基于GIS 的达拉特旗土地生态环境质量综合评价

谷俊杰 胡君德 梁卓娜 包美霞

（内蒙古师范大学地理科学学院 内蒙古呼和浩特 010022）

目前已有很多学者对生态环境质量进行定量研究[1-5]，如2007年仙巍和王振华应用遥感与GIS技术分别对岷江上游和南水北调雅砻江工程区的生态环境质量进行研究[6-7]，2010年刘燕，刘康采用综合指数评价法对陕北黄土高原生态质量进行评价研究[8]，上述研究主要以行政县为评价单元，没能反应县域内部的生态环境质量差异，显然在一定程度上使研究成果与实际情况不符，而格网GIS技术能够有效解决这一突出问题[9]。因此，本文选择西部耕地新垦区达拉特旗为研究区域，依据国土资源部土地利用重点实验室开展的全国“重点区域土地生态状况调查与评估技术规范”，确定达拉特旗土地生态环境质量综合评价指标体系，借助ArcGIS软件，分别以行政村和500×500m格网为评价单元，对达拉特旗土地生态环境质量进行粗评估和精细评估研究，较为客观地反映了粗评估和精细评估结果的差别，揭示了达拉特旗区域内部生态环境质量差异。

一、研究区概况

达拉特旗位于内蒙古自治区鄂尔多斯市北部，东与准格尔旗相连，南与鄂尔多斯市辖区东胜区交界，西与杭锦旗接壤，北与包头市辖区、土默特右旗及巴彦淖尔市乌拉特前旗隔黄河相望，总面积824107.11公顷，辖8个苏木镇，总人口34万，地势南高北低，呈阶梯状，中部为库布其沙漠区，属中温带半干旱大陆性季风气候，降水资源丰富，主要有黄河、哈什拉川、黑赖沟、东柳沟等河流。2012年年末达拉特旗耕地、林地、草地、城镇及工矿用地、湿地面积分别为149582.88公顷、174861.88公 顷、322164.87公 顷、5149.31公 顷 和13344.73公顷，分别占总面积的18.15%、21.22%、39.09%、0.62%和1.62%。

二、数据来源及评价方法

（一）数据来源。以研究区第二次全国土地资源调查和2009—2012年土地利用变更调查遥感影像图、地形图、地质地貌图、气象部门资料、统计部门提供的相关人口经济资料等为主要数据源，少数不全的资料通过相关数据替代估算等方法加以补充。

（二）评价指标体系的建立与权重确定。达拉特旗土地生态环境质量指标体系由土地生态状况基础性指标、土地生态状况结构性指标、土地污染、损毁与退化状况指标、生态建设与保护综合效应指标和区域性指标等5个准则层，13个指标层、39个元指标层构成。各指标层分别采用特尔斐法、层次分析法、因素成对比较法等方法确定权重，最终确定多方法综合权重，如表1所示。

表1 达拉特旗土地生态环境质量综合评价指标体系及权重

（三）指标数据标准化处理。由于各个指标具有自己的相应量纲，指标之间没有可比性，所以首先要对指标进行标准化处理，正向指标和负向指标标准化处理模型如下：

正指标标准化处理模型：Xij=(xij-mi)/(Mi-mi)

负指标标准化处理模型：Yij=(Mi-yij)/(Mi-mi)

式中:xij、yij为实际值；Mi为最大值、mi为最小值

（四）土地生态质量综合评价方法。土地生态环境质量综合分值计算公式如下：

其中，S为土地生态环境质量综合分值；Wi为一级指标权重；m为元指标数量；Wk为元指标的权重；Yk为元指标分值。

三、达拉特旗土地生态环境质量综合评价

（一）以行政村为评价单元的粗评估。按照达拉特旗土地生态环境质量综合评价指标体系，对指标数据信息按行政村进行提取，标准化处理后，进行综合评价分值计算，结果表明，达拉特旗土地生态环境质量属中等级别，土地生态环境质量综合得分值集聚在1.06-1.69之间，依据总分频率直方图分值突变处作为区段分界点，划分达拉特旗土地生态环境质量等级，如图1所示。

结果表明，达拉特旗土地生态环境质量为中等级别，从划分行政村等级数目上看，质量中等的行政村34个，占总数的25.95%，质量较优和质量较差的行政村数都为32个，仅次于质量中等的行政村数目，质量优和质量差的行政村数目相对较少，分别为17和16个；从各等级行政村所占面积上看，质量较差行政村所占面积最大，为3189.73km2，占总面积的38.69%，其次是质量中等行政村面积，占总面积的19.09%，面积所占比例最少的是质量优等行政村，面积仅为456.40km2，约为质量较差行政村面积的七分之一；从各土地生态环境质量级别分布情况来看，质量优、质量良好、质量中等的行政村主要分布在沿黄河沿岸、与包头接壤的地区，质量较差、质量差的行政村主要分布在达拉特旗的西南侧，库布其沙漠东侧。

图1 达拉特旗土地生态环境质量等级

（二）格网化精细评估。结合当地土地利用现状，利用ArcGIS软件，将达拉特旗以500×500m网格划分成33614个评价单元，对达拉特旗土地生态环境质量进行格网化精细评估，根据指标综合打分法，得出达拉特旗土地生态质量综合得分聚集在0.36—0.65之间，采用频率直方图数值突变处作为分值区域的分界点，得到达拉特旗格网化精细评估结果，如图1所示。

达拉特旗土地生态质量处于中等水平，质量较差的格网数量最大，面积占到总面积的35.34%，质量中等和质量较优的格网数分别占总面积的21.21%、18.65%，质量差的格网数次之，占总面积的17.52%，质量优的格网数最少，占总面积的7.28%。按照行政村界线看，受到格网划分影响，大部分行政村边界处都存在两种土地生态环境质量等级，土地生态环境质量中等格网分布最广，覆盖64个行政村，质量差的格网覆盖行政村数目最少为25个。通过对比达拉特旗土地生态环境质量等级与各指标层的关系，可以看出，土地生态状况结构性指标层是引起等级差异性的主要影响因素，在该指标层中无污染高等级耕地比例、天然草地比例、城镇建设用地比例的影响最大，如达拉特旗土地生态质量较差等级主要位于达拉特旗西南部，只有树林召城区位于北部，主要影响因素即为城市建设用地覆盖面积较大；达拉特旗耕地主要位于达拉特旗北部，黄河沿岸地区，这与土地生态环境质量优和较优等级走向相符；天然草地主要分布在达拉特旗西南部，该指标覆盖处基本属于达拉特旗土地生态质量较差和质量差等级处。

（三）对比分析。对比以行政村为评价单元的粗评估结果和格网化精细评估结果，得出达拉特旗土地生态环境质量都处于中等水平，但各土地生态环境质量级别总面积相差较大，其中质量较差级别相差最大，格网化精细评估结果比行政村粗评估结果少277.03km2，质量中等级别相差面积次之，为174.80km2、质量较优的相差最少为13.23km2。粗评估和精细评估相对比，质量优、质量较优、质量中等、质量较差、质量差相差面积占粗、精评估各质量级别平均面积之和的比重分别是27.20%、0.86%、10.52%、9.08%和1.94%。

其中变化差异较大的是东兴村，在行政村粗评估中东兴村为质量中等级别，但在格网精评估中东兴村有38个格网为质量优等级别、22个格网为质量较优级别，主要原因是东兴村有林地和无污染高等级耕地分布较好，在格网化精评估时直接影响土地生态环境质量。其他130个行政村内部包括两种质量等级的较多，一般以同时包括相邻两质量等级为主，质量优和质量较优格网共同覆盖的行政村数目为31个，占行政村总数的23.66%；质量较优和质量中等格网共同覆盖32个行政村，所占比例为24.33%；质量中等和质量较差以及质量较差和质量差格网也分别覆盖23个和21个行政村。如沟心召村326个格网为质量优级别，705个格网为质量较优级别，行政村内部质量较优格网面积占总面积的68.38%；马场壕村内部质量中等格网面积占总面积的67.93%；吴四屹堵村质量中等和质量较差格网面积各占一半，主要受土地生态状况结构性指标层中的生态基础设施用地比例指标影响；补录梁村质量差等级格网数为197个，占总面积的53.83%。

四、结论

通过对鄂尔多斯市达拉特旗土地生态环境质量进行综合评价，可以发现达拉特旗土地生态环境质量存在以下特征：

（一）达拉特旗土地生态环境质量处于中等级别，空间差异性较大，西南部地区土地生态环境质量相对较差，黄河沿岸地区生态环境质量相对较好。

（二）采用格网GIS技术进行土地生态环境质量评估，可以更为精确的反映行政村内部土地生态环境质量的空间差异，以行政村为评价单元粗评估和格网化精细评估结果相比较，质量优、质量中等级别面积分别增加143.69km2、174.80km2，质量较优、质量较差、质量差等别面积分别减少13.23km2、277.03km2和28.21km2，质量优、质量较优、质量中等、质量较差、质量差相差面积占粗、精评估各质量级别平均面积之和的比重分别是27.20%、0.86%、10.52%、9.08%和1.94%。

（三）对比达拉特旗土地生态环境质量等级与各评价指标分布情况，发现土地生态状况结构性指标层中的无污染高等级耕地比例、天然草地比例、城镇建设用地比例对于达拉特旗土地生态质量影响较大。

[1]程伟，吴秀芹，蔡玉梅.基于GIS 的村级土地生态评价研究——以重庆市江津区燕坝村为例[J].北京大学学报(自然科学版),2012(6).

[2]黄宝荣,欧阳志云,张慧智等.1996-2005 年北京城市生态质量动态[J].应用生态学报,2008(4).

[3]李发荣.基于GIS 和RS 的兰州市生态环境质量纵向评价研究[D].兰州大学,2011.

[4] 常俊杰. 基于时空动态的干旱区生态环境质量评价——以甘肃省石羊河流域为例[D].陕西师范大学,2011.

[5]李科文.基于GIS 的辽宁省生态环境质量综合评价[D].大连理工大学,2013.

[6]仙巍,邵怀勇.基于遥感与GIS 的岷江上游生态环境质量研究[J].湖北农业科学,2007(2).

[7]王振华.基于遥感和GIS 的生态环境质量评价——以南水北调雅砻江工程区为例[D]. 中国科学院青海盐湖研究所,2007.

[8]刘燕,刘康.陕北黄土高原生态质量评价研究[J].干旱区资源与环境,2010(6).

[9]薛亮,任志远.基于格网GIS 的关中地区生态安全研究[J].地理科学,2011(1）.