楊馨越，魏朝富，邵景安，張平倉，丁文峰

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；2.重慶師范大學(xué)三峽庫區(qū)山地生態(tài)與區(qū)域發(fā)展研究所，重慶 400047；3.長江科學(xué)院水土保持研究所，武漢 430010）

基于GIS的重慶丘陵山區(qū)農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)特征研究

楊馨越1，魏朝富1，邵景安2，張平倉3，丁文峰3

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；2.重慶師范大學(xué)三峽庫區(qū)山地生態(tài)與區(qū)域發(fā)展研究所，重慶 400047；3.長江科學(xué)院水土保持研究所，武漢 430010）

利用GIS空間分析功能，分析了重慶丘陵山區(qū)土地整理區(qū)農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)特征變化及其影響因素。結(jié)果表明：①土地整理后，道路的總長度由54.58 km增加到73.27 km，總密度由55.12 m／hm2上升到74.00 m／hm2，而且由土質(zhì)路面變?yōu)槟嘟Y(jié)碎石路面和水泥路面；道路密度的Moran’s I系數(shù)由0.19降為0.08，空間分布趨于均衡；道路網(wǎng)絡(luò)的α指數(shù)、β指數(shù)、γ指數(shù)均有提高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到明顯優(yōu)化。②從村級尺度看，農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)特征主要受微地形和居民點(diǎn)分布的影響，在道路布局時應(yīng)盡量增加居民點(diǎn)的通達(dá)性和節(jié)約建設(shè)成本。③網(wǎng)絡(luò)分析方法能較好地反映農(nóng)村道路特征變化。

農(nóng)村道路；村級尺度；土地整理；空間分析

1 概 述

作為社會經(jīng)濟(jì)開發(fā)的先導(dǎo)，道路在當(dāng)今社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著中樞作用，其分布范圍之廣和發(fā)展速度之快，都是其它建設(shè)工程不能比擬的［1］。道路建設(shè)及運(yùn)營在為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供保障的同時，也帶來了生態(tài)系統(tǒng)的分割、干擾、破壞、退化等嚴(yán)重問題［2－4］。有關(guān)資料表明，道路對周邊環(huán)境的影響至少涉及到全球陸地的15%～20%［5，6］，因而受到國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。

目前，相關(guān)研究多集中在宏觀尺度下道路對生態(tài)系統(tǒng)和景觀格局的影響上。早期的研究重點(diǎn)關(guān)注道路對森林、草原等自然景觀的影響［7－9］，后來逐漸擴(kuò)展到人為活動影響更為復(fù)雜的城市和農(nóng)村區(qū)域［10，11］。以往研究多關(guān)注道路產(chǎn)生的一系列影響，如道路對土地利用的影響：劉世梁等對云南縱向嶺谷區(qū)的道路網(wǎng)絡(luò)特征的研究表明，道路網(wǎng)絡(luò)與其影響下的土地利用均表現(xiàn)出空間集聚效應(yīng)［12］。汪自書等以深圳14條城市道路為例，概括道路特征參數(shù)對兩側(cè)土地利用強(qiáng)度影響的3種映像模式［13］。也有研究高等級道路對景觀的影響的，如張鐿鋰等研究了青藏公路建設(shè)導(dǎo)致的道路沿線景觀破碎化過程［14］。而針對道路的特征研究，曹龍熹等定量模擬了黃土高原小流域的道路分布特征，重點(diǎn)關(guān)注道路對土地侵蝕的影響［15］。上述研究在道路特征及其影響方面取得了豐碩成果，但其研究尺度大多為省級范圍乃至更大的區(qū)域，時間跨度往往在10年以上，集中在高等級干線對土地利用的影響上，而村級尺度下的低等級道路、尤其是農(nóng)村道路的特征變化及效應(yīng)研究甚少。

就實(shí)際情況而言，我國農(nóng)村道路包括通村公路、田間道、生產(chǎn)路等類型。生產(chǎn)路是指聯(lián)系田塊之間，主要為生產(chǎn)物質(zhì)、貨物、小型機(jī)械向田間流通服務(wù)的道路。而田間道路是農(nóng)田人工物質(zhì)與能量、農(nóng)產(chǎn)品輸出的廊道，并由其與林帶、渠系等將農(nóng)田基質(zhì)劃分為不同的斑塊，共同形成農(nóng)田景觀，是農(nóng)村道路的重要組成部分［16］。作為由生產(chǎn)路和田間道為基礎(chǔ)構(gòu)建的農(nóng)村道路網(wǎng)，不僅工程量大、覆蓋面廣，而且是支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的毛細(xì)血管，關(guān)系到農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的繁榮、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)、農(nóng)民生活水平的提高。隨著新農(nóng)村建設(shè)的開展和農(nóng)村道路工程建設(shè)的興起，農(nóng)村道路的數(shù)量和空間特征發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變，其對農(nóng)村景觀乃至人地系統(tǒng)的影響是多重的、深刻的。此外，由于農(nóng)村道路格局受到地形地勢、地質(zhì)、水文等自然條件與土地用途、耕作方式等社會經(jīng)濟(jì)條件的綜合影響，不同地區(qū)道路網(wǎng)格局也不相同。特別是在人多地少的南方丘陵地區(qū)，由于機(jī)械化程度較低，土地利用集約度較高，它的農(nóng)村道路格局的分布有盡量減少占地面積，與渠道、防護(hù)林結(jié)合格局［16］等區(qū)域特點(diǎn)。但是，目前對于農(nóng)村道路特征的定量研究尚不多見，缺乏對農(nóng)村道路工程效應(yīng)的客觀評價(jià)，尤其缺少針對西南丘陵山區(qū)農(nóng)村道路網(wǎng)的特征研究。

因此，本文選擇重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)竹山、懣井、高川、柿子4個村為研究區(qū)，在村級尺度下，選擇田間道、生產(chǎn)路為研究對象，采用GIS空間分析，定量分析農(nóng)村道路特征，分析其變化及對農(nóng)村、農(nóng)業(yè)、農(nóng)民的影響，為進(jìn)一步研究農(nóng)村道路工程奠定基礎(chǔ)，為農(nóng)村道路規(guī)劃、新農(nóng)村建設(shè)提供科學(xué)決策依據(jù)。

2 研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)位于重慶市合川區(qū)西南部（圖1），介于106°10′14″E至106°12′45″E，0°04′06″N至30°06′35″N之間。地貌類型為淺丘，海拔高度220.9～337.8 m，相對高差在50～80 m。氣候?qū)賮啛釒駶櫺约撅L(fēng)區(qū)，年平均氣溫18.10℃，多年平均降水量1 124.0 mm。土壤為侏羅系沙溪廟組發(fā)育形成的紫色土和紫色水稻土，形成了以農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的土地利用模式。該地區(qū)具有西南丘陵地區(qū)典型的自然、經(jīng)濟(jì)特征，是重慶市主要的糧經(jīng)產(chǎn)區(qū)、基本農(nóng)田保護(hù)示范區(qū)和西部生態(tài)建設(shè)農(nóng)田整治工程建設(shè)區(qū)。通過土地整理工程建設(shè)，在很大程度上改變了研究區(qū)農(nóng)村道路的特征，直接影響到農(nóng)村生產(chǎn)和農(nóng)民生活狀況，推進(jìn)了新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)程。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 The location of study area

2.2 數(shù)據(jù)處理

本文的主要數(shù)據(jù)源為整理前1∶2 000的土地利用現(xiàn)狀圖和整理及調(diào)查后得到的土地利用圖、1∶2 000的地形圖、施工前后道路分布圖、行政區(qū)劃圖以及相關(guān)的社會經(jīng)濟(jì)資料。用AutoCAD2007矢量化后轉(zhuǎn)換格式，在ArcGIS 9.3的支持下，利用I-dentity和Spatial join功能，分別以社、村、區(qū)域?yàn)榻y(tǒng)計(jì)單位，對整理前后的田間道、生產(chǎn)路等不同等級道路進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、空間自相關(guān)分析。利用ArcGIS 9.3的3D analysis功能，生成研究區(qū)的DEM模型（數(shù)字高程模型），分析道路在微地形下的分布特征。采用Buffer analysis功能對道路作不同距離的緩沖區(qū)，以緩沖區(qū)為統(tǒng)計(jì)單元，分析土地整理前后道路與居民點(diǎn)鄰近度。

2.3 研究方法

2.3.1 道路網(wǎng)絡(luò)要素特征分析

田間道、生產(chǎn)路的長度l與寬度d可以確定農(nóng)村道路對生態(tài)系統(tǒng)的干擾和對能量流阻隔的程度，決定了物質(zhì)與能量流的運(yùn)送效率［17］。道路密度表示道路的疏密程度，其計(jì)算公式為

式中：l為研究區(qū)內(nèi)道路的長度；S為研究區(qū)總面積。

2.3.2 道路網(wǎng)絡(luò)空間特征分析

（1）空間自相關(guān)分析?？臻g統(tǒng)計(jì)分析的核心是認(rèn)識與地理位置相關(guān)的數(shù)據(jù)間的依賴、空間關(guān)聯(lián)或空間自相關(guān)，通過空間位置建立數(shù)據(jù)間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系［12］?？臻g自相關(guān)是測試空間某點(diǎn)的觀測值是否與其相鄰點(diǎn)的值存在相關(guān)性的一種分析方法。Moran指數(shù)是用來度量空間自相關(guān)的全局指標(biāo)，反映的是空間鄰接或空間鄰近的區(qū)域單元觀測值的相似程度，其公式為

式中：xi為區(qū)域i的觀測值；wij為空間權(quán)重矩陣?？臻g權(quán)重矩陣通?？梢酝ㄟ^空間數(shù)據(jù)的拓?fù)鋵傩匀玎徑有詠順?gòu)造，也可以通過空間距離來構(gòu)建，如果i和j之間的距離小于指定距離，則w（i，j）＝1，其他情況為0。文中采用鄰接性來構(gòu)造空間權(quán)重矩。Moran指數(shù)的取值一般在［－1，1］之間，＜0表示負(fù)相關(guān)，＝0表示不相關(guān)，＞0表示正相關(guān)。

（2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析。網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性可用網(wǎng)絡(luò)連通度、線點(diǎn)率、網(wǎng)絡(luò)閉合度以及成本比進(jìn)行描述［18］。網(wǎng)絡(luò)閉合度是用來描述網(wǎng)絡(luò)中回路出現(xiàn)的程度，可用α指數(shù)來測度，即

式中：H為道路網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際環(huán)路數(shù)；Hmax為道路網(wǎng)絡(luò)中最大可能的環(huán)路數(shù)。設(shè)定L為道路數(shù)，V為節(jié)點(diǎn)數(shù)，當(dāng)L≤V－1時，H＝0；當(dāng)L＞V－1時，H＝LV＋1；Hmax＝2V－5。當(dāng)α＝0時，表示網(wǎng)絡(luò)無回路；當(dāng)α＝1時，表示網(wǎng)絡(luò)具有最大可能的回路數(shù)。

β指數(shù)也稱線點(diǎn)率，是指網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)的平均連線數(shù)，

當(dāng)β＜1時，表示形成樹狀格局；當(dāng)β＝1時，表示形成單一回路；β＞1時，表示有更復(fù)雜的連接度水平。

網(wǎng)絡(luò)連通度γ是用來描述網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)被連接的程度，即一個網(wǎng)絡(luò)中連接道路數(shù)與最大可能連接道路數(shù)之比，用來衡量道路網(wǎng)絡(luò)連通性、復(fù)雜度。

式中：L為道路數(shù)；V為節(jié)點(diǎn)數(shù)。γ指數(shù)的變化范圍為0～1，當(dāng)γ＝0時，表示沒有節(jié)點(diǎn)相連；當(dāng)γ＝1時，表示每個節(jié)點(diǎn)都彼此相連。

成本比則考慮道路的長度，主要反映了網(wǎng)絡(luò)的有效性，其計(jì)算公式為

式中：L為道路數(shù)；l為道路長度。

3 結(jié)果分析

3.1 農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)要素屬性變化

3.1.1 數(shù)量特征

對整理前后道路的條數(shù)、長度、密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從總體上看，土地整理使區(qū)域內(nèi)道路總條數(shù)由原來的188條增加到333條；總長度由原來的54.58 km增加到了73.27 km，其中生產(chǎn)路增加了10.23 km，田間道增加了8.46 km；總密度由55.12 m／hm2上升到74.00 m／hm2（圖2，圖3，表1）。以變化最顯著的竹山村為例，一方面，整理前竹山村的田間道密度僅為0.38 m／hm2，整理后田間道密度的增長幅度高達(dá)43.7倍，與田間道密度最大的柿子村的差距縮小到12.44 m／hm2；另一方面，田間道的等級和作用均高于生產(chǎn)路，竹山村通過維修擴(kuò)建原有生產(chǎn)路，將其改變?yōu)榈燃壿^高的田間道。上述數(shù)據(jù)充分說明，土地整理中農(nóng)村道路工程的實(shí)施顯著改善了落后地區(qū)的居民通行狀況。

圖2 農(nóng)村道路長度變化Fig.2 The change of rural roads’length

圖3 農(nóng)村道路密度變化Fig.3 The change of rural roads’density

表1 農(nóng)村田間道路廊道結(jié)構(gòu)指數(shù)變化Tab le 1 Changes of structfure parameter of various rural roads

3.1.2 質(zhì)量特征

農(nóng)村道路質(zhì)量是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的顯著因素。路網(wǎng)的質(zhì)量與整個路網(wǎng)的通行能力和服務(wù)水平密切相關(guān)。它一方面直接影響到通行質(zhì)量，另一方面又直接影響到道路運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益，并可以直接反映出路面狀況。很多農(nóng)村道路標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)采用隨意性很大，且部分路段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的承載力不足，造成了一些路段早期破壞較為嚴(yán)重。在土地整理前，項(xiàng)目區(qū)77.06%的田間道均為土質(zhì)路面，因長年過度利用與欠維修養(yǎng)護(hù)，部分路段已有不同程度的壓損破壞，導(dǎo)致路面坑洼不平，晴通雨阻，物流、人流不暢。生產(chǎn)路是連接居民點(diǎn)、坑塘以及農(nóng)田等農(nóng)民重要生產(chǎn)生活場所的紐帶，寬度為1 m的生產(chǎn)路僅占生產(chǎn)路的14.64%。土地整理實(shí)施以后，農(nóng)村田間道路工程標(biāo)準(zhǔn)明顯提高，田間道的路面層由土質(zhì)變?yōu)樗嗦访?。生產(chǎn)路寬度由0.4～1.0 m變?yōu)?.2～2.0 m，路面層由土質(zhì)變?yōu)槟嘟Y(jié)碎石路面或水泥路面，保證正常的田間生產(chǎn)作業(yè)和維護(hù)管理，方便了小型機(jī)械在耕作與收割季節(jié)進(jìn)出田塊。通過提高農(nóng)村道路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有效緩解了農(nóng)民的日常出行和機(jī)械化作業(yè)問題。

圖4 農(nóng)村道路密度M oran’s I指數(shù)變化Fig.4 The change of M oran’s I coefficient in rural road density

圖5 整理前、后道路網(wǎng)絡(luò)對比圖Fig.5 Contrast of networks of rural road before and after land consolidation

3.2 農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)空間特征變化

3.2.1 道路密度的空間自相關(guān)分析

選擇道路密度這一重要的特征參數(shù)，統(tǒng)計(jì)不同鄉(xiāng)的道路密度，在ArcGIS中計(jì)算全局Moran’s I系數(shù)。系數(shù)越高，反映道路分布越集聚；系數(shù)越低，說明道路分布越離散和均勻。由圖4可知，土地整理前的Moran’s I系數(shù)為0.19，整理后這一指數(shù)降為0.08，且未通過顯著性檢驗(yàn)，這說明通過土地整理，道路密度的空間集聚性明顯下降，空間均勻度顯著提高。整理前后，田間道的Moran’s I系數(shù)從0.53下降為－0.25，生產(chǎn)路的系數(shù)從0.22下降至0.11，這反映了生產(chǎn)路的分布形態(tài)比田間道更為離散?？臻g自相關(guān)分析結(jié)果可為道路布局提供指導(dǎo)，減少“高－高集聚”、“低－低集聚”造成的村或鄉(xiāng)的道路密度差異。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)分析

首先，從空間視覺效果來看，土地整理前生產(chǎn)路、田間道、公路在空間上沒有形成連通的網(wǎng)絡(luò)，居民點(diǎn)和農(nóng)田未能通過農(nóng)村道路得到有效的組織（圖5）。尤其是研究區(qū)北部，道路結(jié)構(gòu)簡單，分布極不均勻，存在較多的斷頭路。而且，田間道主要集中在柿子村和高山村一帶，在其余2個村分布很少。這一網(wǎng)絡(luò)特征在土地整理后發(fā)生顯著改變，田間道以太大公路和212國道為軸線，形成了“四縱三橫”的格局。村與村的田間道交織成網(wǎng)，并與公路相連，形成各個村落相互連接的多條回路。在兼顧各村實(shí)際交通需求情況下，連接了居民點(diǎn)和農(nóng)田的集中分布區(qū)，生產(chǎn)組織得到有效改善。

其次，從定量分析結(jié)果來看，土地整理前后道路網(wǎng)絡(luò)特征指數(shù)發(fā)生顯著變化（表2）。經(jīng)過整理，區(qū)域的道路網(wǎng)絡(luò)閉合度、線點(diǎn)率、連通度均有提高，α指數(shù)由0上升到0.361，β指數(shù)由原來的0.959上升到1.708，γ指數(shù)由原來的0.323上升到0.575，成本比由0.997降低為0.995，這表明整理后道路網(wǎng)絡(luò)的連接度水平變得更加復(fù)雜，各個節(jié)點(diǎn)彼此相連的情況變得更好，從整體上提高了道路網(wǎng)絡(luò)的有效性。從不同村的橫向?qū)Ρ葋砜?，土地整理前，懣井村和高川村道路網(wǎng)絡(luò)的α指數(shù)都為0，路網(wǎng)無回路，柿子村的α指數(shù)最高但也僅為0.16；土地整理后4個村的α指數(shù)均顯著增加，柿子村的α指數(shù)已達(dá)到0.568。β指數(shù)、γ指數(shù)也呈現(xiàn)類似的變化趨勢，但各個村的成本比差異較小。其中，柿子村各個指數(shù)的變化最為顯著，包括回路數(shù)、線點(diǎn)率、連接度在內(nèi)的指數(shù)均呈上升趨勢，這說明項(xiàng)目區(qū)北部道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到了有效提高。

表2 農(nóng)村田間道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指數(shù)變化Table 2 The changes of rural roads’network strusture indexes

3.3 農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)特征變化的影響因素

3.3.1 道路布局與地形起伏的關(guān)系

以田間道、生產(chǎn)路為中心線，通過道路緩沖區(qū)與DEM進(jìn)行空間疊加（圖6），提取每條道路的高程標(biāo)準(zhǔn)差并統(tǒng)計(jì)其平均值，得到的結(jié)果如圖7所示。可以發(fā)現(xiàn)，整理前，田間道與生產(chǎn)路高差標(biāo)準(zhǔn)值的平均值差異較大，超過2.76 m。土地整理實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)田間道的高差標(biāo)準(zhǔn)差平均值降低了0.8 m，生產(chǎn)路提高了0.2 m。但田間道高差標(biāo)準(zhǔn)差的平均值還是超出生產(chǎn)路高差標(biāo)準(zhǔn)差的平均值1.76 m。結(jié)合圖6可以看出，研究區(qū)地勢南北高、中間低，具有丘陵地區(qū)沖溝的形態(tài)特征；整理后新增的田間道多從東向西貫穿整個研究區(qū)，道路起伏相對平坦，導(dǎo)致其平均高差相對下降，但田間道整條跨越的區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生產(chǎn)路，地勢起伏相對復(fù)雜，使得田間道的相對高差超過生產(chǎn)路的相對高差；而生產(chǎn)路由于建設(shè)條件要求較低、修筑相對容易，整理時，在地形起伏較大或鄰近坡地居民點(diǎn)的地區(qū)也增加了生產(chǎn)路的布設(shè)，從而帶動了高程標(biāo)準(zhǔn)差平均值的上升，上述分析表明，在農(nóng)村道路工程中，不僅需要考慮數(shù)量的增加和質(zhì)量的提高，而且要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)合理布設(shè)不同級別的農(nóng)村道路。

圖6 道路的地形特征分析圖Fig.6 Contrast of rural roads’goomorphic characteristics before and after road consolidation

圖7 農(nóng)村道路高程標(biāo)準(zhǔn)差的平均值變化圖Fig.7 The average standard deviation of the height for roads

3.3.2 道路布局與居民點(diǎn)分布的關(guān)系

農(nóng)村道路的空間布局中，最關(guān)鍵的是要考慮到居民點(diǎn)的通行半徑，方便農(nóng)民出行和田間生產(chǎn)活動。因此，農(nóng)村道路布局與居民點(diǎn)分布的相互影響，成為評價(jià)道路工程效應(yīng)的一個重要指標(biāo)。以田間道、生產(chǎn)路向外作間隔20 m的緩沖區(qū)，統(tǒng)計(jì)不同緩沖半徑內(nèi)的居民點(diǎn)個數(shù)，并剔除面積小于150 m2的零碎居民點(diǎn)，具體結(jié)果見圖8。由圖可知，整理前后道路緩沖區(qū)的居民點(diǎn)區(qū)位特征有顯著變化。土地整理實(shí)施以后，距道路20 m和40 m以內(nèi)的居民點(diǎn)數(shù)量明顯增加，180 m以外的居民點(diǎn)個數(shù)變?yōu)?，這說明農(nóng)村道路工程顯著增加了居民點(diǎn)的道路鄰近度，減少了居民生產(chǎn)生活半徑，方便了農(nóng)村生產(chǎn)和農(nóng)民生活。從曲線的剖面斜率來看，距道路80 m的位置出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，這說明80 m以內(nèi)的范圍是農(nóng)戶擇居的主要區(qū)域。因此，在布設(shè)農(nóng)村道路時應(yīng)充分考慮居民點(diǎn)臨路而建的特點(diǎn)，盡量避免出現(xiàn)“道路建設(shè)－居民點(diǎn)擴(kuò)張－耕地縮減”的負(fù)面效應(yīng)。

圖8 道路緩沖區(qū)居民點(diǎn)數(shù)量變化趨勢圖Fig.8 The change of rural residential numbers in different buffer areas of roads

4 結(jié)論與討論

4.1 土地整理對農(nóng)村道路特征具有顯著影響

本文的分析表明，土地整理以30.1%的農(nóng)村道路工程投資，使農(nóng)村道路的整體情況得到了極大改善，主要體現(xiàn)在：全區(qū)道路的總長度由54.58 km增加到73.27 km，總密度由55.12 m／hm2上升到74.00 m／hm2。路面材料由土質(zhì)路面變?yōu)槟嘟Y(jié)碎石路面和水泥路面；道路密度的Moran’s I系數(shù)由0.19降為0.08，空間分布更加均勻；α指數(shù)由0上升到0.361，β指數(shù)由原來的0.959上升到1.708，γ指數(shù)由原來的0.323上升到0.575，成本比由0.997降低為0.995，整個道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)明顯得到優(yōu)化。尤其是道路條件較差的懣井村和柿子村，通過土地整理顯著改善了道路密度和連通程度，密切了區(qū)域內(nèi)外的交通聯(lián)系。上述研究結(jié)果與同類研究具有一致性，例如，鄧勝華等的研究揭示了土地整理使農(nóng)村道路面積提高了8.7%［19］；楊曉艷等發(fā)現(xiàn)土地整理使田間道和生產(chǎn)路的長度、密度、連通度和環(huán)通度提高［20］；王松山等的研究表明直接臨路的農(nóng)路由20%上升到100%，且增加了農(nóng)道與公路的銜接度［21］。道路網(wǎng)絡(luò)的改善反映土地整理使居民點(diǎn)、田塊之間的連通度增加，農(nóng)戶耕作半徑減少和農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)半徑增加，農(nóng)村人流、物流、信息流加強(qiáng)［22］。相關(guān)研究證實(shí)，土地整理可使農(nóng)場到田塊的平均距離減少30%，使平均運(yùn)輸時間減少38%［23］。

4.2 微地形、居民點(diǎn)分布影響農(nóng)村道路布局

道路工程布局受到多種因素的共同作用。在宏觀尺度上，自然、社會、經(jīng)濟(jì)等的空間分異決定了高等級道路路網(wǎng)布局具有顯著差異［24］。例如，黃土高原典型小流域的道路分布主要受坡面形態(tài)的影響［15］。然而，在村級尺度上，居民點(diǎn)與農(nóng)田的分布決定了道路網(wǎng)絡(luò)的分布特征［25］，因此，本文結(jié)合區(qū)域的實(shí)際情況，主要考慮了地形這一自然因素的影響和農(nóng)村居民點(diǎn)分布這一社會因素的影響。首先，前面的分析表明，在小范圍的研究區(qū)域，以微地形為代表的自然條件差異較小，不同道路的相對高差均在5 m以內(nèi)，對于道路施工技術(shù)的要求并不高。然而，考慮到農(nóng)村資本的稀缺性和農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的便利性，在修建農(nóng)村道路時應(yīng)盡量做到節(jié)約成本和提高效率。其次，道路工程布局更多受到社會、經(jīng)濟(jì)的影響，取決于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、物流運(yùn)輸和農(nóng)民生活不同層次的需求。尤其是針對農(nóng)民反映最強(qiáng)烈的是農(nóng)村道路等級低、質(zhì)量差、通行不便的問題，通過縮小農(nóng)戶的出行半徑來增加居民點(diǎn)的通達(dá)性。由于西南丘陵區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)分布具有小而散的特點(diǎn)，農(nóng)田分布又多以面積較小的沖溝、沖田為主，因此，道路網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)應(yīng)在增加便利的同時，盡可能促進(jìn)農(nóng)村居民點(diǎn)的適度集中、減少對耕地斑塊的進(jìn)一步分割和干擾?？傮w上，農(nóng)村道路布局原則：一是盡量減少道路高程標(biāo)準(zhǔn)差和降低投資成本，二是盡可能增加農(nóng)村居民點(diǎn)的道路鄰接性。

4.3 村級尺度上農(nóng)村道路特征研究適宜采用網(wǎng)絡(luò)分析方法

目前農(nóng)村道路網(wǎng)絡(luò)的分析多局限于傳統(tǒng)的定性方法，較少采用網(wǎng)絡(luò)特征定量分析方法。一般來說，道路網(wǎng)絡(luò)分析等定量研究方法在高等級公路或城市主干道規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用較多［18，26］。高等級公路以射線狀為主要特征，而農(nóng)村道路更多是基于連通性的考慮，以構(gòu)建多個環(huán)路為主要網(wǎng)絡(luò)特征，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)分析方法進(jìn)行研究具有其優(yōu)勢。本文的分析表明：①農(nóng)村道路密度的空間自相關(guān)指數(shù)很小，整理前僅為0.19，整理后下降到0.08，這一計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于云南縱向嶺谷區(qū)等研究案例［1，12，26］的相關(guān)數(shù)據(jù)，反映了村級尺度上農(nóng)村道路分布的趨同性，在地理空間異質(zhì)性方面不如交通干線顯著；②土地整理項(xiàng)目的實(shí)施，在短期內(nèi)使農(nóng)村道路的α指數(shù)、β指數(shù)、γ指數(shù)分別增加了0.361，0.749，0.252，網(wǎng)絡(luò)連通度和閉合度大幅度提升，這也是不同于高等級公路的主要特征。因此，通過引入網(wǎng)絡(luò)分析等定量手段，突出農(nóng)村道路分布的空間異質(zhì)性和網(wǎng)絡(luò)連通性，更好刻畫了農(nóng)村道路特征變化，揭示了農(nóng)村道路對農(nóng)村區(qū)域的影響。

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（編輯：劉運(yùn)飛）

Spatial Analysis of Rural Road Network in Hilly Area of Chongqing Based on GIS

YANG Xin-yue1，WEIChao-fu1，SHAO Jing-an2，ZHANG Ping-cang3，DINGWen-feng3
（1.Key Laboratory of Eco－environments in Three Gorges Reservoir Region（Ministry of Education），College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.Three-Gorges Reservoir Area，Chongqing Normal University，Chongqing 400047，China；3.Soil and Water Conservation Institute of Changjiang Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

The quantity and spatial characteristics of rural roads in Chongqing City have been changed because of the implementation of new countryside construction and rural road construction projects.Thus this paper employed the spatial analysis of geographic information system（GIS）to analyze the characteristics change and its influence factors for rural roads in a land consolidation project area，which is located in the hilly area of Chongqing City.The results show that the total length of roads increases from 54.58 km to 73.27 km before and after land consolidation，and the road density increases from 55.12 m／hm2to 74.00 m／hm2during the same period.Thematerials used for building rural road have adopted mixed mud and rock as well as concrete，Moran’s I coefficient indicating road density is decreased from 0.19 to 0.08，which means that the road network is becomingmore and more even and optimization due to land consolidation.The network indexes ofα，β，γdemonstrate the improvement of road network.From the view point of village，the road network features are largely influenced bymicro-topography and distribution of rural residential area，thus road layout should consider to increase the proximity of residential area to roads and the cost-saving of roads’construction.Finally，the network analysis is proved to be effective in describing the characteristics change of rural roads.

rural road；village scale；land consolidation；spatial analysis

X144；U412.1

A

1001－5485（2010）11－0025－08

2010-09-10

國家科技支撐計(jì)劃課題（2008BAD98B02），教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（210181）

楊馨越（1987-），女，四川德陽人，碩士研究生，主要從事土地利用與生態(tài)過程方面研究，（電話）023-68216497（電子信箱）weiyangsuifeng＠yahoo.com.cn。

魏朝富（1962-），男，四川樂山人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤物理學(xué)、土地利用與生態(tài)過程方面研究，（電話）023-68251249（電子信箱）weicf＠swu.edu.cn。