基于GIS的公路施工对沿线生态景观格局的影响研究

邢玮

摘要：在现代科学技术的不断发展之下，GIS逐渐运用到了公路施工的各个方面。利用空间分析以及数理统计功能为公路建立不同距离的缓冲区，从而分析施工对沿线的影响是其在工程领域的主要应用。本文主要根据景观生态学的原理，选取了多种指数，重点对重庆市的公路5公里范围内的沿线生态景观格局进行了深入分析。据调查，在2000年-2015年期间，在公路沿线的5公里缓冲区内其中变化最大的是城镇建设用地面积、其次是水域面积、林地面积等。并且随着缓冲距离的不断增加，其中斑块数目增长度最大，景观多样性等指数也处于上升趋势。

关键词：GIS;公路施工;生态景观格局

引言：公路的快速发展建设不仅可以促进地方经济的增长，同时对于沿线的生态景观也有非常重要的影响。近些年来，我国对于生态景观的关注度越来越高，甚至有很多学者针对不同的地域情况进行了深入研究，但是由于公路具有特殊的線性特点以及建设时限性，很难对其进行定量化的分析研究。本文主要根据生态景观学原理及GIS的功能技术对于重庆市的公路进行定量化的分析研究，从而对日后的生态景观管理提供有效帮助。

1、研究区域基本概况

重庆地处我国西南部地区，位于长江中上游，属于青藏高原与长江中下游平原地区的交界之处。东西长达470km，南北宽度约450km，地形以山地为主，东部、南部、以及北部分别由大巴山、武陵山、巫山等将其环绕，坡地面积比较大，属于亚热带湿润性气候。近些年来重庆地区的公路交通发展越来越快，是西南地区的重要交通枢纽。

2、GIS于公路施工中对沿线生态景观格局的研究分析

1、数据处理

利用地理空间的数据云网站中的数据，并且将重庆地区土地分为：耕地、林地、草地、水域、城镇建设用地和未利用地。运用clip等工具对重庆2000-2005年的公路5km缓冲区沿线的土地使用情况进行了分析。为了对公路周边不同区域的景观状态进行研究，每隔1-2公里建立一个缓冲带，再将缓冲区与目前土地的使用情况进行叠加，将最终的叠加情况导入相关的景观软件，通过计算景观指数，从而分析出公路不同缓冲区范围内的景观格局变化。

2、生态景观格局指数分析

通常情况下，能够对公路产生影响的生态景观格局指数分别有以下几种，并且对此进行了计算公式分析：

2.1：香浓多样性指数计算公式：此公式中P代表第ι种景观类型的占比总面积;m属于研究区景观类型的总数，这个公式主要计算的是景观类型的丰富程度;

2.2：景观均匀度指数计算公式：此公式中的ι、m、p分别代表的含义与香浓多样性计算公式一样。景观的均匀度指数越靠近1，说明景观类型的分布便会越均匀;

2.3：景观分割指数计算公式：在此公式中a代表斑块的面积，A代表整体面积，景观分割指数可以计算出分割指数越大则斑块的破坏程度便越大;

2.4：景观聚合度指数计算公式：在此公式中C代表附近的相同类型的斑块数目，计算出的景观聚合度指数越大，则证明斑块的几何程度越高。

3、土地利用情况的有效分析

分析2000-2015年重庆市公路沿线5km缓冲区范围内的土地变化，其中耕地面积的变化最大，其次为林地，还未开发利用的土地与水域占比均较小，城镇建设用地比原有的面积增加了2倍多，水域面积比之前增加了近14%，耕地面积减少近7%，还未开发利用的土地减少了将近4%，草地减少了3.1%。根据以上数据可以发现，在公路5km沿线范围内变化最大的是城镇建设用地，按照城镇建设用地与耕地面积减少的数量相比所差无几，说明公路的扩张以及城镇建设用地的增加主要是通过侵占耕地达到的，会直接导致公路周边的生态环境发生改变。

4、公路周边景观格局的变化

运用Fragstat4.2景观软件对各景观指数进行相应的计算，分析出公路沿线的景观格局变化。据实验表明，随着缓冲距离的不断增加，斑块数目增加的同时其密度在1-2km缓冲带时也在增加，但是在2-5km之后发生了密度降低的情况。可见，随着公路的不断发展与建设，导致公路周边的环境发生了不小的破坏，面积随之减少，斑块数目也在逐渐增加。由于1-2km缓冲带间距较小的原因，其总面积也呈现越小，距离公路越近的区域其斑块破碎的程度便越大，才会出现斑块密度高的原因。随着公路的延伸，在2-5km缓冲区域中，伴随着间距及面积的不断增大，斑块密度越低。说明随着距离公路越近，人类的干扰越少，斑块数目的增多会慢慢导致均质化。

据实验表明，香浓多样性指数与景观均匀度指数会随着年份以及缓冲面积的不断增长而增长，但是均匀性指数远远没有多样性指数的变化大。其中每个阶段的缓冲距离的多样性均在1左右，在2015年时其数值高达1.17，从而证明公路的发展对于景观整体情况并没有造成太大的影响，且公路两侧向外延伸时各个斑块类型分布比较均衡。如果研究的面积较大、随着缓冲区的不同变化、间隔不同 也会产生不一样的研究结果。

在本次实验中，景观聚合度与景观分割指数也随缓冲距离的增加而增加。实验结果显示，在缓冲带1-2km距离时，数值变化出现异常是因为缓冲区的宽度过于狭窄，距离两侧较近。由于本次实验研究的尺度较大，会出现斑块破碎比较严重的现象，导致聚合指数突然减小，分割指数较大。

结束语

综上所述，通过对重庆市公路沿线的生态景观格局变化情况作出相应的分析，结果对于公路沿线区域的整体景观结构与空间配置关系可以更加明确。公路对于沿线生态环境的影响会因为地形及干扰程度等因素对最终的研究结果造成一定的影响，原始数据是否精准也会在很大程度上影响研究的最终结果。在今后的实际研究中，需要考虑多种因素对研究过程的影响，将研究方式具体化、细致化，从而最大程度的保障研究成果的准确性。

参考文献

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