基于敏感因子的界首市泉河用地評價

趙曉敏 顧韓 郭楊 黃瑩

摘要基于“綠色發(fā)展”理念，以2014年界首泉河及周邊5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的遙感影像及統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定流域用地敏感因子，利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)，對研究區(qū)土地利用信息進(jìn)行敏感性分析，對界首市泉河區(qū)域的土地敏感性進(jìn)行評價。結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域?qū)儆谥忻舾袇^(qū)，面積占62.6%，高敏感區(qū)與低敏感區(qū)各占6.7%和18.4%，不敏感區(qū)面積占12.3%。

關(guān)鍵詞生態(tài)敏感性；用地適宜性；用地布局；GIS

中圖分類號TU98文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）26-0071-03

Land Evaluation of Quan River in Jieshou City Based on Sensitive Factors

ZHAO Xiaomin1， GU Han1，2*， GUO Yang3 et al

（Heilongjiang Institute of Science and Technology， Harbin， Heilongjiang 150022；2. Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040； 3. Harbin University， Harbin， Heilongjiang 150086）

AbstractBased on the development of “green” concept， the article used the remote sensing image in 2014 and statistical data of Quan River and 5 villages， to determine land use sensitive factors， and using RS technology and GIS technology， the sensitivity analysis of the information of land use and sensitivity evaluation to Quan River of Jieshou City were conducted. The results showed that most of the areas belong to the midsensitive and accounted for 62.6%， high ensitive and low sensitive areas accounted for 6.7% and 18.4%， respectively， insensitive area accounts for 12.3%.

Key wordsEcological sensitivity；Land suitability；Land layout；GIS

十八大將生態(tài)文明建設(shè)融入我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的各方面和全過程，推動生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展。傳統(tǒng)的以土地開發(fā)和經(jīng)濟發(fā)展為前提的土地利用評價，已難以滿足區(qū)域發(fā)展的需求。以生態(tài)敏感性作為限制條件，展開用地適宜性評價，成為促進(jìn)城鎮(zhèn)間生態(tài)經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展的綠色紐帶[1]，可以更加準(zhǔn)確、清楚地為土地開發(fā)利用與生態(tài)資源保護提供科學(xué)依據(jù)，也能對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和城鎮(zhèn)建設(shè)可能帶來的生態(tài)問題進(jìn)行預(yù)測。

生態(tài)敏感性評價通常包括對水土流失、集水區(qū)等敏感區(qū)的確定及區(qū)域內(nèi)具有特殊價值的景觀和生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險評價等[2]，其目的是明確區(qū)域承受外界干擾能力、破壞后自身恢復(fù)能力。

生態(tài)敏感性是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康和穩(wěn)定性的主要表現(xiàn)和評判方法，敏感程度越大表示環(huán)境受人類活動或自然因素破壞的可能性就越大，越不適宜開發(fā)和建設(shè)。

20世紀(jì)60年代，伊恩[3]提出了生態(tài)敏感性評價模型，并在大型生態(tài)系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用[4]。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，生態(tài)敏感性評價對象和研究方法都趨于多元化[5]。國內(nèi)關(guān)于生態(tài)敏感性的研究主要集中在水土流失、土地退化、洪澇災(zāi)害等方面[6]，并在城市建設(shè)與規(guī)劃中得到重視[7]。因此，評價界首市泉河區(qū)域土地敏感性，提出用地適宜性程度的空間分布，可為區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展奠定科學(xué)基礎(chǔ)，對界首市泉河示范帶的生態(tài)規(guī)劃和土地開發(fā)利用具有重要意義[8]。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省界首市，屬泉河生態(tài)經(jīng)濟示范帶的重要區(qū)段，總面積88.2 km2。生態(tài)環(huán)境保護較好，未見污染源，景觀類型豐富，農(nóng)業(yè)種植形成季節(jié)性景觀。區(qū)域內(nèi)包含5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，分別為磚集鎮(zhèn)、顧集鎮(zhèn)、泉陽鎮(zhèn)、代橋鎮(zhèn)和舒莊鎮(zhèn)，共41個行政村，人口約57 678人。居民點分散，無序蔓延，村莊占據(jù)農(nóng)田現(xiàn)象突出，土地利用效率低。

1.2研究方法

1.2.1遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理。

1.2.1.1數(shù)據(jù)采集與選擇。

以2014年界首市Landsat-7TM遙感影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，影像選取上遵循云量少、噪音少、分辨率相對較高的影像選取原則，并對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正和幾何校正，以提高分類精度。同時，結(jié)合安徽省統(tǒng)計年鑒、阜陽市統(tǒng)計年鑒、界首市統(tǒng)計年鑒及實地調(diào)研數(shù)據(jù)、其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)資料作為參考。

1.2.1.2影像數(shù)據(jù)預(yù)處理。

遙感影像不同波段反應(yīng)的光譜特征不同，一般都是單波段組成的，因此，研究前要進(jìn)行波段融合和合成。運用ENVI 5.1中的Layer Stacking功能模塊實現(xiàn)波段融合，考慮到生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性和隨機性等特點，該研究的數(shù)據(jù)分析和地類提取仍以目視解譯為主，選取最佳波段組合會在很大程度上提高土地利用分類的精確度。在完成波段融合和最佳波段組合的選取后，對圖像進(jìn)行裁剪、融合和增強等處理。

1.2.2基于SVM的土地利用信息提取。

參考全國土地分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合界首市級研究區(qū)內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用和覆蓋特征結(jié)果，將研究區(qū)土地利用類型分為農(nóng)田、基本農(nóng)田、林地、水域、居住用地、道路6類。根據(jù)研究區(qū)的水系和濕地分布特征，結(jié)合紋理特征分析和歸一化植被指數(shù)（NDVI），借助于支持向量機（SVM）對研究區(qū)土地利用進(jìn)行分類。

1.2.3生態(tài)敏感因素指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)集成整理。

根據(jù)界首市泉河區(qū)域的生態(tài)環(huán)境以及區(qū)域內(nèi)基本農(nóng)田分布和濕地公園、自然保護區(qū)等生態(tài)限制，選取研究區(qū)生態(tài)敏感性評價因子（圖1）。

1.2.3.1植被選取。植被對于土地的生態(tài)貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在有機質(zhì)生產(chǎn)、水土涵養(yǎng)等方面，不同類型的植被對土地的生態(tài)服務(wù)價值不同。在植被因子選取上，根據(jù)生態(tài)敏感性相關(guān)基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)生態(tài)現(xiàn)狀實地調(diào)研和資料分析，選取了具有代表性和綜合性的評價因子，即林地覆蓋率、濕地面積比例、農(nóng)田面積比例[8]。

（1）林地覆蓋率。

歐陽志云等[9]和張明娟等[10]對國內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究表明，林地和草地對于減少土壤侵蝕、土地?fù)p失的貢獻(xiàn)最大。因此，植被覆蓋率越高，破壞后對區(qū)域生態(tài)影響越大，區(qū)域生態(tài)敏感性越高，結(jié)合研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀，選取林地覆蓋率為評價指標(biāo)。

（2）濕地面積比例與農(nóng)田面積比例。

研究區(qū)內(nèi)部有大面

積濕地公園，是維持研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。近年來，城區(qū)全面擴張，人口急劇增加，土地利用類型的變化會影響研究區(qū)內(nèi)部原有的景觀結(jié)構(gòu)，改變生態(tài)過程，影響著研究區(qū)的健康狀態(tài)。因此，可將濕地面積比例作為重要的敏感性因子，以增加研究區(qū)敏感性分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

土壤環(huán)境信息與地理空間位置之間存在典型的數(shù)量與時空關(guān)系，土壤環(huán)境空間數(shù)據(jù)是一種具有獨特特征的地球空間數(shù)據(jù)，能夠反映人類的施力、系統(tǒng)狀態(tài)、人類反饋與環(huán)境效應(yīng)之間的時空關(guān)系、數(shù)量比例和特征性質(zhì)，這種信息可以通過環(huán)境信息的數(shù)量化和圖形化來表示[9]。農(nóng)田作為基本用地類型，是人們的生活保障，其土壤環(huán)境直接影響著農(nóng)田的健康、社會穩(wěn)定及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。土地開發(fā)利用一旦對土壤造成破壞，恢復(fù)難度很大，因此土地的生態(tài)價值越高，土地的敏感性程度就越高，開發(fā)難度就越大。

1.2.3.2生態(tài)限制指標(biāo)。

生態(tài)限制指標(biāo)是指區(qū)域是否屬于國家為保護區(qū)域生態(tài)環(huán)境而通過實行相關(guān)政策劃定的具有特殊生態(tài)保護條例的已有的禁止開發(fā)區(qū)。該研究根據(jù)實地調(diào)查情況，將基本農(nóng)田保護、濕地公園2個區(qū)域類型作為區(qū)域生態(tài)敏感性分析的生態(tài)限制指標(biāo)。

1.3評價因子分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)研究區(qū)具體情況，結(jié)合以上方法，將生態(tài)敏感因素、自然因素、社會經(jīng)濟因素指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分級，并進(jìn)行重分類標(biāo)準(zhǔn)化處理。重分類分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2結(jié)果與分析

2.1植被敏感

針對區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和特征，敏感性因素選取了植被和生態(tài)限制2個派生因素。植被方面根據(jù)前文土地利用信息提取，選取了林地覆蓋率、濕地面積比例、農(nóng)田面積比例3個評價指標(biāo)。生態(tài)限制上，選取基本農(nóng)田和濕地公園作為評價指標(biāo)。該區(qū)域內(nèi)的林地面積較少，大部分行政村內(nèi)都是基本農(nóng)田，其余行政村也有農(nóng)田分布。根據(jù)實地調(diào)研和統(tǒng)計資料可知，區(qū)域內(nèi)有水域和小片濕地零散分布，考慮到濕地提取的準(zhǔn)確性不高和區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境特征，筆者將濕地和區(qū)域內(nèi)水域合并，以水域敏感性權(quán)重來計算。利用ArcGIS對各類用地斑塊面積進(jìn)行統(tǒng)計，得到各行政村的林地覆蓋率、濕地面積比例和農(nóng)田比例，再根據(jù)單因子分級標(biāo)準(zhǔn)，利用ArcGIS對各植被評價因子重分類標(biāo)準(zhǔn)化處理后，經(jīng)植被各評價因子相疊加，得到植被生態(tài)敏感性分級圖（圖2）。綜合分析圖2可知，研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域有大量植被覆蓋，屬于敏感性區(qū)域，少數(shù)行政村是極敏感和高敏感區(qū)。

2.2生態(tài)限制敏感

由于大部分行政村內(nèi)都由基本農(nóng)田或是尚未規(guī)劃有基本農(nóng)田項目，代橋鎮(zhèn)區(qū)域的兩灣濕地公園于2015年被認(rèn)證為國家級濕地公園，因此研究區(qū)大部分區(qū)域是有生態(tài)限制的。具體生態(tài)限制分布見圖3。

2.3生態(tài)敏感性綜合

綜合圖2、3，利用ArcGIS進(jìn)行再次疊加，得到研究區(qū)生態(tài)敏感性等級分布情況（圖4），區(qū)域分為極敏感區(qū)、高敏感區(qū)、中敏感區(qū)、低敏感區(qū)和不敏感區(qū)5個等級。圖4顯示，研究區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域?qū)儆谥忻舾袇^(qū)，占研究區(qū)的62.6%，高敏感區(qū)、低敏感區(qū)分別占6.7%和18.4%，

不敏感區(qū)僅占研究區(qū)的12.3%，位于距離濕地公園和泉河較遠(yuǎn)的2個行政村，因此在土地利用規(guī)劃和示范帶建設(shè)中，要充分考慮各等級敏感區(qū)的生態(tài)服務(wù)功能。低敏感區(qū)生態(tài)服務(wù)功能較弱，適用于區(qū)域發(fā)展建設(shè)，建設(shè)過程中也要確保一定的生態(tài)用地，以保證研究區(qū)綠色廊道的連續(xù)性。

3結(jié)論與建議

該研究通過利用GIS技術(shù)結(jié)合敏感因子的方法，對界首市河段區(qū)域土地敏感性進(jìn)行評價分析。結(jié)果表明，集中分布區(qū)為沿泉河途徑沿岸區(qū)域，是區(qū)域生態(tài)保護的核心層。土地在開發(fā)過程中，要嚴(yán)格把控生態(tài)保護紅線，禁止任何破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的活動及項目建設(shè)。建議充分利用區(qū)域內(nèi)濕地資源，以濕地保護、體驗及觀光為特色，打造濕地文化主題區(qū)，形成以生態(tài)保護為中心區(qū)的生態(tài)綠心。

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45卷26期趙曉敏等基于敏感因子的界首市泉河用地評價