公路作为现代化交通基础设施在我国的经济发展中占据了举足轻重的地位。截至2019年底，我国公路总里程已达484.65万km、高速公路总里程达14.26万km，居世界第一；福建省公路总里程已达10.98万km、海西高速公路网通车里程5 535.32 km。随着城市化的推进和道路网络规模的不断扩大，城市景观呈现出高度破碎化的显著特征，景观格局受到的影响也越来越大，景观格局将变得日益复杂化，由此引发的生态环境问题也日益凸显^[1]。

武夷山为世界双遗产地、国家公园体制试点区，也是首批国家级风景名胜区，道路交通纵横网络化明显，自然景观是武夷山国家旅游城市的重要旅游资源，但有关武夷山市道路网络对景观格局的影响鲜见报道。鉴于此，本研究利用地理信息系统(geographic information system, GIS)技术，运用景观格局指数，研究武夷山市道路网络化影响下景观格局指数的变化过程，探讨景观格局对道路网络的响应，以期为区域交通发展规划、生态环境保护、国际旅游城市建设及区域持续发展规划提供参考。

武夷山市位于福建省西北部、闽赣两省交界处，东经117°37′22″~118°19′44″，北纬27°27′31″~28°04′49″，属中亚热带地区，森林覆盖率80.4%。武夷山市被京福高铁、合福高铁、宁上高速、京台高速和武邵高速横贯，形成了以国道、省道和高速公路为主骨架，以县道为脉络，以乡道为延伸的道路网络体系(图 1)。

	图 1 武夷山市道路网络示意图 Fig. 1 Road network of Wuyishan City
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原始数据来源于2017年武夷山市森林资源二类调查数据；道路网络分布图(shp格式)由福建省交通地图经矢量化得到。

为分析道路网络建设对景观格局的影响程度，假设无道路分布的武夷山市景观格局为无道路情景；再利用ArcGIS软件，将整个道路网络叠加到现有的景观格局中，即为有道路情景。通过两种情景下景观格局的对比，量化道路网络对景观格局的影响^[2-3]。在ArcGIS软件系统支持下，将矢量数据转为栅格数据(10 m×10 m)，将武夷山市景观格局按土地类型和森林类型进行分类，运用融合命令，分别设置无道路和有道路2种情景，利用Fragstats 3.4软件计算景观格局指数^[4]。

景观格局指数是既能高度浓缩景观格局信息，还能反映景观结构组成和空间格局特征的定量指标^[5]，因此，选取景观斑块特征、景观形状和景观异质性3个层次11个指标进行分析^[6-9]。景观斑块特征层次包括斑块面积(class area, CA)、斑块数目(number of patches, NP)、斑块平均面积(mean patch area, MA)、景观分数(percentage of landscape, PLAND)和最大斑块指数(largest patch index, LPI)5种，景观形状层次包括斑块形状指数(patch shape index, LSI)，景观异质性层次包括香农多样性指数(Shannon′s diversity index, SHDI)、辛普森多样性指数(Simpson′s diversity index, SHEI)、斑块密度(patch density, PD)、连接性指数(patch connectance index, CONNECT)和聚集度指数(patch cohesion index, COHESION)5种，按参考文献[10]的原理和方法计算。

将武夷山市的土地景观分为林地、建设用地、耕地、未利用土地、水域5种类型。道路网络对武夷山市土地类型斑块的影响结果如表 1所示。在无道路网络影响下，武夷山市斑块数为4 618个，斑块面积为280 362.69 hm²。其中，林地斑块面积最大，为238 756.68 hm²(占比85.16%)；建设用地斑块面积次之(41 581.71 hm²)，其他土地类型面积由大到小依次为未利用土地、水域、耕地。林地平均斑块面积最大，为451.34 hm²，建设用地平均斑块面积较大，而耕地和水域平均斑块面积相对较小。建设用地斑块密度最大，145.1个·hm^-2，其他土地类型的斑块密度均较小。由此可见，武夷山市土地类型以林地为绝对核心地位，建设用地分布较集中但比例不大，其他土地类型斑块占比更小。武夷山市高达80.46%的森林覆盖率也充分证实了本研究的结果。

由表 1可知，在道路网络的影响下，武夷山市的斑块数由4 618增加到5 268，增加14.08%；斑块面积由280 362.69 hm²减小到277 800.30 hm²，减小0.91%；平均斑块面积由465.15 hm²减小到298.62 hm²，减小35.80%；其中林地的斑块数增加56.90%，这充分说明道路的出现使研究区景观破碎化的程度明显增加；研究区内林地仍占绝对主导地位，但是其斑块面积、平均斑块面积和最大斑块指数均在减小，说明在道路网络的影响下森林总面积减小、森林破碎化、森林质量下降。在道路网络的影响下，各土地类型的景观分数变化较小，最大的为建设用地，景观分数下降2.36%。

斑块形状指数是反映一定尺度上斑块和景现复杂程度的定量指标^[11]，道路网络对武夷山市土地景观形状的影响如表 2所示。在道路网络的影响下，建设用地和林地的斑块形状指数远高于其他土地类型(其中建设用地最大)，两者分别增大8.20%和5.12%；未利用地斑块形状指数略增大，全市的斑块形状指数增大7.60%。从景观结构的复杂性看，景观形状指数明显增大，反映景观中斑块的形状趋于复杂化。这符合武夷山市森林覆盖率高、物种丰富、森林景观格局好的特征，但在道路网络的影响下仍呈现明显复杂化趋势，林地和建设用地大斑块被道路网络切割成若干小斑块，使原本集中分布的斑块格局逐渐分散，斑块形状上越来越复杂，景观格局复杂性增强。

斑块连接指数是反映斑块间连接程度的指标^[12]。斑块连接指数大小受距离阈值的影响，本研究选择距离阈值为1 km^[13]，道路网络对武夷山市土地类型和森林类型景观异质性的影响如表 3所示。在道路网络的影响下，全市土地类型斑块密度和连接性指数分别增大15.12%和10.48%，聚集度指数下降0.51%。全市连接性指数增大，说明研究区内景观要素斑块在形状上趋于简单，导致集中分布格局逐渐变得分散、斑块之间连接程度呈现上升趋势^[14-15]。从景观结构复杂性分析，道路网络的出现不仅使景观格局变得更简单，而且加剧了景观格局的破碎化。

香农多样性指数是一种基于信息熵理论的测度指数^[16]。在道路网络的影响下，土地类型的香农多样性指数和辛普森多样性指数均略有下降，分别下降2.38%和1.98%，说明其景观空间异质性程度呈下降趋势，景观多样性降低^[17]。香农多样性指数和辛普森多样性指数的数值均偏小，说明各土地斑块类型之间分布不均衡，主要表现为林地占比较大、其它土地类型占比较小。

将武夷山市森林景观进一步按针叶林、阔叶林、针阔混交林、竹林和其他森林5种类型进行分析，探讨道路网络影响下的森林景观格局变化，道路网络对武夷山市森林类型斑块特征的影响如表 4所示。在无道路情景下，斑块数量较多的依次是其他森林、针叶林、竹林和阔叶林，针阔混交林最少；针叶林斑块面积最大，为131 424.93 hm²，其他依次是阔叶林、竹林、其他森林和针阔混交林；针叶林平均斑块面积最大，达60.23 hm²，阔叶林次之。这充分说明在研究区的森林类别中，针叶林、阔叶林、竹林占绝对优势，三者斑块面积之和占有林地总面积的92.88%。

由表 4可知，在道路网络的影响下，各森林类型斑块数增加、斑块面积减小、平均斑块面积减小。全市斑块总数由8 424增加到8 890，增加5.53%，其中针叶林斑块数增加幅度最大(14.02%)；其他依次是竹林、其他森林、阔叶林、针阔混交林。斑块总面积由238 756.68 hm²减小到237 563.10 hm²，减小0.50%。全市森林类型平均斑块面积减小7.18%，其中针叶林的斑块总面积减小幅度最大(0.61%)。全市森林类型最大斑块指数由8.96减小到8.17(减小8.82%)，其中针叶林最大斑块指数下降幅度最大(15.74%)。全市森林类型景观分数由85.16%增加到85.52%。由于道路网络的建设，林地景观格局不断被分割、破碎，斑块几何形状趋于简单，在空间形态上呈现出较强的景观异质性^[18]。从森林类型来看，道路网络对针叶林的影响最大，这也和针叶林分布面积最广、与道路网络交叉面积大有关。

就斑块形状指数而言，针叶林最大，其他森林次之，其他由大到小依次为竹林、阔叶林、针阔混交林。在道路网络的影响下，各森林类型的斑块形状指数均呈现增大趋势，全市增幅为1.44%，说明道路网络对森林景观斑块形态指数的影响较小，增幅最大的是针叶林(1.72%)。武夷山市的整体森林景观较好，也印证了武夷山市高达80.4%的森林覆盖率。

研究区内森林类型在道路网络的影响下，景观香农多样性指数和辛普森多样性指数均呈下降趋势，降幅均为0.14%，一定程度上反映道路网络使研究区森林景观多样性降低、景观呈现出破碎化的趋势。总体上，香农多样性和辛普森多样性指数较高也充分证实研究区各种森林类型分布均匀，景观多样性较好，复杂程度较高^[19]。

在土地类型上，景观总体质量较高，景观的结构组成合理且较复杂、连续性较好。在无道路情景下，林地占土地总面积的85.16%，是景观的基质；其次是建设用地。武夷山市土地格局香农多样性指数和辛普森多样性指数均较低，说明各土地类型景观之间分布不均衡。在道路网络影响下，各土地类型斑块数增加，斑块面积、平均斑块面积及最大斑块指数下降，香农多样性和辛普森多样性指数降低，因此，作为基质景观的林地优势度下降。伴随着城市化的推进和人类活动的强烈干扰，武夷山市景观总体呈现破碎化、复杂化的发展趋势^[20]。武夷山市景观破碎化不再局限于改变不同景观的形态，而是进一步影响景观内部环境，最终导致景观结构和功能的变化。

在森林类型上，针叶林始终在该区分布面积最广，在整个生态系统中处于绝对优势地位，其次为阔叶林和竹林，它们的分布范围广、长势良好。在景观中占比较小的针阔混交林，应在今后的森林经营活动中予以重视并大力发展，从而提高森林景观的多样性。武夷山市森林类型香农多样性和辛普森多样性指数较高，说明该区域森林景观多样性较高，各种森林类型分布较均匀。但在道路网络影响下，各森林类型的斑块数增加，斑块面积、平均斑块面积、最大斑块指数、香农多样性和辛普森多样性指数均呈减小趋势，一定程度上加剧了研究区森林景观多样化和破碎化。随着路网不断完善以及市内环路打通、断头路的改善，武夷山市的路网逐渐成熟，从而景观整体不断复杂化、破碎化。

选取景观斑块类型指标、景观形状指标和景观异质性指标3个层次上的11个指标，虽然能包含景观格局的基本内涵，但仍存在不系统全面的不足。在计算景观格局综合指数时，是采用所在行政区域作为评价对象，还是以道路网络为中心、不同大小的圆域作为评价对象，不同对象是否对研究结果产生影响？等等，这些都值得进一步深入研究。