邢瑋

摘要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展之下，GIS逐漸運用到了公路施工的各個方面。利用空間分析以及數(shù)理統(tǒng)計功能為公路建立不同距離的緩沖區(qū)，從而分析施工對沿線的影響是其在工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用。本文主要根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)的原理，選取了多種指數(shù)，重點對重慶市的公路5公里范圍內(nèi)的沿線生態(tài)景觀格局進行了深入分析。據(jù)調(diào)查，在2000年-2015年期間，在公路沿線的5公里緩沖區(qū)內(nèi)其中變化最大的是城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積、其次是水域面積、林地面積等。并且隨著緩沖距離的不斷增加，其中斑塊數(shù)目增長度最大，景觀多樣性等指數(shù)也處于上升趨勢。

關(guān)鍵詞：GIS;公路施工;生態(tài)景觀格局

引言：公路的快速發(fā)展建設(shè)不僅可以促進地方經(jīng)濟的增長，同時對于沿線的生態(tài)景觀也有非常重要的影響。近些年來，我國對于生態(tài)景觀的關(guān)注度越來越高，甚至有很多學(xué)者針對不同的地域情況進行了深入研究，但是由于公路具有特殊的線性特點以及建設(shè)時限性，很難對其進行定量化的分析研究。本文主要根據(jù)生態(tài)景觀學(xué)原理及GIS的功能技術(shù)對于重慶市的公路進行定量化的分析研究，從而對日后的生態(tài)景觀管理提供有效幫助。

1、研究區(qū)域基本概況

重慶地處我國西南部地區(qū)，位于長江中上游，屬于青藏高原與長江中下游平原地區(qū)的交界之處。東西長達470km，南北寬度約450km，地形以山地為主，東部、南部、以及北部分別由大巴山、武陵山、巫山等將其環(huán)繞，坡地面積比較大，屬于亞熱帶濕潤性氣候。近些年來重慶地區(qū)的公路交通發(fā)展越來越快，是西南地區(qū)的重要交通樞紐。

2、GIS于公路施工中對沿線生態(tài)景觀格局的研究分析

1、數(shù)據(jù)處理

利用地理空間的數(shù)據(jù)云網(wǎng)站中的數(shù)據(jù)，并且將重慶地區(qū)土地分為：耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和未利用地。運用clip等工具對重慶2000-2005年的公路5km緩沖區(qū)沿線的土地使用情況進行了分析。為了對公路周邊不同區(qū)域的景觀狀態(tài)進行研究，每隔1-2公里建立一個緩沖帶，再將緩沖區(qū)與目前土地的使用情況進行疊加，將最終的疊加情況導(dǎo)入相關(guān)的景觀軟件，通過計算景觀指數(shù)，從而分析出公路不同緩沖區(qū)范圍內(nèi)的景觀格局變化。

2、生態(tài)景觀格局指數(shù)分析

通常情況下，能夠?qū)樊a(chǎn)生影響的生態(tài)景觀格局指數(shù)分別有以下幾種，并且對此進行了計算公式分析：

2.1：香濃多樣性指數(shù)計算公式：此公式中P代表第ι種景觀類型的占比總面積;m屬于研究區(qū)景觀類型的總數(shù)，這個公式主要計算的是景觀類型的豐富程度;

2.2：景觀均勻度指數(shù)計算公式：此公式中的ι、m、p分別代表的含義與香濃多樣性計算公式一樣。景觀的均勻度指數(shù)越靠近1，說明景觀類型的分布便會越均勻;

2.3：景觀分割指數(shù)計算公式：在此公式中a代表斑塊的面積，A代表整體面積，景觀分割指數(shù)可以計算出分割指數(shù)越大則斑塊的破壞程度便越大;

2.4：景觀聚合度指數(shù)計算公式：在此公式中C代表附近的相同類型的斑塊數(shù)目，計算出的景觀聚合度指數(shù)越大，則證明斑塊的幾何程度越高。

3、土地利用情況的有效分析

分析2000-2015年重慶市公路沿線5km緩沖區(qū)范圍內(nèi)的土地變化，其中耕地面積的變化最大，其次為林地，還未開發(fā)利用的土地與水域占比均較小，城鎮(zhèn)建設(shè)用地比原有的面積增加了2倍多，水域面積比之前增加了近14%，耕地面積減少近7%，還未開發(fā)利用的土地減少了將近4%，草地減少了3.1%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在公路5km沿線范圍內(nèi)變化最大的是城鎮(zhèn)建設(shè)用地，按照城鎮(zhèn)建設(shè)用地與耕地面積減少的數(shù)量相比所差無幾，說明公路的擴張以及城鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加主要是通過侵占耕地達到的，會直接導(dǎo)致公路周邊的生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變。

4、公路周邊景觀格局的變化

運用Fragstat4.2景觀軟件對各景觀指數(shù)進行相應(yīng)的計算，分析出公路沿線的景觀格局變化。據(jù)實驗表明，隨著緩沖距離的不斷增加，斑塊數(shù)目增加的同時其密度在1-2km緩沖帶時也在增加，但是在2-5km之后發(fā)生了密度降低的情況?？梢?，隨著公路的不斷發(fā)展與建設(shè)，導(dǎo)致公路周邊的環(huán)境發(fā)生了不小的破壞，面積隨之減少，斑塊數(shù)目也在逐漸增加。由于1-2km緩沖帶間距較小的原因，其總面積也呈現(xiàn)越小，距離公路越近的區(qū)域其斑塊破碎的程度便越大，才會出現(xiàn)斑塊密度高的原因。隨著公路的延伸，在2-5km緩沖區(qū)域中，伴隨著間距及面積的不斷增大，斑塊密度越低。說明隨著距離公路越近，人類的干擾越少，斑塊數(shù)目的增多會慢慢導(dǎo)致均質(zhì)化。

據(jù)實驗表明，香濃多樣性指數(shù)與景觀均勻度指數(shù)會隨著年份以及緩沖面積的不斷增長而增長，但是均勻性指數(shù)遠遠沒有多樣性指數(shù)的變化大。其中每個階段的緩沖距離的多樣性均在1左右，在2015年時其數(shù)值高達1.17，從而證明公路的發(fā)展對于景觀整體情況并沒有造成太大的影響，且公路兩側(cè)向外延伸時各個斑塊類型分布比較均衡。如果研究的面積較大、隨著緩沖區(qū)的不同變化、間隔不同 也會產(chǎn)生不一樣的研究結(jié)果。

在本次實驗中，景觀聚合度與景觀分割指數(shù)也隨緩沖距離的增加而增加。實驗結(jié)果顯示，在緩沖帶1-2km距離時，數(shù)值變化出現(xiàn)異常是因為緩沖區(qū)的寬度過于狹窄，距離兩側(cè)較近。由于本次實驗研究的尺度較大，會出現(xiàn)斑塊破碎比較嚴重的現(xiàn)象，導(dǎo)致聚合指數(shù)突然減小，分割指數(shù)較大。

結(jié)束語

綜上所述，通過對重慶市公路沿線的生態(tài)景觀格局變化情況作出相應(yīng)的分析，結(jié)果對于公路沿線區(qū)域的整體景觀結(jié)構(gòu)與空間配置關(guān)系可以更加明確。公路對于沿線生態(tài)環(huán)境的影響會因為地形及干擾程度等因素對最終的研究結(jié)果造成一定的影響，原始數(shù)據(jù)是否精準也會在很大程度上影響研究的最終結(jié)果。在今后的實際研究中，需要考慮多種因素對研究過程的影響，將研究方式具體化、細致化，從而最大程度的保障研究成果的準確性。

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