公路工程項目建設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與土地利用發展規劃為案例，根據重慶市不同等級公路附近的土地利用變化情況，以土地利用動態度、土地利用轉移矩陣和土地利用程度等方法，對土地利用和公路建設之間的相互影響進行了研究。結果表明：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是其他土地利用類型轉化為耕地和林地，建設用地次之。

【關鍵詞：】公路工程;土地利用;建設用地

U412.1+4A180563

0 引言

隨著公路工程項目建設的發展，我國的土地面貌也在發生迅速的變化。土地作為人類生存的基本物質資源，其重要性不言而喻，對其進行客觀的分析研究是一個十分重要的問題。國內外土地利用的研究基本集中在三個方面：土地利用的環境生態效應、土地利用變化模型以及土地利用變化的驅動因素。在土地利用的過程中，學者們也提出了一系列模型，如土地利用動態度[1-2]等，同時對土地利用變化的時空變化以及土地利用變化的驅動因素進行了分析，這其中包括自然因素和社會因素。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，人類的社會化行為對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效應問題[4-5]。

但這些研究并不能精確地指導土地利用，還需要更為詳細的研究，比如公路交通用地領域。本文正是基于這一點，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，周邊與多省接壤。其西部與四川省成都市緊鄰并且互補，形成了成渝經濟圈，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上。重慶市屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，是典型的濕熱地區，夏季高溫悶熱，全年濕度在70%以上。境內河流眾多，水資源和水系都較為發達。重慶周圍大山環繞，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，這些大山環抱導致了重慶獨特的局地氣候。重慶城區海拔為168～400 m，整個城區地貌十分復雜，地表以山地和丘陵為主，占區域總面積的98%，地勢由南側和北側向河谷地帶降低。

重慶市緊鄰成都市，是我國中西部地區十分重要的城市。重慶位于長江上游，在西南地區發揮著輻射帶動周邊經濟發展的作用。重慶是國家重要的制造業基地，擁有眾多高校，以及數十個國家工程技術中心和國家級重點實驗室，還擁有自由貿易試驗區，經濟地位十分突出。

2 數據獲取及來源

本次研究的數據包括遙感影像數據、2005年和2015年的土地利用數據、行政邊界數據、道路矢量數據以及社會經濟方面的數據。遙感影像數據是從地理云平臺下載的TM遙感影像;2005和2015年的土地利用數據通過遙感影像解譯得到;道路交通數據通過重慶市交通局得到;社會經濟數據從重慶市官網下載獲得。

土地利用數據的獲取方法為：（1）從NASA網站查找到重慶所對應的遙感衛星航帶號和軌道號，在地理云平臺下載2005和2015年對應航帶號的遙感影像;（2）把下載好的影像導入到ENVI軟件中進行波段合成，通過不同波段的實驗組合，找到最佳的波段組合，生成所需要的假彩色合成圖像;（3）利用行政邊界數據對該影像進行切割，得到研究區的彩色影像;（4）進行土地利用分類，建立解譯標志。對較易識別的目標直接進行解譯;對不易識別的目標，可以通過谷歌地球以及相關的資料進行輔助判斷;對于識別困難的目標，采用實地考察的方式，對目標進行識別。根據中科院劉紀遠等[1]的分類方式，將土地利用分為六大類：（1）耕地，從事農業生產的土地，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）建設用地，主要是人工建造物所占據的場地，包括公路鐵路等;（6）未利用地，指還未被開發利用的土地，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志對遙感影像進行矢量化，這一過程是在ARCGIS中通過數字化完成的。

3 研究方法

本項研究需要對土地利用的情況進行分析，采用的模型是土地利用動態度、土地利用轉移矩陣以及土地利用程度。

（1）在遙感圖像中根據不同道路的等級提取路邊一定范圍內的土地利用類型。根據道路等級的不同，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）在其范圍內提取耕地、林地、草地、水域、建設用地以及未利用地，分別得到了2005年和2015年的土地利用面積。

（3）根據土地利用單一動態度模型計算土地利用動態度，見式（1）;利用ARCGIS對得到的不同時期土地利用數據進行疊加求取土地利用轉移矩陣，再根據土地利用程度模型計算土地利用程度，見式（2）。

土地利用動態度具體公式為：

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，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指數。

根據文獻[1]提出的土地利用程度分級原則和賦值方法進行了賦值，詳細情況見表1。

4 研究結果

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，具體解譯的結果見表2。整體上來說，耕地、水域和建設用地增加，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年耕地變為1 752.96 km2，增加了將近15%。林地則表現出相反的趨勢，由2005年的5 344.29 km2變為2015年的5 143.25 km2，減少了2.4%，相對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%。相對而言，建設用地面積變化較大，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，出現了急劇的減少。總之，耕地、未利用地和建設用地變化最為明顯，其他土地利用類型的變化都不顯著。

通過土地利用動態度可以得到各種土地利用類型的動態度。從結果來看，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24.69%，建設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移矩陣見表3。從表3可以看出，各種土地利用類型的轉入轉出變化情況。耕地、林地和水域的變化是較大的，未利用地盡管數值比較大，但由于其原有的土地面積較小，百分數的意義不是很大。具體來看，耕地轉化為林地和建設用地的數量較多，達到了20.51%，而轉為草地的比例是1.13%，沒有轉化為未利用地。在轉化為耕地的類型中，以草地為最大，未利用地次之，建設用地最少。在轉化為建設用地的類型中，林地最少，為3.97%，且整體看林地轉為其他用地類型都較低。未利用地轉林地是最多的，達到了64.47%。草地轉化為林地和耕地的比例最高，達到了46.85%，沒有轉化為未利用地。轉化為草地的土地利用類型很少，水域和建設用地都為0。建設用地由于其特殊的下墊層性質很難轉化為其他土地利用類型，轉化為耕地和林地的面積都很小，分別為7.07%和14.67%。轉化為建設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）計算可以得到土地利用程度的結果：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，反映出高速公路對沿路土地利用的影響是最大的，而縣道對沿路的土地利用影響是最小的，僅為193.78。從整體看，各種級別的道路類型在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年達到了20%以上，說明國家保護耕地的政策作用顯現，保護耕地的意識深入人心。未利用地的面積也大大縮小，結合土地利用轉移矩陣可知，未利用地主要轉化為耕地和林地，反映出當地對林地和耕地的重視。林地對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。隨著城市化進程加速，建設用地的擴展是必然的，由表2也可以看出建設用地在高速擴張，但是要注意控制其擴張速度，在城市發展的同時，也要減少其他土地利用類型如耕地、林地等的流失。

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

土地利用轉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、林地和建設用地轉入的土地面積遠多于轉出的面積，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出類型，表明這些價值不大的地類都被最大化地開發。

土地利用程度表明了土地受到人類活動的影響程度。重慶市的基本情況是，土地利用在2005年時整體較低，而2015年較高，說明土地利用的程度大大增加，人類活動對土地利用的影響增大，其擾動也更為明顯。一般的規律是，等級越高，擾動越大，因為密集的人流加重了土地上面的負荷。

6 結語

從研究的情況來看，重慶市全境范圍內，土地利用變化速度逐漸提高，土地利用結構更加合理，根據國家的政策以及結合自身的特點，充分合理地利用了資源，土地利用的強度增強，土地集約化程度得到了提高。在公路工程項目建設過程中，要注意項目建設與土地利用的關系。通過對重慶公路建設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，做出更為精細的調整，讓土地利用更加合理。

（2）控制建設用地的規模，以免損害其他土地類型的作用。

（3）避免公路工程項目臨時用地后期不處理情況的發生。

參考文獻：

[1]劉紀遠.中國資源環境遙感宏觀調查與動態研究[M].北京：中國科學技術出版社，1996.

[2]王思遠，劉紀遠，張增祥，等.中國土地利用時空特征分析[J].地理學報，200 56（6）：631-639.

[3]張榮鵬.徐州市土地利用變化及驅動力分析——基于主成分分析法[J].農村經濟與科技，2020，31（4）：6-8.

[4]安志山，李棟梁，王 濤，等.氣候變化對風水蝕復合區的影響[J].中國沙漠，2012，32（3）：610-617.

[5]徐朝霞，蘇海報，江曉東，等.氣候變暖對冬小麥生長發育、產量和品質的影響[J].中國農學通報，2020，36（25）：101-105.

[6]Wang L，Zhou X，Lu M，et al.Impacts of haze weather on tourist arrivals and destination preference：Analysis based on Baidu Index of 73 scenic spots in Beijing，China[J].Journal of Cleaner Production，2020（273）：1-11.