基于WorldPop數據的廣東省自然保護區人口分布情況分析

楊志剛 徐期瑚 黃金玲

建立自然保護區是保護生物多樣性及其生境最直接有效的方法[1～2]。人類活動造成的生境斑塊破碎化是生物多樣性的最大威脅[3～5]。自然保護區人類活動與人口空間分布存在天然的聯系。徐柏林[6]等利用歷史文獻資料分析人口變化對森林草原的影響；徐網谷[7]、張遠[8]、趙坤[9]等學者以問卷、入戶調查等方法收集數據研究社區問題。由于人口統計數據通常以行政區為單元逐級統計和匯總，時效性和粒度都較低。而問卷、入戶調查成本高、操作難度大，難以大范圍開展。

近年來基于夜光遙感、土地利用數據等多源數據融合方法，廣泛應用于人口數據空間化的相關研究。目前已有WorldPop、中國公里網格人口分布數據集、GPW v4、LandScan 4種代表性的人口空間數據集產品。杜培培等[10]、林丹淳[11]等對這4種數據集進行比較，結果表明，WorldPop整體精度最高。

廣東自然保護事業起步早，保護地數量和常住人口數量多[12～14]，保護與發展的矛盾尖銳[15]。目前，利用人口空間數據開展社區問題的研究還未見報道。本文利用WorldPop人口數據探索分析廣東省自然保護區社區居民的空間分布情況，以期找出自然保護區社區居民分布規律，為提高自然保護區的建設管理水平，促進自然保護區與社區居民協調發展提供科學依據。

1 研究區概況

廣東省地處珠江下游，北倚南嶺，南鄰南海，北回歸線橫貫而過，地勢北高南低，屬于東亞季風區，是全國光熱和水資源最豐富的地區之一，年平均氣溫21.8 ℃，降水充沛，平均降水量1 789.3 mm，年太陽總輻射量為4 200～5 400 MJ/m2。全省森林覆蓋率58.59 %[12，16～17]。廣東省現有國家、省、市、縣各級各類自然保護區377處[18]，總面積為166.74萬hm2，占陸域國土面積的9.25%，其中國家級自然保護區15處33.85萬hm2，省級自然保護區63處52.49萬hm2，市縣級自然保護區299處80.4萬hm2。保護區類型主要有森林生態、海洋生態、濕地生態、野生動物、野生植物、內陸濕地和水域類、古生物遺跡、地質遺跡類8大類。廣東陸生脊椎野生動物有774種，列入國家重點保護野生動物名錄的114 種；維管束野生植物有6 135種，列入國家重點保護野生植物的有55種[19]。

2 研究方法

2.1 數據源

2.1.1 WorldPop人口數據

數據為柵格數據格式，空間分辨率為100 m×100 m，數據時間為2020年。WorldPop項目于2013年啟動，以人口普查和官方統計數據為基礎，整合遙感土地覆蓋信息、地理空間數據等各種開放輔助數據集，基于樹的新型隨機森林模型回歸映射方法，生成全球分辨率較高的人口空間數據。目前，聯合國和世界各國的研究人員以及政策制定者普遍使用，獲得了廣泛的認可。

2.1.2 矢量數據

矢量數據包括全省自然保護區現狀范圍界線、功能分區界線，森林資源一張圖數據、土地利用現狀數據。坐標系為：GCS_China_Geodetic_Coordinate_System_2000。

2.2 技術路線

將2020年WorldPop柵格數據轉為點狀矢量文件，在Arcgis9.2中利用空間提取，篩選出位于自然保護區不同功能分區的社區居民點，將點數據與自然保護區功能分區掛接。然后對自然保護區做緩沖分析，分別生成自然保護區外圍1 km范圍內和外圍1～3 km的緩沖帶，提取每個自然保護區內、不同功能分區和不同緩沖帶中的社區居民數量和平均人口密度等參數。最后，利用R軟件進行統計分析。

3 結果與分析

根據數據統計結果，全省377個自然保護區內共分布有居民57.95萬人，平均每個自然保護區的社區居民為1 537人，平均人口密度約0.35人/hm2。不同自然保護區之間，社區人口分布極不均衡，如表1所示，11個自然保護區的社區居民人口超過1萬人，人口數量超過2 000人的58個自然保護區集中了87.5%的社區居民，208個社區居民人口數量不足100人。如圖1所示，不同級別、不同類型、不同區域的自然保護區以及自然保護區不同功能區內居民分布狀況呈較明顯差異。

圖1 WorldPop人口格網數據（2020年）空間分布

表1 自然保護區社區居民人口數量分布

3.1 不同級別自然保護區的社區居民分布狀況

國家級自然保護區平均人口密度和人口總數均顯著低于地方級，主要原因是國家級自然保護區自然資源稟賦最高，設立時標準最嚴格。省級自然保護區的人口密度和人口總數最高，高于市縣級自然保護區，原因在于廣東存在一些水產種質、地質遺跡類自然保護區，這類自然保護區大都為省級，無市縣級，且內部分布大量社區人口，造成了省級自然保護區平均人口密度和數量最高。不同級別自然保護區社區人口分布不均衡（圖2）。

圖2 不同級別自然保護區內居民平均人口密度

國家級自然保護區共分布居民約2.97萬人，占全省自然保護區總人口數的5.1%，平均每個國家級自然保護區1 980人。據統計，15個國家級自然保護區中，近2萬人集中分布在雷州珍稀海洋生物和丹霞山兩個國家級自然保護區內，其余13 個的社區居民人口數量較少，個別無社區居民。省級自然保護區的社區居民共約23.79萬人，其中陸河花鰻鱺、韶關北江特有珍稀魚類、海豐鳥類、清遠連江龍牙峽、潮州海山海灘巖田、河源恐龍化石6個省級自然保護區的人口數量最大，合計17.5 萬人，占比73.5%。潮州海蝕地貌、陸河花鰻鱺、潮州海山海灘巖田、河源恐龍化石省級自然保護區4個省級自然保護區，社區平均人口密度較高，大于10 人/hm2。市級自然保護區的社區居民14.77萬人，東莞蓮花山、深圳寶安鐵崗石巖市級自然保護區內社區人口密度較高，大于10 人/hm2，社區居民人口數達6.4萬，占所有市級保護區總人口的43.1%，其他市級自然保護區人口數量相對較低。縣級保護區人口數為16.43萬，梅州大埔三河壩濕地縣級自然保護區的社區人口總數3.9萬人，數量最大。陽江市2 個面積較小的縣級自然保護區的平均人口密度分別達到98人/hm2和163人/hm2。

3.2 不同類型自然保護區的社區居民分布狀況

古生物遺跡類自然保護區平均人口密度最高（圖3），達9.65人/hm2；其次為濕地生態系統、地質遺跡、內陸濕地和水域生態系統，平均人口密度分別為1.05人/hm2、0.93人/hm2和0.91 人/hm2；野生動物、野生植物、森林生態系統和海洋生態系統類型的平均人口密度較低，分別為0.39人/hm2、0.24人/hm2、0.21人/hm2和0.06人/hm2。

圖3 不同類型自然保護區內居民平均人口密度狀況

古生物遺跡大多埋藏于地下，地質遺跡有部分埋藏在地下，也有部分是由于人類活動而被發現，因此這2類自然保護區成立時對人類活動影響考慮較少，且部分自然保護區面積相對較小，故區內平均人口密度較大。而內陸濕地和水域生態系統、濕地生態系統類的自然保護區所處的地帶往往是適宜人居的人口和經濟的高密度帶，區內及周邊社區人口密度相對較高。以海洋為主體的海洋生態系統類型的自然保護區，因主要在海域范圍，而人口數量最少。

3.3 不同功能分區的社區居民分布狀況

據統計，核心區內12.75 萬人，緩沖區內1 4.6 4 萬人，實驗區內30.56萬人。各功能區平均人口密度分別為0.18 人/hm2、0.36 人/hm2和0.57人/hm2。各功能區內分布的居民人數、平均人口密度均呈現按核心區、緩沖區和實驗區依次遞增的趨勢（圖4）。功能區的劃分是自然保護區資源保護和管理的基礎，根據《中華人民共和國自然保護區條例》規定，禁止任何人進入自然保護區核心區，緩沖區也禁止開展旅游和生產經營活動，只能在實驗區開展不影響自然與景觀資源的人為生產經營活動。事實上，由于各方面的原因，許多自然保護區的核心區和緩沖區內仍有原住民。省級自然保護區緩沖區的平均人口密度比實驗區大，主要原因在于潮州海山海灘巖田、潮州海蝕地貌等少數地質遺跡類型的自然保護區緩沖區人口數量和人口密度顯著高于其實驗區，潮州海山海灘巖田省級自然保護區沒有劃定實驗區。

圖4 不同級別自然保護區各功能區內居民分布情況

3.4 自然保護區不同片區的社區居民分布狀況

根據廣東省第七次全國人口普查公報[20]，全省平均人口密度7.01人/hm2，全省可分為珠三角核心區、沿海經濟帶東翼地區、沿海經濟帶西翼地區和北部生態發展區4個主要區域。

總體來說，各區平均人口密度隨著保護區外圍距離的增加，均存在不斷升高的趨勢（圖5）。北部生態發展區外1 km、3 km緩沖帶內平均人口密度與地區總人口差別很小，而珠三角核心區的差別則最大，其他兩個區域也存在較明顯的差別。說明北部生態區人口聚集程度比其他3個區域低，自然保護區周邊人口密集程度與地區人口總密度很接近。

圖5 廣東省不同區域自然保護區內居民分布情況

從自然保護區內人口密度看，沿海經濟帶東翼地區人口密度最大，珠三角核心區、北部生態發展區次之，沿海經濟帶西翼地區的人口密度最小。沿海經濟帶東翼地區總人口密度略低于珠三角核心區，但保護區內人口密度卻最高，自然保護區的社區居民和人類活動都較多，管理難度較大。沿海經濟帶西翼地區總人口密度排第三，保護區內人口密度最小，保護區周邊的社區居民密度低，人為活動影響比其他地區較少。珠三角核心區的保護區內人口密度不高，雖然地區總人口密度最高，以外來人口居多，但珠三角國家森林城市群的建設和自然教育狀況良好[21]，人類活動很少對自然保護區產生影響，管護壓力較小。

3.5 不同時期設立的自然保護區內社區居民分布狀況

從自然保護區設立時期看，1996年以后設立的部分自然保護區人口密度較高，特別是幾個省級古生物遺跡類型的自然保護區、個別市級濕地生態系統類型的自然保護區，以及不少縣級森林生態系統自然保護區（圖6）。而在此時間點前設立的自然保護區內人口密度普遍較低。這反映出廣東省自然保護工作經過了從易到難、從簡單到復雜的曲折過程。

圖6 不同時期設立的自然保護區內居民人口密度

4 結語

自然保護區內人口分布不均衡，絕大多數自然保護區內平均人口密度較低，約為0.35人/hm2，社區居民約57.95萬人，總量小，但個別自然保護區內平均人口密度高。特別是個別省級古生物遺跡、地質遺跡類型自然保護區的緩沖區和實驗區內人口數量大，區內平均人口密度高。少數在2000 年以后設立的市縣級濕地生態系統類型和內陸濕地與水域類型的自然保護區人口密度也較高。不同級別、不同類型自然保護區及功能區內居民分布狀況呈較明顯差異。今后應針對性加強居民點較為集中的少數自然保護區的管理工作力度。

本研究結果可以應用到自然保護地空缺分析[22]、自然保護地整合優化[23]、生物廊道規劃設計、人類活動預測預警等工作中，有利于更科學地進行自然保護地規劃，更精準地開展人類活動監測，對科學制定保護地特許經營等相關政策具有較好的實際指導意義。

本文采用WorldPop 最新發布的2020年的數據，分辨率100 m×100 m，數據精度顯著提升。今后，隨著技術進步和時間積累，還將繼續產生新的數據，可以利用不同時間的人口變化情況跟蹤研究分析，探索人口隨時間的變化規律，以及人口空間變化情況對自然保護區影響的規律。

注：本文圖片均為作者自繪