公路工程項(xiàng)目建設(shè)用地與土地利用影響性研究

趙程勛

【摘要：】文章以重慶市公路建設(shè)與土地利用發(fā)展規(guī)劃為案例，根據(jù)重慶市不同等級(jí)公路附近的土地利用變化情況，以土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和土地利用程度等方法，對(duì)土地利用和公路建設(shè)之間的相互影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：土地利用變化最高的是耕地和林地，減少最多的是未利用地，其次是草地;公路旁的土地利用主要趨勢(shì)是其他土地利用類型轉(zhuǎn)化為耕地和林地，建設(shè)用地次之。

【關(guān)鍵詞：】公路工程;土地利用;建設(shè)用地

U412.1+4A180563

0 引言

隨著公路工程項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展，我國的土地面貌也在發(fā)生迅速的變化。土地作為人類生存的基本物質(zhì)資源，其重要性不言而喻，對(duì)其進(jìn)行客觀的分析研究是一個(gè)十分重要的問題。國內(nèi)外土地利用的研究基本集中在三個(gè)方面：土地利用的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)、土地利用變化模型以及土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素。在土地利用的過程中，學(xué)者們也提出了一系列模型，如土地利用動(dòng)態(tài)度[1-2]等，同時(shí)對(duì)土地利用變化的時(shí)空變化以及土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析，這其中包括自然因素和社會(huì)因素。長期來看，自然因素的作用更大，比如氣候、干旱等因素;而短期來看，人類的社會(huì)化行為對(duì)土地利用變化的影響更大，如退耕還林、圍湖造田等[3]，這一系列的變化引起了諸多生態(tài)效應(yīng)問題[4-5]。

但這些研究并不能精確地指導(dǎo)土地利用，還需要更為詳細(xì)的研究，比如公路交通用地領(lǐng)域。本文正是基于這一點(diǎn)，以重慶市為例，在既有土地利用的狀況下研究交通用地的變化及其相互性影響。

1 概述

重慶地處我國西南地區(qū)，周邊與多省接壤。其西部與四川省成都市緊鄰并且互補(bǔ)，形成了成渝經(jīng)濟(jì)圈，東部與湖北省和湖南省相連，南部緊靠貴州省，北部跨過秦嶺及淮河與陜西省相接，位于中西部大型城市的連接點(diǎn)上。重慶市屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，是典型的濕熱地區(qū)，夏季高溫悶熱，全年濕度在70%以上。境內(nèi)河流眾多，水資源和水系都較為發(fā)達(dá)。重慶周圍大山環(huán)繞，東部、東南部、南部和北部分別是巫山、武陵山、大樓山和大巴山，這些大山環(huán)抱導(dǎo)致了重慶獨(dú)特的局地氣候。重慶城區(qū)海拔為168～400 m，整個(gè)城區(qū)地貌十分復(fù)雜，地表以山地和丘陵為主，占區(qū)域總面積的98%，地勢(shì)由南側(cè)和北側(cè)向河谷地帶降低。

重慶市緊鄰成都市，是我國中西部地區(qū)十分重要的城市。重慶位于長江上游，在西南地區(qū)發(fā)揮著輻射帶動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。重慶是國家重要的制造業(yè)基地，擁有眾多高校，以及數(shù)十個(gè)國家工程技術(shù)中心和國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，還擁有自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，經(jīng)濟(jì)地位十分突出。

2 數(shù)據(jù)獲取及來源

本次研究的數(shù)據(jù)包括遙感影像數(shù)據(jù)、2005年和2015年的土地利用數(shù)據(jù)、行政邊界數(shù)據(jù)、道路矢量數(shù)據(jù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的數(shù)據(jù)。遙感影像數(shù)據(jù)是從地理云平臺(tái)下載的TM遙感影像;2005和2015年的土地利用數(shù)據(jù)通過遙感影像解譯得到;道路交通數(shù)據(jù)通過重慶市交通局得到;社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)從重慶市官網(wǎng)下載獲得。

土地利用數(shù)據(jù)的獲取方法為：（1）從NASA網(wǎng)站查找到重慶所對(duì)應(yīng)的遙感衛(wèi)星航帶號(hào)和軌道號(hào)，在地理云平臺(tái)下載2005和2015年對(duì)應(yīng)航帶號(hào)的遙感影像;（2）把下載好的影像導(dǎo)入到ENVI軟件中進(jìn)行波段合成，通過不同波段的實(shí)驗(yàn)組合，找到最佳的波段組合，生成所需要的假彩色合成圖像;（3）利用行政邊界數(shù)據(jù)對(duì)該影像進(jìn)行切割，得到研究區(qū)的彩色影像;（4）進(jìn)行土地利用分類，建立解譯標(biāo)志。對(duì)較易識(shí)別的目標(biāo)直接進(jìn)行解譯;對(duì)不易識(shí)別的目標(biāo)，可以通過谷歌地球以及相關(guān)的資料進(jìn)行輔助判斷;對(duì)于識(shí)別困難的目標(biāo)，采用實(shí)地考察的方式，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)中科院劉紀(jì)遠(yuǎn)等[1]的分類方式，將土地利用分為六大類：（1）耕地，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地，包括水田和旱地;（2）林地，樹木生長的地塊，包括自然林地和人工林地等;（3）草地，既包括野外的雜草地，也包括人工草地;（4）水域，江河湖泊等占有的面積，包括人工池塘、湖泊等;（5）建設(shè)用地，主要是人工建造物所占據(jù)的場(chǎng)地，包括公路鐵路等;（6）未利用地，指還未被開發(fā)利用的土地，此類地在城市中較為少見，多見于野外。最后，利用建立起來的解譯標(biāo)志對(duì)遙感影像進(jìn)行矢量化，這一過程是在ARCGIS中通過數(shù)字化完成的。

3 研究方法

本項(xiàng)研究需要對(duì)土地利用的情況進(jìn)行分析，采用的模型是土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣以及土地利用程度。

（1）在遙感圖像中根據(jù)不同道路的等級(jí)提取路邊一定范圍內(nèi)的土地利用類型。根據(jù)道路等級(jí)的不同，分別是高速公路兩邊1 km范圍、國道兩邊500 m范圍、省道兩邊250 m范圍、縣道兩邊100 m范圍。

（2）在其范圍內(nèi)提取耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地以及未利用地，分別得到了2005年和2015年的土地利用面積。

（3）根據(jù)土地利用單一動(dòng)態(tài)度模型計(jì)算土地利用動(dòng)態(tài)度，見式（1）;利用ARCGIS對(duì)得到的不同時(shí)期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加求取土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，再根據(jù)土地利用程度模型計(jì)算土地利用程度，見式（2）。

土地利用動(dòng)態(tài)度具體公式為：

K=Ub-UaUa×1T×100% （1）

式中：Ub和Ua——某一類土地在研究末期和研究初期的面積（km2）;

T——兩期土地利用中間的時(shí)間（單位為年）。

K值為正，說明該類土地利用的面積增加，存在該類土地利用變化的積極因素;K值為負(fù)，說明該類土地利用類型的面積減少，該類土地類型面積萎縮，存在對(duì)該類型的抑制因素。

土地利用程度公式[6]為：

L=∑ni=1Ai×SiSj×100

ΔL=L2-L1? ??????（2）

R=ΔLL1

式中：Ai——指土地利用程度分級(jí)指數(shù)。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]提出的土地利用程度分級(jí)原則和賦值方法進(jìn)行了賦值，詳細(xì)情況見表1。

4 研究結(jié)果

通過遙感解譯，可以獲得2005年和2015年重慶市公路用地的土地利用變化情況，具體解譯的結(jié)果見表2。整體上來說，耕地、水域和建設(shè)用地增加，而林地、草地和未利用地減少。

從耕地方面來看，2005年原有耕地為372.93 km2，到2015年耕地變?yōu)? 752.96 km2，增加了將近15%。林地則表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)，由2005年的5 344.29 km2變?yōu)?015年的5 143.25 km2，減少了2.4%，相對(duì)于耕地變化幅度并不大。草地本身面積就較少，2005年為147.61 km2，到2015年進(jìn)一步縮小為64.60 km2，僅變化82.31 km2，幅度很小。水域的面積是增加的，2005年是118.28 km2，2015年是230.65 km2，增加約1.5%。相對(duì)而言，建設(shè)用地面積變化較大，2005年為210.91 km2，2015年上升到776.15 km2，增加超過6%。未利用地2005年是1 781.15 km2，2015年變化為5.71 km2，出現(xiàn)了急劇的減少?？傊?、未利用地和建設(shè)用地變化最為明顯，其他土地利用類型的變化都不顯著。

通過土地利用動(dòng)態(tài)度可以得到各種土地利用類型的動(dòng)態(tài)度。從結(jié)果來看，在高速公路、國道、省道和縣道的土地利用變化情況中，未利用地的減少速度是最快的，其值都在40%以上，國道最高達(dá)到了74.58%，最低為高速公路，為45.89%。水域的變化速度整體上較低，高速公路的水域變化速度最高為7.71%，縣道的水域變化速度最低為3.08%，其最高和最低值的差距并不大。在各種土地利用類型中，省道旁邊的草地變化速度最慢，只有2.53%，林地最低值為國道旁的林地變化率，耕地變化最慢的是國道旁的耕地，變化最快的是省道旁的地塊，達(dá)24.69%，建設(shè)用地在縣道旁的變化最為迅速，而在高速公路旁是最低的。在各種道路中，省道整體的變化是最高的，而縣道是最低的。

利用ARCGIS獲得的公路附近的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣見表3。從表3可以看出，各種土地利用類型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出變化情況。耕地、林地和水域的變化是較大的，未利用地盡管數(shù)值比較大，但由于其原有的土地面積較小，百分?jǐn)?shù)的意義不是很大。具體來看，耕地轉(zhuǎn)化為林地和建設(shè)用地的數(shù)量較多，達(dá)到了20.51%，而轉(zhuǎn)為草地的比例是1.13%，沒有轉(zhuǎn)化為未利用地。在轉(zhuǎn)化為耕地的類型中，以草地為最大，未利用地次之，建設(shè)用地最少。在轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的類型中，林地最少，為3.97%，且整體看林地轉(zhuǎn)為其他用地類型都較低。未利用地轉(zhuǎn)林地是最多的，達(dá)到了64.47%。草地轉(zhuǎn)化為林地和耕地的比例最高，達(dá)到了46.85%，沒有轉(zhuǎn)化為未利用地。轉(zhuǎn)化為草地的土地利用類型很少，水域和建設(shè)用地都為0。建設(shè)用地由于其特殊的下墊層性質(zhì)很難轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型，轉(zhuǎn)化為耕地和林地的面積都很小，分別為7.07%和14.67%。轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的土地利用類型中，水域和耕地分別占到了27.46%和18.08%。

通過式（2）計(jì)算可以得到土地利用程度的結(jié)果：縣道在2005年為193.78，2015年為236.12，增加了20%以上;省道由2005年的188.63到2015年的242.34，上升約30%;國道的數(shù)值也處于不斷上升的情況，約為30%;高速公路由2005年的185.89上升到2015年的244.0 上升了31.26%。在各種道路類型中，土地利用程度變化最大的是高速公路，反映出高速公路對(duì)沿路土地利用的影響是最大的，而縣道對(duì)沿路的土地利用影響是最小的，僅為193.78。從整體看，各種級(jí)別的道路類型在2015年的土地利用程度高于2005年的土地利用程度。

5 公路與土地利用規(guī)律性分析

在表2中，2005年的土地利用情況顯示耕地所占的比例較小，但是到2015年達(dá)到了20%以上，說明國家保護(hù)耕地的政策作用顯現(xiàn)，保護(hù)耕地的意識(shí)深入人心。未利用地的面積也大大縮小，結(jié)合土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可知，未利用地主要轉(zhuǎn)化為耕地和林地，反映出當(dāng)?shù)貙?duì)林地和耕地的重視。林地對(duì)改善氣候有著重要的作用，拓展耕地則意味著糧食多了一份保障。隨著城市化進(jìn)程加速，建設(shè)用地的擴(kuò)展是必然的，由表2也可以看出建設(shè)用地在高速擴(kuò)張，但是要注意控制其擴(kuò)張速度，在城市發(fā)展的同時(shí)，也要減少其他土地利用類型如耕地、林地等的流失。

土地動(dòng)態(tài)度的情況在整體上反映出道路等級(jí)越高其相應(yīng)的土地利用變化的速度越快，這與高等級(jí)道路人流、車流量密集是十分密切的，人多車多就會(huì)吸引土地上的各種資源配置，從而促進(jìn)土地利用的變化。在各種土地利用類型中，除了未利用地，建設(shè)用地的增加是最多的。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以很好地反映出各種土地利用類型的流向變化情況。表3顯示，耕地、林地和建設(shè)用地轉(zhuǎn)入的土地面積遠(yuǎn)多于轉(zhuǎn)出的面積，說明2005年到2015年之間，土地利用更加合理。草地和未利用地為主要轉(zhuǎn)出類型，表明這些價(jià)值不大的地類都被最大化地開發(fā)。

土地利用程度表明了土地受到人類活動(dòng)的影響程度。重慶市的基本情況是，土地利用在2005年時(shí)整體較低，而2015年較高，說明土地利用的程度大大增加，人類活動(dòng)對(duì)土地利用的影響增大，其擾動(dòng)也更為明顯。一般的規(guī)律是，等級(jí)越高，擾動(dòng)越大，因?yàn)槊芗娜肆骷又亓送恋厣厦娴呢?fù)荷。

6 結(jié)語

從研究的情況來看，重慶市全境范圍內(nèi)，土地利用變化速度逐漸提高，土地利用結(jié)構(gòu)更加合理，根據(jù)國家的政策以及結(jié)合自身的特點(diǎn)，充分合理地利用了資源，土地利用的強(qiáng)度增強(qiáng)，土地集約化程度得到了提高。在公路工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，要注意項(xiàng)目建設(shè)與土地利用的關(guān)系。通過對(duì)重慶公路建設(shè)與土地利用的分析研究，可以給出如下具體建議：

（1）保持耕地和林地的大致方向不變，做出更為精細(xì)的調(diào)整，讓土地利用更加合理。

（2）控制建設(shè)用地的規(guī)模，以免損害其他土地類型的作用。

（3）避免公路工程項(xiàng)目臨時(shí)用地后期不處理情況的發(fā)生。

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