基于GIS技術(shù)的荔波縣生態(tài)敏感性評價(jià)

智揚(yáng)坤 柳華富 黃小祥 姚成林

摘 要 從自然資源、地形地貌、社會(huì)因素3方面選取5個(gè)生態(tài)因子構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合層次分析法和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），對貴州省荔波縣生態(tài)敏感性進(jìn)行綜合分析與評價(jià)。結(jié)果表明：荔波縣整體生態(tài)敏感性較高，主要受自然保護(hù)地的影響，集中分布在自然資源和生物多樣性豐富、植被覆蓋度高的區(qū)域。荔波縣綜合生態(tài)敏感性由低到高分為5個(gè)敏感等級，其中不敏感區(qū)面積364.873 1 hm2，占評價(jià)總面積的15.08%；輕度敏感區(qū)面積407.451 4 hm2，占16.84%；中度敏感區(qū)面積572.638 9 hm2，占23.67%；高度敏感區(qū)面積423.608 8 hm2，占17.51%；極度敏感區(qū)面積650.718 6 hm2，占26.90%。

關(guān)鍵詞 生態(tài)敏感性；GIS技術(shù)；層次分析法；貴州省荔波縣

中圖分類號：X826 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.039

生態(tài)環(huán)境敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對人類活動(dòng)干擾和自然環(huán)境變化的反映程度，是用來顯示生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要方式，它綜合了眾多的環(huán)境因素，能夠說明生態(tài)環(huán)境問題發(fā)生的難易程度和可能性大小[1-2]。目前，我國在生態(tài)敏感性研究領(lǐng)域逐步由單一生態(tài)因子探究轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘁蜃友芯?，研究對象和研究途徑呈現(xiàn)多元化態(tài)勢[3]。近年來，基于土地利用方式評價(jià)區(qū)域生態(tài)敏感性的文獻(xiàn)較多[4]。王振鵬等通過計(jì)算土地利用強(qiáng)度和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值等指標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，得到萬州區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的土地生態(tài)敏感性[5]。吳獻(xiàn)文等以珠三角城市群自然資源本底數(shù)據(jù)的提取結(jié)果，運(yùn)用GIS技術(shù)，構(gòu)建因子評價(jià)指標(biāo)體系，評估了該區(qū)域生態(tài)敏感性[6]。魏嬋娟等利用資源環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫揭示了我國土地生態(tài)敏感性的空間分布特點(diǎn)[7]。李哲應(yīng)用熵值法構(gòu)建穆棱市生態(tài)環(huán)境敏感性評價(jià)模型，并用隨機(jī)森林法得出穆棱市生態(tài)環(huán)境敏感性隨時(shí)空變化的結(jié)論[8]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)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(qū)建設(shè)試點(diǎn)示范縣，既是主體功能分區(qū)中的丘陵谷地石漠化防治與生物多樣性保護(hù)區(qū)，也是“兩江”上游重要的生態(tài)安全屏障和水源涵養(yǎng)功能區(qū)[9]。荔波縣地形地貌復(fù)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(tài)環(huán)境表現(xiàn)出復(fù)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(chǎn)地和“世界人與生物圈保護(hù)區(qū)”兩張世界級名片，同時(shí)是國家5A級旅游景點(diǎn)、國家全域旅游示范區(qū)、國際旅游目的地和國家生態(tài)示范區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

自然保護(hù)地矢量數(shù)據(jù)為整合優(yōu)化前的數(shù)據(jù)；數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）源于地理空間數(shù)據(jù)云（http：//www.gscloud.cn）ASTERGDEM 30M，用ArcGIS提取海拔和坡度；植被指數(shù)為地理空間數(shù)據(jù)云2020年Landsat8 OLI_TIRS衛(wèi)星數(shù)字產(chǎn)品遙感影像，利用遙感圖像處理平臺(tái)（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(diào)查成果、行政區(qū)劃及高清影像圖。

1.3 生態(tài)敏感性評價(jià)方法

采用單因子評價(jià)和多因子綜合評價(jià)相結(jié)合的方法。構(gòu)建反映荔波縣生態(tài)敏感性的評價(jià)因子，按照敏感性評價(jià)等級完成單因子生態(tài)敏感性分級評價(jià)，然后通過層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）確定各因子權(quán)重值，依據(jù)各因子的權(quán)重值計(jì)算得到綜合生態(tài)敏感性數(shù)據(jù)，完成荔波縣的生態(tài)敏感性綜合分析與評價(jià)。

1.3.1 評價(jià)指標(biāo)選取

評價(jià)指標(biāo)參考《全國生態(tài)功能區(qū)劃（修編版）》中的生態(tài)敏感性評價(jià)方法，結(jié)合荔波縣生態(tài)環(huán)境特征，選擇自然資源、社會(huì)因素和地形地貌3個(gè)方面要素5個(gè)因子構(gòu)建指標(biāo)體系（見表1）。

1.3.2 評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算

邀請專家對5項(xiàng)評價(jià)因子進(jìn)行重要性打分，借助SPSSPRO將打分結(jié)果錄入判斷矩陣后構(gòu)建評價(jià)矩陣計(jì)算得到特征向量，矩陣的邏輯錯(cuò)誤采用一致性檢驗(yàn)判斷，若不通過，則需要重新構(gòu)建，最終使得模型權(quán)重的選擇更具合理性。由表2可知，自然保護(hù)地的權(quán)重為28.154%，植被指數(shù)為22.098%，土地利用現(xiàn)狀為19.970%，坡度為17.205%，高程為12.572%。

結(jié)果表明：最大特征根為5.136，根據(jù)RI表得到對應(yīng)RI值為1.11，故CR=CI/RI=0.031＜0.1，一次性檢驗(yàn)合格。

1.3.3 綜合評價(jià)方法

利用ArcGIS將各因子重分類后分級得到各單因子生態(tài)敏感性，再根據(jù)因子權(quán)重值進(jìn)行柵格疊加計(jì)算得到荔波縣生態(tài)敏感性綜合評價(jià)結(jié)果。計(jì)算公式為

式中：SSi為評價(jià)單元生態(tài)敏感性結(jié)果；wi為第i（=1，2，3，…，n）個(gè)因子的權(quán)重值；fi為第i（=1，2，3，…，n）個(gè)因子的生態(tài)敏感性指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因子生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果

從自然保護(hù)地生態(tài)敏感性來看，自然保護(hù)區(qū)面積為705.816 4 hm2，占自然保護(hù)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(hù)地，也是生態(tài)敏感性最高的區(qū)域。

在植被指數(shù)敏感性評價(jià)中，高度敏感與極度敏感區(qū)域占比達(dá)到了91.70%，說明荔波縣生態(tài)良好，森林植被處于優(yōu)異的自然生長狀態(tài)，植被指數(shù)在0.8以上的區(qū)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(dá)到了72.85%，屬于極度敏感區(qū)域。從敏感性區(qū)域分布來看，林地與自然保護(hù)地有著緊密關(guān)系。耕地是第二大影響因子，耕地與林地縱橫交錯(cuò)，相互咬合，以佳榮鎮(zhèn)最為突出。

在高程敏感度中，極度敏感區(qū)主要分布于荔波縣佳榮鎮(zhèn)、甲良鎮(zhèn)和黎明關(guān)鄉(xiāng)3個(gè)片區(qū)。不敏感區(qū)與水系關(guān)系密切，表現(xiàn)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(qū)；其他2個(gè)片區(qū)為三岔河、七彩河沿線。高程敏感因子中，高度敏感區(qū)域面積最大，達(dá)到785.939 6 hm2，占比為32.49%。

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

2.2 綜合生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果

在各生態(tài)敏感性因子的綜合影響下，荔波縣生態(tài)敏感性由高到低表現(xiàn)為偏遠(yuǎn)地區(qū)向縣城靠攏。高度敏感及以上的生態(tài)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(tài)敏感性較高，生態(tài)環(huán)境受外界干擾反應(yīng)強(qiáng)烈，高度敏感區(qū)分布與自然保護(hù)地接近，說明自然保護(hù)地是影響荔波縣生態(tài)敏感性的主要因素。

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

3 結(jié)論與討論

荔波縣總體生態(tài)敏感性較高，分布面積廣，主要受自然保護(hù)地、植被覆蓋度等因素影響，高度生態(tài)敏感以上區(qū)域大多分布在自然資源豐富、植被覆蓋率高且生態(tài)環(huán)境受到破壞后難以短時(shí)間恢復(fù)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(fā)建設(shè)在不斷加強(qiáng)，旅游人數(shù)也在逐年增加，旅游發(fā)展在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)給荔波縣的生態(tài)保護(hù)帶來了極大挑戰(zhàn)。旅游開發(fā)建設(shè)應(yīng)充分秉持“生態(tài)優(yōu)先”的原則，保證荔波縣全域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與完整性，特別是自然保護(hù)地及周邊區(qū)域，應(yīng)盡量限制旅游開發(fā)或禁止開發(fā)。

目前的研究仍然存在時(shí)空分辨率、數(shù)據(jù)差異等方面的不足，未來的研究應(yīng)發(fā)揮人工智能和大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，向精細(xì)化、精準(zhǔn)化和多元化方向發(fā)展，更深入地探究人為活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)之間的互饋機(jī)制，將人為活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境變化的影響轉(zhuǎn)為互利關(guān)系，最終促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）