基于GIS和RS的合肥市生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)研究

韋月玲

摘 要：一個(gè)地區(qū)的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)對(duì)于規(guī)劃區(qū)域生態(tài)環(huán)境策略的一個(gè)重要依賴指標(biāo)。本文以合肥市為例，提取坡度（Slope）、坡向（Aspect）、高程（DEM）、水體（Ndwi）、植被指數(shù)（Ndvi）五個(gè)指標(biāo)，利用專家打分方法來(lái)確定每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。借助Arcgis軟件的支持，對(duì)合肥市生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。結(jié)果表明：1）合肥市生態(tài)敏感性高敏感主要分布在東南部，主要集中在巢湖附近和城區(qū)。主要原因是該區(qū)域植被稀少。土地利用較密集，人為活動(dòng)較強(qiáng)烈，該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境越容易被損壞。因此，政府部門因重點(diǎn)關(guān)注該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)工作，減少不必要的商業(yè)開(kāi)發(fā);2）合肥市2016年較低敏感和中敏感占據(jù)一大半，達(dá)到了63.82%，其中高敏感最低，只有3.78%，最高的是較低敏感性，為34.41。研究區(qū)主要處于較低敏感和中度敏感之間。整體敏感性較高。

關(guān)鍵詞：合肥市;生態(tài)敏感性;GIS;RS

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)該地區(qū)自然環(huán)境和人類活動(dòng)變化的敏感性，反映了當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到自然因素干擾時(shí)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的難度和可能性[1]。合理地分析生態(tài)敏感性可以為區(qū)域資源的利用和開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)[2]。生態(tài)敏感性的分析和評(píng)價(jià)是全面反映各種環(huán)境因素的環(huán)境穩(wěn)定性的重要方法和手段[3]。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS在建設(shè)綠色城市中扮演著越來(lái)越重要的角色。它基于生態(tài)理論并以GIS技術(shù)為后盾，利用其強(qiáng)大的空間信息管理，數(shù)據(jù)處理和分析以及三維城市模擬功能，為建設(shè)生態(tài)城市提供實(shí)用、有效、可行的手段。張廣創(chuàng)等基于GIS技術(shù)對(duì)錫爾河中游生態(tài)敏感性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，錫爾河中游地區(qū)的生態(tài)敏感性與海拔和坡度因子呈正相關(guān)，并顯示了南（坡）高和北（坡）低的分布格局[3];鄒丹等基于GIS和RS技術(shù)對(duì)龍海市進(jìn)行了生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和研究，得出了城鎮(zhèn)周圍敏感性較低、區(qū)域的東南部敏感性較均衡、西部敏感性較高[4]。為響應(yīng)國(guó)家關(guān)于建設(shè)新型住房開(kāi)發(fā)和建設(shè)安徽生態(tài)省的號(hào)召，突出了合肥豐富的資源優(yōu)勢(shì)，本研究探討了合肥GIS生態(tài)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)過(guò)程，RS和GIS數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)。本文的具體應(yīng)用為合肥市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、規(guī)劃和發(fā)展提出了建議，并為建設(shè)“農(nóng)村城市和生態(tài)城市”提供了基準(zhǔn)。

1 研究區(qū)域以及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

合肥地處中國(guó)東部、長(zhǎng)江三角洲西部，介于江淮之間，安徽中部，西部接鄰六安市，北部毗鄰淮南市，東北倚靠滁州市，東南接壤馬蕪湖市、鞍山市，西南接銅陵市、安慶市。研究區(qū)介于北緯30°57′-32°32′、東經(jīng)116°41′-117°58′之間，地區(qū)總面積11445.1平方公里。

合肥市包含三類地形地貌：低洼平原、丘陵地和低山丘陵。主要土地是丘陵地帶，江淮流域自西向東貫穿全境。該城市的海拔高度通常在15至80米之間，平均海拔為20至40米，如圖1所示。

合肥屬于中緯度區(qū)域，其氣候類型為亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候。季風(fēng)居多，四季晴朗，降雨量適中，氣候比較溫潤(rùn)。年平均氣溫為15.7℃，年平均降水量約為1000毫米，年日照時(shí)間約為2000小時(shí)，年平均無(wú)霜期為228天，平均相對(duì)濕度為77%。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

本文使用的數(shù)據(jù)包括合肥市行政邊界（shape）、合肥市遙感影像圖（2016年）、合肥市DEM數(shù)據(jù)（30m分辨率）。行政區(qū)劃數(shù)據(jù)從最新的全國(guó)行政區(qū)劃圖中提取出來(lái)的，遙感影像數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局官網(wǎng)（USGS），DEM數(shù)據(jù)來(lái)自地理空間數(shù)據(jù)云官網(wǎng)。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括對(duì)遙感影像進(jìn)行輻射校正、大氣校正、輻亮度轉(zhuǎn)反射率以及幾何糾正等處理，遙感影像預(yù)處理是在Envi5.3軟件中進(jìn)行。

2 研究方法

首先，選擇生態(tài)評(píng)價(jià)因子，建立生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系。對(duì)單個(gè)因素進(jìn)行分層評(píng)估，并根據(jù)敏感性評(píng)估層次對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行分層;其次，運(yùn)用層次分析法確定各生態(tài)因子的權(quán)重，得出各因子的生態(tài)敏感性圖和權(quán)重值，得到合肥市的綜合分析圖，最后，分析各層次的敏感性范圍。

2.1 指標(biāo)選取

生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)是開(kāi)放性，復(fù)雜性和多樣性，不同地區(qū)的生態(tài)敏感性因子差異明顯。根據(jù)科學(xué)完整性的原則，定性和定量相結(jié)合，易于操作，并結(jié)合合肥市的發(fā)展現(xiàn)狀和生態(tài)規(guī)劃，選擇五個(gè)有代表性的生態(tài)和環(huán)境因素，分別是坡度（Slope）、坡向（Aspect）、高程（DEM）、水體（Ndwi）、植被指數(shù)（Ndvi）。

坡度：表面坡度越大，接收到的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度越低，并且不同氣候條件更容易侵蝕表層土壤[5]。生態(tài)環(huán)境越不穩(wěn)定，生態(tài)條件就越脆弱。此外，地面的坡度通常會(huì)影響生態(tài)城市土地的規(guī)劃和建設(shè)。

高程：影響地質(zhì)體的穩(wěn)定性，土壤發(fā)育的程度，植被的多樣性以及諸如溫度，濕度和降水等微氣候。它還影響到生態(tài)城市建設(shè)和規(guī)劃的簡(jiǎn)便性。

水體：它在調(diào)整區(qū)域溫度和濕度，改善區(qū)域生態(tài)景觀質(zhì)量以及改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等方面起著重要作用。合肥市內(nèi)河的分布密度極高，水生生態(tài)資源十分豐富。

植被指數(shù)：植被是生態(tài)城市建設(shè)中最重要和最敏感的自然因素。植被覆蓋度越高，改善城市生態(tài)環(huán)境就越積極。

2.2 指標(biāo)權(quán)重

本文基于專家打分方法對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，每個(gè)指標(biāo)分為5個(gè)等級(jí)，并使用1-5來(lái)分別賦值，值越大代表的指標(biāo)越優(yōu)。本文將合肥市生態(tài)敏感性等級(jí)主要分為高敏感、較高敏感、中敏感、較低敏感、低敏感，如表1所示。

考慮到生態(tài)敏感性的特殊性，結(jié)合大量文獻(xiàn)分析，本文分別對(duì)坡度（Slope）、坡向（Aspect）、高程（DEM）、水體（Ndwi）、植被指數(shù)（Ndvi）賦權(quán)為0.15、0.15、0.15、0.25、0.3。

3 結(jié)果與分析

本文借Arcgis技術(shù)，將計(jì)算得到的NDWI、NDVI、DEM、SLOPE、ASPECT進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理。

為了便于后面生成生態(tài)敏感性數(shù)據(jù)，需要對(duì)每個(gè)因子進(jìn)行重分類操作，重分類標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

根據(jù)表1中的權(quán)重對(duì)所有指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和操作，圖2為加權(quán)求和后的生態(tài)敏感性分布圖。

最后對(duì)圖2進(jìn)行重分類處理，得到五類敏感性分級(jí)圖，如圖3所示。

從圖3中可以看出，合肥市生態(tài)敏感性高敏感主要分布在東南部，主要集中在巢湖附近和城區(qū)。主要原因是該區(qū)域植被稀少。土地利用較密集，人為活動(dòng)較強(qiáng)烈，因此該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境越容易被損壞。因此，政府部門因重點(diǎn)關(guān)注該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)工作，減少不必要的商業(yè)開(kāi)發(fā)。而較低和低敏感區(qū)域主要分布合肥市的四北部、西部和北部，主要靠近山區(qū)，這些區(qū)域植被茂密，認(rèn)為活動(dòng)較少，受到生態(tài)破壞的威脅較小。

為了定量分析合肥市的敏感性等級(jí)分布情況，本文對(duì)五種敏感性類別進(jìn)行了面積及其占合肥市總面積比例統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，合肥市2016年較低敏感和中敏感占據(jù)一大半，達(dá)到了63.82%，其中高敏感最低，只有3.78%，最高的是較低敏感性，為34.41。研究區(qū)的生態(tài)敏感性主要處于中敏感和較低敏感之間。說(shuō)明合肥市整體生態(tài)狀況比較良好。

4 結(jié)論

本文以合肥市為例，提取坡度（Slope）、坡向（Aspect）、高程（DEM）、水體（Ndwi）、植被指數(shù)（Ndvi）五個(gè)指標(biāo)，利用專家打分方法來(lái)確定每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。借助Arcgis軟件的支持，對(duì)合肥市生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。結(jié)果表明：

（1）合肥市生態(tài)敏感性高敏感主要分布在東南部，主要集中在巢湖附近和城區(qū)。主要原因是該區(qū)域植被稀少。土地利用較密集，人為活動(dòng)較強(qiáng)烈，該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境越容易被損壞。因此，政府部門因重點(diǎn)關(guān)注該區(qū)域的生態(tài)保護(hù)工作，減少不必要的商業(yè)開(kāi)發(fā);

（2）合肥市2016年較低敏感和中敏感占據(jù)一大半，達(dá)到了63.82%，其中高敏感最低，只有3.78%，最高的是較低敏感性，為34.41。研究區(qū)主要處于較低敏感和中度敏感之間。整體敏感性較高。

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