基于GIS的廈漳泉閩南三角區生態敏感性分析

柳書常 李詩瑩 林歡 吳小剛

(福建農林大學 園林學院，福建 福州 350002)

隨著我國城市化進程的加快，人們日常生活、生產活動以及行為模式對自然生態的穩定產生了不同程度的影響。為加強人們對自然環境的重視與保護，促進未來城市與自然的和諧發展，生態敏感性評價作為一種客觀評價生態環境質量的有效方法被廣泛采用。生態敏感性指的是在一定自然環境條件下該地區的自然生態環境受自然要素與人為要素影響所產生的環境變化、出現問題的可能與程度大小。生態敏感性越高的區域，越容易被破壞，面對人為損害的恢復能力就越差，因此，應該對該區域的生態環境給予一定的重視與保護。

廈漳泉閩南三角區作為我國沿海地區經濟發展較為典型的區域，一直都扮演著海上絲綢之路起點的重要角色，但高速發展的經濟使人們忽視了自然環境的保護建設，忽視了該區域內的生態環境平衡。本文旨在對廈漳泉閩南三角區進行生態敏感性評價分析，以因地制宜選擇合適的生態敏感性因子如土壤、植被、高程等，利用ArcGIS空間分析方法，對其生態的敏感程度進行測度，以期為閩南三角區的景觀規劃和區域可持續發展提供建議和科學依據。

1 廈漳泉閩南三角區基本概況與研究方法

1.1 廈漳泉閩南三角區概況

本文的研究區域為福建省東南沿海一帶的廈漳泉(廈門、漳州、泉州)，是閩南三角地區，該區域也被譽為“閩南金三角”(見圖1)。閩南三角區與臺灣海峽相鄰，與臺灣隔海相望，作為極具活力的經濟一體化產業區之一，發揮著重要作用。該區域的地勢從西北至東南呈降低的走勢。全區的海拔高度范圍處于1 800m以下，最高點高程為1 828m。其與長三角、珠三角、環渤海三角都屬于我國目前規模較大的沿海區域經濟體，為區域及周邊地區帶來良好的經濟效益。廈漳泉閩南三角區的氣候類型屬亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫在21℃左右，季節變化不大。截至2019年底，閩南三角區的土地總面積約25 603.61km2，常住人口約1 819萬人，GDP總量約20 683.53億元。福建省GDP總量的48.79%來自該地區，充分說明了閩南三角區作為沿海經濟開發區，在城市建設、國家發展以及促進兩岸經濟貿易合作、一帶一路戰略實施中發揮的重要作用[1-3]。

圖1 閩南三角區地理位置

1.2 生態評價因子的選擇

廈漳泉閩南三角區的生態敏感性主要受自然因素影響，因此本文從地形(高程、坡度)、土地利用類型、植被、土壤、河流水系幾方面展開對閩南三角區生態敏感性的研究和評價。

1.2.1 地形

地形條件對于植被的生存條件、物種的多樣性以及人們的行為情況都有很大的影響。本研究區域屬于沿海地區，歷史上洪澇水災頻發?？紤]到隨著高程的增加溫度會逐漸下降，隨著坡度的升高物種多樣性也會逐漸減少，人們的行為活動也會越來越少，因此，本文選擇地形(高程、坡度)作為分析該區域生態敏感程度的因子。

1.2.2 土地利用類型

在城市開發建設過程中，土地利用的合理性同樣影響著生態系統的穩定。若是土地利用的類型不恰當，會造成一定程度上的人地矛盾，使得生態系統環境敏感性增高。因此，本文選擇土地利用類型作為分析該區域生態敏感程度的因子。

1.2.3 植被

植被的覆蓋度能夠反映出植物的生長情況、群落豐富程度。植被覆蓋度與研究區內植物的數目、植被的生長環境、群落的豐富程度均呈現正相關關系，廈漳泉閩南三角區的植被類型以常綠闊葉林為主。因此，本文選擇植被覆蓋度作為分析該區域生態敏感程度的因子。

1.2.4 土壤

土壤侵蝕的程度越大，對于相關動植物的危害就越明顯，受到侵蝕的區域的生態敏感性也隨之升高。本研究區域位于沿海地段，受到潮汐變化以及冷暖氣流交替的影響，每年七八月份時常出現臺風，該區域土壤所受侵蝕的主要因素為風力與水力。因此，本文將土壤侵蝕(主要為風力、水力侵蝕)作為評價該區域生態敏感程度的因子。

1.2.5 河流水系

科學研究表明，離水域距離越近的區域，其生態條件也就越優良，物種的生存條件越好，生態敏感性也會隨之升高。廈漳泉閩南三角區有著豐富的水文資源，許多流量較大的河流水系流經此處，比如漳州的九龍江，泉州的晉江、洛陽江等。這些自然水域江河普遍都對周邊區域帶來積極影響，對該地區的發展起到推進作用。因此，本文選擇河流水系(通過設立緩沖區的思路)作為分析該區域生態敏感程度的因子。

1.3 數據來源

本文研究所選取的數據來源如下：

(1)全區高程DEM的數據來源：地理空間數據云網站(http://www.gscloud.cn/search)中下載的GDEMV2，選取30m×30m分辨率的DEM數字高程數據作為制作高程、坡度模型的基礎數據。

(2)土地利用的數據來源：FROM-GLC(http://data.ess.tsinghua.edu.cn/)2017年的土地覆蓋數據。

(3)植被覆蓋度的數據來源：選取中國科學院資源環境科學數據中心網站2018年中國年度植被指數(NDVI)空間分布數據。

(4)土壤侵蝕數據來源：選取中國科學院資源環境科學數據中心網站1995年土壤侵蝕的空間分布數據。

(5)本文運用2019年閩南三角區行政區邊界數據，作為輔助數據。

1.4 研究方法

鑒于閩南三角區生態敏感性大部分是受自然因素所影響，因此選取了其中較為重要的幾個相關評價因子。參考國內前沿學者所做的研究，將生態敏感性程度劃分成5個不同梯度等級，將生態敏感區分為5個不同程度的區域，并建立研究所需的評價指標體系(見表1)。將所得數據導入ArcGIS10.2建立數據模型并形成GIS數據處理流程圖(圖2)。[1-3]

表1 閩南三角區生態敏感性評價因子及分級體系

圖2 GIS數據處理流程

在對閩南三角區進行敏感性綜合分析之前，本文采用層次分析法(AHP)對各個評價因子進行權重計算。該方法用于計算研究專家的得分權重，需要對其一致性進行檢查和分析。

2 研究結果與分析

2.1 單因子生態敏感性

2.1.1 地形因子

閩南三角區從地勢地貌上看，呈現西北高東南低的遞減特征。由于城市建設以及人類活動需要占據較大的平原、地勢較低丘陵、盆地或者是河谷，從高程因子分析發現，整體來說生態敏感性并不高。高、極高敏感類型的區域占整個研究區域的6.63%，主要分布在該地區西部一些較高的山體，且呈現較為零散的分布，其余均為中及以下敏感區(見表2、圖3)。

表2 高程因子的單因子生態敏感性分析結果

圖3 高程因子的單因子生態敏感性分析結果

閩南三角區處在多山地、丘陵地貌，因此，坡度成為影響土地使用以及評價生態敏感性的重要指標因子。本文根據城市建設的要求以及閩南三角區的現狀地勢地貌，對坡度因子進行分析，結論為：在坡度因子上，整體上生態敏感性處于較高敏感的程度。中高與極高程度敏感分區的面積占研究區的67.92%，主要集中分布在研究區的西部的山地以及北部的丘陵。不敏感區以及低敏感區分別占研究區域的6.39%、25.69%，分布在東部平原地帶以及南部沿海地區(見表3、圖4)。

圖4 坡度因子的單因子生態敏感性分析結果

表3 坡度因子的單因子生態敏感性分析結果

綜合上述高程以及坡度因子的分析發現，閩南三角區的西北側山地，雖從高程因子分析上大部分還是處于中低敏感區，但由于坡度的變化在高程較低的地方還是存在比較敏感的區域，由此看出，該研究區域的生態系統是相對較不穩定的。

2.1.2 土地利用類型因子

從整體上看，閩南三角區的土地利用類型因子敏感程度較高。其中，中、高、極高敏感區面積占研究區域總面積的87.95%，幾乎覆蓋整個研究區域，主要利用類型為林地以及水域。不敏感區以及低敏感區面積分別占11.93%、0.11%，主要分布于廈門市大部分地區、漳州市北部一角以及泉州市沿海一帶的城市建設用地以及一些裸地(見表4、圖5)。

圖5 土地利用類型因子的單因子生態敏感性分析結果

表4 土地利用類型因子的單因子生態敏感性分析結果

閩南三角區的土地利用類型具有多元性，其中包括耕地、林地、城市建設用地、水域、園地、草地、裸地、濕地。由于林地占閩南三角區總面積的絕大部分，生態環境較為脆弱，在進行開發建設時，需要注意以“生態優先”為首要原則，切忌破壞原有林地資源，挑戰資源的底線，從而保護生態敏感區。

2.1.3 土壤侵蝕因子

閩南三角區的土壤受到侵蝕的因素以水力為主，伴隨著輕度風力侵蝕。從整體上看，閩南三角區土壤侵蝕因子生態敏感性較低。其中，不敏感區、低敏感區面積占研究區域總面積高達98.49%，大部分區域都只受到微度水力的侵蝕。其余的中、高、極高敏感區零星覆蓋在研究區域的一些受侵蝕較為嚴重的區域。其中，漳州市極高敏感區相對較多(見表5、圖6)。

圖6 土壤侵蝕因子的單因子生態敏感性分析結果

表5 土壤侵蝕因子的單因子生態敏感性分析結果

由于閩南三角區的林地分布較多，且破壞程度較輕，建設用地主要分布在沿海以及少部分山區中，雖因地理位置常常受到風力、水力的侵害，但由于植被豐富，對于土壤起到了一定保護作用，因此，水土流失程度一般。在生態建設工作中，應注意保持原有植被，嚴禁過度開墾與放牧等活動，避免如長江流域這樣的地區由于植被破壞，使得水力、風力這些客觀潛在因素隨時爆發從而破壞土壤。

2.1.4 植被覆蓋因子

閩南三角區植被覆蓋的水平較高，因為受到亞熱帶溫暖濕潤氣候的影響，區域內主要以自然植被為主。閩南三角區在植被覆蓋因子分析中，從整體上看，中、高以及極高敏感類型的敏感分區面積在研究區中占比高達92.85%，占據了研究區大部分的面積。而不敏感區以及低敏感區占比分別為0.74%、6.42%，分布在廈門市域以及泉州市域的沿海一帶(見表6、圖7)。

圖7 植被覆蓋因子的單因子生態敏感性分析結果

表6 植被覆蓋因子的單因子生態敏感性分析結果

植被覆蓋度是相對較為重要的評價因子之一。在整個閩南三角區中，植被覆蓋的程度總體較好。但不難發現，廈門市幾乎全市的植被覆蓋度在整個研究區中處于較弱地位。可以看出，雖然廈門市的城市建設在三座城市中是較為突出的，但對于植被的保護利用卻是在這三座城市中處于弱勢地位。因此，在進行城市開發與建設同時,要注意及時保護原始植被覆蓋度高的地區,并在一定程度上盡力恢復受損地區的植被覆蓋度,以提高植被覆蓋率,減少因土壤侵蝕導致水土流失的潛在危害的發生。

2.1.5 水系因子

閩南三角區有眾多流量較大的河流，例如晉江、九龍江等，但由于多流經高低不平地勢，水域沒有明確的集中區域，更多的是散落分布著大大小小的水庫。水系評價因子從整體上看，該區域的生態敏感性呈現較低的狀態。其中低敏感以及不敏感類型的生態敏感分區面積在研究區總面積中占比69.31%，主要是覆蓋于該區域的南、北、西地勢較高的山地。而高、極高敏感區面積占總比重的9.49%，主要分布在區域的東部沿海地區與中部低矮平原區河流水庫集中處(見表7、圖8)。

圖8 水系因子的單因子生態敏感性分析結果

表7 水系因子的單因子生態敏感性分析結果

就整個閩南三角區而言，越靠近水域的區域其經濟活動越頻繁，相對應的區域城市化水平就較高，尤其是水系下游地段。但越靠近水系，如泉州、漳州等主城區，其生態敏感性也就越高。因此，在直面于水系周邊區域的時候，首先應減少不必要的建設活動，其次應加強對周邊區域水土流失的治理與防護，盡可能做到在保護中建設、在建設中保護。

2.2 綜合生態敏感性

2.2.1 生態敏感因子權重的確定

本文在國內學者研究成果的基礎上，采用層次分析法合理確定各因子的權重。具體步驟如下：

依據高程、坡度、水系緩沖區、土地利用類型、土壤侵蝕、植被覆蓋度6個因子，構建六階判斷矩陣(見表8)，利用層次分析法進行研究，對各個特征向量進行獲取和分析，再計算出各因子對應的權重值(見表9)。本研究針對所做的六階判斷矩陣計算得到的CI值為0.036，查表得到對應的RI值為1.260，計算得到CR值為0.029<0.1。因此，可以判斷六階矩陣滿足一致性檢驗，計算出的權重是一致的。[5-7]

表8 各因子六階判斷矩陣

表9 AHP層次分析結果

2.2.2 綜合生態敏感性分析

總體上，閩南三角區的生態敏感性從綜合角度上程度較高，表現為西高東低、北高南低的空間規律。極高敏感和高敏感類型分區面積在研究區面積中占比為75.66%，其中極高敏感區分布呈現點狀分散，但同時密度也較高，兩區均分布在閩南三角區的林地區域；中敏感類型分區面積在研究區總面積中占比為18.86%，主要分布于泉州市的東部、廈門市的中部、漳州市的東部以及南部；不敏感和低敏感類型分區面積在研究區總面積中占比5.48%，主要分布在這幾座城市的東南沿海地帶與洼地平原地區，都是固有的城市建設用地(見表10、圖9)。

圖9 閩南三角區綜合因子生態敏感性分析結果

表10 閩南三角區綜合因子生態敏感性分析結果

在城市建設、生態保護的過程中，需要注意的是極高、高敏感區均為生態極其脆弱的區域，若人類活動過多，便會破壞生態脆弱區，且在短時間內不易恢復。因此，在研究區域內有1 869 278.03hm2的面積(約占75.66%)需要提高恢復力度，加強重點保護，其中448 478.14hm2宜嚴禁建設活動，維持原有生態多樣性。中敏感區作為生態比較脆弱的區域面積為465 827.56hm2，占18.86%。它雖被允許發展，但容易在人為的干擾下對環境產生相應的影響與傷害，即使可以進行自我修復，過程卻較為緩慢，所以針對此類地區應該合理控制開發利用，因地制宜進行建設。低、不敏感類型分區面積為135 381.55hm2，占研究區域總面積的5.48%。作為對生態環境影響并不大的區域，可進行建設強度較大的工程，但也不能隨意建設開發，仍需要按照建設環境生態指標來進行有原則有措施的可持續的開發建設。

3 結語

生態敏感性分析評價是通過對研究區的生態敏感性進行分析得出該區域敏感性較高的區域，并對此類區域進行重點保護，保證研究區內的生態環境穩定，促進研究區的可持續發展。本文針對廈漳泉閩南三角區的自然生態環境現狀特性，構建相對應的自然生態因子，利用GIS技術進行生態敏感性分析，獲得閩南三角區不同敏感程度分區在空間上的分布特征，為閩南三角區的未來建設提供科學依據。

閩南三角區生態敏感性評價結果顯示，極高敏感區占比18.15%，高敏感區占比57.51%，中敏感區占比18.86%，低敏感區占比5.46%，不敏感區占比0.02%。總體的特征呈現水平地帶性，限制方向由東向西。本文將評價結果與閩南三角區的實際情況進行比較，發現閩南三角區具有生態價值的水系、具有研究價值的林地和生態保護區均屬于高及以上程度生態敏感分區；而遠離水體、無地質災害區域都處于低、不敏感區內，評價結果與現實相吻合。

針對閩南三角區生態環境分區的生態保護措施與建議如下：

(1)針對極高、高敏感區，應明確禁止開發建設工程，嚴禁過度放牧、亂砍濫伐，維持該地區生態環境的原始性，不允許任何人為干擾破壞。

(2)針對中敏感區，積極開展生態防護林、生態保護區建設，退耕還林，明確開發與保護之間的關系，因地制宜進行生態產業發展。

(3)針對低、不敏感區，在保證環境保護的前提下進行相應的建設活動，可嘗試發展第二或第三產業，提高城鎮綠化率，創造出舒適宜人的綠色生態空間。

(4)大力發展循環經濟，建設具有經濟效益與生態保護效益的生態城鎮、示范區，實現閩南三角區的可持續發展。

閩南三角區在各方面均具有豐富的資源，經濟建設較好。隨著城市建設的發展，對生態環境必定帶來挑戰。因此，要保護好具有先天優越條件的區域；對已破壞的生態環境，需進行合理恢復，建設有秩序有目標的貫穿于整個區域的生態廊道，維持生態平衡與完整，促進城市建設往更好更健康的方向發展。