基于Arcgis 技術的生態區功能識別和分類保護對策研究

許 迪，李麗珍，劉 韜，吳艷林，姚 磊，張遠昆

（昆明市生態環境科學研究院，云南 昆明 650000）

0 引言

人為活動與環境的相互作用決定著自然生態系統的發展和演化方向，為了促進節約資源能源和保護生態環境的體制、機制更加完善，環境風險防范能力明顯增強，經濟發展和人口、資源、環境相協調，社會經濟發展與資源環境承載力相適應，經濟發展質量和效益顯著提高，利用GIS技術，結合昆明市自然地理特征、主體功能區布局以及發展規劃，對其進行生態區功能識別和分類保護對策研究，提出構筑“三屏兩區一帶”的生態空間布局體系，為昆明市生態安全及區域生態文明建設提供參考。

1 技術與方法

1.1 研究區域概況

昆明市地處東經102°10′～103°40′，北緯24°23′～26°22′，位于云南中部湖盆群的中心地帶，北臨金沙江，與四川省涼山州會東縣、會理縣隔河相望；南與玉溪市紅塔區、峨山縣、江川縣、澄江縣、華寧縣及紅河州彌勒縣相鄰；東與曲靖市會澤縣、馬龍縣、陸良縣和紅河州瀘西縣相連；西與楚雄州武定縣、祿豐縣及玉溪市易門縣接壤。東西最大橫距151 km，南北最大縱距218 km，包括五華區、西山區、盤龍區、官渡區、呈貢區、晉寧區、東川區、安寧市、宜良縣、富民縣、祿勸縣、尋甸縣、石林縣、嵩明縣等七區一市六縣（含滇中新區、經開區、高新區、度假區、陽宗海保護區），國土面積21012 km2，土地利用類型主要分為林地、旱地、自然保留地、水田、建筑用地、園地及水域，其中以林地、旱地、自然保留地、水田及建筑用地的面積占比較為突出，分別占昆明市國土面積的49.82%、19.79%、12.20%、4.41%、3.20%。

1.2 基于GIS技術的生態區保護地識別與分類

1.2.1 基礎數據矢量化

通過解析衛星影像，利用ArcGIS對土地利用現狀圖、水環境管控單元分布圖、大氣環境管控分區圖等相關圖件資料進行矢量化，統一坐標，配準圖件確定區域范圍及基礎地理空間數據。

1.2.2 識別并對生態區保護地分類

根據昆明市的地理環境因素，以生態系統中水土保持能力指數、水源涵養服務能力指數以及生物多樣性維護功能作為評估指標，將三項生態系統的重要性評估指標進行綜合評估，以直觀表現昆明市的生態系統功能重要性分布特征[1]。以水環境管控單元作為基準圖層，疊加大氣環境管控分區的基礎上，逐步融合生態和土壤等各類管控分區，通過數據提取與疊加分析，整合形成生態空間識別方案，對研究范圍內污染突出、風險高、開發強度大的區域，做到進一步細化；對開發強度較低、生態功能重要且以生態保護為主的區域，將其管控單元尺度適當放大，可包括多個鄉鎮；對空間位置相鄰、功能定位和環境管控要求等相類似，并沒有明顯差異的管控單元進行合并，最后以行政邊界進行擬合，完成對生態區保護地的分類工作。

評估指標：

（1）水土保持能力指數評估模型：

式中：Spro—水土保持服務能力指數；NPPmean—多年植被凈初級生產力平均值；Fsio—坡度因子；K—土壤可侵蝕因子[1]。

（2）水源涵養功能指數評估模型：

式中：WR—生態系統水源涵養服務能力指數；NPPmean—多年植被凈初級生產力平均值；Fsic—土壤滲流因子；Fpre—多年平均降水量因子；Fsio—坡度因子[1]。

（3）評估模型：

式中：Sbio—生物多樣性維護服務能力指數；NPPmean—多年植被凈初級生產力平均值；Fpre—多年平均降水量；Ftem—多年平均氣溫；Falt—海拔因子[1]。

1.2.3 空間數據庫構建

利用GIS的空間數據處理技術，將生態空間分布的識別結果與空間保護的需求進行分析匯總，建立環境功能區劃空間數據庫，構筑“三屏兩區一帶”的生態空間布局體系。

1.2.4 生態區分類結果

利用GIS的綜合制圖及可視化功能，形成生態系統保護圖，在數據庫中利用GIS的統計與檢索功能對其進行分類匯總，結果顯示劃定自然保護區9個，國家森林公園4個，水資源保護區20個及濕地公園2個，見圖1。

圖1 昆明市生態系統保護圖

1.3 功能區分類保護對策

昆明市最主要的生態系統服務功能就是生態系統調節服務功能，對提高昆明市生態環境和人民生活質量起到積極的作用。通過對生態區功能系統大數據的建設與應用，將生態系統功能區進行分類，提高生態環境監管能力的同時，創新對數據服務、數據管理和數據決策的應用模式，建設生態環境質量監管平臺，建立生態環境大數據及生態環境“一張圖”與“監測-溯源-管控-評估”的管理機制，實現生態環境質量精準監測、實時溯源、及時管控、效果評估，為昆明市污染防治及生態環境管理決策提供技術支撐[1-6]。

（1）自然保護區

結合昆明實際，促進生物多樣性保護和以自然修復為主的生態建設，加強對山水林田湖草等自然生態系統的保護和修復，加強建設用地的空間管制，調減森林采伐的限額，強化土地集約利用，限制建設項目使用林地審批，禁止進行大規模開發與建設。

（2）國家森林公園

促進物種資源的交流，提高生態系統完整性和連通性。以昆明市生物多樣性為重點開展調查與跟蹤監測，加強對遺傳多樣性的保護，加快物種資源庫的建立，促進瀕危物種的保護，推進生態財富的傳承與發展。通過持續開展生物多樣性的本底綜合調查、編目以及典型物種跟蹤監測，來達到不斷完善生物多樣性保護基礎數據的目的，建立生物資源數據庫，建設生物多樣性保護科研監測體系，并對昆明市外來入侵物種進行調查與風險評估，積極防范外來物種入侵。

（3）水源保護區

在規劃的引領下，持續開展水環境的綜合整理、水生態環境的恢復、水資源的科學管控，優化監測與監控體系，削減飲用水水源保護區內主要污染物總量，實現水源涵養能力進一步提升，生態環境問題得到明顯改善。保護與管理模式更加規范，因地制宜實施重要水源地的監控能力建設、湖庫型水源地富營養化與水華防治、保護區整治與生態環境修復、保護區內部的風險源進行應急防護。持續推進農村集中式飲用水水源保護區劃定，依法清理集中式飲用水水源保護區內排污口和規模化畜禽養殖，對其上游或補給區可能影響水源環境安全的生活污水、垃圾、畜禽養殖產生的污染物等風險源進行排查治理與管控。

（4）濕地公園

實施滇池和陽宗海湖濱濕地恢復與建設，按照“退、減、調、治、管”多管齊下的保護治理綜合措施，提升滇池與陽宗海環湖濕地水質凈化能力。新建滇池外海西岸濕地、福保半島生態濕地、寶象河水庫入庫濕地和陽宗海湖濱濕地，與此同時，持續開展滇池內源污染治理，降低氮磷營養鹽濃度，重點控制藍藻水華，強化湖面與河道保潔管護，采取適度的人工干預，恢復滇池湖體水生植被，完善魚類、鳥類等生物棲息生境，及時打撈處置水葫蘆、大薸和垃圾等，改善湖泊水生態環境系統，開展滇池水生植被生態修復技術示范，形成成熟的生境改善及植被修復技術體系，完善滇池流域和陽宗海流域水生生物多樣性調查與觀測網絡建設，開展水生生物完整性評價。

2 結果與討論

昆明的生態系統中氣候調節功能突出，其次為水源涵養功能，利用Arcgis技術對生態區功能進行識別和分類實現對生態系統功能的可視化與量化，結果表明水源保護區20個，占全市面積的11.65%，見表1，水源涵養功能是昆明市調節服務功能乃至生態系統服務功能中至關重要的，可以為當地涵養水源與水質改善提供保障，同時還可以為區域降溫增濕做出貢獻。

表1 保護地面積明細表

表2 保護地類型明細表

3 結論

結合昆明生態環境的實際定位，立足資源稟賦、資源環境承載力和產業基礎，通過對生態保護區進行功能識別及分類保護對策研究，堅持“量水發展，以水定城”理念，統籌優化城市綠色發展空間，科學布局生產空間、生活空間和生態空間，切實抓好生態文明建設，構筑“三屏兩區一帶”的生態空間布局體系，為昆明市生態安全及區域生態文明建設提供參考。