１引言

道路生態(tài)學是景觀生態(tài)學研究的重要范疇［１，２］，國外道路生態(tài)學研究始于２０世紀６０年代［３～５］，此后隨著ＧＩＳ技術(shù)和遙感手段的大量應用，區(qū)域及景觀層面的道路生態(tài)學研究在上個世紀８０年代之后得到了蓬勃的發(fā)展［６～１０］，研究內(nèi)容涉及道路系統(tǒng)建設和運營對動植物棲息環(huán)境的影響［１１～１３］、景觀格局及土地利用效應［１４］、污染控制及災害防治［１５，１６］和區(qū)域交通體系建設與管理［１７，１８］等多個重要理論和應用領(lǐng)域。比較而言我國的道路景觀生態(tài)學研究起步較晚，典型意義的研究報道大多出現(xiàn)在最近１０年中［１９，２０］。由于道路系統(tǒng)通常構(gòu)成地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展的骨架，并且表現(xiàn)出明顯的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征，因而運用網(wǎng)絡分析手段研究道路網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征及其成因，進而在區(qū)域?qū)用嫔钊肫饰銎渖鐣?jīng)濟及景觀生態(tài)學效應，成為道路生態(tài)學研究的熱點領(lǐng)域。網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)主要包括規(guī)則網(wǎng)絡、隨機網(wǎng)絡和復雜網(wǎng)絡三種［２１］，研究表明現(xiàn)實中的大多數(shù)網(wǎng)絡均非規(guī)則網(wǎng)絡，特別是道路網(wǎng)絡更多地表現(xiàn)為一種復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征。

總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有道路網(wǎng)絡生態(tài)學研究成果報道發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)研究工作比較關(guān)注自然及半自然景觀研究，城市化地區(qū)相關(guān)研究比較薄弱。本文擬以深圳市為例，在合理確定不同地域研究單元的基礎上，利用２００７年的土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合ＧＩＳ技術(shù)、網(wǎng)絡分析方法和景觀格局分析方法，研究道路網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)特征、影響因素及其景觀生態(tài)效應，成果可以為道路生態(tài)學理論和實踐總結(jié)提供案例研究積累。

２研究區(qū)概況及研究方法

２．１研究區(qū)概況

深圳市地處我國珠江三角洲東南部地區(qū)，為典型的南亞熱帶季風氣候區(qū)。全市陸域總面積１９５０ｋｍ２，地貌特征包括低山、丘陵、臺地、河谷階地和濱海平原等多種類型組合，其中低山占９．２％，丘陵３９．８％，臺地２２．６％，階地和平原２６．２％。深圳市是我國最早實施對外開放的地區(qū)之一，經(jīng)過三十余年的快速城市化和工業(yè)化過程，從以往的一個邊陲小縣，迅速成長為總?cè)丝诔^１２００萬，社會經(jīng)濟總量居全國第四的特大型城市。在深圳市的快速城市化進程中，“要想富，先修路”和“路大財大，路通財通”等理念一致貫穿各類城市建設用地開發(fā)與拓展的始終。到２００７年底，全市道路總里程達到１９３８ｋｍ，其中高速公路２６９．４ｋｍ，其他等級道路１６６８．６ｋｍ，居全國領(lǐng)先水平。從中不難發(fā)現(xiàn)，對道路系統(tǒng)建設的重視，無疑是深圳市社會經(jīng)濟和城市建設維持三十余年高速增長的重要前提和保障條件。

２．２研究方法

２．２．１研究單元的確定

深圳市以往總體發(fā)展格局包括深圳特區(qū)（含羅湖、福田、南山和鹽田四個區(qū)）以及特區(qū)以外的寶安和龍崗兩個區(qū)（各含１０個鎮(zhèn)級行政單元），全市對外開放以后的城市化和工業(yè)化過程一直以上述２４個行政單元為全區(qū)發(fā)展的基本構(gòu)架（圖１）。２００５年前后深圳市為適應全境城市化的發(fā)展要求，特別是為協(xié)調(diào)城市發(fā)展與各類資源供給之間的矛盾，將全市管理架構(gòu)調(diào)整為市—區(qū)—街道辦三級架構(gòu)。事實上２００５年全區(qū)行政架構(gòu)調(diào)整之前，深圳市大規(guī)模建設用地擴張，特別是交通體系建設工作已經(jīng)基本完成，以往２４個行政單元為主的區(qū)域管理架構(gòu)基本奠定了現(xiàn)有的城市景觀和交通體系骨架。這些行政管理單元的面積大致在１００ｋｍ２左右，城市化過程的基本特點是先形成一個地域發(fā)展中心，并形成相對完善的交通網(wǎng)絡；隨后再逐步向外圍擴張，伴生出一系列與之相匹配的交通體系發(fā)展特征（圖２）。考慮到后續(xù)研究工作將通過統(tǒng)計分析手段解析深圳市道路網(wǎng)絡特征、城市化水平空間分異對道路網(wǎng)絡發(fā)育的影響以及道路網(wǎng)絡特征的景觀生態(tài)學效應，本文將使用２００５年之前深圳市的２４個區(qū)（鎮(zhèn)）行政單元作為本文統(tǒng)計分析的基本研究單元。

２．２．２道路網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征描述及相關(guān)性分析

考慮到鐵路交通通常為大尺度跨區(qū)域性影響因素，地鐵網(wǎng)絡則主要表現(xiàn)為節(jié)點性影響，本項研究的道路網(wǎng)絡研究僅針對深圳市公路交通網(wǎng)絡進行。道路網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征分析通常包括網(wǎng)絡數(shù)量特征和格局特征分析兩個部分，其中數(shù)量結(jié)構(gòu)特征分析常用指標包括交通用地密度（％）、單位面積的道路里程（ｋｍ／ｋｍ２）、節(jié)點數(shù)量和廊道數(shù)量等；格局特征分析最常用的是各類網(wǎng)絡格局特征指數(shù)。本項研究中，考慮到利用ＧＩＳ系統(tǒng)從高精度土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)上直接提取各類道路總長度可能與實際情況有較大出入，因而選擇道路交通用地密度、節(jié)點數(shù)量、廊道數(shù)量三種數(shù)量結(jié)構(gòu)指標和網(wǎng)絡閉合度（α指數(shù)，是用來描述網(wǎng)絡中回路出現(xiàn)的程度）、線點率（β指數(shù)，指網(wǎng)絡中每個節(jié)點的平均連線數(shù)）、網(wǎng)絡連接度（γ指數(shù)，是用來描述網(wǎng)絡中所有節(jié)點被連接的程度）三種格局指數(shù)進行道路網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征描述［２２，２３］。其中，交通用地指標、節(jié)點數(shù)量和廊道數(shù)量將依據(jù)全市及各研究單元土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，通過ＧＩＳ統(tǒng)計或目視判斷計數(shù)直接得出。道路網(wǎng)絡格局指數(shù)的數(shù)值大小，可以表征不同的網(wǎng)絡發(fā)育狀況。α值的變化范圍在０～１之間，當α＝０時，表示網(wǎng)絡無回路；當α＝１時，表示網(wǎng)絡具有最大可能的回路數(shù)［２３］。β值為大于０的值，當β＜１時，表示網(wǎng)絡將形成樹狀格局；β＝１時，表示會形成單一回路；β＞１時，表示有更復雜的連接度水平［２４］。γ指數(shù)的變化范圍為０～１，γ＝０時，表示沒有節(jié)點相連；γ＝１時表示每個節(jié)點都彼此相連［２３］。道路網(wǎng)絡格局特征和數(shù)量結(jié)構(gòu)特征往往受自然環(huán)境條件和社會經(jīng)濟發(fā)展約束會產(chǎn)生較大的差異性，并且這兩種結(jié)構(gòu)特征之間可能會因為不同地域單元外部約束條件差異表現(xiàn)出不同的相互關(guān)系特征。本研究將以深圳市２４個空間研究單元為樣本，再將上述描述指標進行標準化的基礎上進行相關(guān)性分析，通過不同描述指標之間的相關(guān)性特征，剖析工作區(qū)道路網(wǎng)絡數(shù)量結(jié)構(gòu)特征變化對網(wǎng)絡格局特征的影響，解析深圳市道路網(wǎng)絡發(fā)育的基本特征和成因。