張文輝, 周忠發(fā), 張 淑, 黃登紅

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院/地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 貴陽 550001;2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴陽 550001)

500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope，F(xiàn)AST)是我國自主研發(fā)設(shè)計和建造的世界上口徑最大的射電望遠(yuǎn)鏡，其具有極高的靈敏度和強(qiáng)大的信號捕捉能力可以接收來自宇宙深處微弱的電磁波信號，對于推動我國開展宇宙探索研究工作具有重大的意義[1-2]。然而，由于FAST具有極高的靈敏度和強(qiáng)大的信號接收能力，導(dǎo)致了其在接收宇宙信號的同時也極易受到周圍人類活動所發(fā)出電磁波的影響和干擾[3]，從而影響探測結(jié)果。因此，探析FAST周圍人類活動的時空分布特征及其影響強(qiáng)度，可為FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)的保護(hù)工作提供決策依據(jù)。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響程度也在不斷加深，人類活動目前已經(jīng)成為推動全球環(huán)境變化的主要驅(qū)動力之一[4]，因此對人類活動時空變化特征及其對環(huán)境影響程度的相關(guān)研究一直是地理學(xué)研究中的重要研究方向[5-6]。但是由于人類活動的復(fù)雜性和主動性，使得難以對其進(jìn)行定量化，對此國內(nèi)外的研究者們開展了大量的研究探索工作，從不同角度出發(fā)提出了不同的人類活動定量化方法。目前對于人類活動的定量化研究總體上可以分為兩個方面：一方面是從人類活動本身入手，其側(cè)重于對人類活動本身的描述。其中最具代表性的方法是基于權(quán)重的多指標(biāo)疊加分析法，其思路是根據(jù)人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)構(gòu)建人類活動的評價指標(biāo)模型，并利用數(shù)理統(tǒng)計的方式實現(xiàn)對人類活動的定量化[7-9]。但是該方法數(shù)據(jù)收集較為困難，數(shù)據(jù)量較大，計算方式復(fù)雜且在表征人類活動的空間分布特征方面存在不足；另一方面是從人類活動引起的狀態(tài)變化入手，即以人類活動產(chǎn)生的各種生態(tài)效益變化來實現(xiàn)對人類活動的定量化評價，具體方法如基于土地利用變化[10]、基于生態(tài)服務(wù)變化[11]、基于多因子變化等[12]方法，其中基于土地利用變化來實現(xiàn)對人類活動的定量化研究是目前最為常用的方法，如劉慧明[13]、崔文連[14]等分別采用該方法定量評價了桂西黔南生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)和嶗山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的人類活動，并對其空間分布和動態(tài)變化進(jìn)行了分析；劉采[15]、趙亮[16]等分別以海南省和黃土高原為研究區(qū)域，根據(jù)遙感影像解譯的土地利用數(shù)據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)了對研究區(qū)內(nèi)人類活動的定量化和空間化。研究和實踐表明，該方法基于土地利用變化數(shù)據(jù)，可以較為準(zhǔn)確地反映人類活動對自然環(huán)境的影響程度，且相對于第一種方法數(shù)據(jù)獲取更為方便，具有較強(qiáng)的普適性，適用于不同區(qū)域的研究。

鑒于上述研究背景和相關(guān)研究進(jìn)展，研究以FAST電磁波寧靜區(qū)為研究區(qū)域，基于土地利用數(shù)據(jù)對人類活動的響應(yīng)，進(jìn)而對FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)人類活動的時空分布特征及其對環(huán)境的影響程度進(jìn)行定量分析，并結(jié)合DEM數(shù)據(jù)揭示地形因子對該地區(qū)人類活動的影響作用，以期為FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)的保護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

FAST坐落于貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮(zhèn)大窩函的喀斯特洼地中，是我國的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。FAST電磁波寧靜區(qū)是貴州省人民政府為減少人為電磁波對FAST運(yùn)行的影響而劃定的保護(hù)區(qū)域，其是指以FAST臺址為中心，方圓30 km以內(nèi)的區(qū)域，并在寧靜區(qū)內(nèi)根據(jù)與FAST臺址的距離細(xì)化為核心區(qū)(0～5 km)、中間區(qū)(5～10 km)以及邊遠(yuǎn)區(qū)(10～30 km)，在不同的區(qū)域內(nèi)采取不同力度的保護(hù)措施。FAST電磁波寧靜區(qū)總面積為2 826 km2，其大部分位于貴州省內(nèi)(圖1)，研究區(qū)內(nèi)為亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，年平均氣溫在17℃左右，氣候溫和，降水較多；區(qū)域內(nèi)以喀斯特山地丘陵為主，地勢起伏較大且坡度較陡，地勢總體上為北高南低，位于貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

研究使用的數(shù)據(jù)主要有土地利用數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)。土地利用數(shù)據(jù)來源于對遙感影像的解譯，F(xiàn)AST于2011年開始建設(shè)，2016年建設(shè)完成，因此研究選取2008年、2011年、2013年以及2017年4期空間分辨率為30 m的Landsat TM/OLI影像進(jìn)行解譯，影像來自地理空間數(shù)據(jù)云平臺。首先采用ENVI 5.3軟件對影像進(jìn)行幾何校正、輻射校正、融合、裁剪等預(yù)處理，其次參考《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究目的，通過監(jiān)督分類將研究區(qū)的土地利用類型劃分為耕地、建設(shè)用地、水域、林地和草地，并通過與分辨率更高的同時期Google Earth影像進(jìn)行對比以檢查分類精度，結(jié)果顯示分類精度均達(dá)到90%，分類結(jié)果見圖2。

DEM數(shù)據(jù)來源于1∶50 000的地形圖，通過ArcGIS軟件從中提取出高程和坡度兩種地形因子，根據(jù)公式(4)計算得到研究區(qū)的地形位指數(shù)，并采用自然斷點法將地形位指數(shù)按值的大小進(jìn)行分級[17]，劃分為Ⅰ級(0.416～0.497)，Ⅱ級(0.497～0.538)，Ⅲ級(0.538～0.578)，Ⅳ級(0.578～0.613)，Ⅴ級(0.613～0.644)和Ⅵ級(0.644～0.715)6個地形位梯度(圖1)，通過計算得到6個梯度的面積占比分別為5.8%，9.68%，9.15%，22.67%，33%，19.7%，由此可知FSAT電磁波寧靜區(qū)內(nèi)Ⅳ級、Ⅴ級和Ⅵ級的分布較多，表明研究區(qū)內(nèi)海拔較高且坡度較大。

圖1 FAST電磁波寧靜區(qū)遙感影像和地形位梯度

圖2 FAST電磁波寧靜區(qū)2008-2017年土地利用分布

2.2 研究方法

2.2.1 人類活動強(qiáng)度定量方法 為定量評價人類活動對自然環(huán)境的影響程度，研究采用徐勇等[10]提出的人類活動強(qiáng)度模型對FAST電磁波寧靜區(qū)不同時期的人類活動對環(huán)境的影響程度進(jìn)行計算，該模型利用與人類活動密切相關(guān)的土地利用類型來計算人類活動強(qiáng)度，具體計算公式如下：

(1)

(2)

式中：HAILS為人類活動強(qiáng)度;SCLE為建設(shè)用地當(dāng)量面積;SLi為研究區(qū)中第i種土地利用類型的面積;CIi為研究區(qū)中第i種土地利用類型的建設(shè)用地面積折算系數(shù);n為研究區(qū)中土地利用類型的數(shù)量。建設(shè)用地當(dāng)量是一種用來衡量人類活動對陸地表層作用強(qiáng)度的基本單位,其是通過不同土地利用類型的轉(zhuǎn)換系數(shù)得到的,因此建設(shè)用地當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)是計算人類活動強(qiáng)度的關(guān)鍵,具體轉(zhuǎn)換系數(shù)見表1[10]。

表1 土地利用類型建設(shè)當(dāng)量折算系數(shù)

(3)

(4)

2.2.3 地形位指數(shù) 地形位指數(shù)是一種復(fù)合型指數(shù)，是將高程和坡度地形因子進(jìn)行復(fù)合計算獲得的。本文選取該指數(shù)綜合反映研究區(qū)內(nèi)人類活動與地形梯度的關(guān)系[19]，其具體計算公式如下：

(5)

2.2.4 地形分布指數(shù) 為了研究土地利用類型在不同地形因子條件下的空間分布變化情況，并消除各土地利用類型的面積差異量綱的影響，研究引入了地形分布指數(shù)[20]，其具體計算公式如下：

P=(Sie/Si)×(S/Se)

(6)

式中:P為地形分布指數(shù);Sie為e地形上i地類的面積;Si為研究區(qū)內(nèi)i地類的總面積;S為研究區(qū)的總面積;Se為研究區(qū)內(nèi)e地形的總面積。P值越大,說明該地類在該地形上的分布越多,反之,分布越少,當(dāng)P值大于1時,表明該地類是該地形梯度上的優(yōu)勢地類,當(dāng)P值小于1時,則表明該地類在該地形梯度上為劣勢地類。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

研究利用ArcGIS軟件對FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)各土地利用類型的面積進(jìn)行分區(qū)統(tǒng)計，得到了2008—2017年各地類在FAST電磁波寧靜區(qū)不同區(qū)域的面積統(tǒng)計表(表2)。研究表明：總體上，研究區(qū)內(nèi)人類活動較少，自然化程度較高，2017年，F(xiàn)AST電磁波寧靜區(qū)的土地利用類型以草地和林地為主，其次為耕地，建設(shè)用地和水域，草地的面積占研究區(qū)總面積的60.77%，林地面積占比為30.73%，耕地為5.19%，建設(shè)用地為2.88%；從空間分布上來看(圖2)，草地的分布較為廣泛，面積占比達(dá)到了61.66%，林地主要分布在研究區(qū)中部和西北部，核心區(qū)、中間區(qū)、邊遠(yuǎn)區(qū)的林地占比逐步下降；耕地和建設(shè)用地主要分布在中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)，且二者的分布區(qū)域相同，主要分布在中間區(qū)的西北部以及邊遠(yuǎn)區(qū)的西部和西南部。

表2 2008-2017年FAST電磁波寧靜區(qū)各地類的面積占比 %

由表2可以知，在2008—2017年，研究區(qū)內(nèi)的土地利用類型均有一定程度的變化，其中面積變化幅度最大的是草地，10 a間，研究區(qū)的草地面積占比總體上增加了7.6%，其中核心區(qū)增加了4.65%，中間區(qū)增加了6.04%，邊遠(yuǎn)區(qū)的增加幅度最大，增加了7.84%；其次變化幅度較大的是林地，林地面積總體上呈現(xiàn)出先增后減的態(tài)勢，2008—2011年林地的面積占比由36.92%增長為38.65%，增幅為1.73%，2011—2017年林地面積則下降為30.73%，降幅為7.92%；研究區(qū)內(nèi)耕地和水域的面積占比均有所下降，降幅分別為2.98%，0.14%，其中核心區(qū)和中間區(qū)的耕地面積先增后減，有較大的波動，邊遠(yuǎn)區(qū)的耕地面積則持續(xù)下降，降幅為2.98%，水域面積在核心區(qū)、中間區(qū)以及邊遠(yuǎn)區(qū)均有所下降，下降幅度分別為0.04%，0.31%，0.13%；建設(shè)用地面積占比由2008年的1.17%增加為2017年的2.88%，增幅為1.77%，核心區(qū)、中間區(qū)的建設(shè)用地面積持續(xù)增加，增幅分別為1.46%，4.92%，中間區(qū)的增幅最大，主要增長地區(qū)在中間區(qū)的東北部，邊遠(yuǎn)區(qū)的建設(shè)用地面積呈現(xiàn)出先減后增的態(tài)勢，但是總體上建設(shè)用地面積增加了1.42%。

3.2 土地利用轉(zhuǎn)移分析

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以更加詳細(xì)具體地反映出研究區(qū)內(nèi)土地利用類型轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)特點和轉(zhuǎn)化方向[21]。由表3可知，2008—2017年，核心區(qū)、中間區(qū)、邊遠(yuǎn)區(qū)分別有1.392%，4.613%，4.099%的耕地轉(zhuǎn)化為草地，這說明多年來研究區(qū)內(nèi)的退耕政策以及FAST電磁波寧靜區(qū)的保護(hù)政策取得了一定的成效，但是在10 a間，各單元分別有1.559%，5.456%，2.052%的各類土地利用類型轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，其中核心區(qū)的主要轉(zhuǎn)入源是草地和林地，結(jié)合圖2可知，該地區(qū)的建設(shè)用地面積的增加主要原因是FAST工程的建設(shè)，中間區(qū)建設(shè)用地面積的主要轉(zhuǎn)入源是耕地和草地，且轉(zhuǎn)入面積較大，面積占比分別為2.547%，2.259%，這也是表2內(nèi)中間區(qū)建設(shè)用地面積增幅較大的主要原因；核心區(qū)、中間區(qū)、邊遠(yuǎn)區(qū)的林地和草地之間均存在相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，且二者的相互轉(zhuǎn)化量較大，主要是林地轉(zhuǎn)化為草地，因此致使林地面積占比降低，草地面積占比上升；水域在研究區(qū)內(nèi)的變化幅度較小。

表3 2008-2017年FAST電磁波寧靜區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 %

3.3 人類活動強(qiáng)度變化分析

研究利用ArcGIS軟件的字段計算器功能，根據(jù)公式(1)—(2)并結(jié)合表1，計算得到了FAST電磁波寧靜區(qū)2008—2017年的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度(圖2)，以及核心區(qū)、中間區(qū)、邊遠(yuǎn)區(qū)建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度的變化情況(表4)。由圖3可知，F(xiàn)AST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度變化以2011年為界，2008—2011年，由于退耕還林，退耕還草政策的實施，致使耕地面積減少，因此在研究區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地當(dāng)量面積由2008年的225.97 km2下降為2011年202.24 km2，人類活動強(qiáng)度由7.99%下降為7.15%；在2011—2013年，研究區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度則出現(xiàn)了明顯的上升，2013年的建設(shè)用地當(dāng)量面積為225.96 km2，人類活動強(qiáng)度為7.99%，2017年的建設(shè)用地當(dāng)量面積為255.19 km2，人類活動強(qiáng)度為9.03%，建設(shè)用地當(dāng)量面積增長了23.72 km2，人類活動強(qiáng)度增幅為0.84%；2013—2017年，由于建設(shè)用地面積和草地面積的增加致使建設(shè)用地當(dāng)量面積增長了29.23 km2，人類活動強(qiáng)度增加了1.04%。

圖3 FAST電磁波寧靜區(qū)2008-2017年建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度變化

由表4可知，建設(shè)用地當(dāng)量面積主要集中在邊遠(yuǎn)區(qū)，其次為中間區(qū)，核心區(qū)內(nèi)最少，人類活動強(qiáng)度最大的區(qū)域是中間區(qū)，其次為邊遠(yuǎn)區(qū)，核心區(qū)為最小。2008—2017年中間區(qū)的人類活動強(qiáng)度和建設(shè)用地當(dāng)量面積持續(xù)增長，2008年中間區(qū)的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度為21.53 km2和9.17%，2011年為24.61 km2和10.45%，2013年為25.92 km2和11%，2017年為30.61 km2和12.99%，結(jié)合表1可知，主要原因是建設(shè)用地和草地面積的持續(xù)增加且增幅較大；邊遠(yuǎn)區(qū)的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度以2011年為界，前期下降，后期增加，2008—2011年，由于耕地面積的減少致使邊遠(yuǎn)區(qū)的人類活動強(qiáng)度由8.0%減少為6.9%，2011—2017年，由于建設(shè)用地面積的迅速增加，致使邊遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度表現(xiàn)為增長趨勢，增幅為1.86%；核心區(qū)的建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度在2008—2017年一直處于較低的水平，僅有略微的波動，其在2008—2013年呈現(xiàn)為增長態(tài)勢，人類活動強(qiáng)度由2008年的4.2%增加為2013年的6.49%，主要原因是建設(shè)用地和草地面積的增加，然而在2013—2017年，隨著2013年10月1日FAST電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法的實施以及2016年FAST工程建設(shè)的完成，致使核心區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的下降，降幅為0.78%。

表4 FAST電磁波寧靜區(qū)2008-2017年各區(qū)域建設(shè)用地當(dāng)量面積和人類活動強(qiáng)度變化

3.4 人類活動強(qiáng)度空間自相關(guān)分析

由表5可知，2008—2017年FAST電磁波寧靜區(qū)全局空間自相關(guān)Moran′sI值均大于0，且p均小于0.05，說明研究區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度具有較為顯著的空間聚集性。同時，2008—2011年、2011—2013年、2013—2017年、2008—2017年人類活動強(qiáng)度變化的Moran′sI值在0.18浮動，表明了研究區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度的變化也具有空間聚集性。為了進(jìn)一步了解2008—2017年研究區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度的空間格局差異，研究對人類活動強(qiáng)度及其變化進(jìn)行了冷熱點分析(圖4)。

表5 FAST電磁波寧靜區(qū)全局空間自相關(guān)指標(biāo)結(jié)果

圖4 2008-2017年FAST電磁波寧靜區(qū)人類活動強(qiáng)度變化熱點

由圖4可知，2008—2017年，F(xiàn)AST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度熱點區(qū)域和冷點區(qū)域的面積占比均隨著時間的推移而有所變化，次熱點(90%置信度)、較熱點(95%置信度)以及熱點(99%置信度)區(qū)域的范圍逐漸減少，次冷點(90%置信度)區(qū)域在2011年以后在研究區(qū)內(nèi)消失，增加的區(qū)域只有無顯著區(qū)域。總體上，熱點區(qū)域的面積占比由2008年的13.02%下降為2017年的10.77%，冷點區(qū)域在2008年的面積占比為3.73%，至2011年則完全消失，這表明研究區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度的聚集程度在逐步下降，但是人類活動強(qiáng)度在整體提高；從空間分布格局來看，熱點地區(qū)主要分布在平塘縣西部、東南部以及羅甸縣南部、中部和西部，且以羅甸縣分布最多，主要是因為羅甸縣的縣城駐地在研究區(qū)的南部，且該地區(qū)的地勢相對較低，易于人類的聚集性活動；從空間分布變化來看，2008—2017年研究區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度的變化熱點主要分布在中間區(qū)(羅甸縣)和邊遠(yuǎn)區(qū)(平塘縣)，具體是分布在羅甸縣的南部、西部以及平塘縣的西南部、東部，該區(qū)域主要是城鎮(zhèn)和耕地聚集的低海拔區(qū)域，核心區(qū)僅有小部分的熱點變化區(qū)域，其主要集中在FAST工程的建設(shè)區(qū)。

3.5 FAST電磁波寧靜區(qū)不同地形梯度上人類活動分布特征

3.5.1 不同地形梯度上各土地利用類型的分布特征 地形因子會影響和限制人類的活動，尤其是在喀斯特多山的復(fù)雜區(qū)域。FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)屬于典型的喀斯特地形地貌區(qū)，地勢起伏較大，地形復(fù)雜多變，因此該地區(qū)的人類活動會受到地形因子的影響。研究利用ArcGIS軟件將研究區(qū)的地形位指數(shù)與2008年、2011年、2013年、2017年的土地利用數(shù)據(jù)相疊加，并根據(jù)公式分別計算出不同地形梯度上人類活動強(qiáng)度和各地類的分布指數(shù)，得到了地形位梯度上FAST電磁波寧靜區(qū)人類活動強(qiáng)度和土地利用的分布指數(shù)(圖5)。

圖5 FAST電磁波寧靜區(qū)地形位梯度上人類活動分布

由圖5可知，2008年建設(shè)用地和水域在Ⅰ級、Ⅱ級地形梯度上的分布指數(shù)大于1，說明二者在Ⅰ級、Ⅱ級地形梯度上屬于優(yōu)勢分布；耕地的優(yōu)勢分布區(qū)為Ⅰ—Ⅳ級地形梯度；林地在Ⅴ級和Ⅵ級上的分布指數(shù)大于1，因此Ⅴ級和Ⅵ級是林地的優(yōu)勢分布區(qū)，草地的優(yōu)勢分布區(qū)為Ⅱ—Ⅳ級地形位梯度；與2008年相比，2011年研究區(qū)內(nèi)各地類的分布指數(shù)除耕地以外均有所變化，由于FAST工程的建設(shè)導(dǎo)致建設(shè)用地面積的增加，致使建設(shè)用地的分布指數(shù)在Ⅳ級上有所增加，因此Ⅰ級和Ⅳ級成為其優(yōu)勢分布區(qū)；耕地的優(yōu)勢分布區(qū)域雖然沒有改變，但是其分布指數(shù)均有所下降，草地和林地分別增加了Ⅰ級和Ⅲ級地形位梯度區(qū)域，說明區(qū)域內(nèi)的退耕政策取得了一定的成果；水域在Ⅳ級地形位梯度上的分布指數(shù)有所增加。

與2011年相比，2013年建設(shè)用地和水域的優(yōu)勢分布區(qū)有所增加，建設(shè)用地在Ⅱ級地形位梯度上有所增加，說明了地勢較低的城鎮(zhèn)區(qū)域有所擴(kuò)張，水域則在Ⅲ級地形位梯度上有所增加；草地的優(yōu)勢分區(qū)基本沒有變化，耕地和林地的優(yōu)勢分布區(qū)有所減少，2013年耕地的優(yōu)勢分布區(qū)為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅳ級地形梯度區(qū)，林地的優(yōu)勢分布區(qū)為Ⅴ級和Ⅵ級。

2013—2017年，建設(shè)用地和林地的優(yōu)勢分布區(qū)均沒有明顯的變化，表明二者在研究區(qū)域逐漸趨于穩(wěn)定；耕地的優(yōu)勢分布區(qū)增加了Ⅲ級地形位梯度區(qū)，但其在高地形位梯度區(qū)域的分布指數(shù)有所下降；水域的優(yōu)勢分布區(qū)減少了Ⅲ級和Ⅳ級地形位梯度區(qū)；草地的優(yōu)勢區(qū)減少了Ⅰ級地形位梯度區(qū)，但是其在高地形位梯度區(qū)的分布指數(shù)有所上升。通過4期數(shù)據(jù)的對比可知，F(xiàn)AST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)的各地類在地形梯度的分布上逐漸趨于穩(wěn)定。

3.5.2 不同地形梯度上人類活動強(qiáng)度的分布特征 從圖5中的折線圖可知，總體上，F(xiàn)AST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度隨著地形梯度的升高而逐步下降，僅有輕微的波動。2008—2017年Ⅰ級和Ⅱ級地形位梯度上的人類活動強(qiáng)度分別為23.12%，13.58%，16.42%，9.78%，17.57%，8.9%，23.54%，12.74%，結(jié)合分布指數(shù)可以表明以建設(shè)用地和耕地為主的人類活動主要分布在較為平坦的低海拔地區(qū)；隨著地形位梯度的升高，人類活動強(qiáng)度也隨之下降，但是在2011—2017年，人類活動強(qiáng)度在Ⅲ—Ⅳ級時卻表現(xiàn)為增加態(tài)勢，增幅分別為2.03%，3.26%，2.65%，結(jié)合分布指數(shù)和圖1可知，主要原因是該時期處于FAST工程的建設(shè)期，且其大部分處于Ⅳ級地形位梯度上，因此導(dǎo)致了該梯度上建設(shè)用地面積出現(xiàn)了明顯的增加，并且由圖中可以看出，2013—2017年，該梯度上人類活動強(qiáng)度的增幅有所下降，說明了隨著FAST電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法的實施以及FAST工程的完工，該地區(qū)的人類活動強(qiáng)度也將趨于穩(wěn)定。Ⅴ級和Ⅵ級地形位梯度上的人類活動強(qiáng)度一直處于較低的水平，主要原因是該梯度上的建設(shè)用地和耕地分布較少，但是由于該梯度上草地分布較多，因此草地是該地形梯度上人類活動強(qiáng)度的主要貢獻(xiàn)地類。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)人類活動的變化是自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素共同作用的結(jié)果。自然因素對人類活動通常起到宏觀的影響作用，而社會經(jīng)濟(jì)因素主要影響人類活動的變化趨勢和變化速度，因此研究將從自然和社會經(jīng)濟(jì)兩個方面來探討研究區(qū)內(nèi)人類活動變化的影響因素。

(1) FAST工程的建設(shè)是研究區(qū)內(nèi)人類活動變化的基本原因。FAST工程于2011年開始修建，2016年建設(shè)完成，在修建期間，核心區(qū)的建設(shè)用地面積占比在2008—2017年增加了1.46%，其中大部分是由林地、草地以及耕地轉(zhuǎn)化而來，因此致使核心區(qū)內(nèi)的人類活動出現(xiàn)了較為明顯的上升。

(2) 移民活動和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等社會經(jīng)濟(jì)因素是推動研究區(qū)內(nèi)人類活動變化的重要因素。移民活動將核心區(qū)內(nèi)的居民遷出至中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)的城鎮(zhèn)進(jìn)行安置，因此中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)在2008—2017年建設(shè)用地面積占比分別增加了4.92%，1.43%，其中大部分由耕地和草地轉(zhuǎn)化而來；研究區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要以第三產(chǎn)業(yè)為主，以平塘縣為例，在2011—2017年，其第三產(chǎn)業(yè)占比均在40%以上，尤其在FAST工程建設(shè)完成以后，依靠天文旅游的發(fā)展優(yōu)勢，使得第三產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，其旅游收入在2016—2017年，增加了近一倍，因此致使中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)的人類活動在此期間依舊保持上升的態(tài)勢。

(3) 政府政策對研究區(qū)內(nèi)人類活動的變化具有重要影響作用。核心區(qū)、中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)在2008—2017年耕地面積均呈現(xiàn)出不同程度的下降態(tài)勢，下降幅度分別為0.68%，3.69%，2.98%，草地面積則大幅度增長，這是由于政府引導(dǎo)實施的退耕還林還草工程、水土保持工程以及石漠化治理工程發(fā)揮的作用，尤其是在FAST工程建立之后，政府為保障其正常運(yùn)行而制定的FAST電磁波寧靜區(qū)保護(hù)辦法在更大程度上限制了研究區(qū)內(nèi)的人類活動，使得核心區(qū)內(nèi)的人類活動在2017年出現(xiàn)了較為明顯的下降，說明政府的保護(hù)政策可以有效地減少研究區(qū)內(nèi)的人類活動。

(4) 地形地貌因素是影響研究區(qū)內(nèi)人類活動空間分布及其變化的重要自然因素。FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)主要以喀斯特山地丘陵為主，地勢起伏較大，平地較少，難以開展人類活動，因此研究區(qū)內(nèi)的人類活動總體上一直處較低水平。且由于研究區(qū)內(nèi)不同區(qū)域間存在地形分布的差異，因此不同區(qū)域內(nèi)的人類活動在空間分布上也存在差異。核心區(qū)、中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)Ⅳ—Ⅵ級地形梯度的面積占比分別為68.37%，48.63%，52.08%，因此核心區(qū)內(nèi)的人類活動一直處于最低水平，其次為邊遠(yuǎn)區(qū)，人類活動最高的區(qū)域為中間區(qū)。

4.2 結(jié) 論

(1) 2008—2017年，研究區(qū)域內(nèi)的土地利用類型以林地和草地為主，二者面積占比之和均在80%以上，耕地、建設(shè)用地和水域的面積占比之和不足10%，在研究時段內(nèi)，建設(shè)用地和草地面積出現(xiàn)明顯的增加，而耕地、林地以及水域面積則呈現(xiàn)出明顯的下降態(tài)勢；研究時段內(nèi)各地類均有一定程度上的互相轉(zhuǎn)化，其中建設(shè)用地和草地主要為轉(zhuǎn)入地類，耕地和林地為主要的轉(zhuǎn)出地類。

(2) 2008—2017年，研究區(qū)內(nèi)人類活動強(qiáng)度的變化總體上以2011年為界，前期人類活動強(qiáng)度表現(xiàn)為緩慢的下降趨勢，后期則表現(xiàn)為上升趨勢，但是研究區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度總體上處于較低的水平，研究時段內(nèi)，人類活動強(qiáng)度均在10%以下。

(3) 空間自相關(guān)分析表明，研究區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度具有較為明顯的空間聚集性，主要分布在中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)，人類活動強(qiáng)度熱點地區(qū)主要分布在平塘縣西部、東南部以及羅甸縣南部、中部和西部，且以羅甸縣分布最多；在研究時段內(nèi)，人類活動強(qiáng)度的變化熱點也主要分布羅甸縣和平塘縣內(nèi)，具體集中在羅甸縣的南部、西部以及平塘縣的西南部、東部。

(4) 地形因子分析表明，研究期間，研究區(qū)的建設(shè)用地主要分布在海拔較低，地勢較為平坦的Ⅰ—Ⅱ級地形梯度區(qū)域，；耕地和水域的優(yōu)勢分布區(qū)主要集中在中低地形位梯度內(nèi)(Ⅰ—Ⅳ級)；草地集中分布在中地形位梯度區(qū)域，其優(yōu)勢分布區(qū)為Ⅱ—Ⅳ級地形位梯度；林地的優(yōu)勢分布區(qū)雖有一定的變化，但也多集中在高地位梯度區(qū)域(Ⅴ級—Ⅵ級)；總體上研究區(qū)內(nèi)的人類活動強(qiáng)度與地形位梯度呈現(xiàn)為反比的關(guān)系，但是2011—2017年，由于FAST工程的建設(shè)，致使人類活動強(qiáng)度在Ⅳ級地形位梯度上有所增加。

(5) 研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)人類活動的變化是由自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素共同驅(qū)動的，其中后者為主要驅(qū)動力。地形地貌因素、FAST工程的建設(shè)與保護(hù)、移民活動、旅游開發(fā)以及政府政策等因素均在一定程度上對研究區(qū)內(nèi)人類活動的變化過程中起到重要作用。

4.3 建議與展望

研究針對不同區(qū)域內(nèi)人類活動的時空分布特征，提出了相應(yīng)的保護(hù)建議。核心區(qū)是FAST的重點保護(hù)區(qū)，因此應(yīng)該加強(qiáng)對核心區(qū)域的監(jiān)測力度，不僅要開展常規(guī)的電磁波干擾監(jiān)測，還要結(jié)合遙感技術(shù)的優(yōu)勢，充分應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)，構(gòu)建“天空地一體化”全天候的綜合監(jiān)測管理系統(tǒng)，以便可以準(zhǔn)確地掌握核心區(qū)內(nèi)的電磁波和人類活動的變化情況，為FAST的正常運(yùn)行保駕護(hù)航；中間區(qū)和邊遠(yuǎn)區(qū)是研究區(qū)內(nèi)人類活動的主要集中地，因此在該地區(qū)政府要加強(qiáng)引導(dǎo)，加強(qiáng)對電磁波寧靜區(qū)電磁環(huán)境以及監(jiān)測設(shè)施的保護(hù)宣傳，提高當(dāng)?shù)厝罕姷谋Ｗo(hù)意識及其對FAST功能和保護(hù)工作的了解，使群眾自發(fā)遵守保護(hù)條例，形成自我約束，共同維護(hù)FAST的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

研究利用遙感和地理信息技術(shù)，從土地利用的角度分析了FAST電磁波寧靜區(qū)內(nèi)人類活動及其變化的時空分布特征，并對相關(guān)影響因素進(jìn)行了探討研究，但是當(dāng)前的研究中也存在不足之處。在人類活動強(qiáng)度計算方法方面，研究以土地利用數(shù)據(jù)來構(gòu)建人類活動強(qiáng)度模型，該方法雖然可以快速對區(qū)域內(nèi)的人類活動進(jìn)行定量化評價，但是其只能對研究區(qū)內(nèi)人類活動的現(xiàn)狀進(jìn)行識別，并不能對其進(jìn)行預(yù)測，因此在今后的研究中，將著重探尋人類活動的預(yù)測方法，為FAST電磁波寧靜區(qū)的保護(hù)工作提供支持。