倒置低山区农村土地利用空间格局与地貌形态的耦合关系

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2020年09月06日

  地貌形态作为自然环境的关键因子,决定了区域光、热、水分配和物质移动堆积特征,其不仅直接塑造了区域土地利用空间格局原始形态,调控着区域土地利用/覆被的动态演变过程、方向及速度,并控制土地利用类型空间自相关性,同时又通过它对气候、水文、土壤等其它自然条件的间接影响反作用于土地利用的方向、方式及其空间格局的变化。因此,从不同尺度和视角研究土地利用空间格局与地貌形态要素的耦合关系,不仅有助于客观认识地貌形态这一自然驱动力,而且有助于区域人-地系统的优化配置与调控,推动人-地关系可持续协调发展。目前,学者们主要采用景观格局指数法或传统统计法,研究特定区域多时段土地利用时空格局在海拔、坡度、坡向三大基本地貌形态要素上的数量结构及其变化,而从立体空间和多元化表达的角度,探讨不同地貌形态类型区土地利用空间格局与地貌形态要素的耦合关系的研究相对较少。为此,本文以典型倒置低山区的重庆市忠县拔山镇拔山、石联、苏家3个行政村为例,借助FRAGSTATS3.3和ArcGIS9.3的空间分析与统计技术,综合运用景观格局指数法与空间统计法,从区域地理学视角,分析了农村居民点格局、道路线格局、斑块镶嵌体面格局三种不同空间分布模式在海拔高度、坡度、坡向、地形起伏度、地表切割深度、地表粗造度、平面变率和剖面变率地貌形态要素上的数量结构、形态特征、空间组合等水平上的地形梯度分异效应,并此基础上,采用Logistic回归模型与MLP神经网络模型,进一步分析农村居民点、道路线、斑块镶嵌体面的空间格局与各地貌形态要素间的相关性。主要研究结果和结论如下: (1)农村居民点顺应地貌形态而建,在地貌形态越简单的区域多呈带状或团状分布,相反在地貌形态复杂的区域多呈散点自由式分布。一定程度上,农村居民点分布表现出“马路经济”,即农村道路体系越完善发达的区域,居民点越密集,且越靠近主干道路线,居民点布局呈线状或带状的可能性越大。影响农村居民点空间分布最显著的地貌形态要素是地形起伏度、坡度和海拔高度。从空间密度结构来看,随海拔高度升高居民点密度整体上减小且不同梯度上密度差异较大,其中在海拔460m以下,仅0.21个/hm2,在海拔540m以上,密度最大达2.92个/hm2;随坡度增大居民点密度逐渐减小且减小幅度基本相当;随地形起伏度增大,居民点密度先逐渐减小后急剧减小至0个/hm2。从空间聚集程度来看,各地貌形态要素梯度上居民点最近邻点指数R值绝大多数大于0.5,其主要属于随机分布或均匀分布类型。同时,海拔越高,居民点相邻距离不断缩小,邻近程度提高,在空间上呈现集中分布趋势。随坡度、地形起伏度梯度增大,居民点相邻距离整体上增大,连接度降低,在空间上呈现随机分布趋势。可见,农村居民点建设除了受到地貌形态的自然阻隔影响外,更重要的是受区域社会经济发展及交通条件的影响。 (2)农村道路按照一定的功能分工和空间秩序构成空间等级结构体,其贯通较易、通达弹性较大,可填充于区域的整个空间,且不同级别道路的结构功能具有很强的互补组合效应,与邻近农村公路网与外界主干道路的连接或毗邻度越高的区域,机耕道、生产路发育程度越高。研究区西北、东北、东南三区域微地貌差异明显,区域内各级道路线结构比例空间差异很大,生产路、机耕道、公路结构比例分别为6:3:1,10:4:1,4:1:0,且有公路穿越的西北区内的机耕道和生产路发育程度均较东北、东南两区高。另外,农村道路线空间结构分布对微地貌形态具有较强的选择性,表现为显著的地形梯度分异效应,且各地貌形态要素对不同等级道路空间分布的影响程度存在差异。其中,剖面变率、地表切割深度、地形起伏度及地表粗糙度对道路分布的影响度较大,坡度次之,而海拔、坡向的影响度最小。 (3)微地貌空间单元上,不同斑块镶嵌体由于利用方向、方式和强度等用途分工的差异,其空间数量结构、空间形态特征和空间组合状态对各地貌形态要素响应程度各异,表现为不同程度的地形梯度分异效应。从空间数量结构来看,地貌形态对水田、旱地、坑塘水面空间分布具有较强的约束性,裸地、有林地有一定的适宜性。同时,不同地貌形态要素梯度上,斑块镶嵌体类型的组合复杂度、斑块空间分布均衡度和土地利用系统的有序程度的变化规律均不一致。从空间形态和组合特征来看,在类型水平上,旱地、水田、有林地、裸地、坑塘水面斑块在极端地形梯度上破碎度最大,分布最集中,斑块形状最规则且斑块变异性较小。在景观水平上,优势斑块主导性、景观形状、景观多样性、景观均匀度、景观破碎度等指数在海拔高度、地形起伏度、地表切割深度、平面变率和剖面变率各梯度上表现为复杂的变化规律;随坡度和地表粗造度的梯度增大,景观多样性和均匀度增大,优势斑块的连接性降低,但景观形状差异微小;在平地坡向上,整个斑块镶嵌体景观的异质性最小,破碎度也最小且优势斑块主导性突显,各景观类型所占比例差异最大,而其它各坡向上,景观形状差异与各斑块镶嵌体在景观中所占比例差异均最小,景观多样性和均匀度也相当。另外,各地貌形态要素对不同斑块镶嵌体的影响程度各异,其中,海拔高度、坡向和坡度是影响水田空间分布最显著要素;旱地和裸地受地表切割深度、坡度、海拔高度和剖面变率影响最显著:有林地受地表切割深度、坡度和坡向影响最显著;坑塘水面受海拔高度、坡度和地表切割深度影响最显著。 本文从区域地理学视角,分析大比例尺度下倒置低山区农村土地利用点格局、线格局、面格局与地貌形态要素的耦合关系,揭示了各地貌形态要素梯度上土地利用点格局、线格局、面格局的不同响应状态和地貌形态要素对不同土地利用格局的驱动力度。研究方法上,基于空间分析、叠加分析和地统计分析,综合运用景观格局指数法和空间统计法,针对点格局、线格局、面格局分布模式的不同表达,侧重选取不同的空间格局指数,并采用Logistic回归模型与MLP神经网络模型,多元化地分析了农村居民点、道路线、斑块镶嵌体面的空间格局与地貌形态要素的耦合关系。从而,突破了土地利用空间格局数量结构变化对海拔、坡度、坡向单一响应的“瓶颈”限制。土地利用格局作为自然环境演变和人类活动共同作用的复杂综合体,因此,除了地貌形态外,还应充分考虑到气候、土壤类型、工程地质、和水文等自然因素和人口资源、交通条件等社会经济因素,以实现多角度定性与定量相结合研究大比例尺下不同地貌类型区农村土地利用空间格局特征。

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