GIS支持下的交通沿線土地利用狀況分析

吳靜，奚硯濤

(中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116)

1 引言

各地區建設、發展與其地區的交通息息相關，一個地區的發展水平可以從它交通網絡的建設以及道路沿線的土地利用狀況得出。因而，交通網絡沿線土地利用狀況的研究有助于分析地區城市發展水平的狀況［2～3］。交通優勢對區域經濟要素具有巨大的聚集擴散和轉換功能，它使各種生產要素不斷碰撞、結合、分解、重組、流動，對諸經濟要素的輸入與輸出、流向和流量具有較強的調節作用。交通運輸業的發達程度，決定了國民經濟各產業之間的相互作用程度，交通越發達，通過擴散效應，國民經濟各產業之間的聯系也就越緊密，從而形成了交通運輸業與國民經濟各產業之間的協調發展態勢，進而帶動整個國民經濟的持續增長［4～6］。

南充市嘉陵區是城市中心與農村的結合地帶，是典型的城鄉過渡地帶，在此樣區內進行各類用地相對于交通網絡的聚集程度分析，很有必要。

本文以南充市嘉陵區為研究對象，利用ArcGIS強大的空間分析能力，使用多級緩沖區分析及疊置分析，并借助相關區位理論，研究了嘉陵區三種典型地類相對于交通網絡的聚集規律，在此基礎上分析了道路交通網絡對區域經濟活動布局的影響。

2 數據來源及研究方法

2.1 所用數據

本文的研究區是位于四川省南充市的嘉陵區，嘉陵區位于四川東北部，嘉陵江中游西岸，地處東經105°45' ～ 106°00'，北 緯 30°45' ～ 30°52'，面 積1278 km2。嘉陵區總人口68萬，其人口密度大，但是其城市的發展水平在全國及全四川省范圍內相比較處于較低水平，屬于較不發達地區。

依據數據的可靠性和可獲取性，使用了南充市嘉陵區土地利用空間結構圖，數據來源于國家第二次土地調查，樣區位于南充市，研究的主要對象是:嘉陵區道路交通網絡、農村居民點用地、工礦倉儲用地以及耕地。

2.2 研究方法

首先在ArcGIS的ArcMap中加載南充市嘉陵區土地利用空間結構圖，選中地類名稱為“公路用地”的圖斑，提取出交通網絡用地、用同樣的方法提取出工礦倉儲用地、農村居民點用地、耕地，并導出數據，加載已經提取出的交通網絡圖層以及三類典型土地利用類型圖層，利用ArcToolBox進行疊加分析和緩沖區分析提取數據，通過交通網絡圖層，分別以500、1000、1500、2000……，即以500×i(i=1、2、3、…、20)為步長，建立一系列網絡緩沖區［3］，使整個區域落在20個緩沖區內，利用ArcToolBox中的Analysis Tools進行圖層擦除(Erase)操作，用第i層緩沖區對第i+1層緩沖區進行擦除，以提取出與交通網絡中各交通線相平行的緩沖帶［1］。

然后進行圖層疊加(Intersect)操作，將工礦倉儲用地圖層、農村居民點用地圖層、耕地圖層分別與以上20個緩沖帶進行圖層間的交集操作，提取出每個緩沖帶中的三種典型土地類型利用情況;導出數據，由于研究區的數據量大，操作復雜，在處理的過程中可通過ArcToolBox中的空間分析建模工具，使操作過程更直觀，更簡便，建模步驟如下:

(1)啟動ArcToolbox，并新建Toolbox;

(2)在Toolbox的new命令中選擇Model命令，生成Model;

(3)將Analysis Tools工具中的Intersect操作添加進Model中，并選擇三種典型用地中的一個圖層以及一個緩沖帶作為Intersect操作連接的兩個對象，同時設置輸出數據的路徑以及各種參數，以實現各類用地與各緩沖帶的疊加操作;

(4)將Convertion Tools工具中To dBASE里的Table to dBASE操作添加進Model，將步驟(3)中的一個操作結果作為Table to dBASE的操作對象，同時設置輸出數據的路徑及各種參數，以實現DBF表格的導出操作;

(5)將步驟(3)所添加圖層的屬性設置為A series of values，以實現多對象操作;

(6)運行模型。

接下來對導出的.dbf表格在Excel中進行統計分析，得出每個緩沖帶中所分布的三種典型地類的面積以及在全區該地類占地總量的百分比，分析流程如圖1所示。

圖1 土地利用空間結構研究流程

百分比的計算方法為:農村居民點用地、工礦倉儲用地、耕地的總面積M1、M2、M3分別為83028945 m2、13732841 m2、1783907540 m2。以第一個緩沖帶為例，第一個緩沖帶農村居民點用地、工礦倉儲用地、耕地的 面 積 m1、m2、m3 分 別 為 14411179.32 m2、6151242.78 m2、183321269.7 m2，分別計算三種地類的面積比例 K1、K2、K3。

其計算公式為:

3 結果與分析

本文選擇農村居民點用地、工礦倉儲用地、耕地，研究沿交通網絡聚集分布的規律。通過分析處理得到上述三種地類在空間上沿交通網絡分布情況表以及各類用地相對于交通網絡的空間聚集圖［7］。

三種地類總面積 表1

從表1可知:對于一定寬度(500 m)并與公路交通網中各條公路相平行的緩沖帶，各類用地在這些緩沖帶中分布的特點是:

交通網絡緩沖帶用地類型面積百分比 表2

(1)對于農村居民點用地，在距離交通線5000 m的范圍內分布較集中，占總的居民點用地面積90%以上，5000 m以外的范圍，占地面積不到10%。距所對應的交通線越近，其中分布的農村居民點用地在研究區中所占比例越大。

(2)對于工礦倉儲用地，在距離交通線2000 m的范圍內，占總工礦面積達97%，2000 m～4000 m工礦占地面積銳減，不到1%，到4000 m～4500 m則減少為0，在 4500 m以外的區域，工礦占地面積不到0.1%，直到8500 m以外的區域，研究區沒有工礦倉儲用的分布。總體來說，在距所對應的交通線一定范圍的區域內，工礦所占面積隨交通線的距離增大而減小，在距交通線較遠的區域內，工礦所占面積與距交通線的距離不存在明顯的關系。

(3)對于耕地，整個區域均有分布，在距離交通線4000 m的范圍內占地面積超過80%，在第二個緩沖帶內，隨著距交通線距離的增大，耕地所占總耕地面積百分比也隨之增大，其余區域，距所對應的交通線越近，其中分布的耕地在研究區中所占比例越大。

圖2 各類用地相對于交通的聚集程度

從圖2可知:對于與各條交通線平行的所有緩沖帶(寬度均為500 m)，三類用地大體呈現出:距離交通線越近，其中分布的各類用地面積占研究區所對應地類總面積百分比越大;在距離交通線1000 m的范圍內，隨著距離的增加，耕地面積有所增加。這一現狀可能是由于這個區域的大量耕地被商業用地或者農村居民點用地所取代。在距離交通線較近的區域內耕地和農村居民點用地折線斜率相對于工礦倉儲用地較小，表明在研究區內，農村居民點用地、工礦倉儲用地和耕地相對于交通網絡中所有交通線聚集的程度有一定差異，其中工礦倉儲用地最高，農村居民點用地和耕地次之;從圖中還可以看出，農村居民點用與耕地變化趨勢大體一致，說明農村居民點用地與耕地具有較大的相關性，很好的印證了“人以地而居”。

三類用地中，工礦倉儲用地變化最為明顯，是由于研究區的工礦倉儲用地主要以輕工業為主，對自然資源的依賴程度不高，而對交通的依賴程度卻很高，所以在距離交通線越近的地區工礦企業分布越多，其用地分布也就越多。為了降低運輸成本，超過96%的工礦倉儲用地分布在距交通線2000 m的范圍內。這些工業部門對交通的依賴度都很高，同時交通網絡對其自身的發展也有很大影響。

4 結論

土地利用現狀的研究有很多，但是交通沿線土地利用現狀的研究就比較少，本文使用了ArcGIS空間分析的方法，對四川省南充市嘉陵區的四類典型地類做了分析研究，并且分別分析了農村居民點用地、工礦倉儲用地、耕地這三類用地相對于交通網絡的關系，工礦倉儲用地的大小直接表明一個地區工業發展水平。之所以選擇嘉陵區，因其為相對不發達地區，可以為同等發展程度的地區的建設及以后的發展提供借鑒。本文僅僅考慮農村居民點用地、工礦倉儲用地、耕地這三類用地相對于交通網絡的關系，但是，一個地區的發展水平不僅僅受這一個因素的影響，還應加入土地利用的相關性，及各地類間的空間布局因子，而這有待于以后再做分析。

［1］湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程［M］.北京:科學出版社，2006

［2］張啟春.基于圖斑信息的廣州市海珠區土地利用空間結構［J］.福建農林大學學報(自然科學版)，2008(3)

［3］嚴勰，劉毅，陳吉寧等.道路交通系統對區域工業布局的影響［J］.經濟地理，2009，29(5)

［4］袁紹晚.基于GIS技術的城市土地利用時空變化研究［D］.廣州:中山大學，2003

［5］李江，郭慶勝.基于GIS的城市交通網絡復雜性定量描述［J］.華中師范大學學報:自然科學版，2002，36(4):534～537

［6］李文翎，閻小培.城市軌道交通發展與土地復合利用研究［J］.地理科學，2002，22(5):574～580

［7］曹小曙，楊帆，閻小培.廣州城市交通與土地利用研究［J］.經濟地理，2000，20(3):74～77