基于GIS技術的荔波縣生態敏感性評價

智揚坤，柳華富，黃小祥，姚成林

（1.貴州華旭林業勘察設計有限公司，貴州貴陽 550009；2.貴州茂蘭國家級自然保護區管理局，貴州荔波 558400）

生態環境敏感性是指生態系統對人類活動干擾和自然環境變化的反映程度，是用來顯示生態系統穩定性的重要方式，它綜合了眾多的環境因素，能夠說明生態環境問題發生的難易程度和可能性大小[1-2]。目前，我國在生態敏感性研究領域逐步由單一生態因子探究轉變為多因子研究，研究對象和研究途徑呈現多元化態勢[3]。近年來，基于土地利用方式評價區域生態敏感性的文獻較多[4]。王振鵬等通過計算土地利用強度和生態系統服務價值等指標,建立數學模型，得到萬州區生態系統服務價值的土地生態敏感性[5]。吳獻文等以珠三角城市群自然資源本底數據的提取結果，運用GIS 技術，構建因子評價指標體系，評估了該區域生態敏感性[6]。魏嬋娟等利用資源環境基礎數據庫揭示了我國土地生態敏感性的空間分布特點[7]。李哲應用熵值法構建穆棱市生態環境敏感性評價模型，并用隨機森林法得出穆棱市生態環境敏感性隨時空變化的結論[8]。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

荔波縣是貴州省最南端的縣城，南與廣西接壤，是國家主體功能區建設試點示范縣，既是主體功能分區中的丘陵谷地石漠化防治與生物多樣性保護區，也是“兩江”上游重要的生態安全屏障和水源涵養功能區[9]。荔波縣地形地貌復雜，具有典型的南方喀斯特地形地貌，80%的面積均為喀斯特巖溶山地，自然生態環境表現出復雜性和脆弱性[10]。荔波縣擁有“中國南方喀斯特”世界自然遺產地和“世界人與生物圈保護區”兩張世界級名片，同時是國家5A 級旅游景點、國家全域旅游示范區、國際旅游目的地和國家生態示范區。

1.2 數據來源與處理

自然保護地矢量數據為整合優化前的數據；數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）源于地理空間數據云（http://www.gscloud.cn）ASTERGDEM 30M，用ArcGIS 提取海拔和坡度；植被指數為地理空間數據云2020 年Landsat8 OLI_TIRS 衛星數字產品遙感影像，利用遙感圖像處理平臺（The Environment for Visualizing Images，ENVI）處理得到。參考資料采用荔波縣第三次國土調查成果、行政區劃及高清影像圖。

1.3 生態敏感性評價方法

采用單因子評價和多因子綜合評價相結合的方法。構建反映荔波縣生態敏感性的評價因子，按照敏感性評價等級完成單因子生態敏感性分級評價，然后通過層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定各因子權重值，依據各因子的權重值計算得到綜合生態敏感性數據，完成荔波縣的生態敏感性綜合分析與評價。

1.3.1 評價指標選取

評價指標參考《全國生態功能區劃（修編版）》中的生態敏感性評價方法，結合荔波縣生態環境特征，選擇自然資源、社會因素和地形地貌3 個方面要素5 個因子構建指標體系（見表1）。

表1 單因子生態敏感性指標

1.3.2 評價指標的權重計算

邀請專家對5 項評價因子進行重要性打分，借助SPSSPRO 將打分結果錄入判斷矩陣后構建評價矩陣計算得到特征向量，矩陣的邏輯錯誤采用一致性檢驗判斷，若不通過，則需要重新構建，最終使得模型權重的選擇更具合理性。由表2 可知，自然保護地的權重為28.154%，植被指數為22.098%，土地利用現狀為19.970%，坡度為17.205%，高程為12.572%。

表2 AHP 層次分析結果

結果表明：最大特征根為5.136，根據RI 表得到對應RI 值為1.11，故CR=CI/RI=0.031 ＜0.1，一次性檢驗合格。

1.3.3 綜合評價方法

利用ArcGIS 將各因子重分類后分級得到各單因子生態敏感性，再根據因子權重值進行柵格疊加計算得到荔波縣生態敏感性綜合評價結果。計算公式為

式中：SSi為評價單元生態敏感性結果；wi為第i(=1,2,3,…,n)個因子的權重值；fi為第i(=1,2,3,…,n)個因子的生態敏感性指數。

2 結果與分析

2.1 單因子生態敏感性評價結果

從自然保護地生態敏感性來看，自然保護區面積為705.816 4 hm2，占自然保護地面積的81.25%，占國土面積的29.17%，是荔波縣分布最多的一類自然保護地，也是生態敏感性最高的區域。

在植被指數敏感性評價中，高度敏感與極度敏感區域占比達到了91.70%，說明荔波縣生態良好，森林植被處于優異的自然生長狀態，植被指數在0.8 以上的區域面積最大，為1 303.168 7 hm2。

荔波縣林地面積最大，為1 762.464 4 hm2，占比達到了72.85%，屬于極度敏感區域。從敏感性區域分布來看，林地與自然保護地有著緊密關系。耕地是第二大影響因子，耕地與林地縱橫交錯，相互咬合，以佳榮鎮最為突出。

在高程敏感度中，極度敏感區主要分布于荔波縣佳榮鎮、甲良鎮和黎明關鄉3 個片區。不敏感區與水系關系密切，表現為集中分布：以樟江河為主線，從蘭鼎山省級森林公園一直延伸到大小七孔；西南方為打狗河片區；其他2 個片區為三岔河、七彩河沿線。高程敏感因子中，高度敏感區域面積最大，達到785.939 6 hm2，占比為32.49%。

坡度不敏感區域主要集中在樟江河兩側5 km 范圍的陡坡地帶及茂蘭保護區以北至瑤麓單性木蘭縣級自然保護區之間。高度以上敏感性區域面積較小，比例為7.55%。具體結果見表3。

表3 荔波縣單因子及綜合生態敏感性評價

2.2 綜合生態敏感性評價結果

在各生態敏感性因子的綜合影響下，荔波縣生態敏感性由高到低表現為偏遠地區向縣城靠攏。高度敏感及以上的生態敏感性面積為1 074.327 4 hm2，比例為44.41%，說明荔波縣整體生態敏感性較高，生態環境受外界干擾反應強烈，高度敏感區分布與自然保護地接近，說明自然保護地是影響荔波縣生態敏感性的主要因素。

中度及以下敏感區面積為1 344.963 4 hm2，占55.59%。該區域可進行旅游開發建設，尤其是樟江河沿線兩側5 km 的區域。其余分布在坡度較小、海拔較低的區域，與耕地有較強的關聯性。非敏感和低敏感區域在不考慮其他管制因素的情況下，發展空間相對充足（見圖1）。

圖1 荔波縣單因子及綜合生態敏感性評價

3 結論與討論

荔波縣總體生態敏感性較高，分布面積廣，主要受自然保護地、植被覆蓋度等因素影響，高度生態敏感以上區域大多分布在自然資源豐富、植被覆蓋率高且生態環境受到破壞后難以短時間恢復的地帶。

荔波縣是貴州省著力打造世界級旅游目的地的示范縣。其旅游開發建設在不斷加強，旅游人數也在逐年增加，旅游發展在產生經濟效益的同時給荔波縣的生態保護帶來了極大挑戰。旅游開發建設應充分秉持“生態優先”的原則，保證荔波縣全域生態系統的穩定性與完整性，特別是自然保護地及周邊區域，應盡量限制旅游開發或禁止開發。

目前的研究仍然存在時空分辨率、數據差異等方面的不足，未來的研究應發揮人工智能和大數據優勢，向精細化、精準化和多元化方向發展，更深入地探究人為活動與生態環境效應之間的互饋機制，將人為活動對生態環境變化的影響轉為互利關系，最終促進人與自然和諧發展。