中国西南山区公路沿线乡村聚落景观格局演变

郜红娟 ， 韩会庆 ， 罗绪强

(贵州师范学院 地理与旅游学院，贵阳 550018)

中国西南山区公路沿线乡村聚落景观格局演变

郜红娟 ， 韩会庆 ， 罗绪强

(贵州师范学院 地理与旅游学院，贵阳 550018)

山区乡村聚落演化机制是聚落地理学研究的热点，为探究山区公路对乡村聚落变化的驱动机理，以贵州省麻江县为研究对象，基于1992，2012年乡村聚落数据，运用GIS技术和景观分析软件，对山区不同地貌的公路沿线乡村聚落景观格局变化进行研究。结果表明：(1)与整个研究区(行政单元)相比，公路影响范围内乡村聚落景观快速增加，景观趋于破碎化和形状复杂化。乡村聚落景观演变速度呈现岩溶槽谷区>低山丘陵区>中山峡谷区的特点。(2)距公路越近的缓冲区，景观格局变化更加剧烈。在3个公路距离缓冲区，乡村聚落景观演变速度都呈岩溶槽谷区>低山丘陵区>中山峡谷区的特点。(3)在0～1 500 m距离缓冲区，低坡度的乡村聚落景观格局变化速度明显快于中坡度与高坡度地区。低坡度的景观格局演变速度呈现出岩溶槽谷区>低山丘陵区>中山峡谷区的特点，而中坡度与高坡度的景观格局演变速度呈现出中山峡谷区>低山丘陵区>岩溶槽谷区的特点。这说明距公路远近和坡度的变化是影响山区公路影响范围内乡村聚落景观格局演变差异的重要因素。

山区公路；乡村聚落；地貌类型；景观格局；麻江县

0 引言

公路是人类活动的产物，不仅带来了经济的繁荣，也对沿线的景观格局结构有着不同程度影响[1-2]。公路引起了区域景观的破碎化，也重塑了沿线区域景观格局[3-7]。已有研究多集中在公路对森林、草地、聚落等景观的影响方面[8-9]，对聚落的研究多是从单一公路和公路网层面上分析道路对聚落景观格局的影响[10-12]。此外，还有部分研究散见于公路对沿线土地利用/覆被变化的影响[13-14]。这些研究更多地关注单一交通要素对聚落景观的影响，很少关注山区公路对沿线聚落景观格局影响的复杂性，尤其是山区地形和交通对沿线聚落景观格局影响的效应。

山区乡村聚落的分布与地形有着密切的关系[15-16]，复杂的地形使山区乡村聚落景观具有明显的异质性[17-18]。近年来，山区公路使沿线乡村聚落景观格局发生了明显变化[19-20]。因此，针对山区复杂的地貌特征，选取不同的地貌形态，比较分析山区公路沿线乡村聚落演变差异，为区域土地资源的合理利用和新农村建设提供理论依据。

假设山区乡村聚落景观变化与公路沿线地貌差异、距公路远近有关。本研究以贵州省麻江县为研究对象，比较公路沿线与整个研究区乡村聚落景观格局变化差异，在公路不同距离缓冲区比较不同地貌的乡村聚落景观格局变化特点，在公路影响范围内比较不同坡度乡村聚落景观格局变化特点。

1 研究区域

贵州省麻江县位于中国西南的岩溶山区，年均气温15 °C，年均降水量1 300 mm。地形地貌复杂，最高海拔1 862 m，最低海拔576 m。东部为低山丘陵区，中部为岩溶槽谷区，西部为中山峡谷区。东部的下司镇、中部的贤昌乡和西部的坝芒乡分别代表低山丘陵区、岩溶槽谷区和中山峡谷区(图1)。下司镇平均海拔720 m，山地起伏较小；贤昌乡平均海拔870 m，地形平坦，起伏小；坝芒乡平均海拔1 300 m，地形崎岖，坡度大。至2014年，全县人口22.84万人，城镇化率35%。20世纪80年代中国实施改革开放政策以来，麻江县经济的快速增长使公路建设速度加快。至2010年，麻江县的公路总长度达1 075 km，公路密度达0.88 km/km2。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源与处理

乡村聚落数据由1992，2012年土地利用数据库提取。矢量格式的公路数据是由麻江县交通地图数字化而得。乡村道路吸引力较小，对沿线乡村聚落的影响较小，主要选取对乡村聚落影响较大的国道。另外，受地形限制，山区公路(省道)对周围区域作用范围较小，根据当地实际情况和前人研究成果，将公路影响范围界定为0～1 500 m。利用ArcGIS 9.3，采用等间隔法将公路影响范围分为0～500 m(Ⅰ)，500～1 000 m(Ⅱ)，1 000～1 500 m (Ⅲ)3个缓冲区。此外，鉴于3个不同地貌区的坡度特点及乡村聚落的坡度分布特征，为统一进行比较分析，采用手工断点法将公路影响范围内(0～1 500 m)的坡度分为低坡度0°～10°(A)、中坡度10°～20°(B)、高坡度20°～58°(C)。最后，将乡村聚落数据由矢量格式转换为5 m×5 m栅格格式。

图1 研究区位置

2.2 分析方法

景观指数已被广泛应用于景观格局研究中。合理的景观格局指数可用于定量评价公路对乡村聚落的影响，包括斑块总面积(TA)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)以及周边-面积分维指数(PAFRAC)[10,21-22](表1)。利用Fragstats 3.3软件分析景观格局的变化。

表1 景观指数的定义

3 研究结果

3.1 乡村聚落景观格局总体变化

整个研究区内(行政单元)乡村聚落景观格局变化(图2)表明，1992—2012年间整个研究区内乡村聚落景观格局发生了较小变化，各景观格局指标变化缓慢，说明3个研究区整体的新增聚落面积、景观破碎化趋势及景观形状复杂化变化较小。此外，在不同地貌之间，整个研究区(行政单元)的乡村聚落景观格局变化差异较小，这主要与3个研究区经济发展速度较慢有关。

公路影响范围内乡村聚落景观格局变化(图3)表明，与整个研究区内乡村聚落景观格局的变化相比，虽然3个地貌区公路影响范围内的乡村聚落景观格局变化存在差异，但都表现出剧烈的变化幅度。在低山丘陵区、中山峡谷区和岩溶槽谷区的公路影响范围内，TA分别增加28.09%，24.64%，34.69%，而在整个研究区范围内，TA分别仅增加7.48%，6.78%，9.52%(图2)。TA、NP、PD和PAFRAC大幅增加说明公路促进了乡村聚落的增加，也使得聚落景观趋于破碎化和形状复杂化。

图2 1992—2012年整个研究区乡村聚落景观格局演变

图3 1992—2012年公路影响范围内乡村聚落景观格局演变

3.2 公路缓冲区乡村聚落景观格局变化

3个公路缓冲区内乡村聚落景观格局变化(图4)表明，在距离公路两侧不同的范围内，景观格局变化有明显的不同。变化幅度由大到小依次为0～500，500～1 000，1 000～1 500 m缓冲区。在低山丘陵区的3个缓冲区中，0～500 m缓冲区的TA，NP，PD，PAFRAC分别增加43.43%，53.51%，34.49%，4.09%；500～1 000 m缓冲区分别增加13.96%，29.69%，13.62%，3.33%；1 000～1 500 m分别只增加10.02%，22.22%，10.16%，1.67%。这说明越靠近公路的聚落受人类干扰越强，新增聚落越多，形状复杂化和景观破碎化越快。从3个地貌的缓冲区比较来看，乡村聚落景观格局变化幅度排序为：岩溶槽谷区>低山丘陵区>中山峡谷区。在岩溶槽谷区，PD在3个缓冲区分别增加70.22%，25.71%，13.28%；在低山丘陵区，PD在3个缓冲区分别增加34.49%，13.62%，10.16%；在中山峡谷区，PD在3个缓冲区分别只增加17.21%，9.47%，6.06%。这说明岩溶槽谷区受到更强的人为干扰，低山丘陵区次之，中山峡谷区的影响较小。

图4 1992—2012年公路沿线各缓冲区乡村聚落景观格局演变

3.3 不同坡度的乡村聚落景观格局变化

公路影响范围内(0～1 500 m)不同坡度的乡村聚落景观格局变化(图5)表明，景观格局变化幅度表现出低坡度>中坡度>高坡度的特点。在0°～10°的岩溶槽谷区TA，NP，PD，PAFRAC分别增加40.79%，78.52%，46.49%，10.94%；在10°～20°分别增加4.97%，12.20%，9.58%，3.31%；而在20°～58°分别只增加1.93%，9.09%，9.15%，2.52%。从3个地貌区的比较来看，在低坡度地区，景观格局变化幅度由大到小依次为岩溶槽谷区、低山丘陵地区、中山峡谷区；而在中坡度和高坡度地区，却表现出相反的特点，即中山峡谷区>低山丘陵地区>岩溶槽谷区。以TA为例，在低坡度地区，岩溶槽谷区、低山丘陵区和中山峡谷区的TA分别增加了40.79%，32.04%，31.05%；在中坡度地区，TA分别增加了4.97%，9.36%，20.80%；在高坡度地区，TA分别增加了1.93%，3.53%，10.83%。

图5 1992—2012年公路影响范围内各坡度的乡村聚落景观格局演变

4 结论与讨论

4.1 结论

通过整个研究区(行政单元)与公路影响范围内乡村聚落景观格局变化差异比较，发现山区公路对沿线乡村聚落产生较大影响。受公路吸引力影响，距公路越近的缓冲区，景观格局变化越剧烈。在公路3个距离缓冲区内，乡村聚落增加速度、景观破碎化和形状复杂化程度都呈现出岩溶槽谷区>低山丘陵区>中山峡谷区。在不同坡度带(公路影响范围)，低坡度带的乡村聚落景观格局变化速度明显快于中坡度与高坡度地区。且3种地貌的不同坡度带乡村聚落景观格局变化也存在明显差异。总之，地形条件改变了公路对沿线聚落景观格局的一般影响，使得乡村聚落更加趋向于山区公路沿线低平地区，从而表现出其复杂性。岩溶山区不同地貌类型的地形条件差异导致了山区公路沿线乡村聚落演变的不同，这在景观格局指数变化上均有所体现。

4.2 讨论

山区河谷地区地形平坦，交通便利，因此公路沿线河谷成为新增乡村聚落的首选。在3种地貌中，由中山峡谷区经低山丘陵区到岩溶槽谷区，河谷宽度不断增加，这使得不同地貌对公路沿线新增乡村聚落的选址的限制性不同。在岩溶槽谷地区，平坦的地势有利于新增聚落集聚，而较少出现在中坡度和高坡度地区，这使得岩溶槽谷区的低坡度乡村聚落景观增加迅速，景观破碎化和形状复杂化快速加剧，而中坡度和高坡度地区则变化缓慢。在低山丘陵地区，地形有一定起伏，新增聚落的空间选择会有一定的限制，因此，部分新增聚落选择公路沿线的中坡度和高坡度地区。这使得公路影响范围内低山丘陵区的中坡度和高坡度地区景观破碎化和形状复杂化加快。在中山峡谷地区，地形坡度大，受地形限制影响强烈，空间可选余地很小。因此，较大部分公路沿线新增聚落只能选择中坡度和高坡度地区。这使得中山峡谷区的中坡度和高坡度地区景观破碎化和形状复杂化最快。

由于乡村聚落数据来源于1992，2012年的土地利用数据库，没有考虑自然环境变化和社会经济对公路沿线乡村聚落变化的影响。为了深入研究山区公路沿线乡村聚落景观变化，今后应将研究时段延长，全面分析自然环境变化、社会经济条件变化与公路沿线乡村聚落景观变化的关系。

[1] Forman R T T.Land Mosaics:The Ecology of Landscapes and Regions[M].Cambridge,U.K.:Cambridge University Press,1995.

[2] Attorre F,Bruno M,Francesconi F,etal.Landscape Changes of Rome through Tree-lined Roads[J].Landscape and Urban Planning,2000,49(3/4):115-128.

[3] 蔡雪娇,程炯,吴志峰,等.珠江三角洲地区高速公路沿线景观格局变化研究[J].生态环境学报,2012,21(1):21-26.

[4] Fu W,Liu S L,Dong S K,Landscape Pattern Changes under the Disturbance of Road Networks[J].Procedia Environmental Sciences,2010,2:859-867.

[5] Fu W,Liu S L,Degloria S D,etal.Characterizing the “Fragmentation-barrier” Effect of Road Networks on Landscape Connectivity:A Case Study in Xishuangbanna,Southwest China[J].Landscape and Urban Planning,2010,95:122-129.

[6] 刘世梁,杨志峰,崔保山,等.道路对景观的影响及其生态风险评价——以澜沧江流域为例[J].生态学杂志,2005,24(8):897-901.

[7] Antrop M.Landscape Change and the Urbanization Process in Europe[J].Landscape and Urban Planning,2004,67:9-26.

[8] Liu S L,Dong Y H,Deng L,etal.Forest Fragmentation and Landscape Connectivity Change Associated with Road Network Extension and City Expansion:A Case Study in the Lancang River Valley[J].Ecological Indicators,2014,36:160-168.

[9] Tikka P M,Hōgmander H,Koski P S.Road and Railway Verges Serve as Dispersal Corridors for Grassland Plants[J].Landscape Ecology,2001,16(7):659-666.

[10] 吴江国,张小林,冀亚哲,等.县域尺度下交通对乡村聚落景观格局的影响研究——以宿州市埇桥区为例[J].人文地理,2013,28(1):110-115.

[11] 罗光杰,李阳兵,王世杰.岩溶山区聚落格局演变等级效应及其与交通条件的关系——以贵州省后寨河、王家寨、茂兰地区为例[J].中国岩溶,2011,30(3):320-326.

[12] 卢青,田晓玉,周洁,等.经济发达区道路对两侧农村居民点演变影响研究[J].国土资源科技管理,2011,28(5):7-12.

[13] 马苏,杨波,郑志华,等.湖南永吉高速公路建设的景观格局影响评价[J].长江流域资源与环境,2011,20(11):1383-1388.

[14] 谢余初,巩杰,钱大文,等.国道312酒泉—嘉峪关段公路沿线景观格局变化[J].干旱区研究,2013,30(6):1056-1063.

[15] Long H L,Liu Y S,Wu X Q,etal.Spatio-temporal Dynamic Patterns of Farmland and Rural Settlements in Su-Xi-Chang Region:Implications for Building A New Countryside in Coastal China[J].Land Use Policy,2009,26(2):322-333.

[16] Tian G J,Qiao Z,Zhang Y Q.The Investigation of Relationship between Rural Settlement Density,Size,Spatial Distribution and Its Geophysical Parameters of China Using Landsat TM Images[J].Ecological Modelling,2012,231(4):25-36.

[17] 王传胜,孙贵艳,朱珊珊.西部山区乡村聚落空间演进研究的主要进展[J].人文地理,2011,26(5):9-14.

[18] 周晓芳,周永章,欧阳军.喀斯特高原盆地聚落空间演变——以贵州省红枫湖水系盆地为例[J].地域研究与开发,2012,31(3):145-150.

[19] Saunders S C,Mislivets M R,Chen J Q,etal.Effects of Roads on Landscape Structure within Nested Ecological Units of the Northern Great Lakes Region,USA[J].Biological Conservation,2002,103(2):209-225.

[20] 韩倩倩,潮洛蒙,王山林.高速公路对沿途土地利用及景观格局的影响——以内蒙古省道103线蒲滩木口刀到城壕段为例[J].环境保护科学,2009,35(5):58-61.

[21] 罗光杰,李阳兵,王世杰.岩溶山区聚落分布格局与演变分析——以普定县后寨河地区为例[J].长江流域资源与环境,2010,19(7):802-807.

[22] Aguilera F,Valenzuela L M.Leitão A B.Landscape Metrics in the Analysis of Urban Land Use Patterns:A Case Study in A Spanish Metropolitan Area[J].Landscape and Urban Planning,2011,99(2):226-238.

Effects of Roads on Rural Settlement Landscape Pattern in Mountain Areas of Southwest China

Gao Hongjuan , Han Huiqing , Luo Xuqiang

(CollegeofGeographyandTourism,GuizhouNormalCollege,Guiyang550018,China)

In order to explore the effect of road on rural settlements in mountain areas, taking Majiang County in Guizhou Province as the example, this paper analyzed the landscape pattern changes of rural settlements along the mountain road in different landforms using the data in 1992 and 2012. Comparing with the entire study area, the landscape of rural settlements along the road increased rapidly, and landscape fragmentation was exacerbated and landscape shape became more complicated. The change rate of landscape pattern was karst ridge trough > low mountain and hilly > mid mountain gorge. Dramatic changes of landscape pattern occurred in the closer buffer. The change rate of landscape pattern in three road buffers was karst ridge trough > low mountain and hilly > mid mountain gorge. The change rate of landscape pattern in low slope level was greater than moderate slope and steep slope levels in 0～1 500 m buffer. The change rate in low slope level was karst ridge trough > low mountain and hilly > mid mountain gorge, while was mid mountain gorge > low-mountain and hilly > karst ridge trough in moderate and steep slope levels. The results suggested that the change of distances and slopes along the road are important factors resulting in different evolution characteristics of landscape pattern in mountain area.

mountain road; rural settlements; landforms; landscape pattern; Majiang County

2014-10-20；

2016-04-02

国家社会科学基金项目(10XJY044)；贵州省环境科学教学团队项目(黔教高[2012]426号)

郜红娟(1981-)，女，山东菏泽市人，讲师，硕士，主要从事自然资源开发与区域规划研究，(E-mail)cgp1963@126.com。

韩会庆(1983-)，男，山东济南市人，讲师，博士研究生，主要从事土地利用开发与保护研究，(E-mail)hhuiqing2006@126.com。

K901.8

A

1003-2363(2016)03-0139-05