喀什市區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

張婷 李霞 王倩

摘 要：揭示喀什市發(fā)展建設(shè)過程中景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的特征，以便為區(qū)域規(guī)劃發(fā)展提供決策。數(shù)據(jù)源以2020年第三次全國土地調(diào)查初步成果，采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和空間分析方法（半方差分析法和克里金插值法）將研究區(qū)域分為低、較低、中等、較高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5類，得到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布圖。研究表明：喀什市態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布主要呈環(huán)帶狀，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于無人區(qū)，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于喀什市城區(qū)和其余地區(qū)的過渡地區(qū)。

關(guān)鍵詞：喀什市;區(qū)域景觀;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X826;P901 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）2-0133-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.02.032

Landscape Ecological Risk Assessment of the KaShi City

ZHANG Ting1 ? ?LI Xia1 ? ?WANG Qian2

（1.School of Land Engineering Changan University， Xi'an 710054，China;

2.School of Earth Science and Resources Changan University， Xi'an 710054，China）

Abstract： In order to reveal the characteristics of landscape ecological risk in the process of development and construction of Kashi City， so as to provide decision-making for regional planning and development. Taking the preliminary results of the third national land survey in 2020 as the data source， this paper uses ecological risk index and spatial analysis methods （semi variance analysis and Kriging interpolation） to divide the research area into five categories： low， low， medium， high and high risk areas， and obtains the ecological risk distribution map. The research shows that the spatial distribution of risk index in Kashi City is mainly circular and banded， the high-risk area is mainly located in no man's land， the low-risk area is mainly located in the transition area between the urban area of Kashi City and other areas.

Keywords：Kashi City; regional landscape; ecological risk

0 引言

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是基于環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等的運(yùn)用，利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)以及分析由不確定因素導(dǎo)致的災(zāi)害可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及其組分造成的損害[1-3]。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以通過構(gòu)建景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)、景觀脆弱度指數(shù)、景觀損失指數(shù)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)等模型來分析生態(tài)格局，實(shí)現(xiàn)多源風(fēng)險(xiǎn)的空間特征和可視化[2]。

GIS是在計(jì)算機(jī)的支持下，對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)和分析等的技術(shù)系統(tǒng)[4]。該研究以新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)喀什市為例，以2020年第三次全國土地調(diào)查初步成果數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)等知識(shí)，利用ArcGIS的功能分析喀什市的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為喀什市的景觀生態(tài)修復(fù)和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)的支撐。

1 研究區(qū)概況

喀什市是中國最西部的城市，位于新疆西南部、塔里木盆地西部，是“一帶一路”倡議背景下的重要城市之一，是連接亞歐大陸的國際戰(zhàn)略通道[5]。介于東經(jīng)73°20′—79°57′，北緯35°20′—40°18′。喀什市總體地勢(shì)由西北向東南降低，平均海拔高度超過1 280 m，總面積為1 056.8 km2。喀什市常年四季分明，冬季沒有嚴(yán)寒，夏季沒有炎熱，是典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，多年平均氣溫為11.7 ℃，年平均降水量為61.5 mm。

2 研究方法

根據(jù)喀什市2020年第三次全國土地調(diào)查初步成果，以喀什市mdb庫地類圖斑層為數(shù)據(jù)源，在ArcGIS中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。研究主要根據(jù)喀什市土地利用現(xiàn)狀，將研究區(qū)域劃分為7類：耕地、園地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用土地[6]。通過構(gòu)建基于這些景觀類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，運(yùn)用空間分析方法獲得生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的空間分布圖，進(jìn)一步研究該區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間特征[7]。

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本文所用的數(shù)據(jù)，是基于最新0.5 m分辨率遙感影像矢量化完成，結(jié)果經(jīng)過國家質(zhì)檢，精度完全符合本次研究使用。最新土地調(diào)查規(guī)程將土地資源劃分為73個(gè)二級(jí)類[8]，為簡化分類，在ArcGIS軟件中按照空間相鄰原則將二級(jí)類合并為園地、建設(shè)用地、未利用地、林地、水域、耕地和草地7類，將矢量數(shù)據(jù)合并轉(zhuǎn)換為柵格圖[6]，其分辨率為30 m×30 m，如圖2所示。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的劃分

在ArcGIS軟件中進(jìn)行網(wǎng)格化處理，目的是方便研究該區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間異質(zhì)性。本文按4 km×4 km網(wǎng)格進(jìn)行等間距劃分風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)分為72個(gè)單元，如圖3所示，將每個(gè)單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值作為樣地空間插值的值 [2]。

2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可以量化地描述某一區(qū)域景觀內(nèi)生態(tài)損失的程度，該指數(shù)可通過區(qū)域景觀類型的面積來構(gòu)造，以便于更好地分析區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)和區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)，計(jì)算公式如式（1）[6]。

[ERI=i=1nAiARi] ? ? ? （1）

式（1）中，ERI表示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);N為景觀類型的數(shù)量;Ai為區(qū)域內(nèi)第i類景觀類型的面積;A為景觀的總面積;Ri是第i種景觀類型的景觀損失指數(shù)[6]。

景觀損失指數(shù)是指景觀遇到擾動(dòng)可能造成的損失程度[9]，可以通過景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)和脆弱度指數(shù)共同反映。其中，景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)主要用于反映生態(tài)系統(tǒng)受到人類活動(dòng)干擾的程度，是景觀破碎度指數(shù)、景觀分離度指數(shù)和景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的綜合[6];脆弱度指數(shù)反映了某種景觀類型維持自身現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和功能的內(nèi)在能力，反映了不同景觀生態(tài)類型的脆弱性，與自然景觀自身屬性有關(guān)。其相應(yīng)的計(jì)算公式見表1。

2.4 空間分析方法

本研究采用半方差分析方法來分析喀什市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間變化。半方差分析是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的一部分，主要用于識(shí)別空間結(jié)構(gòu)和用于空間插值[10]，半方差γ（h）的計(jì)算如式（2）[6]。

[γh=12nhi=1n（h）Zxi+h-Zxi2] （2）

式（2）中，h表示抽樣的間隔距離;n（h）表示樣本間距為h時(shí)的樣點(diǎn)對(duì)總數(shù);Z表示某一系統(tǒng)屬性的隨機(jī)變量;x表示空間位置;Z（xi）和Z（xi+h）分別表示變量在xi和xi+h點(diǎn)的取值[6，11]。

通過半方差函數(shù)，利用克里金插值方法進(jìn)行插值，得到喀什市區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布圖。

3 結(jié)果與分析

基于Fragstats和Excel軟件，計(jì)算得出景觀格局指數(shù)。根據(jù)表2可得：未利用地的面積最大，占研究區(qū)域的39.71%，斑塊數(shù)為1 038，破碎度指數(shù)是0.183、分離度指數(shù)是2.915、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)是3.971。水域的面積較小，占研究區(qū)域的3.07%，斑塊數(shù)為610，破碎度指數(shù)是0.165、分離度指數(shù)是15.955、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)是4.267。通過計(jì)算得出景觀損失指數(shù)最大的是水域，景觀損失指數(shù)最小的是耕地。

為了方便計(jì)算生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對(duì)表2中的指數(shù)進(jìn)行處理（歸一化處理），將每個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的值作為每個(gè)單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，運(yùn)用克里金插值方法進(jìn)行插值，最后得到喀什市2020年區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分布圖。將研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分為5個(gè)等級(jí)：低、較低、中等、較高和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，對(duì)應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍分別是ERI≤0.15、0.151[12]，然后對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的值進(jìn)行屬性分類符號(hào)設(shè)置，形成喀什市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間變化圖（圖4）。

由圖4可知，喀什市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布主要呈環(huán)帶狀分布，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于喀什市城區(qū)及其周邊農(nóng)業(yè)區(qū)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)位于東北部未利用地，其他區(qū)域依次過渡。喀什市是喀什地區(qū)的地委駐地，城區(qū)內(nèi)有機(jī)械、電子、紡織為龍頭的大中型企業(yè)，在“一帶一路”倡議背景下喀什特區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)正在加速發(fā)展。城區(qū)屬于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，該區(qū)域建設(shè)比較完備，交通便利，文物古跡較多，土地利用主要為住宅用地及商服用地，景觀脆弱度指數(shù)低。周邊農(nóng)業(yè)區(qū)，由于氣候干旱少雨，地勢(shì)平坦，主要靠土曼河灌溉，人類活動(dòng)造成了一定破壞。靠近城區(qū)屬于較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，該區(qū)域以大棚種植為主，主要種植蔬菜，遠(yuǎn)郊主要以玉米、棉花為主，是我國主要的棉花產(chǎn)地之一，其景觀分離度和破碎度小，脆弱度中等。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在北部的未利用地，以戈壁灘、鹽堿地、沙地為主，北部地勢(shì)由北向南降低，缺乏植被覆蓋，雨季水土流失嚴(yán)重，原本貧瘠的土壤雪上加霜。區(qū)域景觀脆弱度指數(shù)高說明該區(qū)域的環(huán)境很大可能會(huì)被繼續(xù)破壞，所以該區(qū)域?qū)儆诟呱鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

4 結(jié)語

該研究運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的分析方法，基于喀什市土地利用現(xiàn)狀，分析了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布特征，進(jìn)而評(píng)價(jià)了喀什市發(fā)展建設(shè)過程中的土地利用變化的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為區(qū)域規(guī)劃發(fā)展提供量化的決策依據(jù)和理論支撐。造成生態(tài)系統(tǒng)損害的風(fēng)險(xiǎn)源較多，如泥石流、干旱、沙塵暴等，但是相關(guān)研究并沒有綜合考慮多種風(fēng)險(xiǎn)源，得出的研究結(jié)論可能會(huì)不嚴(yán)謹(jǐn)，后續(xù)需要進(jìn)一步綜合討論。

參考文獻(xiàn)：

[1] 巫麗蕓.區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理研究：以東山島為例[D].福建：福建師范大學(xué)，2004.

[2] 位宏，徐麗萍，李曉蕾，等.博斯騰湖流域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與時(shí)空變化[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2018，41（S1）：345-351.

[3] 白占雄.基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的寧夏海原地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)預(yù)案研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2006.

[4] Juan M.Sánchez-Lozano，JerónimoTeruel-Solano，Pedro L.Soto-Elvira，et al. Geographical Information Systems （GIS） and Multi-Criteria Decision Making （MCDM） methods for the evaluation of solar farms locations： Case study in south-eastern Spain[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2013， 24 ： 544-556.

[5] 孫與襄，麥麥提吐遜·麥麥提，馬合木江·艾合買提，等.1995—2020年喀什市植被覆蓋度時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2022（1）：71-78，92.

[6] 李謝輝，李景宜.基于GIS的區(qū)域景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析：以渭河下游河流沿線區(qū)域?yàn)槔齕J].干旱區(qū)研究，2008，25（6）：899-903.

[7] 賈艷艷，唐曉嵐，劉振威，等.長江沿岸蕪湖區(qū)段景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空演變分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（11）：78-87.

[8] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).土地利用現(xiàn)狀分類：GB/T 21010—2017[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2017.

[9] 謝余初，鞏杰，趙彩霞.甘肅白龍江流域水土流失的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)學(xué)，2014，33（3）：702-708.

[10] 謝花林.基于景觀結(jié)構(gòu)的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間特征分析：以江西興國縣為例[J].中國環(huán)境科學(xué)，2011，31（4）：688-695.

[11] 李曉燕，張樹文.基于景觀結(jié)構(gòu)的吉林西部生態(tài)安全動(dòng)態(tài)分析[J].干旱區(qū)研究，2005（1）：57-62.

[12] 沈海岑，薛聯(lián)青.基于土地利用變化的塔里木河下游區(qū)近20 a景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2020（11）：77-82.