典型草原牧区道路时空变化特征分析

张阳 赛西雅拉图 其力木格

摘 要：以阿巴嘎旗那仁宝拉格苏木为研究对象，通过查阅相关资料以及遥感图像解译等方法，研究典型草原牧区道路时空变化特征。结果表明：（1）2009—2017年，研究区内一、二级公路的变化趋势不显著，道路的增长主要体现在三级公路的增长上;（2）从2009—2017年间一级路与二级路、二级路与三级路的重心距离均呈缩小现象，说明下级道路的扩张以在上级道路附近为主;（3）研究区新增道路及人口数主要分布在东北部，并且相对集中，居民点的增加与扩张，对道路的位置和数量变化也有较大关系;（4）研究区草原道路的时空变化特征与海拔、坡度等自然因素及牧户的生产生活等人文因素息息相关，其中人文因素占据主要作用。

关键词：牧区道路;时空变化特征;典型草原

中图分类号 S812文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）09-0082-06

Analysis of Spatiotemporal Changes of Roads in Typical Grassland Pastoral Areas

Zhang Yang et al.

（College of Geographical Scientific， Inner Mongolia Normal University， Huhehot 010022， China）

Abstract： Narenbaolage Sumu in Abaga Flag was taken as an example to study the spatio-temporal changes of typical grassland pastoral roads through the ways of consulting relevant notification materials and interprets remote sensing images. The conclusions showed that：（1）From 2009 to 2017， the change trend of the first and second grade roads in the study area was not significant， and the growth of roads was mainly reflected in the growth of third grade roads; （2）From 2009 to 2017， the first and second grade roads， and the second and third grade roads， the distance of the center of gravity of the grade roads was decreasing， indicating that the expansion of the lower roads was mainly near the superior roads; （3） The newly added roads and population in the study area were mainly distributed in the northeast， and were relatively concentrated， the increase and expansion of residential areas， the location and quantity of roads were also greatly related; （4）The spatiotemporal characteristics of grassland roads in the study area were closely related to natural factors such as altitude and slope， as well as human factors such as production and life of herders， among which human factors play a major role.

Key words： Pastoral Roads; Spatiotemporal Changes; Typital Grassland

道路作為人类活动强烈的区域，道路沿线土壤及植被的退化问题随着时间的推移越来越多地受到学者们的关注[1-3]。然而，由于对道路引起草原直接和间接退化机理的系统研究不足，道路造成草原生态破坏的恢复机制尚不明确，加之道路对生态环境的各种影响在时间上具有一定的滞后性[4]，往往容易被人们所忽视，近年来牧区道路的发展引起的草原退化有加速发展之势。中科院研究表明10%的草场正在不同程度地遭受道路侵蚀破坏，朱震达等的研究指出，机动车辆任意行驶引起的草原沙漠化可达各种人为因素沙漠化总面积的10%～20%[5]。内蒙古自治区土地面积1.183×107km2，在广阔的草原牧区，遍地是草原道路（约4×105km）[6]，既影响了牧区交通发展建设，又破坏了草原生态环境。

阿巴嘎旗隶属于内蒙古自治区锡林郭勒盟，是我国典型的草原牧区旗，是欧亚草原区蒙古高原地带性典型草原的组成部分，半个世纪前曾被公认为当时世界上少有的保持典型草原原生植被最完好的草原地带之一。然而，近年来阿巴嘎旗草原出现了较为明显的退化现象[7-9]。2017年6月，研究团队在阿巴嘎旗那仁宝拉格苏木野外调研时发现在草原上除主干道外，很多地方都看到大量的小路、便道存在，而且四通八达，少的有2～3车道并行，多的6～7车道并行，甚至超过20条车道并行，宽度窄的3～5m，宽的能达到40～50m，很少有1条行车道的。车辆随意行驶、变道，在广大牧区形成众多自然路，甚至引起草地资源荒漠化，景象令人触目惊心。

为此，笔者以那仁宝拉格苏木为研究对象，通过分析对苏木内道路的时空特征演变及成因机制，以期为相关研究提供理论参考。

1 研究区概况

那仁宝拉格苏木位于内蒙古自治区锡林郭勒盟阿巴嘎旗西北部，是我国典型的草原苏木，是蒙古高原地带性典型草原的组成部分。苏木人民政府驻查干敖包，距新浩特117km，那仁宝拉格苏木位于东经113°28′～114°06′，北纬44°10′～44°47′（图1）。苏木人口密度为牧户4.4户/km2。该区域的交通道路包括各等级公路和车辆长期碾轧形成的便道。由于各牧户间相互往来，在苏木与嘎查之间、嘎查与嘎查间，甚至是牧户与牧户之间逐渐地形成一条条草原自然路，这些土路除少数被利用整修为公路外，其余遍布苏木境内，形成四通八达的不规范土路网络，极大地破坏了沿线草地资源。

为便于分析研究那仁宝拉格苏木道路发展变化，在野外实地调查的基础上，结合研究区道路本身特点，本文将研究区道路划分为3个等级：一级路，指路面宽度达到6m，通行所有机动车辆的柏油路;二级路，指除一级路外其他所有硬质路，路面宽度在3.5～6.0m之间;三级路，指人、畜、车辆长期碾轧、践踏形成的自然路，包括各种土路小道、便道，牧道，路面宽度常在0.5～3.5m之间，个别路段宽度可达近10m。

研究区内一级路主要由县道和那仁苏木主街构成，县道X920，由那仁苏木人民政府驻地查干敖包向东南方向延伸，出苏木辖区后在别力古台镇与省道S101汇合，汇合后借助省道S101向东可达阿巴嘎旗、锡林浩特市，向西可达苏尼特左旗。另一条是县道X923，由那仁苏木人民政府驻地查干敖包向东北方向延伸到巴彦图嘎苏木。县道X920、X923是那仁宝拉格苏木与外界沟通交流的主要通道，承担着保障那仁苏木农畜产品等生产生活物资运输畅通的责任。研究区内二级路路面宽度在3.5～6.0m之间，路面材质以碎石、水泥为主，是苏木与嘎查之间、嘎查与嘎查之间连接的主要通道。二级路的形成主要是政府在原自然路基础上，裁弯取直、填低削高建设而成的。研究区三级路众多，其路面宽度多数在0.5～3.5m之间，具有点多、线长、面广的特点。

2 数据来源与方法

2.1 道路影像 2009年道路影像下载于91卫图（www.91weitu.com）。首先设定影像下载区域内蒙古自治区—锡林郭勒盟—阿巴嘎旗—那仁宝拉格苏木，其次切换地图选择Arc gis软件在线—影像（无偏移），最后设定影像级别第17级。2017年道路影像取自于阿巴嘎旗政府相关部门。

2.2 TM影像 本文在研究分析那仁宝拉格苏木草原道路变化的过程中，所用NDVI数据为2009年9月23日和2017年9月7日2期Landsat TM卫星数据产品（带号125/29和126/29）。每年两景影像，为最大程度地排除影响因素，文中主要选取7—9月的植被。数据下载于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台（http：//www.gscloud.cn）。

2.3 研究方法 通过对内蒙古阿巴嘎旗那仁寶拉格苏木2009年、2017年2期卫星遥感数据进行处理，首先获取到研究区那仁宝拉格苏木2009年和2017年的遥感影像数据;其次通过Arc gis软件对卫星遥感数据进行解译，得到研究区道路分布图、居民点分布图、水系分布图、NDVI图等相关数据信息;最后将影像叠加那仁宝拉格苏木高程图，得到那仁宝拉格苏木2期综合影像。

研究区那仁宝拉格苏木是我国典型的草原区，较东部平原地区相比，具有人口稀少、居民点分散的特点，且草原地区建筑物较少干扰因素少，交通道路、居民点、河流、湖泊在影像上清晰易于识别。因此，本研究直接采用在遥感影像上目视解译的方法，赋予道路线的特征，运用GIS软件统计分析相关道路数据信息并标注那仁宝拉格苏木交通道路、居民点、河流、湖泊的空间位置。

3 牧区道路时空变化特征

3.1 2009—2017年草原道路长度及密度变化特征 道路的形成与发展受众多要素的综合影响，为此，在不同的时间节点中道路会呈现不同的形态。对牧区道路时间的纵向研究有利于道路变化趋势的掌握。

3.1.1 长度 通过相关权威统计资料，了解到研究区（那仁宝拉格苏木）2009年内共有交通道路4449.16km，其中一级路79.62km，占道路总长度1.79%;二级路315.53km，占道路总长度7.09%;三级路4054.01km，占道路总长度91.12%。2017年研究区共有道路4694.53km，其中一级路79.62km，占道路总长1.7%;二级路349.12km，占道路总长7.44%;三级路4265.79km，占道路总长90.87%。2017年较2009年相比，道路总长增加245.37km，增长5.51%，其中一级路长度未发生变化，增长为0，表明2009—2017年，研究区域内一级路没有发生变化，保持稳定状态;二级路长度增加33.59km，增长10.64%，变化主要表现在那仁宝拉格至都新高毕嘎查段公路，该段道路于2012年经锡林郭勒盟交通运输局批准立项，同年7月开工并于当年完成，该段道路主要是在原自然路基础上，经过裁弯取直、填低削高修建而成，路面采用水泥混凝土材质，路面宽度为3.5m;三级路长度增加211.78km，增长5.22%，三级路的变化主要是指自然路、牧道变化，且三级路广散分布于研究区内，道路短小、零散（图2）。

3.1.2 密度 2009—2017年苏木辖区面积未发生变化，均为5032.65km2。通过计算得知2009年苏木内道路综合密度为0.88km/km2，其中一级路密度为0.016km/km2、二级路密度为0.063km/km2、三级路密度为0.806km/km2。2017年苏木道路综合密度为0.93km/km2，具体占比：一级路密度为0.016km/km2、二级路密度为0.069km/km2、三级路密度为0.848km/km2。近年来一、二级公路的变化较为稳定，增加趋势不显著（增长率趋近于0），道路密度的增加主要集中在三级公路的数量上，其中三级公路道路增长了0.042km/km2，增长比率为5.21%（图3）。

3.1.3 道路总体状况 研究区域是典型草原地区，地势平缓，行车障碍少，无论是嘎查还是牧户居民点都具有分布广、居住散的特点。同时嘎查内牧户草场面积较大，户均人口数量较少，在管理利用草场时，为节约时间，提升效率，因拉水照看羊群等因素导致牧户对车辆的使用需求逐步上升。而车辆长时间在草原上行驶碾压形成了大量的自然路（即三级路），此外，那仁宝拉格苏木大部分的嘎查间、牧户点之间道路连接由三级路承担。部分自然路经过车辆长期碾压后，形成10～15cm的车辙，影响车辆通过被废弃使用，此时意味着新的自然路即将形成，过往车辆在废弃路旁边继续行驶通过，碾压形成新的自然路，这也是造成三级路众多、广泛分散的一大因素。同时三级道路还受到相关政策的影响，2017年内蒙古自治区“十个全覆盖”项目对道路要“村村通”、“户户通”的要求，也是研究区内三级道路增加的一个影响因素。而一、二级公路的变化多数受政府的相关政策影响，苏木内的主要公路都已经硬化到位，交通网络体系也较为成熟，为此一、二级道路的增加趋势不太明显。

3.2 那仁苏木道路空间变化特征 道路的空间变化受到地形、地势、人为改造利用等多因素影响。对道路的空间变化研究有利于其空间演变特征及驱动因素的了解。

3.2.1 道路分布方位变化 利用ArcGIS 10.2下的标准差椭圆工具，分别测定研究区两期道路分布的方向性，根据椭圆长短轴指向性分析道路、居民点密集区，并依此进一步分析。2009—2017年间，道路方位中心向东移动0.14km，向北移动1.08km，并且椭圆的长轴和短轴均有缩小，旋转角度放大1.71°，说明研究区新增道路主要分布在东北部，并且相对集中（表1）。

根据实际考察，研究区道路增加主要分布在那仁宝拉格苏木至原青格勒宝拉格苏木政府驻地（2006年该苏木并入那仁宝拉格苏木）、原青格勒宝拉格苏木政府驻地至阿日宝拉格嘎查、买仁图音呼都嘎、哈布其勒郭等区域，增加的道路主要以三级路为主即自然路、土路居多（图4）。

3.2.2 上下级间道路空间分布变化 通过获取3种不同级别道路的重心，分析2009—2017年上下级道路重心的距离变化。2009年一级路与二级路重心距离为140880m，二级路与三级路重心距离为12622m;2017年一级路与二级路重心距离为105440m，二级路与三级路重心距离为10596m（图5）。研究表明从2009—2017年间一级路与二级路、二级路与三级路的重心距离均呈缩小现象，说明下级道路的扩张以在上级道路附近为主，这一点与野外实地考察结果一致，当高等级道路在修建或因其他因素无法通行使用时，附近往往会形成与主路平行的数条低等级道路。

3.2.3 道路与居民点位置变化 通过对2009年和2017年2年的居民点密度与道路密度进行分析，发现居民点核密度变化较明显的区域位于研究区图6中的I和II 2个区域。从图6可以看出，I和II 2个区域的居民点核密度从2009—2017年有明显增加现象，与此同时，道路密度在这2个区域也同样有增加现象。牧户点数量的增加、牧户间的交流联系、牧户外出至嘎查或苏木（牧户至主路间的新路形成）、牧户家至草场的道路（均为三级）均有需求，这些因素综合影响下导致三级道路的数量会有大幅度上升趋势。这与之前的牧户2009—2017年间三级道路增加明显的研究结论相一致。综上可见，居民点的增加与扩张，对道路的位置和数量变化也有较大关系。

4 影响道路的因素

4.1 海拔 对各海拔带内2009年和2017年交通道路密度均值进行计算和统计，分析结果如下。2009年交通道路密度与海拔不存在显著的相关性和线性关系（图7），其线性回归方程为：[Y=0.0000009X-0.0103（R2=0.2827）]，式中，Y为交通道路密度参数，X为海拔高度参数。而2017年交通道路密度与海拔有很好的相关性和线性关系（图8），其线性回归方程为：[Y=0.00001X-0.0129（R2=0.6669）]，并通过了显著性检验（P<0.05），式中，Y为交通道路密度，X为海拔高度。

经过对交通道路密度变化与海拔的相关分析，不难看出，此种变化趋势与居民点密度变化很相似，同样都是向高海拔地区发展（图9）。随着海拔升高，道路密度增长比重加大，海拔越高的区域道路密度增长越快。于是，可以推断交通道路的发展方向也是由低海拔地区向高海拔地区扩展，且增长迅速，同样具有打破海拔因子限制的趋势。

此种结果之所以会出现，是因为该地区以畜牧业为主要生产方式，由于该区域低海拔地区便于放牧且地表水资源丰富利于定居，所以低海拔平坦地区属于干扰强烈的地区，由此造成的生态环境持续恶化和草场退化导致产草量降低而不适宜畜牧业发展，人为活动的区域向生态环境和草地质量较好的高海拔地区转移以利于牲畜采食。但是此种转移必然会将干扰延伸，从而导致高海拔地区生态环境的破坏。

4.2 坡度 在对坡度因子与交通道路分布的相关分析中，2个年度的数据分析结果均显示交通道路密度在各坡度水平上分布均具有随坡度增加道路密度递增的特点，主要是因为三级道路较多地分布在坡度较大地区，但坡度范围很小，主要分布在7°～8°之间，说明该地区地势相对平坦，坡度对道路影响相对较小。但二者的相关性较弱（R2=0.1324），且在显著性检验上未通过（图10、11）。

此外，通过相关性分析，2009—2017年间交通道路密度的变化与坡度因子基本呈现出不相关关系（R2=0.0002），回归方程为：[Y=0.00001X+0.0003（R2=0.0002）]，式中，Y为交通道路密度，X为坡度（图12）。

4.3 人文影响因素 通过对苏木内阿拉坦陶高图嘎查的牧户访谈得知，嘎查内道路硬化主要从2015年开始，之前的道路都是以零星分散，各户之间的来往交通极为不便。在道路硬化后，牧户前往主道路间的常年规范小道开始形成，这在无形中增加了三级公路的长度。同时在道路路况变好的条件下，嘎查内牧户同年开始买入小轿车等先进现代化交通工具用于牧户间的沟通交流及往返旗县。再加上家里用于放牧的摩托车、托草料及拉水的小卡车，甚至部分牧户购置了打草机等大型农用车，家中机械在草地上行走的频度和强度也在与日增加。同时政府的相关决策建议也会促进草原路的修建。综上可见，人文因素是草原道路形成及发展的主要推动因素。

5 结论

通过分析，研究最终得出如下结论：（1）2009—2017年，研究区内一、二级公路的变化趋势不显著，道路的增长主要体现在三级公路的增长上;（2）2009—2017年间，一级路与二级路、二级路与三级路的重心距离均呈缩小现象，说明下级道路的扩张以在上级道路附近为主;（3）研究区新增道路及人口数主要分布在东北部，并且相对集中，居民点的增加与扩张，对道路的位置和数量变化也有较大关系;（4）研究区草原道路的时空变化特征与海拔、坡度等自然因素及牧户的生产生活等人文因素息息相关，其中人文因素占据主要作用。

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（责编：王慧晴）