阿依努爾·買買提,玉米提·哈力克,娜斯曼·那斯爾丁
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基于3S技術的開孔河流域人居環境適宜性評價
阿依努爾·買買提1,2,玉米提·哈力克1※,娜斯曼·那斯爾丁1
(1.新疆大學資源與環境科學學院,新疆大學綠洲生態重點實驗室,烏魯木齊 830046;2. 中國科學院遙感與數字地球研究所喀什研究中心,喀什844000)
該文以開孔河流域為研究區,選擇地形地貌、氣候、水文、植被、土地利用/土地覆蓋等自然生態環境因子,運用3S技術,在1 km×1 km的柵格尺度上,進行投影轉換、遙感解譯、信息提取與分析,定量定性地反映了開孔河流域人居環境適宜性的空間規模與分布特征。結果表明:1)開孔河流域的人居環境指數介于4.4~83.9 之間,人居環境適宜性從研究區中部平原區向西北天山高山區和東南塔克拉瑪干沙漠區逐漸遞減,研究區內大部分地區的人類生產活動受到自然條件的約束與限制。2)根據適宜性指數的大小整個開孔河流域可分為高適宜區、適宜區、一般適宜區、不適宜區以及最不適宜區5個區域,其面積分別為124、2 456、2 526、23 104、46 301 km2,分別占全研究區面積的0.2%、3.3%、3.4%、31%、62.1%。3)高適宜區、適宜區與一般適宜區的面積總和占整個研究區總面積的6.9%,而研究區總人口的98.8% 居住在這6.9%區域內。不適宜區與最不適宜區面積總和占研究區總面積的93.1%,總人口的1.2%分布在這93.1%的區域內。研究結果表明,開孔河流域自然環境極其惡劣,生態環境質量相當脆弱,大部分地區受到自然環境條件的制約。所以在今后的發展規劃當中需要結合當地自然環境情況與自然資源承載力,合理的進行城市規劃與新農村建設。
土地利用;遙感;模型;人居環境;適宜性評價;開孔河流域
人類居住環境是與人類聚居生活密切相關的、多學科交叉的、一個多層次的地表空間系統[1]。它是人類在生物圈中賴以生存的空間,是從事生產生活及繼續發展的地理空間基礎,是人類為自己的目的利用自然、依托自然、改造自然的主要場所,很早前就引起地理學者、生態環境學者以及社會學者的關注[2]。總體而言,人居環境是人類為自身居住所選擇的地域安排與布置,是自然條件與人類主觀能動性相結合的結果,其主要目的是滿足人類生存與發展的需求[3]。目前人居環境的研究日益成為國內外學者的研究重點,其主要包括自然生態環境、人類與文化、社會經濟、居住條件、建筑支撐五大系統。由空間尺度可劃分為全球、區域、城市、社區與建筑等5大層面[4]。人居環境研究方面,國外人居環境研究的起步于20世紀30年代,目前已進入旺盛期,主要代表學者霍華德(Howard),其主要研究人類與環境的關系、人居環境的質量變化和其驅動力以及人類居住與地區的關系[5]。另外,國外的地理學和生態學派從人地關系出發研究人類活動、人類居住的空間結構和地理環境的相互作用[6]。雖然國內人居環境研究的起步較晚,但發展迅速,近幾十年來,國內的建筑學家、城市規劃學者、地理學者、生態學者以及社會學者由不同角度出發探討了人居環境的建設與質量問題。其中,地理學者對人居環境的研究主要是從自然角度出發,綜合系統地研究人居環境的選擇地與適宜規模,如郝慧梅等[7-10]分別對人居環境氣候適宜性、人居環境地形適宜性、人居自然適宜性及人口分布進行研究。但是,目前人居環境適宜性研究的視野和對象主要集中在城市,而以山區-綠洲-沙漠等干旱區生態系統的特殊地理環境為研究對象,以3S技術為技術手段,開展研究的比較少,尤其是中國西北干旱區內陸河流域地區的人居環境方面的研究還尚缺。干旱區河流生態環境與其他發達地區不同,人與自然環境的密切關系更為突出。自然環境作為人類生存和發展的空間基礎,是決定人類生存和發展的關鍵因素,同時,干旱區環境本身具有的不穩定性、脆弱性和自然資源的有限性決定了它的生態環境承載能力與發展潛能。開孔河流域位于中國新疆塔里木盆地東北緣,北以天山山脈南麓為界、南以塔克拉瑪干沙漠為界[11]。由于開孔河流域處在山脈—河流—綠洲—湖泊—沙漠這樣復雜的生態系統構造中,自然條件特殊,生態環境較為脆弱,人地關系矛盾突出,這些矛盾直接制約和影響開孔河流域的社會經濟發展。該地區人類生存和發展的地理空間主要分布于開都河下游與孔雀河上游生成的綠洲內[12]。近幾年來,在人口不斷增長及研究區有限的自然資源和脆弱的生態環境背景下,人類活動的干擾已超過該地區自然資源承載力,因而出現一些不可修復的嚴重生態環境問題[13-14],這些環境問題直接或間接地加速了開孔河流域人居環境的逐年變遷。因此,本文利用3S技術的空間分析功能,分析開孔河流域人居環境空間分布格局和特點,并運用實地采樣點方法對研究結果進行檢驗。筆者希望通過對開孔河流域人居環境適宜性現狀的評價闡述,為當地決策者在研究區土地規劃、水土資源開發、城市規劃、居民點設計、農業發展以及生態建設等方面提供科學參考,這將對未來開孔河流域人類生存與發展、自然環境與社會環境之間保持協調關系、維持該地區人居環境社會經濟的持續、穩定、健康發展具有重要的理論和現實意義。
開都—孔雀河流域(簡稱開孔河流域)位于中國新疆維吾爾自治區巴州境內,北鄰天山南麓,南鄰塔克拉瑪干沙漠北緣。地理位置界于82°57′~90°39′E,40°25′~43°21′N之間。該流域主要由開都河流域、博斯騰湖與孔雀河流域組成。博斯騰湖濕地區既是開都河的歸宿區,又是孔雀河的發源區,為2個河流的“調節水庫”,是開孔河流域的核心區,因此,人們通常也將開孔河流域稱為博斯騰湖流域[15]。該流域總面積7.45×104km2,占巴州總面積的16.1%,其中山區面積3.44×104km2,占流域面積的44.68%,平原區面積4.26×104km2,占流域面積的55.32%[16]。開孔河流域的行政區包括焉耆縣、和碩縣、和靜縣、尉犁縣、博湖縣和庫爾勒市5縣1市以及農二師10個農業團場,具體范圍與位置如圖1所示。
2.1 指標體系的選擇
開孔河流域上游是高山為主的山脈區,氣溫較低、降水量豐富,中部是圍繞河流發育的綠洲盆地,降水量較少,蒸發量大,下游是沙塵日數最多、最集中的沙漠區[17]。開孔河流域地形復雜,降水總量少、蒸發量大、年際降水量分布不均、植被覆蓋差別大、地上水與地下水資源貧乏、河流季節性變率大,加之,人類對水土的不合理開發,不僅影響當地自然資源的利用與開發,更是約束干旱區人居環境的選擇與發展[18]。在干旱區河流、水庫以及湖泊的分布決定了耕地與建設用地的分布,而耕地與建設用地的布局決定了人類居住地的選擇[19]。本文在前人(封志明等[20-21]、唐焰等[9]、魏偉等[3])所選評價指標的基礎上,根據本研究區的自然情況,增加土地利用/土地覆蓋作為適宜指數模型評價因子之一,構建開孔河流域人居環境指數(HEI, human environment index)模型。具體指標體系見表1。

表1 評價指標與指標含義
2.2 數據來源及處理
本研究所用的數據、數據來源以及研究方案如下圖所示,圖2。
3.1地形起伏度指數模型
地形條件直接或間接地影響人類居住地的選擇和發展以及土地利用方式和質量的優劣[22]。本研究中為表征地形地貌特征及其對人居環境的影響程度,采用封志明等[20]與魏偉等[3,20]提出的地形起伏度指數模型 RDLS(公式1)計算得到地形起伏指數圖(圖3a)。
RDLS={[max–min]×[1–()/]}/500 (1)
式中RDLS為地形起伏度,max和min分別為區域內最高與最低海拔,m;()為區域內的平地面積,km2;本文中參考Feng等[21]的研究結果與專家打分法,把坡度小于5°的區域確定為平地;為區域總面積,km2。
3.2 植被指數模型
土壤和水分的變化、地表徑流變化、全球與局部氣候變化等自然現象和生態過程的演變引起植被覆蓋的變化[23]。植被覆蓋狀況較好地反映某個區域地下水、地表水,土壤生產肥力等與人類生存發展直接相關的自然因素的分布情況[24],同時還影響著與居住環境有關的水熱、大氣等的變化。在各種植被指數中,歸一化植被指數(NDVI)能夠較準確地反映植物特征[25]。因此本文采用歸一化植被指數(NDVI)模型來反映植被覆蓋狀況,公式如下
NDVI=(NIR)/(NIR) (2)
式中NIR為MODIS的近紅外波段反射率值,為近紅外波段反射率值,計算出NDVI值后,標準化后為0~100。
3.3 溫濕指數模型
溫濕指數(THI)最早是由俄國學者提出的,其考慮了溫度和濕度等氣象要素對人體的綜合作用[26],是從氣象學的角度來評價人體在各種氣候環境條件下的舒適度。干旱區流域具有獨特的生態環境特征,近幾十年來隨著全球氣候的變化,其氣候變化也尤為突出[27]。因此,本文中將溫濕指數THI作為人居環境適宜性評價研究的重要指標,其計算公式為
THI=T?0.55(1?)(1.8?26) (3)
式中,THI為溫濕指數,為月平均氣溫,℃,是月平均空氣相對濕度,%。
3.4 水文指數模型
干旱區本身水資源儲量短缺,降水量稀少,蒸發量大,空氣極為干燥,然而干旱區水資源量直接影響農業生產、工業生產、土壤水含量、植被生長趨勢以及日常生活條件,對維持區域內基本人居環境具有至關重要的作用。同時,水資源對干旱區社會經濟發展具有重要支撐作用。因此,對水文條件的評價應當作為干旱區人居環境研究的重要構成部分。本文采用封志明等[20]提出的水文指數模型WRI(公式 4)計算水文指數分布
WRI=·+·(4)
式中WRI為水文指數;為年均降水量;為歸一化的水域面積(最大值為100,最小值為0);和分別為年均降水量與水域面積比例的權重(本文中的水域面積由Landsat 8遙感數據運用歸一化水體指數方法提取獲得)。參考郝慧梅等[7]的研究結果,取值為0.81,取值為0.22。
3.5 土地利用適宜性指數模型
土地利用適宜性指數衡量了人類依靠生存的土地基礎資源,是估量農業、工業、牧業、林業發展的基本生產資料的重要指標,以及社會可持續發展戰略研究中的重要評價因素[28-29]。城鎮依托農業生產、畜牧業、交通條件、林業等對土地利用的空間布局產生重要影響,并在人類意識的驅使下,這些因素與土地利用結構之間存在較強的空間耦合關系[30]。此外,不同土地利用類型體現了人類對土地資源的投資、建設及開發的強弱程度,因此可以確定土地利用適宜指數是確定人居環境適宜性的關鍵因子之一。
LUSI=(5)
式中(=l,2,…,)表示評價土地類型的關聯函數值;W為土地利用類型權重值,本研究中得到土地利用類型權重參考李曉東等[31]研究的權重值。計算結果中,LUSI值范圍是0~100,據LUSI 的分值可判定評價土地類型的適宜性等級,LUSI分值越大,說明越適宜。當LUSI=100時,說明評價單元各指標均達到理想狀態,當LUSI=0時評價土地類型為不適宜。
4.1 開孔河流域人居環境評價模型的建立
人居環境指數HEI(human settlements environment index) 模型能夠較好地反映人類居住環境質量與區域局限性特征,對區域人類居住布局、生態文明建設以及資源可持續發展具有一定的指導意義[3]。本文在地形地貌、植被覆蓋、氣候、水文、土地利用/土地覆蓋等單因子自然適宜程度評價的基礎上,考慮研究區脆弱的自然條件,對封志明等[20]提出的“基于GIS的中國人居環境指數模型”改進,建立了開孔河流域人居環境適宜性評價模型。該模型由地形起伏度指數模型、植被指數模型、溫濕指數模型、水文指數模型以及土地利用適宜指數模型等五大指數模型構成,表征了開孔河流域人居環境的適宜程度。HEI 計算公式如下
HEI=NRDLS+NNDVI+NTHI+NWRI+NLUSI(6)
式中HEI為人居環境適宜性指數,NRDLS為標準化地形起伏度指數,NNDVI為標準化植被指數,NTHI為標準化溫濕指數,NWRI為標準化水文指數,NLUSI為標準化土地利用適宜指數,分別為地形起伏度指數、植被指數、溫濕指數、水文指數、土地利用適宜指數對應的權重。本文在數據標準化過程中使用的是最小,最大標準化的方法[32],具體標準化公式如下
=(X?Xmin)/(Xmax?Xmin)×100 (7)
式中是某個評價因子的標準化值;X是某個評價因子原始數值;Xmin是所有數據中該評價因素的最小原始值;Xmax是所有數據中該評價因素的最大原始值。
4.2 開孔河流域人居環境指標權重的確定
考慮到各評價因子對評價目標影響程度的差異性,本文中對5大單項評價指標與人口分布進行相關性分析,在此基礎上,根據各單項評價指標與人口分布的相關系數占該區相關系數總和的比例確定了各單項評價指標的權重[33-34]。根據表2的相關系數結果表計算的各項評價指標的權重分別為0.2、0.2、0.1、0.2、0.4,其中土地利用適宜性指數的權重最大,而溫濕指數的權重最小。

表2 人口分布與各評價指標之間的相關系數及權重
5.1 人居環境適宜性空間布局
為進一步分析開孔河流域人居環境適宜性分布特征,本文運用ArcGIS10.0軟件的空間分析功能對上述HEI模型結果進行評價描述。根據HEI模型結果的高低以及相應的各單項指標的特征值,結合研究區實地調查與研究組專家討論評價,并參考中國人居環境自然適宜性評價標準[20],對HEI模型結果進行分類統計,將開孔河人居環境的適宜程度劃分為高適宜區、適宜區、一般適宜區、不適宜區、最不適宜區(圖4)。
高適宜區:人居環境指數值范圍為65.17~83.9,是開孔河流域人居環境適宜性最高的區域,各類自然因素的相互組合非常好,最適合人類生存與從事生產活動。其主要分布在孔雀河上游形成的綠洲內,研究區內庫爾勒市的大部分地區屬于高適宜區。該區所占土地面積為124 km2,占整個開孔河流域面積的0.2%,雖然占比最少,但是人口密度最大。高適宜區屬于亞洲大陸干旱氣候區,平均海拔低,地形較平緩、植被覆蓋度好、溫濕度較高、水資源豐富,土地利用土地覆蓋類型主要由耕地與建設用地組成。因此,高適宜區的經濟狀況在整個研究區內處在“墻頭堡”的地位,是本研究區中最理想的人類居住區域。
適宜區:人居環境指數值范圍為50.3~65.03,該區自然條件好,適合人類的生存與居住。主要分布在研究區中部的平原區,恰為焉耆縣、博湖縣、和靜縣、和碩縣和尉犁縣5縣的接壤區。土地面積為2 456 km2,占研究區總面積的3.3%,該區是開孔河流域內經濟次發達的區域,為人口較集中的地區。
一般適宜區:人居環境指數值為35~50.3。該區自然因素的限制作用較小,如能遵循當地生態環境規律,進行科學合理的開發,有較好的開發和發展潛力。該區主要分布在“適宜區”周圍。其土地面積為2 526 km2,占研究區面積的3.4%,經濟發展水平中等,人口密度較大。一般適宜區屬于臨界適宜區,主要分布在綠洲和荒漠之間的交錯帶和山前盆地,地形海拔較低、降水量稀少、水資源相對欠缺。若能將生態環境保護放在首位,遵循當地的自然發展規律,進行合理的開發利用,這些區域變成適宜區的可能性將大大提高,也會具有較大的開發潛力;反之,由于生態環境的脆弱性,自然條件將繼續惡化,變成不適宜區。
不適宜區:人居環境指數值范圍為23.5~35,很大程度上受地形、氣候、水文的影響,基本沒有開發潛力。其主要分布在研究區的西北高山區,即和靜縣西北部。土地面積為23 104 km2,占研究區面積的31%,經濟水平低,人口密度極小,不適合人類的生存與發展。該地區主要包括高海拔的高山區,高山是開都河流域的發源區,雖然降水量多,植被覆蓋豐富,但是復雜的地形與低溫條件是限制人類生存生產的主要因素。
最不適宜區:適宜性指數值范圍為4.4~23.5,沒有適宜人類生存和發展的自然條件,不宜開發,且生態環境非常脆弱,在很大的程度上受到氣候與水文等自然因素的限制,主要分布于東南部沙漠區與博斯騰湖大湖區,即尉犁縣東南部與博湖縣東部。土地面積為46 301 km2,占研究區面積的62.1%。在東南部沙漠區,氣候干燥,大部分地區降水量不足10 mm,蒸發量比降水量大幾倍、地表水系稀疏甚至沒有固定的地表水資源,地表植被極其稀少。因此可以確定,在該地區,地形地貌、植被覆蓋、氣候、水資源等自然因素狀況均不利于人類居住。
5.2 開孔河流域人居環境適宜性評價結果檢驗
為驗證研究結果的準確性,本文在開孔河流域人居環境指數分布特征分析的基礎上,以1 km×1 km柵格尺度為標準定量分析開孔河流域人居環境適宜性模型結果與人口和GDP空間分布的相關性。人口密度與經濟水平體現了區域自然環境的利用程度和該區域的社會發展水平,是一個檢驗人居環境適宜性評價結果的綜合性指標[3]。人居環境適宜性模型結果與人口和GDP分布的相關性的高低反映了人居環境適宜性評價結果的準確性[35]。
該文的結果檢驗步驟如下,首先利用2010年的人口與GDP分布的柵格數據,通過均勻生長模型[36],對照2015年和2010年研究區人口與GDP數據,計算出人口與GDP數據增長率,以此乘以2010年人口與GDP分布柵格數據層,獲得2015年開孔河流域人口與GDP分布柵格數據層;然后,利用ArcGIS10.0軟件將人居環境適宜性模型結果圖層與2015年開孔河流域人口與GDP分布柵格數據層進行匹配,并對它們進行疊加分析,分別計算出各級適宜區內的人口與GDP密度數據層,如圖5所示;最后,經1 983個不同適宜區的居民點抽樣調查,對人居環境適宜性模型結果與當前人類活動居住的采樣地進行比較。檢驗結果表明,1 983個居民點的900多個居民點在高適宜區,且此區的人口密度超過390人/km2;1 000多個居民點聚住于適宜與中適宜區,且此區域的最大人口密度達到270人/km2,而不適宜區與最不適宜區內的居民點不到10人/km2。開孔河流域人居環境指數與人口、GDP密度之間存在著較高的相關關系,且它們的2分別為0.853 2,0.918(圖6)。表明人居環境適宜性評價結果基本與研究區實際狀況相符,研究區大部分人口與他們的經濟活動都集中分布于人居環境指數高與較高的高適宜區、適宜區與一般適宜區(表3),具體體現在:
a. 2015年開孔河流域人口分布
a. Population distribution of Kai-Kong River Basin in 2015
a.人居環境指數與人口密度關系
a. Relationship between human environment index and population density

表3 開孔河流域人居環境然適宜性評價
1)高適宜區(人居環境指數65.03~83.9)面積占研究區面積的0.2%,而總人口的4.8%聚居于此,是開孔河流域人口密度最高的區域,平均人口密度為393.86人/km2,主要包括庫爾勒市的大部分地區。2)適宜區與一般適宜區(人居環境指數35~65.03)面積占研究區面積的6.7%,而相應的人口比例占總人口的94%,人口密度為111.22~269.61人/km2,主要包括和靜、焉耆、博湖、和碩、尉犁縣的接壤區。3)不適宜與最不適宜區(人居環境指數4.4~35),面積占研究區面積的93.1%,但相應聚居人口比例僅為1.2%,人口密度小于0.6人/km2,主要為研究區西北部的高山寒冷區和東南部的沙漠無人區,該區受地形、水文、氣候等自然因素的影響,人口吸納潛力較弱,地廣人稀。整體而言,隨著人居環境指數的增加,人口密度逐漸增加,研究結果符合研究區人口分布的實際情況。
本文中,在地形地貌、氣候、水文、植被、土地利用/土地覆蓋等自然生態環境因子5個單項指標分析基礎上,利用3S技術,建立人居環境適宜性評價模型,對開孔河流域人居環境適宜性進行評價分析,得出如下結論:
1)人居環境適宜性從研究區中部平原區向西北天山高山區和東南塔克拉瑪干沙漠區逐漸遞減。其中,根據適宜性指數的大小整個開孔河流域可分為高適宜區、適宜區、一般適宜區、不適宜區以及最不適宜區5個區域,其面積分別為124、2 456、2 526、23 104、46 301 km2,分別占全研究區面積的0.2%、3.3%、3.4%、31%、62.1%。
2)根據研究區人居環境適宜性分析可知,屬于高適宜區的地區只占整個研究區土地面積的0.2%,而人口占研究區總人口的4.8%。從全區來看,研究區人居環境適宜性較差。其中,西北高山區與東南沙漠區由于自然環境的限制性,不適宜人類的生存與發展,而該區域占研究區面積的93.1%,人口占研究區總人口的1.2%。表明開孔河流域的大部分地區受到自然環境條件的制約。
3)從各評價因素與開孔河流域人居環境指數相關性以及權重大小可知,人口空間分布和各評價因素的相關程度依次為土地利用>水文因素>地形起伏度>植被覆蓋>溫濕度。由此可知,人口分布與土地利用的相關性最高。對于開孔河流域這樣典型的干旱區內陸河流域而言,土地利用分布對此區人類活動的空間分布和社會經濟發展具有重要的作用。
4)由開孔河流域人居環境適宜性結果檢驗可知,該區域人居環境指數與當前人口和GDP密度柵格數據層之間存在較好的正相關性,決定系數分別為0.853 2,0.918。表明,本文所構建的人居環境適宜性空間格局較合理,能夠較好地定量反映開孔河流域的人居環境的現狀。
[1] 阿依努爾·買買提,時丕龍,趙改君,等. 基于 GIS 的新疆和田地區人居環境適宜性評價[J]. 干旱區地理,2012,35(5):847-855.
Ayinuer Maimaiti, Shi Pilong, Zhao Gaijun, et al. Eva1uations of living environment suitability in arid regions based on GIS: A case study of Xinjiang Hetian Region[J]. Arid Land Geography, 2012, 35(5): 847-855. (in Chinese with English abstract)
[2] 楊雪,張文忠. 基于柵格的區域人居自然和人文環境質量綜合評價:以京津冀地區為例[J]. 地理學報,2016,71(12):2141-2154.
Yang Xue, Zhang Wenzhong. Combining natural and human elements to evaluate regional human settlements quality based on raster data: A case study in Beijing-Tianjin-Hebei region[J]. Acta Geographica Sinica, 2016, 71(12): 2141-2154. (in Chinese with English abstract)
[3] 魏偉,石培基,馮海春,等. 干旱內陸河流域人居環境適宜性評價:以石羊河流域為例[J]. 自然資源學報,2012,27(11):1941-1952.
Wei Wei, Shi Peiji, Feng Haichun, et al. Study on the suitability evaluation of the human settlements environment in arid inland river basin: a case study on the Shiyang river basin[J]. Journal of Natural Resources, 2012, 27(11): 1941-1952. (in Chinese with English abstract)
[4] 鄧茂林,張斌,高運榮,等. 四川省地級城市人居環境評價研究[J]. 四川環境,2009,28(2):42-48.
Deng Maolin, Zhang Bin, Gao Yunrong, et al. Assessment of human settlements in prefecture-level cities of Sichuan Province[J]. Sichuan Environment, 2009, 28(2): 42-48. (in Chinese with English abstract)
[5] 王汶,魯旭. 基于GIS的人居環境氣候舒適度評價:以河南省為例[J]. 遙感信息,2009,7(2):104-110.
Wang Wen, Lu Xu. The comfortable degree evaluation of human settlements based on GIS: A case of Henan province[J]. Remote Sensing, 2009, 7(2): 104-110. (in Chinese with English abstract)
[6] 尹曉科. 基于GIS的湖南省人居環境適宜性研究[D]. 長沙:湖南師范大學,2010.
Yin Xiaoke. The Study on Suitability of Human Settlements in Hunan Province Based on GIS[D]. Changsha: Hunan Normal University, 2010. (in Chinese with English abstract)
[7] 郝慧梅,任志遠. 基于柵格數據的陜西省人居環境自然適宜性測評[J]. 地理學報,2009,64(4):498-506. Hao Huimei, Ren Zhiyuan. Evaluation of nature suitability for human settlement in Shaanxi Province based on grid data[J]. Acta Geographica Sinica, 2009, 64(4): 498-506. (in Chinese with English abstract)
[8] 徐軍昶,王永麗,王菁,等. 陜西人居環境氣候適宜度評價及人口分布[J]. 陜西氣象,2009(1):9-14.
Xu Junyong, Wang Yongli, Wang Jing, et al. Living environment and climate suitability assessment and population distribution in Shaanxi[J].Journal of Shaanxi Meteorology, 2009(1): 9-14. (in Chinese with English abstract)
[9] 唐焰,封志明,楊艷昭. 基于柵格尺度的中國人居環境氣候適宜性評價[J]. 資源科學,2008,30(5):648-654.
Tang Yan, Feng Zhiming, Yang Yanzhao. Evaluation of climate suitability for human settlement in China[J]. Resources Science, 2008, 30(5): 648-654. (in Chinese with English abstract)
[10] 吳斌,張宇清,吳秀芹. 中國沙區人居環境安全研究的初步探討[J]. 中國沙漠,2009,29(1):50-59.
Wu Bin, Zhang Yuqing, Wu Xiuqin. Primary probe into security of human settlements environment in sandy desertification Areas[J]. Journal of Desert Research, 2009, 29(1): 50-59. (in Chinese with English abstract)
[11] 張家鳳. 開都河孔雀河流域水資源優化配置研究[D]. 烏魯木齊:中國科學院新疆生態與地理研究所,2012.
Zhang Jiafeng. Study on Optimized Allocation of Water Resources in Kaidu River-Kongque River Basin[D] Urumqi: Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, 2012. (in Chinese with English abstract)
[12] 潘曉玲,王學,雷加強. 關于中國西部干旱區生態環境演變與調控研究的思考[J]. 地球科學進展,2001,16(1):24-29.
Pan Xiaoling, Wang Xue, Lei Jiaqiang. Some consideration on evolution and control of ecological environment of arid regions in western China[J]. Advance In Earth Sciences, 2001, 16(1): 24-29. (in Chinese with English abstract)
[13] 塔西甫拉堤,熊黑鋼,丁建麗等. 塔里木盆地南部生態環境演變研究[M]. 烏魯木齊:新疆大學出版社,2001:6-12.
[14] 塔西甫拉堤,熊黑剛,丁建麗,等. 干旱區環境演變遙感研究[M].烏魯木齊:新疆大學出版社,2001,4-7.
[15] 魏光輝. 基于遙感的新疆開孔河流域土地利用及覆被變化特征研究[J]. 浙江水利水電學院學報,2016,28(4):48-58.
Wei Guanghui. Analysis on land use and cover change based on remote sensing in Kai-kong river basin[J]. J. Zhejiang Univ of Wat. Res and Electric Pow, 2016, 28(4): 48-58. (in Chinese with English abstract)
[16] 郭斌,李衛紅,劉峰. 開孔河流域農業灌溉需水時空變化特征研究[J]. 灌溉排水學報,2015,34(2):21-38.
Guo Bin, Li Weihong, Liu Feng. Spatial and temporal variability of agricultural irrigation water requirement in the Kaikong River Basin[J]. Journal of irrigation and drainage, 2015, 34(2): 21-38. (in Chinese with English abstract)
[17] 王輝,劉海隆,包安明. 2001-2013年開孔河流域NPP遙感估算及其時空分布特征[J]. 水土保持通報,2016,36(5):220-226.
Wang Hui, Liu Hailong, Bao Anming, et al. Remotely-sensed estimation of NPP (net primary productivity) and its spatial-temporal characteristics in kaidu-kongque river basin from 2001 to 2013[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2016, 36(5): 220-226. (in Chinese with English abstract)
[18] 陳玲玲,查良松. 基于GIS的安徽省人居環境氣候適宜性評價[J]. 蚌埠學院學報,2014,6(3):161-166.
Chen Lingling, Zha Liangsong. Climate suitability for human settlement in anhui province based on GIS[J]. Journal of Bengbu College, 2014, 6(3): 161-166. (in Chinese with English abstract)
[19] 夏鈺,林愛文,朱弘紀. 長三角地區城市人居環境適宜度空間格局演變[J]. 生態經濟,2017,33(2):112-118.
Xia Yu, Lin Aiwen, Zhu Hongji. Evolvement of Spatial Pattern of Urban Human Settlement Environment Suitability in Yangtze River Delta[J]. Ecological Economy, 2017, 33(2): 112-118. (in Chinese with English abstract)
[20] 封志明,唐焰,楊艷昭,等. 基于GIS的中國人居環境指數模型的建立與應用[J]. 地理學報,2008,63(12):1328-1338.
Feng Zhiming, Tang Yan, Yang Yanzhao, et al. Establishment and application of human Settlements environment index model (HEI) based on GIS[J]. Acta Geographica Sinica, 2008, 63(12): 1328-1338. (in Chinese with English abstract)
[21] Feng Zhiming, Yang Yanzhao, Zhang Dan, et al. Natural environment suitability for human settlements in China based on GIS[J]. Journal of Geographical Sciences, 2009, 19: 437-446.
[22] 程淑杰,朱志玲,白林波. 基于GIS的人居環境生態適宜性評價:以寧夏中部干旱帶為例[J]. 干旱區研究,2015,32(1):177-255.
Cheng Shujie, Zhu Zhiling, Bai Linbo. GIS based assessment on ecological suitability for human settlement: A case study in the central arid zone in Ningxia[J] Arid Zone Research, 2015, 32(1): 177-255. (in Chinese with English abstract)
[23] 阿多,趙文吉,宮兆寧等. 1981-2013 華北平原氣候時空變化及其對植被覆蓋度的影響[J].生態學報,2017,32(2):576-593.
A Duo, Zhao Wenji, Gong Zhaoning, et al. Temporal analysis of climate change and its relationship with vegetation cover on the north china plain from 1981 to 2013[J]. Acta Ecologica Sinca, 2017, 32(2): 576-593. (in Chinese with English abstract)
[24] 羅敏,古麗·加帕爾,郭浩等. 2000-2013年塔里木河流域生長季 NDVI 時空變化特征及其影響因素分析[J]. 自然資源學報,2017,32(1):50-63.
Luo Min, Guli Jiapaer, Guo Hao, et al. Spatial-temporal variation of growing-season NDVI and its responses to hydrothermal condition in the tarim river basin from 2000 to 2013[J]. Journal of Natural Resources, 2017, 32(1): 50-63. (in Chinese with English abstract)
[25] 韓衍欣,蒙繼華,徐晉. 基于NDVI與物候修正的大豆長勢評價方法[J]. 農業工程學報,2017,33(2):177-183.
Han Yanxin, Meng Jihua, Xu Jin. Soybean growth assessment method based on NDVI and phenological calibration[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2017, 33(2): 177-183. (in Chinese with English abstract).
[26] 郭曉娜,蘇維詞,李強,等. 基于GIS和RS的黔南喀斯特地區人居環境自然適應性評價[J]. 中國巖溶,2016,35(2):218-226.
Guo Xiaona, Su Weici, Li Qiang, et al. Application of GIS of and RS technologies to the evaluation of natural suitability human habitation in Qiannan karst area[J]. Carsologica Sinca, 2016, 35(2): 218-226. (in Chinese with English abstract)
[27] 周致遠,孫小舟,趙虎. 基于GIS的湖北省人居環境氣候適宜性評價[J]. 亞熱帶水土保持,2015,27(2):16-21.
Zhou Zhiyuan, Sun Xiaozhou, Zhao Hu. Assessment on the Climate Suitability of the Human Settlement in Hubei Province Based on GIS Technology[J]. Subtropical Soil and Water Conservation, 2015, 27(2): 16-21. (in Chinese with English abstract)
[28] 李偉芳,俞騰,李加林,等. 海岸帶土地利用適宜性評價:以杭州灣南岸為例[J]. 地理研究,2015,34(4):702-712.
Li Weifang, Yu Teng, Li Jialin, et al. Suitability evaluation of land use in coastal zones: A case study in southern Hangzhou Bay[J]. Geographical Research, 2015, 34(4): 702-712. (in Chinese with English abstract)
[29] 薛繼斌,徐保根,李湛,等. 村級土地利用規劃中的建設用地適宜性評價研究[J]. 中國土地科學,2011,25(9):16-22.
Xue Jibin, Xu Baogen, Li Zhan, et al. Suitability assessment of construction land in land use planning at village level[J]. China Land Science, 2011, 25(9): 16-22. (in Chinese with English abstract)
[30] 郭月婷,廖和平,徐建剛. 三峽庫區農村居民點用地適宜性評價[J]. 農業工程學報,2012,28(5):252-260
Guo Yueting, Liao Heping, Xu Jiangang. Evaluation on suitability of rural residential land in Three Gorges Reservoir region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(5): 252-260. (in Chinese with English abstract)
[31] 李曉東,塔西甫拉提·特依拜,范卓斌,等. 基于適宜性和安全性評價的干旱區綠洲后備耕地資源開發:以渭干河-庫車河三角洲綠洲為例[J]. 地理研究,2016,35(1):163-172.
Li Xiaodong, Tashpolat·Tiyip, Fan Zhuobin, et al. The reserve cultivated land resources in arid oasis based on suitability assessment and development security: Taking the delta oasis of Weigan and Kuqa Rivers as an example [J]. Geographical Research, 2016, 35(1): 163-172. (in Chinese with English abstract)
[32] 郝永娟. 吐魯番地區人居環境適宜性評價研究[D]. 烏魯木齊:新疆大學,2015.
Hao yongjuan. Suitability Evaluation of Hunman Living Environment Turpan[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2015. (in Chinese with English abstract)
[33] Li Yuechen, Liu Chunxia, Zhang Hong et al. Evaluation on the human settlements environment suitability in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing based on RS and GIS[J]. J. Geogr. Sci. 2011, 21(2): 346-358.
[34] Ma Renfeng, Wang Tengfei, Zhang Wenzhong, et al. Overview and progress of Chinese geographical human settlement research[J]. Journal of Geographical Sciences, 2016, 26(8): 1159-1175.
[35] Wei Wei, Shi Peiji, Zhou Junju, et al. Environmental suitability evaluation for human settlements in an arid inland river basin: A case study of the Shiyang River Basin[J]. J. Geogr. Sci. 2013, 23(2): 331-343.
[36] 封志明,楊艷昭,游珍,等. 基于分縣尺度的中國人口分布適宜度研究[J]. 地理學報,2014,69(6):723-737.
Feng Zhiming, Yang Yanzhao, You Zhen, et al. Research on the suitability of population distribution at the county level in China [J]. Acta Geographica Sinica, 2014, 69(6): 723-737. (in Chinese with English abstract)
Suitability evaluation of living environment in Kai-Kong River Basin based on 3S
Aynur Mamat1,2, ümüt Halik1, Nasima Nasirdin1
(1.830046,;2.844000,)
With the rapid economic and social development, more and more concerns are on the survival of their own settlement environment. Human settlement environment is not only the basic space of human existence and activities, but also the concentrated expression of human civilization. In this paper, the Human Settlements Environment Index (HEI) model was built to evaluate the environmental suitability for human settlements in Kai-Kong River Basin, using the selected relief degree index, vegetation index, humidity index, hydrology index, and land use evaluation index, with the grid scale of 1 km×1 km. Through applying spatial analysis technique of ArcGIS software including spatial overlay analysis and density analysis,the spatial situation of human settlement environment suitability and spatial pattern for human living environment in Kai-Kong River Basin were systematically summarized and established .The results showed that the index of nature suitability for human settlement in the Kai-Kong River Basin was between 4.4 and 83.9. According to the correlation between the human distribution and the human environment index the human settlement environment in Kai-Kong river divided into five region, they are high suitable region, suitable region, general suitable region, unsuitable region and least suitable region. In general, suitability for human living environment decreased from middle plain areas to Tianshan mountain areas in the northwest and Taklimakan desert areas in the southeast.In the study area,the high suitable region was mainly distributed in Korla city, which accounted for about 124 km2, 0.2% of the total area of the study region. Suitable region was mainly distributed in bordering area of Bohu, Hejing, Heshuo, Yanji and Yuli county, which accounted for about 2 456 km2, 3.3% of the total area of the study region. General suitable region was mainly distributed in around the suitable region, which accounted for about 2 526 km2, 3.4% of the total area, this area was mainly located in the intersecting zone, so that it has a great potential for development. The unsuitable region was mainly distributed in upper stream of Kai-Kong River Basin which covered by snow and accounted for about 23 104 km2, 31% of the total area. The least suitable region was mainly distributed southwest part of the study area, this area was mainly composed by desert that characterized with high temperature, high evaporation, low precipitation and low vegetation cover, not suitable for human living and development, and it constitutes the largest parts of the whole study area, which accounted for about 46 301 km2, 62.1% of the total area. High Suitable regions and suitable regions for human living were distributed mainly around Kai-Kong River connecting region in the form of ribbons and batches. The high suitable region, suitable region and general suitable region accounted for 6.9% the total area of study region, and 98.8% of the total population in this area. Unsuitable region and the least suitable region accounts for 93.1% of the total study area, and only 1.2% of the total population distribution in this region. Results also indicated that the geographical environment of the study area is rather fragile. Therefore, it is not suitable for increasing population and conducting irrational land development activities in the Kai-Kong Rivers Basin. Spatial distribution of population was influenced and controlled by severe environmental conditions, such as the constantly expanding of deserts, the high terrains, and the complicated climate as well as the lack of hydrological conditions. Irrational agricultural production activities and slow economic growth was also the huge obstacles of suitability for human living environment in the Kai-Kong River Basin. According to these problems and various planning,it can be suggested that some of the residential areas are needed to relocate, in order to improve situation of residential environment.
land use; remote sensing; models; living environment;; suitability evaluation; Kai-Kong River Basin
10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.035
TP79
A
1002-6819(2017)-09-0268-08
2016-09-28
2017-04-15
自治區研究生教育創新計劃科研創新項目(XJGRI2014021);中國國家自然科學基金(31360200,31270742)與德國大眾EcoCAR基金項目(Az.: 88497)聯合資助
阿依努爾·買買提,女,新疆喀什人,博士生,主要從事干旱區生態環境研究。烏魯木齊新疆大學干綠洲生態教育部重點實驗室,830046。Email:ayinuer@ceode.ac.cn
玉米提·哈力克,男,新疆阿克蘇人,新疆大學教授,博士,博士生導師,主要從事干旱區生態環境研究。烏魯木齊新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室,830046,Email:halik@xju.edu.cn
阿依努爾·買買提,玉米提·哈力克,娜斯曼·那斯爾丁. 基于3S技術的開孔河流域人居環境適宜性評價[J]. 農業工程學報,2017,33(9):268-275. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.035 http://www.tcsae.org
Aynur Mamat, ümüt Halik, Nasima Nasirdin. Suitability evaluation of living environment in Kai-Kong River Basin based on 3S[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(9): 268-275. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.035 http://www.tcsae.org