研究期内刘桥镇乡村聚落数量减少了21个，用地面积减少了33.13 hm²；最大聚落面积增长了4.39 hm²、最小聚落面积变化不大。(2) 刘桥镇乡村聚落北、中、南3个空间分布格局有差异，中西部塌陷区乡村聚落减少最多，主要向中东部搬迁安置；北部乡村聚落减少次之而南部乡村聚落空间结构比较稳定。(3) 刘桥镇乡村聚落破碎化指数和斑块形状指数有小幅降低，总体以集聚发展为主，聚落形态整体向规整化方向发展；平均斑块形状指数略有增长但平均斑块分维数变化不大，单个聚落斑块稳定性较强，形状有向复杂化发展态势。(4) 地势、坡度、交通道路和集镇发展等自然社会经济因素对塌陷区乡村聚落空间结构演化产生影响，但坡向、河流等因素影响作用不显著；采煤塌陷是促使矿区乡村聚落空间结构演化的主因，搬迁安置政策对聚落的空间结构具有刚性制约。

Abstract: The spatial structure evolution of rural settlements in coal-mining subsidence areas and non-mining rural settlements has both commonalities and differences. This paper uses Arcgis technology platform to quantitatively analyze the process and characteristics of spatial structure evolution of rural settlements in Liuqiao Township of Lianghuai Mining Area, from the number of settlements, patch shape index, average patch sub-dimension, fragmentation index and kernel density method, and analyzes the influencing factors of spatial structure evolution of rural settlements in Liuqiao Town by combining qualitative and quantitative. The consequence shows that: (1) the number of rural settlements in Liuqiao Town decreased by 21 and the land area decreased by 33.13 hm² during the study period; the largest settlement area increased by 4.39 hm² and the smallest settlement area did not change much. (2) There are differences in the spatial distribution patterns of the northern, middle and southern villages in Liuqiao Town, with the rural villages in the central and western collapse areas decreasing the most, mainly wanting to relocate and resettle in the central and eastern parts; the rural villages in the north decreasing the second most, while the spatial structure of the rural villages in the south is relatively stable. (3) The fragmentation index and the patch shape index of Liuqiao Town have slightly decreased, and the overall development is mainly in the direction of agglomeration, and the overall development of the settlement form is in the direction of regularization; the average patch shape index has slightly increased but the average patch sub-dimension has not changed much, and the stability of individual settlement patches is strong, and the shape has developed towards complexity. (4) Natural socio-economic factors such as terrain, slope, traffic roads and town development have influenced the spatial structure evolution of rural settlements in the collapse area, but the influence of slope direction and rivers is not significant; coal mining collapse is the main reason for the spatial structure evolution of rural settlements in the mining area, and the relocation and resettlement policy has rigid constraints on the spatial structure of settlements.

1. 引言

聚落是人类社会发展到一定阶段的产物，既包括各种房屋建筑，还包括与居住直接有关的其他生活设施和生产设施[1]，是人类文明的结晶。乡村聚落主要指以农业生产为主的聚落，深受当地自然环境和人文环境的影响。Meitzen较早开展了农业聚落的调查研究，总结了德国乡村聚落的形态和类型，研究了聚落的产生发展和可能的影响因子和重要条件[2]。早期乡村聚落主要包括块状、长条状、星庄和分散状4种形态，其适宜性和空间布局优化存在一定的规律[3]。施吕特尔首次阐述了“聚落地理”概念，细致地论述了聚落的演化发展与自然地理要素间的关系[4]。克里斯塔勒较为系统地研究了乡村聚落的形成、类型、空间格局[5]。乡村聚落的选址与太阳光照和地势[6]、土壤质量状况[7]的影响等单要素和多因素的综合影响[8]，乡村聚落的分布、形态等也深受人类行为和决议的影响[9]。研究方法与技术方面，泰森多边形[10]、GIS、景观格局指数[11]、遥感影像[12]等被用于乡村聚落形态和景观结构演变研究，研究内容也扩展到乡村聚落类型演化、乡村各要素间的矛盾、生态环境科学可持续发展、乡村空间重构等[13] [14]等方面。20世纪80年以来，西方学者逐步关注乡村聚落的重构问题。Nath等认为社会经济水平的差异使乡村聚落形态、功能、空间格局产生显著变化，同时从乡村聚落“空间重构”、“规模效应”、“功能特性”等方面探究乡村聚落功能转变，服务于乡村聚落增长边界的划定[15]。

国内乡村聚落研究始于20世纪30年代，早期主要关注自然地理环境与乡村聚落的关系研究[16] [17] [18]。改革开放以后，空间计量和景观生态学方法广泛用于研究特定区域乡村聚落的规模、密度和空间分布形态等空间特征[19]-[27]。在自然环境要素、社会经济要素和历史文化要素等综合因素作用下，中国乡村聚落空间分布格局差异显著，体现出明显的地域差异性[28]。东部乡村聚落相比西部数量多，密度大[29]。河流、资源禀赋、道路交通、社会经济发展水平以及与周围相邻聚落的关系都会影响聚落的区位选择[30]。21世纪以来，乡村聚落重构研究成为研究的重要内容[31] [32]，“居住场势”理论[33]以及基于遥感影像数据和DEM数据的GIS空间分析方法被广泛应用于乡村聚落搬迁重构[34]，综合改进引力模型和加权Voronoi图法划定乡村聚落的影响范围[35] [36]，以揭示特定地区乡村聚落重构的影响机制[37]。乡村聚落转型重构构成了现代乡村重构机制、模式以及评价的重要内容[38]。

采煤塌陷区的乡村聚落是特殊地区的乡村聚落类别，其空间结构的演化，既要遵循乡村聚落空间结构演化的一般规律，同时也具有其区域特殊性。其演化的过程、强度、规律、影响及重构机制有其独特性，加强理论研究对采煤塌陷区乡村聚落的搬迁安置具有较强的实践指导意义。

2. 研究方法

采煤塌陷区乡村聚落空间演化，涉及到聚落的空间分布、数量变化和形态结构等3个方面。本文基于景观生态学视角对采煤塌陷区乡村聚落的空间演化情况进行分析，利用GIS平台的空间统计分析功能，对乡村聚落斑块的数量、面积变化进行统计分析，进而采用斑块形状指数、平均斑块形状指数、平均斑块分维数、破碎化指数以及斑块核密度5个指标进一步分析采煤塌陷区乡村聚落的时空演化过程和特征。

2.1. 斑块形状指数

斑块形状指数主要反映斑块景观的整体形状复杂程度，值越接近1，整体景观形状越简单，值越大，整体景观形状越复杂。

$LSI=\frac{0.25E}{\sqrt{A}}$ (1)

式中：E为所有斑块边界的总长度，A为斑块总面积；LSI ≥ 1。

2.2. 平均斑块形状指数

平均斑块形状指数用以表征某一斑块周长和面积与该斑块相等的正方形周长之比。

$SHAPE\_MN=\frac{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^m{\displaystyle {\sum }_{j=1}^{n_i}\frac{0.25p_{ij}}{\sqrt{a_{ij}}}}}}{n}$ (2)

式中：a_ij为斑块类型i中j斑块的面积，p_ij为斑块类型i中j斑块的周长，m为景观中斑块类型总数，n_i为斑块类型i的斑块个数，N为景观中所有斑块总数。SHAPE_MN等于1时，该斑块为正方形；其值越大，斑块周长越扁平。

2.3. 平均斑块分维数

平均斑块分维数用于测定斑块形状复杂程度。

$FRAC\_MN=\frac{{\displaystyle {\sum }_{i=1}^m{\displaystyle {\sum }_{j=1}^{n_i}\left[\frac{2\ln \left(0.25p_{ij}\right)}{\ln \left(a_{ij}\right)}\right]}}}{N}$ (3)

公式(3)各指标意义同(2)。FRAC_MN值的范围[1, 2]：FRAC_MN值为1时，表明斑块形状为最简单的正方形；FRAC_MN值为2时，表示为等面积下周边最复杂的斑块；FRAC_MN越接近于1，斑块形状越有规律，也越趋近简单。

2.4. 破碎化指数

破碎化指数度表征景观被分割的破碎程度，反映景观空间结构的复杂性，在一定程度上反映塌陷或规划对景观的干扰程度。

$FN=\frac{n_i}{a_i}$ (4)

式中：a_i为景观类型i的总面积，n_i为斑块类型i的斑块个数。FN越小，表明景观被破碎的程度越小，景观完整度越高。

2.5. 核密度估计法

核密度估计法是以点要素为基准，测算各个点要素到参考位置的距离数值，根据测算所得结果创建出相应的平滑曲面，最终反映出所有点要素的空间密集程度，主要通过颜色的深浅程度不同来进行可视化表达。通常以f(x,y)表示点要素(x,y)的核密度值(个/km²)，用Rosenb-latt-Parzen进行核估算。

$f\left(x,y\right)=\frac{1}{n{h}^2}{\displaystyle {\sum }_{i=1}^{n}k\left(\frac{d_i}{n}\right)}$ (5)

式中：k为核函数，d_i为乡村聚落斑块(x,y)位置距第i个乡村聚落斑块位置的距离，n为研究区乡村聚落所有斑块点数值，h为带宽或平滑参数。f(x,y)值越大，表明乡村聚落居民点密度则越小。

3. 案例区概况与数据来源

3.1. 案例区概况

刘桥镇地处安徽省北部、濉溪县西北部，介于33˚85′59ʺN~33˚98′19ʺN、116˚65′34ʺ~116˚71′81ʺE之间，东邻濉溪镇和濉溪经开区、西毗河南永城市、北连淮北相山区、南邻百善镇和铁佛镇(图1)，辖刘桥、彭楼、陈集、丁楼、关帝、前吕楼、后吕楼、小城、任圩、孟口、周大庄、周口、王堰、干庄、火神庙、杨庄、留古村等17个村，幅员面积84 km²，镇政府驻丁楼村。2020年末，刘桥镇有户籍人口61,241人，实现财政收入1.74亿元。

刘桥镇境内矿产资源丰富，以煤为主，煤质优良，储量约有2亿吨，是华东地区主要的动力煤基地。辖区煤炭资源主要分布在镇区西部，有刘桥一矿和恒源煤电(原刘桥二矿) 2对生产矿井。刘桥一矿1971年开工建设，1981年5月投产；恒源煤电1984年建井，1993年12月正式投产。自1989年开始，刘桥镇周口村煤炭开采导致地表破坏、土地塌陷，对乡村聚落产生较大影响。2004年，各级政府对采煤塌陷区的村庄开展整村搬迁安置；2010年编制《濉溪县刘桥镇总体规划》(2011~2030年)，为采煤塌陷区村庄搬迁安置提供指引。

3.2. 数据来源

本文所用的空间数据主要通过Bigmap地图下载器平台下载刘桥镇2004、2015、2021年的卫星遥感影像图，影像分辨率约达2 m。通过目视解译各种地物要素，并利用ArcGIS软件对乡村居聚落、采煤塌陷水域等地物要素进行矢量化得到矢量数据。DEM数据来源于地理空间数据云网站(http://www.gscloud.cn/)，空间分辨率为30米，通过掩膜提取研究区的DEM数据，并基于ArcGIS软件提取坡度、坡向地形数据。

刘桥镇社会经济数据主要来源于濉溪县官方网站以及《濉溪年鉴》(2003~2017年)、《中国县域统计年鉴(乡镇卷)》(2016~2020年)、《濉溪县刘桥镇总体规划》(2011~2030年)等资料。研究期内，案例区行政区划有调整，均以2020年刘桥镇行政区划为准，相关年份数据据此进行调整。

4. 刘桥镇乡村聚落演变过程与特征

通过目视解译，运用ArcGIS转换工具将Bigmap地图下载数据kml文件转换成shp矢量文件，取得2004年、2015年和2021年3个研究时点刘桥镇乡村聚落分布图(图1)，表明刘桥镇乡村聚落的数量、空间分布和形态结构发生了显著变化。

Figure 1. The distribution map of Liuqiao town’s rural settlements

图1. 刘桥镇乡村聚落分布图

4.1. 刘桥镇乡村聚落数量变化过程与特征分析

运用ARCGIS空间分析统计工具对刘桥镇3个研究时点乡村聚落的数量进行统计分析，可以揭示2004年以来刘桥镇乡村聚落的数量变化情况(图2)。

Figure 2. The settlements’ change trend in Liuqiao town

图2. 刘桥镇乡村聚落变化趋势图

2004年刘桥镇共有93个乡村聚落，总面积为1308.15 hm²，最大斑块面积为110.38 hm²、最小斑块面积为1.69 hm²。2015年乡村聚落数量减少到82个，总面积增加到1321.55 hm²，最大斑块面积为110.72 hm²、最小斑块面积降到1.5 hm²。2021年乡村聚落数量减少到72个，总面积增加到1275.04 hm²，最大斑块面积为114.87 hm²、最小斑块面积降到1.69 hm²。

为了进一步分析刘桥镇乡村聚落数量的村际差异，运用ARCGIS空间分析统计工具对刘桥镇17个行政村乡村聚落的数量进行统计分析(图3)。

Figure 3. Statistical chart of each rural settlements’ change in Liuqiao town

图3. 刘桥镇各村聚落变化统计图

2004年，王堰村聚落数多达9个、周口村和周大庄村各自仅有1个居民点。各村聚落总面积差异较大，丁楼村聚落面积为217.74 hm²，占全镇乡村聚落用地面积16.64%；周口村聚落面积仅为11.49 hm²，占全镇乡村聚落用地面积0.88%。从单块聚落面积来看，最大聚落斑块在丁楼村，为110.38 hm²；而最小聚落斑块在陈集村，仅为1.69 hm²。

2015年，孟口村与后吕楼村聚落完全消失，陈集、鼓楼和前吕楼3个村分别减少了1个乡村聚落，其它10个行政村聚落数量维持不变。各村聚落面积进一步拉大，丁楼村聚落面积最大，为283.51 hm²，占全镇乡村聚落用地面积21.45%；周口村聚落面积最小，维持在11.49 hm²；关帝庙村的聚落面积增加了36.92 hm²，聚落用地面积占比达11.26%。从单块聚落面积来看，最大聚落斑块依然丁楼村，面积略有增长达到110.72 hm²；最小斑块面积依然在陈集村，仍为1.69 hm²。

到2021年，前吕楼村聚落完全消失，小城、鼓楼、刘桥3个村聚落数量减少了2个，丁楼和王堰2各村各自减少了1个，而杨庄村增加了1个乡村聚落。各村聚落用地总面积差异最大，聚落面积最大的丁楼村达到301.63 hm²，占全镇乡村聚落用地面积23.66%；聚落面积最小的周口村没有变化；王堰村和关帝庙村聚落面积有一定增加，聚落面积占比分别为12.31%和12.34%。从单块聚落面积来看，最大斑块面积位于丁楼村，增长为114.87 hm²；最小聚落斑块依旧在陈集村，面积没有变化。

4.2. 刘桥镇乡村聚落空间分布演变过程与特征分析

从图2可以看出：刘桥镇乡村聚落可以后屡楼村和周口村南部行政边界延长线为界，分为北、中、南3个区域，3个区域聚落数量、面积有较大变化。其中北部分布稀疏且成减少态势，中西部减少而中东部呈集中态势，南部分布均衡且较稳定。

2004~2015年，刘桥镇南部乡村聚落分布任然较均衡，中西部后吕楼村和孟口村乡村聚落向中东部集中，北部乡村聚落明显减少。2016年~2021年，前吕楼村、彭楼村、刘桥村和王堰村的部分村落搬迁，中东部乡村聚落数量和面积增长趋势明显，空间集聚显著；北部乡村聚落数量显著减少，南部乡村聚落分布稳定且均衡。

为了更为直观呈现刘桥镇乡村聚落的空间分布演变情况，运用公式(5)计算乡村聚落的点核密度。通过ArcGIS软件中的要素转点工具，分别提取出2004、2015、2021年刘桥镇各个乡村聚落斑块的中心点，再在核密度分析中以1500 m为半径进行分析，得出刘桥镇不同时期乡村聚落斑块的空间分布密度图(图4)。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 4. Distribution of kernel density of rural settlements in Liuqiao Town

图4. 刘桥镇乡村聚落分布密度图

刘桥镇2004年、2015年和2021年乡村聚落最大核密度值分别为174.86个/km²、126.03个/km²、100.74个/km²，全镇乡村聚落高度集聚但态势逐步减弱。从空间变化看，北部地区聚落密度由高变低趋势明显；中西部密度始终处于最低值，中东部密度值逐渐增大且高密度值的范围不断扩大，高密度值从中北部逐渐转移到中东部；南部区域密度值逐渐增大。

2004~2021年，核密度低值区减少，最高值区分布范围逐渐扩大。2004年的高密度值中心位于孟口村和丁楼村，副高值中心范围涉及小城村、后吕楼村、孟口村、刘桥村、关帝庙村、丁楼村和陈集村；2015年高密度值区向刘桥村、关帝庙村和丁楼村、陈集村与王堰村三村交界处转移，2021年高密度值中心区逐渐内缩、分离，在南部杨庄村出现一个新的高密度值中心，且逐渐向东部区域偏移。

4.3. 刘桥镇乡村聚落空间形态演变过程与特征分析

运用公式(1)~(4)计算刘桥镇聚落斑块的形状指数(LSI)、平均斑块形状指数(SHAPE_MN)、平均斑块分维数(FRAC_MN)、破碎化指数(FN) (表1)，以进一步揭示刘桥镇乡村聚落形态演变过程和特征。

Table 1. Settlements’ shape characteristics change in Liuqiao Town in different periods

表1. 刘桥镇不同时期乡村聚落景观格局指数变化表

年份	FN	LSI	SHAPE_MN	FRAC_MN
2004年	0.07	13.14	1.44	1.06
2015年	0.06	12.48	1.49	1.07
2021年	0.05	11.47	1.49	1.07

刘桥镇乡村聚落破碎化指数由2004年的0.07减小到2021年的0.05，降幅较小，表明镇域内乡村聚落形态的破碎化程度不高，以集聚发展为主。3个研究时点的聚落斑块形状指数分别为13.14、12.48、11.47，呈逐渐减小态势，表明镇域内聚落形态整体向规整化方向发展。3个研究时点的聚落平均斑块形状指数分别为1.44、1.49、1.49，略呈增长，说明单个聚落斑块形状逐渐向复杂化发展。3个研究时点的平均斑块分维数由1.06增长到1.07，整体上具有较强的稳定性。

5. 刘桥镇乡村聚落空间结构演化影响因素分析

5.1. 自然环境因素对刘桥镇乡村聚落的影响

自然环境因素是乡村聚落形成的基础性因素，对乡村聚落的布局选址和形成的影响作用在早期最为明显，并且持续影响着乡村聚落，对其发展有着稳定长期性作用。

5.1.1. 地形对乡村聚落时空演化的影响

(1) 高程对乡村聚落的影响

利用地理空间数据云DEM数据，根据自然断裂点法，将刘桥镇分为7~20 m、20~25 m和25~50 m三级地区，并将高程结果与三个时期的聚落斑块进行空间叠加，可以直观显示刘桥镇乡村聚落与高程间的关系(图5)，统计分析各高程区内的聚落面积(图6)。

图5和图6表明：2004年刘桥镇有49.09%的聚落分布在20~50米高程范围内、41.11%的聚落分布在25~50米的高程范围内，2015年有41.6%的聚落分布在20~50米高程范围内、46.18%的聚落分布在25~50米的高程范围内，2021年有41.78%的聚落分布在20~50米高程范围内、42.95%的聚落分布在25~50米的高程范围内；乡村聚落有向中高地势分局的特征。随着采煤塌陷的不断胁迫，乡村聚落在低海拔地区建设的面积一直呈增长趋势，这主要与中西部低海拔塌陷区乡村聚落向中东部地势较低地区搬迁安置有关。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 5. Spatial distribution of rural settlements at different elevations in Liuqiao town

图5. 刘桥镇聚落在不同高程的空间分布图

Figure 6. Area and proportion of rural settlements in different elevation ranges in Liuqiao town

图6. 不同高程范围内刘桥镇乡村聚落面积与比重

(2) 坡度对乡村聚落的影响

利用自然断裂点法将刘桥镇DEM数据分为≤2.72˚、2.72˚~5.44˚和5.44˚~21.68˚三个坡度等级，与三个时期的乡村聚落斑块进行叠加(图7)、统计(图8)，以分析采煤塌陷区地形坡度对乡村聚落的相互情况。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 7. Rural settlements’ distribution in different slope ranges

图7. 不同坡度范围内乡村聚落分布图

Figure 8. Area and proportion of rural settlements in different slope ranges

图8. 不同坡度下的刘桥镇乡村聚落面积

刘桥镇形成聚落只要分布在坡度低于5.44的区域，其中超过43%的聚落用地布局在2.72~5.44的坡度范围内、超过35%的聚落用地布局在坡度低于2.72的地区，因为随着塌陷区村庄的搬迁，低坡度地区聚落用地有逐步增加的趋势。

(3) 坡向对乡村聚落的影响

利用ArcGIS坡度工具将刘桥镇分为平坡、北向、东北向、东向、东南向、南向、西南向、西向和西北向9个坡向，并与三个时期的乡村聚落进行叠加、统计，以反映案例区乡村聚落与坡向间的关系(图9)。

Figure 9. Area and proportion of rural settlements in different slope directions in Liuqiao Town

图9. 不同坡向内刘桥镇乡村聚落面积与比重

尽管坡向会影响房屋的采光，但图9表明：因地处北方低纬度地区，刘桥镇乡村聚落朝向选择和变化不大；朝南向(东南向、南向和西南向)比例维持在40%左右、朝北向比例基本相当，平面朝向和东向比例较低；3个时点的变化不太大。这也为采煤塌陷区村庄的搬迁安置提供了便利条件。

(4) 河流对乡村聚落的影响

河流会影响人们生活生产用水的便捷度，对聚落的选择布局具有一定程度的影响。利用ArcGIS件中的缓冲区分析工具将研究区的河流按<200 m、200~400 m、400~600 m、600~800 m和>800 m进行缓冲分析，并与三个时期的乡村聚落进行叠加(图10)、统计分析(图11)，以揭示刘桥镇河流对乡村聚落的影响情况。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 10. Spatial relationship between rivers and rural settlements in Liuqiao Town

图10. 刘桥镇河流与乡村聚落空间关系图

Figure 11. Area and proportion of rural settlements within different distance from the river

图11. 与河流不同距离范围内乡村聚落面积与比重

河流对刘桥镇北部及南部地势较高区的聚落布局有较大影响，聚落沿河分布的特征显著；中部地势相对较低，地下水利用便利，聚落对河流的依赖性不强，超过50%的聚落布局在>800 m的范围内、约30%的聚落分布在距离河流不到200米的空间范围内。随塌陷区村庄搬迁逐步开展，其比例逐渐增大。

5.1.2. 采煤塌陷对刘桥镇乡村聚落的影响

随着煤炭资源的不断开采，刘桥镇自1980年代即开始土地塌陷，对土地资源和房屋产生破坏，部分村庄被迫搬迁，导致聚落空间不断发生变化。通过遥感影像解译得到刘桥镇2004年、2015年和2021年3个时点的塌陷湖泊时空演化图，再叠加上同时期乡村聚落核密度图进行统计分析，以揭示采煤塌陷对刘桥镇乡村聚落的影响。结果表明：

1) 刘桥镇采煤塌陷区主要分布在镇域的中西地区，自2004年塌陷区的数量逐年增多、面积逐年扩大，其扩张方向以北向和东北方向为主。刘桥镇2004年采煤塌陷区为1553.36 hm²、2015年为2193.56 hm²、2021年达到2730.08 hm²，前期扩张速度为58.2 hm²/年、后期扩张速度达到89.42 hm²/年，呈现加速扩张态势。计算表明，2004~2021年刘桥镇塌陷区塌陷强度(塌陷区面积与刘桥镇镇域总面积比值)由18.49%增长到32.50%，增长了14.01%。

2) 采煤塌陷区的扩张方向与聚落密度的后退方向高度一致，主要集中在镇域中西部地区。表明采煤塌陷成为两淮矿区乡村聚落空间演化的主要胁迫因素，加速助推两淮煤矿区乡村聚落的重构进程。计算结果显示：2004~2015年乡村聚落分布后退率为0.4%、2016~2021年的后退率为9.93%，表明采煤塌陷成为两淮矿区乡村聚落空间演化的主要胁迫因素，加速了两淮煤矿区乡村聚落的重构进程。

5.1.3. 社会经济因素对刘桥镇乡村聚落时空演化的影响

(1) 交通对乡村聚落的影响

利用ArcGIS件中的缓冲区分析工具将刘桥镇域内的省道、县道按<200 m、200~400 m、400~600 m、600~800 m和>800 m进行缓冲，并与三个时期的乡村聚落进行叠加(图12)、统计分析(图13)，以揭示道路对塌陷区乡村聚落的影响程度。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 12. Spatial relationship between roads and rural settlements in Liuqiao twon

图12. 道路与乡村聚落的空间关系图

Figure 13. Area and proportion of rural settlements within different distances from roads

图13. 与道路不同距离范围内乡村聚落面积与比重

3个研究时点刘桥镇距离道路800 m内的乡村聚落面积比例分别为84.83%、88.04%和89.49%，特别是200米空间范围内的聚落面积比重分别高达54.94%、61.03%和68.43%。随着采煤塌陷区村庄搬迁工作的推进，更多的聚落将会布局在靠近主要干道200米的空间范围内，良好的交通条件能改善安置居民对外联系的便捷度，促进社会经济发展，提高居民生活质量。

(2) 集镇对乡村聚落的影响

集镇是农村地区交通、信息、经济、文化和商贸中心，对乡村居民生产生活具有辐射带动作用，也对乡村聚落有吸引作用。以刘桥镇政府驻地为中心，按<1000 m、1000~2000 m、2000~3000 m、3000~4000 m和>4000 m五个空间距离进行缓冲，并与三个时期的乡村聚落进行叠加(图14)、统计分析(图15)，以反映刘桥集镇对乡村聚落空间布局的影响。

(a) 2004年 (b) 2015年

(c) 2021年

Figure 14. Spatial relationship between Liuqiao town and rural settlements

图14. 集镇与乡村聚落空间关系图

Figure 15. Area and proportion of rural settlements within different distances from Liuqiao town

图15. 与刘桥镇不同距离范围内乡村聚落面积与比重

图15和统计数据表明，距离刘桥镇4000 m范围内的乡村聚落在2004~2021年间由721.53 hm²增加到727.02 hm²、所占比重由55.16%增长到57.02%，其中距离1000 m范围内的聚落用地面积有247.24 hm²增加到372.9 hm²、比例由18.9%增长到29.25%，而>4000 m范围内的聚落面积又586.61 hm²降到548.03 hm²、比例由44.84%下降到42.98%。表明农村集镇对乡村聚落空间布局具有较强的吸引力，特别是采煤塌陷区人口搬迁安置情况下，将会有更多的聚落依托集镇选址兴建。

(3) 搬迁安置政策对乡村聚落的影响

刘桥镇作为两淮矿区典型的采煤塌陷区，塌陷村庄的搬迁安置经历了自发搬迁到政府集中统一搬迁安置的过程，为保护基本农田、集约建设用地、有利于搬迁居民经济持续发展、建设和谐安定的安置社区，淮北市相继出台了《淮北市釆矿塌陷村庄搬迁管理暂行办法》《淮北市采煤沉陷村庄搬迁安置补偿管理办法》，对采煤塌陷区村庄搬迁选址、补偿等做了相关规定。刘桥镇编制了《刘桥镇土地利用总体规划(2006~2020年)》，要求对搬迁安置地进行统一规划建设，并严格限定了建设用地规模指标。特别是《濉溪县域村庄布点规划(2019~2035)》明确将前吕楼村、后吕楼村、孟口村、小城村等聚落规划至刘桥镇区安置，对刘桥镇乡村聚落的空间结构都产生了巨大的影响，其数量、规模、形态都会变化。

6. 结论与讨论

6.1. 研究结论

1) 刘桥镇乡村聚落因采煤塌陷胁迫，数量逐年减少，塌陷区乡村聚落部分甚至全部消失；乡村聚落用地规模呈减少态势。

2) 相较于塌陷搬迁前，无论是新建聚落还是原有村落，因搬迁安置导致单个乡村聚落的用地规模有增大趋势，以实现土地的集约利用。

3) 塌陷搬迁导致矿区乡村聚落整体形态区域规整，但单个乡村聚落因搬迁安置建设，其形态趋于复杂化，但总体变化不大。

4) 塌陷区乡村聚落的空间布局具有乡村聚落演化的共性特征，两淮矿区聚落布局趋于向地势较高、坡度趋缓、靠近交通道路和集镇中心演化；但河流的影响较弱、坡向选择比较自由。

5) 采煤塌陷是促使两淮矿区乡村聚落空间演化的特殊驱动力，加速了煤矿区乡村聚落空间重构；塌陷区搬迁安置对乡村聚落的空间结构有刚性制约。

6.2. 讨论

本文通过遥感影像的手段获取数据，数据精度导致乡村聚落的数量、面积与实际存在一定偏差，不能精确地反映其时空演化的过程和特征；在采煤塌陷空间识别方面，因采煤塌陷过程十分缓慢，现有的遥感技术手段不能精准识别，采用塌陷湖泊代替塌陷空间，减小了塌陷空间的影响范围；仅从水平方向考虑了塌陷区乡村聚落的数量和基底面积，忽视了垂直方向上层高和建筑总面积的变化；重点从数量和形态两个方面探究采煤塌陷区乡村聚落的空间结构的演化，忽视了乡村聚落功能结构演化，需要在后续研究中强化。

基金项目

国家自然科学基金项目：两淮矿区城乡空间组织对塌陷胁迫的空间响应研究(项目号：41961045)。