文摘
可访问性对土地利用的影响研究和景观模式是最重要的一个分支学科在景观生态学和交通地理。在这篇文献回顾中,我们使用CiteSpace和VOSviewer分析相关信息,包括发表论文的数量、高被引文献,高频关键词,期刊,主要国家在这个特定的领域进行研究。基于映射知识域理论和总结方法,本研究,使用广泛的审查现有文献分析的可访问性对土地利用和景观的影响模式,达成了以下结论:首先,大多数的相关研究进行了应用景观生态学理论而不是交通地理、和可访问性的衡量指标是相对简单的。第二,尽管可访问性发挥了关键作用在交通之间的相互作用分析,土地利用和景观模式,研究长期交通对土地利用的影响和土地模式是非常重要的。也发现了不同的道路类型实施不同的效果。第三,城市内部功能景观的研究已成为一个重要的研究热点,特别是在大数据的进展。第四,提高数据采集和处理大大受益,特别是最近在GIS和RS技术进步。然而,研究景观模式与区域的观点在很大程度上是不够的,特别是那些长时间尺度进行。
1。介绍
通过定义巨魔(1]1939年,景观生态学是一个高度边缘学科,包括生态、地理科学和环境科学。它关注的问题是如何理解和改善之间的关系在多尺度空间格局和生态过程(2]。道路生态学的一个分支学科,介绍在1970年代以来逐渐发达。与越来越多的关注在研究和科学讨论道路生态效应在不同的国家,越来越多的文学研究自1990年代以来已出版。这本书,道路生态:科学和解决方案(3],福尔曼和14个其他科学家写的2003年,声称道路生态学的研究已经进入了一个快速发展阶段。基本假设的影响交通基础设施在景观结构和流程已经清晰地展示了在许多欧洲国家,交通基础设施的发展一直伴随着景观破碎度(4- - - - - -6]。同样,美国研究也起到了至关重要的作用在交通基础设施的发展7- - - - - -10]。
交通基础设施发展中的作用越来越重要,关注各种各样的话题,如道路结构(11- - - - - -13)和道路建设的影响和效应(14,15]。鉴于交通基础设施建设的关键作用景观模式道路生态学的研究,可访问性(也称为运输易访问性或交通可达性)被认为是交通影响分析的一个关键指标。研究关于其影响景观模式已成为公共领域的交通地理学和景观生态学。可访问性,首先提出了汉森的定义是不同因素之间的相互作用的可能性在交通网络16]。近年来,越来越多的研究都集中在探索交通基础设施建设的影响。目前,在不同时期和地区类型进行研究已成为无处不在的,鉴于历史数据变得更容易获得,和分析显著提高了GIS和RS技术的使用。景观格局的研究,进行了长期研究不同方面和不同的区域类型,一直在增加。景观模式不仅可以用于研究土地利用类型及其空间分布特征,但也在整个地区或intraregions各种土地类型。因此,分析可访问性对景观格局的影响是至关重要的为区域交通基础设施建设提供指导和经济和社会发展。
本文使用CiteSpace [17)和VOSviewer在回顾相关研究可访问性对土地利用和景观的影响从科学的数据库的Web模式。本文的主要目的是了解的基本知识,最新的研究成果和最受欢迎的研究对象。
2。分析基于映射知识领域
2.1。数据源
相关文献综述了从网上收集的数据的科学使用搜索关键字“易访问性或道路交通或运输或运输”和“土地使用或土地利用景观”,收集了在2019年3月。自研究重点是土地利用和景观模式,研究植物群和动物群,水文和地貌已被排除。统计数据显示,286篇论文(18- - - - - -38)已发表(在文章中,文学是在补充材料的详细清单)。很多文章发表在2000年之后,特别是在2003年。文章数量激增的数量从2003年到2018年,这表明从6增加到40。在分析高被引文章表1,文章在搜索中所起的作用会明显显现。研究内容相对包容的,主要关注问题,如学科体系,景观变化,及其对城市化的影响因素。
2.2。分析研究的焦点
论文的内容可以通过关键字通常反映,而研究重点通常是反映在使用关键字的频率。如表所示2和图1土地使用变化,““模式”和“城市化”是常用的关键词。他们也有很高的中间性中心,表明城市化研究,土地利用变化和土地利用模式已成为越来越受欢迎。关键词如“土地利用变化”、“模式”,“动态”,“碎片”,和“砍伐”相对较高的中心已经使用在2003年之前,这表明这些关键词一直是研究的焦点。关键字“城市化”、“增长”,“中国”,“模型”和“景观格局”也显示高中心,证明研究等领域的研究一直在增加。关键字,如“驱动力”、“影响”,“时空模式”“时空分析”和“空间回归”出现在2010年左右,显示,最近的研究已经倾向于集中在空间和时间方面,特别是在驱动力和影响。
如表所示3、期刊在景观、土地和生态、景观和城市规划和景观生态学等高度引用的中心高。相比之下,期刊相关运输几乎撞到前20名,除了交通地理杂志》上。这意味着景观、土地与生态经常和广泛的研究领域,而交通并不受欢迎。表3也表明cocitations在《科学》杂志上的数量达到63,显示的研究有着广泛的了解学术前沿。
如数据所示2和3,美国和中国是两个主要国家。当中国开始研究领域比美国和荷兰,晚的数量研究和来自中国学者的影响有显著增加。大多数cocitation文学关注城市发展的驱动因素,以及交通基础设施和景观变化之间的关系。
3所示。结果
3.1。道路建设对周边地区的影响
一个研究领域集中在公路和铁路的影响在周边地区的土地利用和景观格局。许多研究以road-effect区为重点研究区,和相对较少的影响主要集中在铁路周边地区。有很多研究结果之间的矛盾。例如,吴叶发现,铁路的距离不会影响土地利用变化在分析相关研究数据在1979 - 1992年在广州50]。从南京分析数据后,罗和魏认为,铁路建设将防止土地转化为城市用地,这表明使用铁路,而不是促进城市发展加强不同城市之间的联系(51]。谢和莱文森提出铁路有一个重要的角色在促进住宅开发,见他们的研究在明尼阿波利斯和圣保罗(1900 - 1930)收集的数据52]。邓等人发现,高速公路建设可以提高土地使用效率(53]。他们的研究在山东省高速公路对耕地的影响表明,高速公路建设具有积极的影响在增加耕地的面积在人口密度较高的地区。穆勒等人发现,地区靠近道路网络更容易看到实质性的土地利用和土地覆盖的变化,主要影响nonurban用地转化为城市(例如,城市化)之一。他们在瑞士使用数据从1985年到1997年进行的研究也表明,邻近高速公路出口(被测距离)高速公路艾滋病在加速城市化进程54]。康威,根据他的研究在新泽西州(1986 - 1995),得出的结论是,可访问性城市或就业中心与新兴城市的发展(55]。然而,几项研究已经注意到不同的公路网络发展对土地利用变化的影响主要是由于地理位置的影响。Mothorpe等人认为,土地利用变化与城市化的初始水平密切相关。他们认为,城市、农村和城郊地区,只有城市会看到显著的扩张城市土地随着公路网络的发展(56),道路建设住宅开发的限制(57]。
以来土地附近道路更倾向于受自然、经济和社会影响道路建设,他们将更有可能成为分散和孤立,使更多的土地利用变化和景观模式相比,外围地区。福尔曼和Deblinger相信road-effect区评估道路系统是很重要的。他们认为,生物物理系统显示不同的空间模式特征在路的两边road-effect区以来,发展的定向流动,通常是不对称的(46]。已经有大量研究集中在road-effect区。福尔曼和亚历山大估计美国road-effect区占总土地面积的15 - 20%,这是19倍道路网络本身的面积(58]。Reijnen等人发现,16%的荷兰位于road-effect区(59]。吴等人表明,road-effect区高速公路6建设延伸400米垂直于公路的长度(60]。胡锦涛和罗发现,在亚特兰大地区城市发展的概率接近主要高速公路一公里地区近两倍比远离道路(61年]。
3.2。道路网络特征的影响
道路网的特征已经成为常见的指标的可访问性对土地利用和景观的影响模式。这是因为公路网络施加影响的生态系统和景观模式当土地利用类型改变。通常,研究路网特点是定量和涉及景观格局指数的使用。道路密度已成为相关研究中使用的最重要的指标,但其相互作用机理往往是有点复杂。Hawbaker等人分析了威斯康辛州的土地利用类型和道路密度之间的关系,发现在景观道路密度变化的影响是不同的在不同土地利用类型(62年]。罗等人用有效的筛孔尺寸来研究景观破碎度与公路网络在福建,中国,探索社会经济过程的影响,如城市化和工业化,景观变化(63年]。
核密度估计(KDE)已成为一个重要的研究方法,因为它能够克服传统方法的局限性在计算道路密度基本行政边界。例如,在一项研究使用KDE,蔡等人发现,道路密度较高的地区往往有更多的建设用地和林地。他们的研究表明,KDE将会非常有效地研究道路碎片和景观破碎度(64年]。同样,利用复杂网络理论已经出现,尤其是在研究分析不同网络索引和景观格局指数之间的相关性。例如,刘董发现公路网络的扩张可以加强景观格局的碎片。在澜沧江流域的县,进行他们的研究分析图表的理论指标描述网络功能和景观模式(65年]。
3.3。不同的道路类型及其累积效应的影响
不同的道路类型的影响(例如,农村公路、铁路和高速公路)在土地利用和景观格局可能会有所不同,但无疑是重要的。在来自西欧的一项研究中,Pauwels和Gulinck得出结论,农村道路可以改变农业景观明显当农村road-verge网络的功能性景观变化(66年]。Nogues Cabarga-Varona指出,公路建设是一个关键因素影响景观连通性(67年]。刘等人发现,低级公路相对可观的影响植被和次要道路,包括类型IV和V道路,产生最大的影响在地区景观破碎度(68年]。苏等人发现,不同道路类型,如铁路、高速公路、国道、省道,对景观多样性有显著影响,以及铁路的影响比省道(69年]。
道路建设对景观破碎度的影响已经成为一个主要的研究焦点。它通常是通过计算分析了景观格局指数在不同的土地利用类型的公路网络。例如,通过一个有效的筛孔尺寸的方法,李等人发现,景观破碎度有显著差异,这是影响高速公路和铁路70年]。他们的研究,这是在中国进行的,还发现,这种影响最明显的是在这个国家的西部地区和在中国南部和东部地区最强。Patru-Stupariu等人研究了在罗马尼亚南部喀尔巴阡山和验证他们的假设关于景观破碎度的计算有效的筛孔尺寸EEA报告(71年]。
3.4。从不同的角度的影响
3.4.1。研究在城市重点建设用地
距离可达性对城市扩张的影响已成为当前研究的一个重要组成部分的趋势。交通基础设施在城市发展发挥了积极作用。如果能提高土地的可访问性为人们提供更多的道路和货物,可以进一步推动经济发展。因此,交通基础设施被认为是推动城市发展的一个主要因素(72年]。道路建设也已被证明有直接影响城市发展的方向和程度。在伊斯坦布尔,Ayazli等人估计三分之一桥会产生实质性影响的地区,这将导致41%的森林和28%的脆弱生态系统领域被转换为城市地区到2030年(73年]。尽管扩张可能会受到众多因素的影响,如经济发展和社会进程,其与交通基础设施建设的关系已经被很好地记录下来了。在沙特阿拉伯的吉达,Aljoufie等人表明,在过去的40年里,交通基础设施发展与土地利用变化,突出城市发展之间的关系和快速城市化地区的交通基础设施74年]。王陆和选择55山地城市探索建设用地扩张的驱动因素在中国从1990年到2015年,发现道路建设,GDP和人口增长的主要驱动机制(75年]。李等人评价建设用地面积和比例的变化来分析北京城市扩张的驱动因素。他们的研究得出的结论是,经济是最重要的因素在影响扩张,而自然环境、地理距离等因素,已经看到减少它们对扩张的影响(76年]。越来越多的方法,如网格和geodetector方法,继续发展,可用于这一领域的研究。使用网格方法,张等人发现,可访问性对城市景观有显著影响(77年]。他们的研究结果还表明,国家或省级公路的距离影响城市模型的变化的影响,城市中心与城市的持续增长扩张削弱。桔多琪等人使用geodetector方法探索不同的单一和组合的影响因素对建设用地的扩张。他们的研究结果表明,因素扩张做出更多贡献,比单一因素相结合,提供一个新的视角探讨各种影响因素之间的交互(78年]。
在城市的内部,有变化在不同土地利用类型对道路的影响,并没有单一的,统一的关系模型。吴邦国和大卫指出,城市土地结构有一定的特点在不同的土地利用类型开发景观和景观形态的区域,表明生态系统的层次结构(47]。林等人介绍了城市功能景观的概念,表明有显著差异在空间格局分布在各个功能区域沿城乡梯度(79年]。
3.4.2。研究在农村地区专注于农业土地和森林
研究在农村地区考虑该地区的特点和主要集中在特色景观的研究,包括森林景观、农业景观,和山地景观。艾克和Coban相信道路在森林地区有许多对景观的影响,及其对森林景观的空间结构的影响具有重要意义[80年]。赵等人研究了云南省人工Ximeng县森林地区,发现易访问性起着至关重要的作用在影响土地利用变化81年]。McGarigal等人研究了景观变化影响道路建设和日志记录活动在南部北美落基山脉的一部分。他们的研究结果表明,造成的累积效应景观在十年之内可能是微不足道的,但是效果会明显的40年内(82年]。在圣保罗Freitas等人进行了案例研究,发现森林景观破碎度受地形条件影响,土地利用、道路密度(83年]。道路建设对周围的影响森林景观的分析主要是通过分析影响栖息地和生态流。可访问性措施的范围从简单的措施,土地利用类型特定的运输成本和距离人口潜在的测量,韦伯格等人建议,可访问性和土地利用之间的关系是相互关联的不同土地利用类型的特点84年]。肖发现,交通系统的变化可能会改变可访问性和影响土地使用,这可能因此影响旅行活动和旅行模式,从而进一步改变运输系统(85年]。农村的可访问性,Castella等人发现,村庄的位置有很强的相关性与道路网和土地利用系统和相关的贫困水平及其发展潜力(86年]。Nagendra等人认为,森林砍伐和碎片更明显地区的可访问性高,但是由于不同的水平可能不同时间尺度(87年]。伯格等人研究了市场准入与耕地之间的关系在撒哈拉以南非洲地区,发现积极的联系增加了市场的可访问性和当地农田扩张(88年]。
3.4.3。对整个地区进行研究从城市到农村地区
全面的研究,包括城市和农村地区可以展示景观格局的空间分布特征和分布差异的城市,郊区,和村庄。他们可以用来分析地区城市和农村地区之间和道路距离的影响,已被认为是在许多研究中,土地利用和景观格局。这种方法叫做城乡梯度,推出由麦克唐纳和皮克特(89年),现在广泛应用于检测景观模式(41和改变从城市到农村90年]。对于特殊的城乡梯度,景观模式的变化和变化在不同的地区(如城市、郊区和乡村)可以分析系统,强调不同的城市和农村地区之间的差异。在爱沙尼亚塔林,Reimets等人选择了三个主要道路评价景观格局变化和得出结论,景观破碎度随距离增大而减小道路(91年]。他们还发现,碎片由于距离市中心比远那么严重影响道路。朱等人分析了影响公路走廊的景观模式与城乡梯度的角度,指出景观密度与道路覆盖率显著相关(92年]。Antrop认为,城市和农村地区之间的差异可访问性是一个重要因素影响景观变化和城市化和交通基础设施是一个差距的主要原因39]。有一个休闲交通基础设施和土地利用变化之间的关系,但这种关系对不同的基础设施可能会有所不同。在南京栖霞区,张等人研究了一个典型的城乡结合部地区,发现建设土地倾向于靠近主要道路和不同的交通基础设施对土地利用变化的影响(93年]。他们的研究结果表明,铁路土地利用变化有相当大的影响力,而道路交通流量较低并不重要。
综合研究整个研究区域的数量是有限的,特别是那些研究城市群在经济发达地区。研究长时期也很小。Brinkmann等人评估土地利用变化和景观转换过程之间的关系,关注森林景观、农业景观、建筑景观,和被遗弃的景观。在西非城市和周边地区,进行土地利用变化研究提供了一个系统的分析,由农业和生态基础设施建设、和过程,包括城市化、农业生产增加,土地被抛弃,和森林砍伐,发生在过去50年里(94年]。美国瓦茨等人介绍了无路容积(RV),这是一个物体的距离计算到最近的路(95年]。福等人使用RV公路网络的干扰效果进行分析,得出的结论是,公路网络通常从森林和农田景观格局转变成大片的城市土地周边道路(96年]。
4所示。影响的机制
可访问性的影响机理对土地利用和景观格局是受许多因素影响,如社会人口因素、经济和文化因素,区域需求,土地可用性和空间政策。虽然影响机制是复杂的,但它仍有一定的规律性。
的更多信息和揭示表征土地利用、景观模式反映了不同土地利用类型及其空间分布的成分。景观格局不仅可以研究整个地区的特点,还研究在该地区不同土地利用类型的特点。整个研究区域,不同的土地利用类型,如建设用地、耕地、林地,可以研究。进一步分析景观模式可以做研究开发补丁,补丁类型和景观的发展。1959年,汉森提议可访问性的概念,并研究了可访问性和土地利用之间的关系在城市地区运用引力模型(16]。这意味着,在怀孕的早期阶段,可访问性与交通之间的相互作用密切相关,土地利用和景观模式(97年]。随着时间的推移,道路建设已被证明能够有效地影响景观的变化(63年]。理论框架的可访问性对土地利用和景观格局的影响了基于研究Kasraian et al。97年- - - - - -99年]。框架如图4。
一方面,交通的发展可以提高可访问性水平,进而促进城市发展需求的增加。另一方面,土地城市化可以促进交通运输扩张和增加多样性的需求。可访问性和土地利用之间的相互作用是直接的较快,也长期和动态系统(One hundred.]。外部因素,如新技术,经济增长政策,交通管理,和可持续发展的目标,影响交通网络中扮演重要的角色,而土地使用可访问性、区域吸引力,区域经济实力,和空间政策施加影响土地利用和景观模式。同时可访问性是最重要的因素影响景观格局变化,其他的可访问性指标必须考虑,如旅行时间和旅游成本,当研究景观格局的影响从距离的角度变量(97年- - - - - -99年]。
5。结论和影响
5.1。结论
(1)使用CiteSpace和VOSviewer,我们发现大部分的研究已发表在2003年之后,发表文章的数量增加2018年从2003年的6 40。同时,大部分的研究主要集中在结合学科体系,景观变化及其影响因素,并实证研究与城市化有关。(2)通过评估关键词、期刊文献,和国家合作网络,我们发现最近的研究集中在空间和时间方面,特别是在驱动力及其影响。最重要的论文发表在期刊处理景观,而很少有研究在交通领域。美国和中国是两个主要国家进行研究。(3)学者们进行了广泛的研究在以下方面:道路建设对周边地区的影响,道路网络特征的影响,不同道路类型及其累积效应的影响。研究人员从不同的角度进行的研究,包括城市地区重点建设用地,在农村地区关注农业和森林的土地上,在整个地区,从城市到农村地区。综合研究研究整个地区的数量是有限的,特别是在经济发达地区的城市群。同时,长期的研究还很不够。(4)可访问性的影响机理对土地利用和景观格局演示了可访问性的重要作用。可访问性是最重要的影响因素之一,景观格局的变化。交通的发展可以提高可访问性水平和推动城市发展,也导致景观破碎度。因此,必须考虑景观保护交通建设。因此,土地城市化可以刺激交通发展和提高可访问性水平。
5.2。影响
交通基础设施建设取得新进展,对土地利用和景观格局的影响将会持续存在。审查现有的趋势和流行的研究内容将帮助研究人员建立对当前知识和识别领域可以改进:(1)在学科建设和理论研究,国际运输地理学和景观生态学的发展趋势应该相结合,特别是在使用运输geography-related理论。进一步的建议如下:(a)应用交通geography-related理论;(b)构造定量识别和测量研究方法的可访问性对土地利用和景观格局的影响;和(c)审查并确认指标显示了可访问性对土地利用和景观格局的影响,这将包括与量化指标分析具体问题。(2)通过集成GIS和RS技术,大规模和长期研究成为可行的和可以实现的。现有的宏观尺度研究内在的局限性,特别是关于缺乏讨论的影响和不同的历史阶段和区域类型,具有有限的内部机制的分析。GIS和RS的发展提供了获取和处理历史数据的可能性,这非常有利于克服现有研究的局限性。(3)研究功能景观的城市内部应使用大数据实现的。由于限制在数据采集,收集数据涉及住宅、工业和商业土地可能是一个挑战。然而,随着大数据技术的发展,理解不同的土地类型在城市地区的特性可以通过分析高分辨率遥感图像,完成在线地图、兴趣点和感兴趣的领域。虽然以这种方式收集的数据可能比政府收集的不准确,他们可能有一个重要的角色在理解无障碍功能景观的影响模式由于低成本和高时效性的要求。(4)必须学会如何运用相关方法和模型在交通运输地理学和景观生态学。应用景观生态学的方法和模型,如RV指数,最优模型,动态模拟模型,已经变得非常普遍。当研究的可访问性,欧氏距离法和重力模型法经常被应用。在未来,更有价值的研究成果会得到最新的方法和模型在交通运输地理学和景观生态学是利用。
数据可用性
研究数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者要感谢人文和社会科学的研究支持了中国教育部基础(20 yjczh104和19 yjczh229)和感谢Yongwei刘和彭殷为基金会的支持。
补充材料
补充材料包括发表论文286用于映射知识域分析。补充材料主要包括没有(序号从1到286),标题(论文的标题)作者(论文的作者),杂志(发表期刊论文)一年(论文的发表时间)。(补充材料)