中國(guó)高鐵沿線區(qū)域土地利用景觀格局變化分析

中國(guó)高鐵沿線區(qū)域土地利用景觀格局變化分析【摘要】高鐵建設(shè)會(huì)對(duì)周邊土地利用格局產(chǎn)生重要影響，但目前對(duì)中國(guó)高鐵周邊土地利用時(shí)空變化缺乏系統(tǒng)性研究?；谕恋乩米兓治鲋笜?biāo)、景觀格局指數(shù)、緩沖區(qū)等方法，系統(tǒng)研究近年來(lái)中國(guó)高鐵沿線土地利用景觀格局時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：（1）耕地和林地是沿線主要地類(lèi)；城鄉(xiāng)、工礦、居民用地變化幅度和單一動(dòng)態(tài)度最大，耕地變化幅度位居其次；各類(lèi)用地綜合動(dòng)態(tài)度不高；土地利用變化程度逐漸上升。不同類(lèi)型用地的土地利用轉(zhuǎn)移程度各異。（2）耕地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地變化幅度呈距離衰減；距高鐵線越近，土地利用程度綜合指數(shù)越高。（3）景觀多樣性指數(shù)先增后減；各類(lèi)用地分形維數(shù)較接近；景觀破碎化加劇。研究可為高鐵規(guī)劃和建設(shè)、沿線區(qū)域土地規(guī)劃和開(kāi)發(fā)利用提供決策參考。關(guān)鍵詞：高速鐵路；土地利用；景觀格局；時(shí)空變化；沿線區(qū)域Analysisoflanduseandlandscapepatternchangesontheareasalongthehigh-speedrailwayinChinaAbstract:High-speedrailwayconstructionwillhaveanimportantimpactonthesurroundinglandusepattern.However,thereiscurrentlyalackofsystematicresearchonthetemporalandspatialchangesoflandusearoundthehigh-speedrailwayinChina.Basedonthelandusechangeanalysisindex,landscapepatternindex,bufferanalysisandothermethods,thetemporalandspatialdynamicschangesofthelanduselandscapepatterninthebufferareaalongthehigh-speedrailwayinChinainthepast15yearsweresystematicallystudied.Theresultsshowthat:(1)Cultivatedlandandforestlandarethemostimportanttypesoflandusearoundhigh-speedrailwaylines;urbanandruralareas,industrialandmining,andresidentiallandusechangethemost,followedbycultivatedland;urbanandruralareas,industrialandmining,andresidentiallandhavethelargestsingledynamicdegree,andcomprehensivedynamicdegreesofvarioustypesoflandusearenothigh.Thedegreeoflandusechangeisgraduallyincreasing;therateofchangeofcultivatedlandandgrasslandislarge,andtheaxialeffectofurbanandruralareas,industrialandmining,andresidentiallandisweak.Differenttypesoflandhavedifferentdegreesoflandusetransfer.(2)Thechangerangesoflanduseincultivatedlandandurbanandruralareas,industrialandmining,andresidentiallandshowadistanceattenuationeffect;theclosertothehigh-speedrailwayline,thehigherthecomprehensiveindexoflandusedegree.(3)Thelandscapediversityindexincreasesfirstandthendecreases;thefractaldimensionvaluesofvarioustypesoflandarerelativelyclose;thelandscapefragmentationisintensified.Theresearchcanprovidedecision-makingreferencefortheplanningandconstructionofhigh-speedrailway,landplanninganddevelopmentandutilizationalongtheline.Keywords:high-speedrailway;landuse;landscapepattern;spatial-temporalchange;theareasalongtheline0前言高鐵飛速發(fā)展影響著城市內(nèi)部經(jīng)濟(jì)、社會(huì)空間重構(gòu)，也導(dǎo)致土地利用模式演變。高鐵建設(shè)對(duì)土地資源原貌改變有較負(fù)面影響［1］,對(duì)周邊自然資源、耕地保護(hù)產(chǎn)生破壞和影響如侵蝕耕地、植被和動(dòng)物棲息地破壞等。此外，高鐵周邊土地利用變化會(huì)影響地表景觀變化過(guò)程和格局［2］。高鐵站點(diǎn)附近土地常被開(kāi)發(fā)為經(jīng)濟(jì)投入產(chǎn)出的實(shí)體空間，高鐵建設(shè)與運(yùn)營(yíng)對(duì)線路尤其是站點(diǎn)周邊土地格局與利用模式會(huì)隨時(shí)間而產(chǎn)生影響。伴隨高鐵發(fā)展,20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究不斷深化［3］。國(guó)外注重使用智能化測(cè)度模型。BasseRM［4］采用約束性細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型模擬了2000—2040年間法國(guó)、意大利和摩納哥邊界高鐵附近的土地空間演化格局，證明了高鐵建設(shè)對(duì)站點(diǎn)附近土地空間格局的影響隨時(shí)間而演變。ShenY等［5］采用基于可達(dá)性的空間混合logit模型研究發(fā)現(xiàn)高鐵對(duì)馬德里阿托查火車(chē)站為中心20km緩沖區(qū)土地覆被變化過(guò)程的顯著影響。Knowles等［6］發(fā)現(xiàn)交通規(guī)劃與建設(shè)資金投入對(duì)土地利用景觀格局的影響。我國(guó)高鐵方面研究工作起步較晚但進(jìn)步較快。趙婷婷等［7］采用面向?qū)ο蠓椒▽?duì)石武客專(zhuān)鄭州東站段沿線土地空間演變進(jìn)行了遙感監(jiān)測(cè)。國(guó)巧真等［8］基于RS和GIS技術(shù)研究近10年來(lái)京津城際沿線土地利用時(shí)空演變。王麗等［9］發(fā)現(xiàn)高鐵對(duì)沿線土地利用強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響，能有效促使站區(qū)周邊商業(yè)、服務(wù)業(yè)集聚。朱桃杏等［10］研究表明京津冀高鐵對(duì)站點(diǎn)鄰域商業(yè)、居住用地格局產(chǎn)生較大變化。綜合當(dāng)前研究，機(jī)器學(xué)習(xí)、空間計(jì)量模型、RS與GIS技術(shù)等應(yīng)用到土地利用格局演變和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究中［11-14］,新的智能計(jì)算推廣對(duì)土地利用與覆被變化研究有較強(qiáng)推動(dòng)作用。但目前對(duì)中國(guó)高鐵沿線周邊土地利用時(shí)空變化缺乏系統(tǒng)性研究，高鐵自身難以形成一個(gè)系統(tǒng)，而是將高鐵、土地間交互作用和以人類(lèi)改造行為為中介的有機(jī)聯(lián)系看成一個(gè)體系，本文僅考慮高鐵對(duì)土地的系統(tǒng)性影響，而土地對(duì)高鐵規(guī)劃選線的影響暫不考慮。本文采用土地利用變化分析指標(biāo)、景觀格局指數(shù)、緩沖區(qū)分析等方法，系統(tǒng)研究近15年來(lái)中國(guó)高鐵沿線土地利用時(shí)空變化。通過(guò)分析高鐵建設(shè)前后沿線土地利用變化特征及空間格局，試圖揭示高鐵建設(shè)對(duì)沿線土地利用變化影響特征，促進(jìn)沿線區(qū)域社會(huì)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、土地開(kāi)發(fā)與環(huán)境協(xié)同發(fā)展。此研究對(duì)夯實(shí)交通與土地利用互動(dòng)發(fā)展理論、豐富和拓展交通設(shè)施對(duì)土地利用變化影響具有重要作用，研究結(jié)論可為高鐵規(guī)劃和建設(shè)、線路經(jīng)過(guò)和站點(diǎn)所在區(qū)域土地規(guī)劃和開(kāi)發(fā)利用提供決策依據(jù)及指導(dǎo)，具有重要學(xué)術(shù)和實(shí)踐意義。1材料與方法1.1數(shù)據(jù)來(lái)源研究區(qū)是2018年中國(guó)高鐵沿線20km緩沖區(qū)范圍（圖1）?？臻g數(shù)據(jù)包括2018年全國(guó)高鐵矢量數(shù)據(jù)及中科院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（）提供的2000、2005、2010和2015年4期1km土地利用柵格數(shù)據(jù)。土地利用類(lèi)型分為耕地，林地，草地，水域,城鄉(xiāng)、工礦、居民用地和未利用土地共6個(gè)一級(jí)類(lèi)。以城市數(shù)據(jù)研習(xí)社2016年中國(guó)鐵路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，從ArcGISOnline地圖庫(kù)的天地圖全球矢量圖提取高鐵矢量數(shù)據(jù),與原始線數(shù)據(jù)在WGS1984_UTM投影坐標(biāo)系下路線位置高度匹配。參考官方發(fā)布的中國(guó)高鐵及動(dòng)車(chē)組運(yùn)行線路示意圖（2018年1月）添改站點(diǎn)數(shù)據(jù)，添加2016—2018年間新增站點(diǎn)，刪除已停運(yùn)站點(diǎn)和非高鐵站點(diǎn)，方法主要為通過(guò)百度坐標(biāo)拾取系統(tǒng)拾取點(diǎn)坐標(biāo)并使用坐標(biāo)糾偏插件將百度坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為WGS1984坐標(biāo)。然后以站點(diǎn)為參考添改線數(shù)據(jù),刪除其中非高鐵線部分并合并部分新老線路以確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。刪改完成后進(jìn)行拓?fù)錂z查,得到2018年中國(guó)高鐵線路和站點(diǎn)數(shù)據(jù)。然后對(duì)線路矢量數(shù)據(jù)建立20km緩沖區(qū)，選取多種方法分析近15年來(lái)中國(guó)高鐵沿線土地利用時(shí)空變化。最后，建立以1km為間隔的20個(gè)緩沖區(qū)，再用其對(duì)4期土地利用柵格圖做掩膜提取，從而得到柵格類(lèi)型緩沖區(qū)，分析4期高鐵沿線緩沖距離與土地利用變化的相互關(guān)系。

四大經(jīng)濟(jì)分區(qū)匚15東恥拖區(qū)匚■東部地區(qū)I一中部地區(qū)I—西部地區(qū)圖例?省級(jí)行政區(qū)行政中心,局鐵站點(diǎn)——高鐵線路——國(guó)界…--省界——海岸線■高鐵沿線20km緩沖區(qū)圖12018年中國(guó)高鐵線路和站點(diǎn)分布圖四大經(jīng)濟(jì)分區(qū)匚15東恥拖區(qū)匚■東部地區(qū)I一中部地區(qū)I—西部地區(qū)圖例?省級(jí)行政區(qū)行政中心,局鐵站點(diǎn)——高鐵線路——國(guó)界…--省界——海岸線■高鐵沿線20km緩沖區(qū)圖12018年中國(guó)高鐵線路和站點(diǎn)分布圖Figure1DistributionmapofChina'shigh-speedrailwaylinesandstationsin20181.2研究方法1.2.1土地利用變化分析指標(biāo)總體來(lái)講，土地利用變化時(shí)空特征表征方法很多，本文選取土地利用變化幅度、速度、程度、區(qū)域差異、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等方面分析土地利用變化特征。土地利用變化幅度土地利用變化幅度包括土地利用類(lèi)型面積、空間結(jié)構(gòu)和質(zhì)量變化。通過(guò)分析各種用地總數(shù)面積變化，可了解變化總體趨勢(shì)。其表達(dá)式為罔：△U=Ub-Ua (1)式(1)中：Ub和Ua分別代表研究期末與期初某類(lèi)土地利用區(qū)域面積。土地利用變化速度土地利用變化速度反映土地利用開(kāi)發(fā)改造的劇烈程度。土地利用動(dòng)態(tài)度可定量描述土地利用變化速度，分為單一和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。單一土地利用動(dòng)態(tài)度是某研究區(qū)一定時(shí)期內(nèi)某種用地?cái)?shù)量變化情況［15］,其表達(dá)式為：K=(Ub-Ua)XTX100% (2)式(2)中：K為研究期內(nèi)某一用地動(dòng)態(tài)度；Ua和Ub為研究期初和期末某一用地?cái)?shù)量;T為研究時(shí)段，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí),K值就是該研究區(qū)某用地年變化率。綜合土地利用動(dòng)態(tài)度是某研究區(qū)一定時(shí)期內(nèi)所有列為研究對(duì)象的土地利用整體變化情況。其表達(dá)式為：LCLC=2 』i=1n2LUi=1xTxlo°%(3)式(3)中，LU為研究期初第i類(lèi)用地面積;'LU。為研究時(shí)段內(nèi)第i類(lèi)用地轉(zhuǎn)為非i類(lèi)用地面積的絕對(duì)值；T為研究時(shí)段長(zhǎng)，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，xTxlo°%(3)土地利用變化程度土地利用程度反映土地利用的廣度和深度，未利用地被看作是最初級(jí)用地，隨著對(duì)土地廣度和深度的開(kāi)發(fā)，依次衍生出林草地、農(nóng)用地、城鎮(zhèn)聚落用地等人類(lèi)改造日益強(qiáng)烈的地類(lèi)，表征出人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土地的影響作用。劉紀(jì)遠(yuǎn)先生等提出了土地利用程度綜合指數(shù)公式［17］。其為：nLa=100x￡(4XC) (4)i=1式(4)中，La為土地利用程度綜合指數(shù),A為第i級(jí)土地的土地利用程度分級(jí)指數(shù),C為第i級(jí)土地的面積百分比。n為土地利用程度分級(jí)數(shù)。該指數(shù)是一個(gè)

Ca)取值區(qū)間為［100,400］之間的連續(xù)函數(shù)。各類(lèi)土地分級(jí)及分級(jí)指數(shù)確定見(jiàn)表Ca)土地利用變化區(qū)域差異土地利用變化區(qū)域差異可用各區(qū)域某種用地相對(duì)變化率來(lái)反映，其公式為：也-幻m&-7V式(5)中:Ka和Kb分別代表某區(qū)域某一特定用地研究期初及期末面積；Ca和Cb分別代表整個(gè)研究區(qū)內(nèi)某一特定用地研究期初及期末面積。如果某區(qū)域某種用地相對(duì)變化率R>1,則表示該區(qū)域這種用地變化較全區(qū)域平均變化水平大。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(5)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可具體而全面地分析土地利用類(lèi)型間相互轉(zhuǎn)換的數(shù)量和轉(zhuǎn)移方向，是研究土地利用類(lèi)型相互轉(zhuǎn)化關(guān)系的重要方法〔I8】。(5)1.2.2景觀格局指數(shù)方法通過(guò)景觀格局度量，可增加對(duì)土地利用的空間理解，對(duì)土地利用景觀特征有更豐富、系統(tǒng)化的認(rèn)知，從微觀空間上對(duì)研究區(qū)土地開(kāi)發(fā)和利用進(jìn)行解讀。本文主要采用景觀類(lèi)型多樣性指數(shù)、破碎度指數(shù)和分形維數(shù)，定量分析土地利用景觀格局變化。多樣性指數(shù)H景觀類(lèi)型多樣性指數(shù)H可度量區(qū)域土地利用與覆被多樣化程度。土地覆被種類(lèi)越豐富，可能表明某一區(qū)域提供的功能越豐富，社會(huì)、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等要素發(fā)展更平衡。當(dāng)景觀是均質(zhì)的，由單一要素構(gòu)成，H為0;由兩個(gè)以上類(lèi)型構(gòu)成的景觀，當(dāng)各景觀類(lèi)型所占比例相等時(shí),H最高；各景觀類(lèi)型所占比例差別增大，則H下降，其指數(shù)模型為：草地.圖例?城市iWi鐵路線I 高鐵路線5.km1一間隔的多緩沖區(qū)2005年土地利用分類(lèi)城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用上地圖2以武漢為中心的高鐵沿線以5km為間隔的20個(gè)緩沖區(qū)及土地利用空間分布的放大圖Figure2Anenlargedmapofthe20bufferzonesat5kmintervalsandthespatialdistributionoflandusealongthehigh-speedrailwaylinewithWuhanasthecenter表1土地利用程度分級(jí)賦值表Table1Classificationassignmentoflandusedegree城鎮(zhèn)聚落用地級(jí)類(lèi)型 未利用土地級(jí)林、草、水用地級(jí) 農(nóng)業(yè)用地級(jí)城鎮(zhèn)聚落用地級(jí)土地利用類(lèi)型分級(jí)指數(shù)未利用地1林地、草地、水域2耕地、園地、人工草地3城鎮(zhèn)、居民點(diǎn)、工礦用地、交通用地4式(8)中:F是分形維數(shù),P為斑塊周長(zhǎng),A是斑塊面積式(8)中:F是分形維數(shù),P為斑塊周長(zhǎng),A是斑塊面積，k是常數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，歐幾里德幾何形狀的分圖例——國(guó)界'fi圖例/ —國(guó)界勺.1 海岸線?2015年土地利用分類(lèi)/■耕地.I ■林地■草地■ ■水域■城鄉(xiāng)、丁礦、居民用地■未利用土地W圖例y—國(guó)界Mi"——海岸線"2010年十.地利用分類(lèi)——海岸線2000年土地利用分類(lèi)■耕地■林地■草地■水域■城鄉(xiāng)、工礦、居民用地■未利用土地■耕地■林地■草地■水域■城鄉(xiāng)、工礦、居民用地■未利用土地1000km■耕地■林地■草地■水域■城鄉(xiāng)、工礦、居民用地■未利用土地府 圖例y —國(guó)界—海岸線' 2005年土地利用分類(lèi)圖3不同時(shí)期中國(guó)高鐵沿線20km緩沖區(qū)內(nèi)土地利用分布圖Figure3Distributionmapoflanduseinthe20kmbufferzonealongChina'shigh-speedrailwayindifferentperiodsnH=-ZPM (6)j=1式⑹中n為地類(lèi)數(shù)日,Pij為第i年第j種用地面積比例。研究區(qū)地類(lèi)越復(fù)雜或斑塊面積差異減小時(shí)，H就越大，反映了地類(lèi)多少及各類(lèi)所占比例變化［理］。破碎度指數(shù)C破碎度指土地利用被分割的破碎程度。公式為:C=［(N-1)/P］x100% (7)式(7)中：C為景觀破碎度，C值越大，表示景觀破碎程度越大；N為景觀中各類(lèi)斑塊體總數(shù)；P為研究區(qū)內(nèi)景觀總面積與最小斑塊體面積的比值。景觀破碎度能反映景觀空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性［20］。分形維數(shù)指數(shù)F斑塊分形維數(shù)越大，邊界越簡(jiǎn)單，邊緣地帶越小，面積有效性越大；分形維數(shù)越高，則景觀形成過(guò)程受到的限制越小［鳥(niǎo)。其公式為：F=2ln［Pj卜(A) (8)

形維數(shù)為1；具有復(fù)雜邊界斑塊的分形維數(shù)則在［1,2］之間。2結(jié)果與分析土地利用變化時(shí)空特征分析構(gòu)建中國(guó)高鐵沿線20km緩沖區(qū)，從數(shù)量和空間分布兩方面分析土地利用和景觀格局變化特征。2.1.1城鄉(xiāng)、工礦、居民用地變化幅度最大，其次是耕地中國(guó)高鐵沿線以耕地和林地為主，二者面積占比之和在4期均達(dá)到70%以上(表2和圖3)。從2000—2015年，耕地、林地、草地和未利用土地面積一直減少。而水域和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地面積持續(xù)增加。從變化幅度絕對(duì)值可知各地類(lèi)變化劇烈程度,除林地和水域外，其他地類(lèi)變化程度均在2000—2005年最大。城鄉(xiāng)、工礦、居民用地在各時(shí)段變化幅度均為最大，耕地位居其次(表3)。這是國(guó)家為建設(shè)高鐵而開(kāi)發(fā)征用耕地所帶來(lái)的結(jié)果，同時(shí)也帶來(lái)沿線城鄉(xiāng)居民用地面積大量增加，高鐵由于高速、便捷和舒適而遠(yuǎn)勝普鐵，所以其沿線即使沒(méi)有設(shè)站的地方也會(huì)在土地利用上引起響應(yīng)。

表3各時(shí)段土地利用變化幅度Table3Rangeoflandusechangeinvariousperiods土地利用變化幅度/%2000—20052005—20102010—2015耕地-1.76-0.97-1.64林地-0.01-0.03-0.57草地-1.11-0.41-0.59水域1.490.240.24城鄉(xiāng)、工礦、居民用地15.276.9013.22未利用土地-1.48-0.16-1.24土地利用類(lèi)型2000年2005年2010土地利用類(lèi)型2000年2005年2010年2015年面積/km2比重/%面積/km2比重/%面積/km2比重/%面積/km2比重/%耕地48030846.0347184845.2046725944.7545961244.01林地30985029.6930981529.6830972329.6630795729.49草地1008279.66997039.55992939.51987049.45水域414243.97420404.03421404.04422414.04城鄉(xiāng)、工礦、居民用地660236.33761047.29813587.79921158.82未利用土地450944.32444254.26443554.25438044.19總計(jì)1043526100.01043935100.01044128100.01044433100.0表2各期土地利用類(lèi)型比例表Table2Proportionmapoflandusetypesineachperiod從3個(gè)時(shí)段單一土地利用動(dòng)態(tài)度來(lái)看，耕地為負(fù)值，面積不斷減少，且2000—2005時(shí)段大于后兩個(gè)時(shí)段；城鄉(xiāng)、工礦、居民用地是正值且數(shù)值在各地類(lèi)中均為最大，2000—2005時(shí)段達(dá)到15.27%。3個(gè)時(shí)段綜合土地利用動(dòng)態(tài)度依次是0.32%、0.14%和0.29%,可見(jiàn)研究期內(nèi)土地利用動(dòng)態(tài)度不高（表4和圖4）,這是由于不同用地面積有增有減而導(dǎo)致相對(duì)穩(wěn)定的平衡，即我國(guó)高鐵建設(shè)后所有地類(lèi)從整體上看變化動(dòng)態(tài)不劇烈，實(shí)際上各類(lèi)用地變化動(dòng)態(tài)是不同的。所以單一動(dòng)態(tài)度是對(duì)綜合動(dòng)態(tài)度的補(bǔ)充，觀察視角更詳細(xì)。在高鐵建設(shè)期間需建設(shè)路基、路橋，沿線要建設(shè)處理沙土、磚石、鐵礦的廠房，這些除源于未利用地、宅基地外，耕地占用量很大，所以高鐵建成后耕地占用減少，2000—2005年間耕地動(dòng)態(tài)度超過(guò)后兩個(gè)時(shí)期。高鐵開(kāi)通后，高鐵輻射和集聚效應(yīng)漸顯,沿線城鄉(xiāng)、工礦、居民用地仍不斷增長(zhǎng)，隨后一些規(guī)模較小的縣城和城市可能成長(zhǎng)為城市網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)貨物、服務(wù)中心點(diǎn)。結(jié)合土地利用變化幅度可知，從2000—2015年高鐵沿線土地利用由線狀向箱狀或帶狀格局演化。2.1.3土地利用變化程度逐漸上升從2000—2015年,中國(guó)高鐵沿線土地利用程度逐漸上升（表5）,其原因是研究區(qū)城鄉(xiāng)、工礦、居民用地隨高鐵建設(shè)與投入運(yùn)營(yíng)而增長(zhǎng)較快,所占比例逐漸加大，并且其分級(jí)指數(shù)很高。林地分級(jí)指數(shù)較低，耕地分級(jí)指數(shù)較高，但由于城市化推進(jìn)或結(jié)構(gòu)功能調(diào)整，這兩類(lèi)用地面積所占比例持續(xù)減少，因此造成后兩期土地利用程度綜合指數(shù)較前兩期高。居民用地圖4各時(shí)段單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度Figure4Singlelandusetypedynamicsinvariousperiods表4各時(shí)段綜合土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度Table4Dynamicdegreeofcomprehensivelandusetypeinvariousperiods綜合土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度/%時(shí)段 2000—2005 2005—2010 2010—2015綜合動(dòng)態(tài)度0.32 0.14 0.29

表5各期土地利用程度綜合指數(shù)Table5Comprehensiveindexoflandusedegreeineachperiod年份2000年2005年2010年2015年綜合指數(shù)254.360255.524256.087257.4512.1.4不同類(lèi)型用地的土地利用轉(zhuǎn)移程度各異土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣可全面反映區(qū)域土地利用類(lèi)型的數(shù)量變化情況，展示不同時(shí)期時(shí)間間隔內(nèi)各土地利用類(lèi)型的流入流出情況，以研究土地利用類(lèi)型的變化方向和來(lái)源構(gòu)成。由之前的土地利用結(jié)構(gòu)表可以得出，從2000到2015年，耕地、林地、草地、未利用土地都是處于減少的狀態(tài)，水域和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地處于增加的狀態(tài)。我們將以上三個(gè)轉(zhuǎn)移矩陣的信息結(jié)合起來(lái)，就可以分析2000—2005、2005—2010、2010—2015、2000—2015四個(gè)時(shí)段的土地利用變化特征。表6各時(shí)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Table6Landusetransfermatrixinvariousperiods(a)2000—2005年土地利用類(lèi)型耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地總計(jì)耕地4699157834101268788646480308林地2843080901941331136133098502000年/km?草地7278219871711135497100827水域49549824006962010441419城鄉(xiāng)、工礦、居民用地831464765872166023未利用土地343表6各時(shí)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣Table6Landusetransfermatrixinvariousperiods(a)2000—2005年土地利用類(lèi)型耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地總計(jì)耕地4699157834101268788646480308林地2843080901941331136133098502000年/km?草地7278219871711135497100827水域49549824006962010441419城鄉(xiāng)、工礦、居民用地831464765872166023未利用土地343562931411004416045093總計(jì)47184730981399702417697596844421(b)2005—2010年轉(zhuǎn)移矩陣2010年/km?土地利用類(lèi)型耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地總計(jì)耕地46684729499335425517471847林地45309040764560263098142005年/km?草地1113649905527143399703水域1651416415102375541997城鄉(xiāng)、工礦、居民用地29633276033076103未利用土地6234418244427444425總計(jì)46725930972199293419678129444355(c)2010—2015年轉(zhuǎn)移矩陣2015年/km?土地利用類(lèi)型耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地總計(jì)耕地458047242158460828468467259林地190307398339961682183097232010年/km?草地24312497957708485199293水域2033697413024623042130城鄉(xiāng)、工礦、居民用地611148469280448581350未利用土地293982902514362944354總計(jì)45958730795798679421109197543801(d)2000—2015年轉(zhuǎn)移矩陣2015年/km?土地利用類(lèi)型耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地總計(jì)耕地4567651172587182919841113480307林地3863054225112503251303098502000年/km?草地9711211970181711330126100827水域6536214439126125114541381城鄉(xiāng)、工礦、居民用地13224188565759466022未利用土地669633892213744337745093總計(jì)45957630795498667416829180643795轉(zhuǎn)移矩陣 2005年/km2土地利用變化特征與緩沖距離的關(guān)系分析通過(guò)分析全國(guó)高鐵2000—2015年緩沖區(qū)各類(lèi)用地變化特征與距離的關(guān)系，得出高鐵對(duì)不同地類(lèi)的軸狀影響。2.2.1耕地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地土地利用變化幅度呈距離衰減從3個(gè)時(shí)段來(lái)看，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地在1—20km緩沖區(qū)內(nèi)面積增加，變化幅度為正值，且變化量（變化幅度絕對(duì)值）隨距離增加而漸降；耕地則變化幅度為負(fù)值，在各緩沖區(qū)面積均減少且變化量隨距離增加而漸降；林地、草地、未利用土地和水域相對(duì)來(lái)說(shuō)變化程度較弱，其折線以近水平狀態(tài)且處于基線位置附近，變化幅度曲線隨距離增加呈平緩變化。3期耕地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地土地利用變化幅度均隨緩沖距離增加而漸小，反映出高鐵沿線土地利用梯度變化規(guī)律，即距高鐵線越近則土地利用變化幅度越大。從3個(gè)時(shí)段來(lái)看,城鄉(xiāng)、工礦、居民用地和耕地變化幅度曲線均大致在12km緩沖區(qū)距離之前變化幅度較大，此后趨于平緩，說(shuō)明12km可能是高鐵線對(duì)周邊土地產(chǎn)生顯著影響的距離閾值。城鄉(xiāng)、工礦、居民用地和耕地變化幅度2010—2015年最大2005—2010年最小。耕地和城鄉(xiāng)、工礦、居民用地在高鐵規(guī)劃初期（2000—2005年）展現(xiàn)土地利用變化距離遞減規(guī)律,同時(shí)耕地向城鄉(xiāng)、工礦、居民用地轉(zhuǎn)變。在高鐵建設(shè)初期（2005—2010年）,沿線城鄉(xiāng)、工礦、居民用地增長(zhǎng)量和耕地減少量均下降，原因可能是高鐵站建設(shè)需征用大量用地，在當(dāng)時(shí)城市化程度較低的年代，征用地包含大量耕地，同時(shí)由于對(duì)未來(lái)使用的諸多不確定性，高鐵線附近土地在當(dāng)時(shí)難以大規(guī)模開(kāi)發(fā)。在高鐵建成運(yùn)營(yíng)后（2010—2015年），隨著我國(guó)城市化推進(jìn)速度加快，大型交通基礎(chǔ)設(shè)施輻射效應(yīng)凸顯，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地為滿足日益增加的服務(wù)、物流、新興技術(shù)行業(yè)不斷增長(zhǎng)的需求而導(dǎo)致增長(zhǎng)量上升，耕地減少量同時(shí)上升，其他耕地也大幅向城鄉(xiāng)、工礦、居民用地轉(zhuǎn)移（圖5）。2.2.2距離高鐵線越近，土地利用程度綜合指數(shù)越高各年份綜合指數(shù)都表現(xiàn)出土地利用距離效應(yīng)，離高鐵線越近的緩沖區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)越高,土地利用程度越強(qiáng)，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地所占比重越大。并且除第1個(gè)緩沖區(qū)外，在其他緩沖區(qū)綜合指數(shù)從2000—2015年均遞增，2005和2010年1km緩沖區(qū)內(nèi)綜合指數(shù)都比第2個(gè)緩沖區(qū)（即緩沖半徑在1—2km范圍間）數(shù)值要小，原因可能是自高鐵通車(chē)后，高鐵線附近公路等基礎(chǔ)設(shè)施變化不大，當(dāng)時(shí)產(chǎn)業(yè)還未出現(xiàn)鄰近高鐵線指向，而在2015年時(shí)1km內(nèi)土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度顯著提升，眾多企業(yè)為了方便貨物、人際交流而選擇在線路或站點(diǎn)附近選址（圖6）。土地利用景觀格局特征分析利用Fragstats4.2軟件計(jì)算多種景觀格局指數(shù)，對(duì)中國(guó)高鐵沿線20km緩沖區(qū)內(nèi)景觀格局變化情況進(jìn)行分析。2.3.1景觀多樣性指數(shù)呈先增后減趨勢(shì)2000—2015年景觀多樣性指數(shù)先增后減，后期高鐵線附近用地漸穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題受到重視，導(dǎo)致人類(lèi)對(duì)自然地塊改造活動(dòng)減少。由于耕地面積大幅減少，高鐵線周邊土地不斷開(kāi)發(fā)，未利用地、耕地、林地等被用于生產(chǎn)建設(shè)，居住用地成為主流，但起步階段土地管理混亂，利用形式較單一，未考慮游憩、生態(tài)等需求，導(dǎo)致景觀多樣性減少（表7）。2.3.2各地類(lèi)分形維數(shù)數(shù)值較接近分形維數(shù)數(shù)值越大，景觀形狀越復(fù)雜。從時(shí)間上看,草地、水域分形維數(shù)先增后減,形狀變得規(guī)則。耕地先減后增，形狀先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。林地和未利用地分形維數(shù)先增后減然后又增。城鄉(xiāng)、工礦、居民用地分形維數(shù)一直增加，形狀變得復(fù)雜，說(shuō)明-400'-600-800'-1000'600400200-；0--200-400-1000800'600-T°°°n~1~I~1~I~1~I~~I~1~I~1~I~1~I~1~I~1~I~1~I~'0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20緩沖區(qū)距離/km?圖5各時(shí)段不同類(lèi)型用地變化幅度與緩沖區(qū)距離的關(guān)系Figure5Relationshipbetweenthevariationrangeofdifferenttypesoflanduseandbufferdistanceinvariousperiods封般封般<n燃蝦膽旺W貿(mào)七圖6各期土地利用程度綜合指數(shù)與緩沖區(qū)距離的關(guān)系Figure6Therelationshipbetweencomprehensiveindexoflandusedegreeandbufferdistanceineachperiod表7各期景觀多樣性指數(shù)Table7Landscapediversityindexineachperiod年份 2000年 2005年 2010年 2015年景觀多樣性指數(shù)2.657 2.674 2.685 2.340城市用地在空間格局上趨向復(fù)雜化，土地利用向多功能疊加、交叉混合模式轉(zhuǎn)變，可能與許多城市開(kāi)始加速發(fā)展、注重高鐵背景下土地利用格局與經(jīng)濟(jì)緊密聯(lián)系、土地集約化利用成為城市發(fā)展主線等情況有關(guān)。同時(shí)，各地類(lèi)分形維數(shù)數(shù)值較接近，范圍基本在1.51—1.66之間，這可能值得探討，理論上土地類(lèi)型迥然不同，但不同用地分形維數(shù)結(jié)果如此相近，可能是各類(lèi)土地開(kāi)發(fā)格局較接近，尤其是高鐵密集分布的平原地區(qū)，受到天然阻隔因素很小，出現(xiàn)類(lèi)似的土地資源開(kāi)發(fā)模式（表8）。2.3.3景觀破碎化加劇一般來(lái)說(shuō)，道路對(duì)景觀格局線性切割作用通常

、地類(lèi)年份、耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度、地類(lèi)年份、耕地林地草地水域城鄉(xiāng)、工礦、居民用地未利用土地分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度分形維數(shù)破碎度20001.64400.10111.59410.13781.61400.23931.53810.36361.51110.46751.51490.063220051.64160.10391.59540.14161.61550.24151.53840.36491.52680.42221.51560.065620101.6424