辽宁省青山保护分区区划方法的研究

赵雪磊

（辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳110122）

辽宁省青山保护分区区划方法的研究

赵雪磊

（辽宁省林业调查规划院，辽宁沈阳110122）

该文主要研究如何将辽宁省青山保护区科学合理地区划为重点青山保护分区及合理利用区的技术方法，以生态优先为原则建立青山保护分区决策树模型，估算出重点青山保护分区面积；其次，以兼顾经济建设发展为原则，合理调整重点青山保护分区，最终确定辽宁省重点青山保护分区和合理利用区范围。

决策树；重点青山保护分区；合理利用区；反规划理论

辽宁省青山保护以推进生态文明建设为目标，依据相关法律法规，按照生态区位的重要性和自然恢复能力，合理地将全省范围内的山体和山体以外的林地分区，进行保护和管理，从而实现人与自然和谐发展。青山保护较之林地保护有更加宽泛的生态保护作用，是辽宁省实现生态保护和可持续发展的又一重要举措。本文将以生态优先与兼顾经济社会发展相结合为原则，坚持“生态环境保护优先，开发利用服从于保护”，将辽宁省青山划分为重点青山保护区与合理利用区。

1 划分青山类型小区

通过栅格数据提取技术，将辽宁省DEM数据符合山体条件的部分提取出来，形成全省山体矢量数据，对全省林地矢量数据及山体矢量数据进行空间叠加分析得出青山矢量数据，保护总面积约为800万hm2。在此基础上，对辽宁省青山保护管理分区进行区划。

在提取的辽宁省青山保护林地及山体矢量数据的基础上，按照全面保护、突出重点的原则，通过资料收集、经验总结的方式将辽宁省林地及山体划分为各个类型小区，包括各级自然保护区、各级森林公园、各级风景名胜区、世界文化自然遗产地、军事禁区、沿海基干林带、防风固沙基干林带、边境防护林、各级水库库区周边1层林地及山体、各级水库库区周边2层林地及山体、各级湿地周边1层林地及山体、各级湿地周边2层林地及山体、江河源头汇水区林地及山体、各级江河两岸1层林地及山体、各级江河两岸2层林地及山体、铁路两侧1层林地及山体、铁路两侧2层林地及山体、高速公路两侧1层林地及山体、高速公路两侧2层林地及山体、城镇周边1层林地及山体、城镇周边2层林地及山体、其它国家公益林地、其它地方公益林地、其它商品林地。

2 以生态保护优先为原则区划青山保护管理分区

辽宁省的生态保护和建设是青山保护规划必须实现的约束性目标。因此本次区划研究首先以生态优先为原则，建立决策树模型进行试划，筛选出重点青山保护管理分区的最大范围，作为下一步区划的基础。

本文将介绍决策树理论并建立决策树模型，以生态优先为原则，在全省青山保护规划编制过程中利用此模型，筛选出重点青山保护分区的最大范围。

2.1决策树理论

决策树是一棵有向、无环树结构。最上面的节点是根结点，其每个非叶节点表示一个特征属性上的测试，每个分支代表这个特征属性在某个值域上的输出，而每个叶节点存放一个类别。使用决策树进行决策的过程就是从根节点开始，测试待分类项中相应的特征属性，并按照其值选择输出分支，直到到达叶子节点，将叶子节点存放的类别作为决策结果。

常用的算法有ID3算法和C4.5，ID3算法是决策树算法的代表，具有描述简单、分类速度快的优点，绝大数决策树算法都是在它的基础上加以改进而实现的。C4.5是从ID3演变而来的，合并具有连续值的属性，通过将未知值用最常用的值来替代或者是将最常用的值分在同一个类中的方法处理缺少属性值的样本，使用不同的修剪技术以避免树的不平衡。

构造决策树的方法是采用自上而下的递归构造。以多叉树为例，构造思路：如果训练集合中的所有数据是同类的，则将之作为叶子节点，节点内容即是该类别标记，否则根据某种策略选择一个属性，按照属性的各个取值，把数据集合划分若干个子集，使得每个子集上的所有数据在该属性上具有同样的属性值；然后再依次递归处理各个子集。

2.2 青山保护分区决策树指标的构建

以生态优先为原则，将林地及山体所在区域位置的重要程度，所承载的人文历史和自然景观价值，对水资源、易侵蚀地保护的贡献，生态系统及生物的稀缺程度，生态风险及安全程度等构建了青山分区决策树的指标属性。

人文或自然景观价值：反映了林地及山体所在区域蕴藏的人文历史资源和自然资源的价值。人文历史资源包括了各种社会环境、人民生活、历史文物、文化艺术、民族风情和物质生产构成的资源；自然资源包括地理文化景观、水资源景观、生物景观、地质资源等自然景观资源。所在区域具有人文历史或自然景观价值的，具有保护的必要性和重要性。

区域位置重要性：反映了林地及山体所在区域的地理位置的重要性，区域的位置和自然条件，决定了区域的基本特征。区域具有重要自然、战略、政治、交通等地理位置。

水土保持重要性：反映了林地及山体对所在区域水资源及易侵蚀土地保护的重要性。林地及山体所在区域具有生态脆弱性，水土受到污染或破坏后危害大、恢复难。

生态系统典型或物种珍稀：反映了林地及山体所在区域的生态系统的代表性及物种的稀缺性。林地及山体所在区域的生态系统或珍稀物种分布区破坏后造成的危害大，恢复难，即具有保护的必要性和重要性。

山体保护重要性：反映了山体破坏对所在区域的安全风险性影响，山体距离主要交通干线、重要水体岸线、人类居住地越近，山体对周边环境越重要，山体受到破坏引发的灾害程度越重，因此，交通干线、重要水体岸线、人类居住地周边林地及山体具有保护的必要性和重要性。

国家公益林：国家级公益林的划分是将生态区位极为重要或生态状况极为脆弱，对国土生态安全、生物多样性保护和经济社会可持续发展具有重要作用的林地列入国家公益林地。类型小区的划分与国家公益林地划分有交叉，国家公益林可作为定量指标，将未涵盖在类型小区的其它具有生态保护价值的林地划入青山保护分区。其中，类型小区不全为国家公益林地的，赋值否。

2.3 青山保护分区决策树模型的建立

建立青山保护分区决策树模型，首先需建立数据训练集，设定训练集中包含18个元素，根据分类的指标属性建立表1。

表1 数据训练集

续表1 数据训练集

设WZ、QY、SB、ZX、ST、GG分别代表人文或自然景观价值、区域位置重要性、水土保持重要性、生态系统典型或物种珍稀、山体保护重要性、国家公益林。计算各个属性的信息增益,首先计算给定样本分类所需的期望信息，然后计算每个属性的熵和信息增益，求出区域位置重要性具有最大信息增益，所以第1次分裂选择为分裂属性，再递归使用这个方法计算子节点的分裂属性（计算过程省略），最终得到整个青山保护分区决策树（图1）。

图1 青山保护分区决策树图

2.4 根据决策树模型区划青山保护分区

通过决策树模型，将各级自然保护区、各级森林公园、各级风景名胜区、自然文化遗产地、军事禁区、沿海防护林带、荒漠化防护林带、边境防护林、各级水库周边库区1层林地及山体、各级江河源头汇水区林地及山体、湿地第1层山脊范围林地及山体、铁路两侧第1层山脊范围林地及山体、高速公路两侧第1层山脊范围林地及山体、城镇周边第1层山脊范围林地及山体、其它国家公益林地类型小区划入重点青山保护分区，其它划入合理利用区。粗略估算重点青山保护管理分区面积为550万hm2，比例68.8%；合理利用区的面积为250万hm2，比例31.2%。

3 以兼顾经济发展为原则区划青山保护管理分区

青山保护管理分区的划分以生态保护优先，但同时也不能忽视社会经济发展建设的需求。辽宁省振兴老工业基地步伐不断加快和工业化、城镇化加速发展，对于土地利用会有更多的需求，因此要统筹生态、生产、建设使用山体、林地需求，进一步区划青山保护管理分区。

通过决策树建立的重点青山保护管理分区是以生态保护最大化的原则划分的，包含了各级类型小区，其中部分类型小区可以作为生态保护与经济建设平衡的弹性区间。通过对弹性区间的调整，进一步区划青山保护管理分区，可以做到既满足生态保护建设，使辽宁省的生态环境稳定和完整，也能满足经济建设的实际需求，保证辽宁省的经济和社会能够持续快速发展。

3.1 应用“反规划”理论区划青山保护管理分区

“反规划”理论的基本观点是，如果我们的知识尚不足以告诉我们做什么，但至少可以告诉我们不做什么。这样就在规划尺度上有了一定的弹性，以应对由于主观因素对区域的未来发展状况预测不准确所出现的规划偏差。“反规划”目前主要用在城市规划中，青山分区规划虽不等同于城市规划，但“反规划”方法对于青山分区规划也具有较强的指导意义，有助于青山保护管理分区规划。

兼顾经济建设、社会发展因素进一步划分青山保护管理分区，不能先凭借经济建设和社会发展需求来进行规划，会造成青山保护管理分区规划的混乱，借助“反规划”理论，确定出不可以进行经济建设和开发的林地和山体，进而再划分出合理利用区范围。通过专家讨论法确定具有唯一性和最高等级的类型小区不可进行经济建设和开发，划入重点青山保护管理分区。

3.2 青山保护管理分区的确定

经以上区划，仍有部分类型小区需进行分区，这部分类型小区我们从生态保护的重要程度和对经济建设、社会发展和人类生产生活的影响进行区划，通过《辽宁省新型城镇化规划（2015-2020年）》、《辽宁老工业基地振兴规划》、《辽宁省主体功能区划》、辽宁省林地保护利用数据、辽宁省河流分布图、辽宁省水库分布图、辽宁省自然保护区分布图、辽宁省森林公园分布图、辽宁省风景名胜区分布图、辽宁省世界文化自然遗产地分布图、辽宁省国家公益林分布图及辽宁省青山保护矢量图等图件资料的叠加分析以及文字资料结合分析，确定重点青山保护管理分区和合理利用区。

确定的重点保护管理分区包括自然文化遗产地、军事禁区、沿海防护林带、省级以上自然保护区核心区、省级以上自然保护区缓冲区、大中型水库周边山体、江河源头汇水区、高速公路两侧山体、防风固沙基干林带、城镇周边山体、铁路两侧山体、重点湿地周边山体、国家级森林公园、国家级风景名胜区、江河两岸山体、省级以上自然保护区实验区、边境防护林、其它国家公益林地。

按上述分析，重新估算得出重点青山保护管理分区面积320万hm2，比例40%；合理利用区面积480万hm2，比例60%。

4 结语

本文通过决策树、“反规划”理论以及矢量叠加分析方法研究确定了重点青山保护分区及合理利用区，可以指导辽宁省的青山保护分区工作，通过对重点青山保护分区及合理利用区进行区别化保护、管理和发展，可以做到既满足生态保护建设，使辽宁省的生态环境稳定和完整，又能满足经济建设的实际需求，保证辽宁省的经济和社会能够持续快速发展，达到了生态效益、经济效益和社会效益的和谐统一，实现辽宁省林业生态和经济的全面可持续发展。

(责任编辑：苑辉)

S757.4

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1001-1714（2017）03-0040-04

2017-01-05

赵雪磊（1983-），男，高级工程师，从事森林调查规划研究。E-mail：Lei1983li@qq.com。