GIS支持下的交通沿线土地利用状况分析

吴静，奚砚涛

(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116)

1 引言

各地区建设、发展与其地区的交通息息相关，一个地区的发展水平可以从它交通网络的建设以及道路沿线的土地利用状况得出。因而，交通网络沿线土地利用状况的研究有助于分析地区城市发展水平的状况［2～3］。交通优势对区域经济要素具有巨大的聚集扩散和转换功能，它使各种生产要素不断碰撞、结合、分解、重组、流动，对诸经济要素的输入与输出、流向和流量具有较强的调节作用。交通运输业的发达程度，决定了国民经济各产业之间的相互作用程度，交通越发达，通过扩散效应，国民经济各产业之间的联系也就越紧密，从而形成了交通运输业与国民经济各产业之间的协调发展态势，进而带动整个国民经济的持续增长［4～6］。

南充市嘉陵区是城市中心与农村的结合地带，是典型的城乡过渡地带，在此样区内进行各类用地相对于交通网络的聚集程度分析，很有必要。

本文以南充市嘉陵区为研究对象，利用ArcGIS强大的空间分析能力，使用多级缓冲区分析及叠置分析，并借助相关区位理论，研究了嘉陵区三种典型地类相对于交通网络的聚集规律，在此基础上分析了道路交通网络对区域经济活动布局的影响。

2 数据来源及研究方法

2.1 所用数据

本文的研究区是位于四川省南充市的嘉陵区，嘉陵区位于四川东北部，嘉陵江中游西岸，地处东经105°45' ～ 106°00'，北 纬 30°45' ～ 30°52'，面 积1278 km2。嘉陵区总人口68万，其人口密度大，但是其城市的发展水平在全国及全四川省范围内相比较处于较低水平，属于较不发达地区。

依据数据的可靠性和可获取性，使用了南充市嘉陵区土地利用空间结构图，数据来源于国家第二次土地调查，样区位于南充市，研究的主要对象是:嘉陵区道路交通网络、农村居民点用地、工矿仓储用地以及耕地。

2.2 研究方法

首先在ArcGIS的ArcMap中加载南充市嘉陵区土地利用空间结构图，选中地类名称为“公路用地”的图斑，提取出交通网络用地、用同样的方法提取出工矿仓储用地、农村居民点用地、耕地，并导出数据，加载已经提取出的交通网络图层以及三类典型土地利用类型图层，利用ArcToolBox进行叠加分析和缓冲区分析提取数据，通过交通网络图层，分别以500、1000、1500、2000……，即以500×i(i=1、2、3、…、20)为步长，建立一系列网络缓冲区［3］，使整个区域落在20个缓冲区内，利用ArcToolBox中的Analysis Tools进行图层擦除(Erase)操作，用第i层缓冲区对第i+1层缓冲区进行擦除，以提取出与交通网络中各交通线相平行的缓冲带［1］。

然后进行图层叠加(Intersect)操作，将工矿仓储用地图层、农村居民点用地图层、耕地图层分别与以上20个缓冲带进行图层间的交集操作，提取出每个缓冲带中的三种典型土地类型利用情况;导出数据，由于研究区的数据量大，操作复杂，在处理的过程中可通过ArcToolBox中的空间分析建模工具，使操作过程更直观，更简便，建模步骤如下:

(1)启动ArcToolbox，并新建Toolbox;

(2)在Toolbox的new命令中选择Model命令，生成Model;

(3)将Analysis Tools工具中的Intersect操作添加进Model中，并选择三种典型用地中的一个图层以及一个缓冲带作为Intersect操作连接的两个对象，同时设置输出数据的路径以及各种参数，以实现各类用地与各缓冲带的叠加操作;

(4)将Convertion Tools工具中To dBASE里的Table to dBASE操作添加进Model，将步骤(3)中的一个操作结果作为Table to dBASE的操作对象，同时设置输出数据的路径及各种参数，以实现DBF表格的导出操作;

(5)将步骤(3)所添加图层的属性设置为A series of values，以实现多对象操作;

(6)运行模型。

接下来对导出的.dbf表格在Excel中进行统计分析，得出每个缓冲带中所分布的三种典型地类的面积以及在全区该地类占地总量的百分比，分析流程如图1所示。

图1 土地利用空间结构研究流程

百分比的计算方法为:农村居民点用地、工矿仓储用地、耕地的总面积M1、M2、M3分别为83028945 m2、13732841 m2、1783907540 m2。以第一个缓冲带为例，第一个缓冲带农村居民点用地、工矿仓储用地、耕地的 面 积 m1、m2、m3 分 别 为 14411179.32 m2、6151242.78 m2、183321269.7 m2，分别计算三种地类的面积比例 K1、K2、K3。

其计算公式为:

3 结果与分析

本文选择农村居民点用地、工矿仓储用地、耕地，研究沿交通网络聚集分布的规律。通过分析处理得到上述三种地类在空间上沿交通网络分布情况表以及各类用地相对于交通网络的空间聚集图［7］。

三种地类总面积 表1

从表1可知:对于一定宽度(500 m)并与公路交通网中各条公路相平行的缓冲带，各类用地在这些缓冲带中分布的特点是:

交通网络缓冲带用地类型面积百分比 表2

(1)对于农村居民点用地，在距离交通线5000 m的范围内分布较集中，占总的居民点用地面积90%以上，5000 m以外的范围，占地面积不到10%。距所对应的交通线越近，其中分布的农村居民点用地在研究区中所占比例越大。

(2)对于工矿仓储用地，在距离交通线2000 m的范围内，占总工矿面积达97%，2000 m～4000 m工矿占地面积锐减，不到1%，到4000 m～4500 m则减少为0，在 4500 m以外的区域，工矿占地面积不到0.1%，直到8500 m以外的区域，研究区没有工矿仓储用的分布。总体来说，在距所对应的交通线一定范围的区域内，工矿所占面积随交通线的距离增大而减小，在距交通线较远的区域内，工矿所占面积与距交通线的距离不存在明显的关系。

(3)对于耕地，整个区域均有分布，在距离交通线4000 m的范围内占地面积超过80%，在第二个缓冲带内，随着距交通线距离的增大，耕地所占总耕地面积百分比也随之增大，其余区域，距所对应的交通线越近，其中分布的耕地在研究区中所占比例越大。

图2 各类用地相对于交通的聚集程度

从图2可知:对于与各条交通线平行的所有缓冲带(宽度均为500 m)，三类用地大体呈现出:距离交通线越近，其中分布的各类用地面积占研究区所对应地类总面积百分比越大;在距离交通线1000 m的范围内，随着距离的增加，耕地面积有所增加。这一现状可能是由于这个区域的大量耕地被商业用地或者农村居民点用地所取代。在距离交通线较近的区域内耕地和农村居民点用地折线斜率相对于工矿仓储用地较小，表明在研究区内，农村居民点用地、工矿仓储用地和耕地相对于交通网络中所有交通线聚集的程度有一定差异，其中工矿仓储用地最高，农村居民点用地和耕地次之;从图中还可以看出，农村居民点用与耕地变化趋势大体一致，说明农村居民点用地与耕地具有较大的相关性，很好的印证了“人以地而居”。

三类用地中，工矿仓储用地变化最为明显，是由于研究区的工矿仓储用地主要以轻工业为主，对自然资源的依赖程度不高，而对交通的依赖程度却很高，所以在距离交通线越近的地区工矿企业分布越多，其用地分布也就越多。为了降低运输成本，超过96%的工矿仓储用地分布在距交通线2000 m的范围内。这些工业部门对交通的依赖度都很高，同时交通网络对其自身的发展也有很大影响。

4 结论

土地利用现状的研究有很多，但是交通沿线土地利用现状的研究就比较少，本文使用了ArcGIS空间分析的方法，对四川省南充市嘉陵区的四类典型地类做了分析研究，并且分别分析了农村居民点用地、工矿仓储用地、耕地这三类用地相对于交通网络的关系，工矿仓储用地的大小直接表明一个地区工业发展水平。之所以选择嘉陵区，因其为相对不发达地区，可以为同等发展程度的地区的建设及以后的发展提供借鉴。本文仅仅考虑农村居民点用地、工矿仓储用地、耕地这三类用地相对于交通网络的关系，但是，一个地区的发展水平不仅仅受这一个因素的影响，还应加入土地利用的相关性，及各地类间的空间布局因子，而这有待于以后再做分析。

［1］汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程［M］.北京:科学出版社，2006

［2］张启春.基于图斑信息的广州市海珠区土地利用空间结构［J］.福建农林大学学报(自然科学版)，2008(3)

［3］严勰，刘毅，陈吉宁等.道路交通系统对区域工业布局的影响［J］.经济地理，2009，29(5)

［4］袁绍晚.基于GIS技术的城市土地利用时空变化研究［D］.广州:中山大学，2003

［5］李江，郭庆胜.基于GIS的城市交通网络复杂性定量描述［J］.华中师范大学学报:自然科学版，2002，36(4):534～537

［6］李文翎，阎小培.城市轨道交通发展与土地复合利用研究［J］.地理科学，2002，22(5):574～580

［7］曹小曙，杨帆，阎小培.广州城市交通与土地利用研究［J］.经济地理，2000，20(3):74～77