張慧麗， 孫海龍， 肖 健

（1.石家莊鐵道大學 交通運輸學院，河北 石家莊 050043；2.河北省交通勘察設計院，河北 石家莊 050011）

根據《國家公路網規(guī)劃（2013－2030年）》的總體規(guī)劃，到2030年，國家高速公路網將由7條首都放射線、12條南北縱線、18條東西橫線以及部分地區(qū)環(huán)線、共行線、聯(lián)絡線等組成，實現連接全國所有地級行政中心、城鎮(zhèn)人口超過20萬的中等及以上城市、重要交通樞紐和重要邊境口岸。公路建設、維護和運營管理過程影響和改變了地面的自然帶狀空間，這個空間即包括公路設施本身，也包括與公路存在密切關系的自然生態(tài)系統(tǒng)的相關區(qū)域，這個區(qū)域就是公路路域，在景觀生態(tài)學中，路域也稱為公路廊道［1］。道路作為一種線性基礎設施，在促進人類經濟和社會發(fā)展的同時，也對生態(tài)環(huán)境產生了巨大的影響，如路域理化環(huán)境的污染、動植物棲息地的干擾、水土流失的加劇、生物多樣性的減少、地質災害的誘發(fā)、景觀視覺質量的下降等［2］。如何減少公路對景觀的切割破碎的影響，增強公路路域環(huán)境的美學質量，構建公路路域景觀生態(tài)系統(tǒng)，提高公路路域景觀生態(tài)的服務功能，是現代公路建設面臨的新問題。通過對比京新高速公路建設前后的衛(wèi)星數據，對公路路域范圍內的景觀格局變化進行分析，總結了高速公路建設在景觀格局動態(tài)變化中的規(guī)律。

一、研究區(qū)域

本項目位于河北省華北平原北部，同時跨內蒙古高原，為北京—新疆高速公路的組成部分，路線走廊位于河北省西北部，總體呈東西走向，起于張家口市南部的宣化縣，沿洋河、西洋河布線，終于懷安縣西洋河村西1 km冀晉交界處。路線經過區(qū)位于華北平原與內蒙古高原過渡帶的冀西北山地邊緣，屬冀西北山間盆地區(qū)。沿線山地、丘陵、河谷和盆地相間分布，排列有序。桑干河支流洋河穿入期間，將谷地、盆地連接起來，組成洋河盆地，總的地勢自西北向東南傾斜，地面自然坡度為1／30～1／200，海拔650～1 360 m。從成因上可分為兩種地貌形態(tài)：中山區(qū)和山前傾斜平原區(qū)。擬建線路位于山前傾斜平原的南部。該區(qū)域以高原和中低山地為主，處于京津的上風上水，生態(tài)環(huán)境脆弱。

二、景觀格局分析

根據國家土地利用現狀調查技術規(guī)程和河北省土地利用總體規(guī)劃，將該項目所在區(qū)域的土地類型分為了耕地、農田、園地、林地、牧草地和建設用地六大類。

（一）景觀格局變化分析指標

為了系統(tǒng)地分析評價區(qū)內景觀格局結構的特點，景觀生態(tài)學家對景觀分析提出了許多不同的指標［4～6］。本文從景觀屬性、景觀形狀、景觀配置和景觀連通性五個方面討論高速公路建設對生態(tài)結構變化的影響。表1為常用的景觀格局影響分析典型指標。

表1 典型景觀指標含義一覽表

（二）景觀結構空間變化

景觀格局指標在一定程度上可以反映出景觀格局的整體變化特征，但是無法反映景觀之間的相互傳遞關系，可以利用馬爾柯夫轉移矩陣來量化景觀各組分之間的空間結構轉移關系。具體分析步驟如下：

步驟一：景觀格局變化分析

假定時期k和k＋1景觀格局分別為和，疊加運算，由k時期到k＋1時期的景觀格局變化矩陣。

步驟二：轉移矩陣因子計算

設由k時期到k＋1時期第k＋1類土地利用類型轉換為第j類土地利用類型的面積數Aij。土地利用類型轉移矩陣中的各項因子為：

式中，Bij為k時期第i類土地利用類型轉換為k＋1時期第j類土地利用類型的比例（%）；Cij為k時期第j類土地利用類型轉換為k＋1時期第i類土地利用類型的比例（%）。

步驟三：景觀轉移矩陣計算

T代表了k＋1時期各土地利用類型相對于k時期變化的程度。

三、結果分析

（一）土地類型變化分析

基于ArcGIS 9.0地理信息分析軟件為輔助平臺和上述轉移矩陣方法對京新高速公路沿線兩側1，5，10 km范圍內的緩沖區(qū)域進行土地利用變化分析，具體變化見表2。

表2 各緩沖區(qū)在高速公路建設前后土地類型變化

從表2的數據對比分析可以看出，在不同的緩沖區(qū)內，牧草地和基本農田的面積都有相應地減少，而林地和建設用地有所增加，這主要是因為高速公路建設占用的國土面積相對較大，而高速公路在設計時多沿著較高的山脊線或靠近山腳的方案，占用的林地面積較少。以及隨著生態(tài)公路的推廣，路域內林地有向外擴充的增長趨勢。

（二）景觀空間結構變化分析

通過對高速公路建設前后的土地類型面積變化分析，可以看出距離路中心線越近，土地類型變化越明顯，而距離越遠，變化越不明顯。為了更清晰地分析路域土地類型的變化，選取了5 km緩沖區(qū)的景觀空間轉移情況進行分析。得到景觀類型轉移矩陣表如表3所示。

從表3的數據對比分析可以看出，基本農田和牧草地與其他類型的土地利用轉換最小，林地和建筑用地之間的轉換相對最大。這就說明在本項目建設過程中，充分考慮了對農田，耕地和牧草場的避讓，在保護農業(yè)用地的同時，在一定程度上保護了牧草場的整體性，減小生態(tài)斑塊的破碎。同時從表3中能夠看出建設用地在高速公路建設前后變化最大，這也是因為高速公路的修建，帶動了附近城鎮(zhèn)的發(fā)展，使得建筑用地變化相對較大，而轉變的園地，林地等都在公路線路的兩側零星分布。

四、結論

高速公路對景觀格局的影響主要是對原有的完整景觀進行了線性切割，對沿線的景觀類型都有一定程度的影響，而野生動物棲息地的改變，可能會導致生物多樣性的改變，進而影響區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)功能。通過分析可以看出，京新高速公路建設對沿線的景觀變化影響，隨著距離公路中心線的距離的增大而減弱，說明了高速公路建設對景觀格局的影響是受到空間大小的制約的。因此在高速公路設計建設過程中，要注重土地性質轉換對生態(tài)環(huán)境的影響，有針對性地建立公路路域內的合理生態(tài)景觀。

表3 5km緩沖區(qū)土地類型變化轉移矩陣

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