乡村聚落作为地理领域最为普遍的表现形态,是农村环境与文化信息的载体,人地关系的核心,而乡村聚落的空间分布及形态特征可以深刻反映区域乡村聚落选址建设的区位倾向以及自然环境和社会经济对其的综合作用。在乡村振兴战略大力实施开展的背景下,无论是分析区域乡村聚落的空间分布及形态特征演化趋势,还是厘清乡村聚落空间特征的影响因素,亦或是针对性地选择适合于乡村聚落发育趋势的空间优化方法,都需要对区域乡村聚落分布及发育现状进行系统性认识。而分形理论作为解释复杂系统的有力工具,在乡村聚落综合研究方面应用相对缺乏,基于此,本研究利用分形模型和分形方法,遵循“特征演变-影响因素-优化重构”的逻辑框架和认识过程,以分形理论作为切入点,选取重庆市江津区作为研究对象,对山地丘陵区乡村聚落空间结构和形态的分形特征动态变化实施分析,从自然环境及社会经济层面分析识别影响乡村聚落空间分布及形态的影响因素及其关联程度,并基于乡村聚落空间形态分形特征演化规律和分形影响因素选取实际案例对乡村聚落空间格局实施了优化,探寻了不同乡村聚落分形优化的路径,所获研究结果可为山地丘陵区乡村空间优化提供科学参考或依据。本研究获得主要结论有:(1)研究区乡村聚落空间结构及形态具有较为显著的分形特征并随时间推移呈现不同的演化趋势。通过运用聚集维数、关联维数、形态维数对研究区乡村聚落进行分维测算发现:(1)研究区乡村聚落空间结构相对聚集且分布呈现出从中心向周围腹地密度衰减的特征,但2009-2016年研究区乡村聚落聚集维数自1.749增长至1.825,表明研究区已呈现非中心镇街乡村聚落快速发育的多中心组团发展态势,此外,研究区乡村聚落的空间关联维数在此期间从1.376增长至1.416,说明乡村聚落的空间自组织性降低,空间关联程度减弱,而交通网络直通度?值略有上升,则说明研究区交通道路设施建设进一步完善,乡村聚落间实际交通通达性增强;(2)研究区各镇街之间的空间结构关联性及交通网络通达性差异较为显著,乡村聚落空间结构的现状及演变态势反映出一定的不协调性;(3)研究区乡村聚落空间形态维数在七年间从1.267增长至1.279,总体表现出复杂演化趋势,形态稳定性下降,发展的无序随意性增大;(4)各镇街之间的聚落形态复杂性仍存在明显差异,差异的产生可能是因为社会经济的快速发展、城市规模的不断扩大、全域的产业发展引导以及农村居民点综合复垦整治活动。(2)地形地貌、河流水系、交通网络以及乡村综合发展水平等因素对乡村聚落的空间分布和分形特征会产生不同程度的影响。具体表现为:(1)研究区乡村聚落的分布格局在不同地形因子及不同地形梯度上表现出相异的分形特征,在空间分布上,研究区乡村聚落呈现低地形位聚集倾向,聚落盒维数高值多出现在161~400m的地区,坡度0~5°和5~10°的地区,东南坡向地区,地形起伏度0~50m和50~100m的地区,地表粗糙度1~1.1的地区、坡度变率0~5°的地区和坡向变率5~10°的地区,而形态维数高值因受地形因素限制和乡村聚落主导功能更替的影响,多出现在地形因子的中高分级地形梯度带,在分形维数变化规律上,乡村聚落的盒维数随着高程、坡度、地形起伏度、地表粗糙度和坡度变率的升高总体呈现出下降趋势,而形态维数则表现出在中低地形位内随着地形地貌梯度的升高、聚落选址建设难度增大等原因总体增加的特点;(2)乡村聚落的空间分布及分形特征同样受到了河流水系因素的影响,并表现为主要河流沿岸的乡村聚落偏好分布及镇域水系网络对乡村聚落的限制分布两种结果,此外,从聚落演化视角观察,乡村聚落的盒维数及形态维数总体呈现出随时间推移持续增大态势,即沿河地区乡村聚落的质量化发展趋势,而在河流水系网络方面,研究结果则表现出随着各镇街河流水系网络分维增加、水系水网空间占据能力增大的情况下,乡村聚落分维呈波动下降趋势,且两者之间的斯皮尔曼等级相关系数为-0.93,说明河流水系网络分维与聚落分维之间存在逆向关联性;(3)交通因素对乡村聚落分布发育的影响同样不可忽视,并表现为从主要道路和多级交通网络两个层面推动乡村聚落的空间发育。主要道路对乡村聚落的影响主要体现为道路对周边聚落的持续吸引作用,而交通网络对于乡村聚落的关联性研究也反映出交通网络的覆盖水平及空间占据能力对乡村聚落的分布发育存在积极促进作用,但随时间的推移两者之间的关联态势更为曲折波动,2009年和2016年两者的相关系数测算结果分别为0.92、0.82,说明研究区乡村聚落空间分布发育与交通网络存在较高的正向关联性,但随时间推移两者之间的关联性呈减少趋势;(4)乡村聚落的空间分布与发育则必然离不开乡村的发展进程与方向,通过引入反映乡村综合发展水平的“乡村性”这一概念,分析乡村性与乡村聚落分维的关联性,可刻画乡村发展程度与乡村聚落空间发育水平的实际关系,研究发现,乡村性指数的低值区域往往与乡村聚落分维的高值区域存在空间分布一致性,且聚落分维表现出明显的产值关联偏好,分别位于农业主导型、工业主导型、服务业主导型及均衡发展型四种乡村发展类型的乡村聚落空间发育水平均呈现出随着主导产业地均产值的增加持续增大的趋势。(3)山地丘陵区乡村聚落优化重构可有效实现聚落空间的聚集以及加强聚落间的联系。将乡村聚落视作具有生物性质的有机系统,采用MUP-City模型对乡村聚落的路径选择进行挖掘,并基于原有特征进行优化,则可以在不改变原有聚落整体结构的基础上,对乡村聚落进行分形优化重构,分别选取研究区白沙镇复建村、龙华镇朱羊寺村、四面山镇四面村作为研究案例进行空间优化试验,研究结果表明,各村域范围内的乡村聚落经过基于MUP-City模型分形优化后,结果显示乡村聚落总体仍保持优化前乡村聚落分布的基本结构,保留了村域原有的聚落景观环境。同时,分形优化后的乡村聚落呈现“大分散,小聚居”的空间分布特征,乡村聚落在优化前分散分布的基础上更为集聚,聚落与道路、聚落与聚落之间的联系程度更为紧密,乡村聚落的发展潜力有所增加。各村域乡村聚落分形维数在分形优化之后也都存在不同程度的增长,白沙镇复建村乡村聚落分维从1.153增长至1.396,龙华镇朱羊寺村乡村聚落分维从1.426增长至1.536,四面山镇四面村乡村聚落分维从1.212增长至1.362,证实了MUP-City模型法对乡村聚落空间布局优化的现实有效性。综上所述,本研究从分形理论视角对乡村聚落空间分布及形态特征的综合分析,深化乡村聚落空间形态特征研究,揭示乡村聚落分形特征及布局特点,拓展乡村聚落地理学的研究内容,反映聚落分维和影响因素之间的关联性和作用情况,并通过案例验证,优化乡村聚落分布秩序,实现了合理的乡村聚落空间发展管控。