基于GIS的白沙黎族自治县生态敏感性评价与区划

程 畅，赵丽娅，王 渊



基于GIS的白沙黎族自治县生态敏感性评价与区划

程 畅1, 2，赵丽娅2，王 渊3

（1. 海南华都城市设计有限公司，海口 570203；2. 湖北大学资源环境学院，武汉 430062；3. 测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉 430072）

白沙黎族自治县生态环境敏感区面积较大，极高敏感区面积为77 371.54公顷，占到了县域面积的36.54%，研究区生态敏感程度总体较高；就空间分布来看，白沙黎族自治县生态敏感区域主要分布在南部和西南部，北部地区敏感程度较低。

生态敏感性；白沙县；地理信息系统；生态因子

党的十八大以来，生态文明被提升到一个崭新的高度，生态建设与环境保护成为当下最前沿、最受关注的热门话题。随着我国社会经济快速发展，城镇化水平不断提高，生态环境与经济发展的冲突与矛盾日益突显，一方面，林地、耕地、水域等城市非建设用地被大量侵占，自然资源和生态环境遭到严重破坏；另一方面，城市建设与发展呈现出粗犷、无序扩张的态势，土地资源被大量浪费，土地健康遭受严重威胁。因此，科学制定出一系列方法对策，权衡城镇开发建设与环境保护的和谐关系，既是落实科学发展观的具体体现，也是保证区域实现可持续发展的根本基础。

生态敏感区，又称“生态敏感地带”，是指对区域总体生态环境起决定作用的生态要素和生态实体，这些实体和要素对内外干扰具有较强的恢复功能，其保护、生长、发育的程度决定了区域生态环境状况。而生态敏感性则是在现有自然环境背景下，由于人类活动干扰和自然环境变化所导致的区域生态环境问题的难易程度及其可能性大小，它反映了区域生态系统对内外干扰因素引起的环境变化反应强弱的程度。[1-2]生态敏感性评价的结果，常常作为相关空间类规划的前期专题研究和决策依据，基于生态敏感性的城市综合评价和区域功能区规划，[3-4]也是目前城镇问题研究的热点。

海南地处中国最南隅，气候温湿宜人，自然资源丰富，具有极高的生态战略地位，如何通过科学合理规划，在快速的城市建设和经济发展进程中，既能坐拥“金山银山”，又能守好“绿水青山”，是当前生态文明建设过程中亟待解决的长远课题。作为海南省重要水源保护地和森林保护区，白沙黎族自治县（以下简称“白沙县”）拥有得天独厚的生态资本，对白沙黎族自治县的生态敏感性进行研究和评价，为今后有关部门严格划定生态用地，制订环境保护政策具有重要参考价值。

一、区域概况

白沙县地处海南省中部偏西，地跨北纬18°56′10″-19°29′20″、东经109°02′10″-109°42′00″，距海南省会海口市约130公里，距离著名旅游城市三亚市170约公里；县域国土面积约2 117.2平方公里，下辖4个镇、7个乡、77个行政村和3个国营农场。白沙黎族自治县气候条件优良，全年降水充沛，水热同季，日照时间长，森林覆盖率高达83.17%，境内热带雨林资源富集，各类物种繁多，生态多样性丰富，素有海南“生态绿心”“养生天堂”的美誉。

图1 白沙县在海南省生态绿心的位置图

二、研究方法

生态环境问题往往是多因子综合作用的结果，其出现或发生概率常取决于影响生态环境问题形成的各因子的强度、分布状况、多个因子的组合以及因子间的相互作用。因此，在生态环境敏感性评价时，往往需要采用多因子的综合方法，[5-6]可以在最大程度上客观地反映研究区域的生态敏感程度以及空间分布形态。

（一）因子选取

地域生态敏感性的高低在一定程度上取决于评价因子的数量和类型。国内外的众多学者通过选取各类不同的生态敏感因子，对不同尺度下的土地空间展开相关研究。较大尺度方面，Rossi通过结构特征、非生物风险、濒危动物比例和隔离情况反映意大利北部保护区生态敏感程度，[7]欧阳志云等选用了地形、气候，刘康等采用了水土流失、土地沙漠化、土壤盐渍化3类指标研究了甘肃省的生态环境敏感性空间分布情况，[8]李冬梅等选取了土壤侵蚀、石漠化和生境敏感性3类指标对云南省生态环境进行了敏感性评价。[9]中小尺度方面，颜磊等选取水土流失、河流水量水质、土地沙化等7个指标对北京市域的生态敏感性进行综合评价，[10]曹建军等对上海市进行生态敏感性评价时选用了河流湖泊、地质灾害等5个不同类别的影响因子。[11]参照前面学者的相关评价方法，通过对影响白沙县域各类因子的重要性进行分类筛选，本次研究主要选用高程、坡度等5个影响因子作为评价指标。

1. 高程。白沙县范围内地形多为山地，西南部地势较高，最高海拔达1 800m，北部及中部地区地势较低，高程在500m以上的地区占到了县域总面积的74%。从生态角度看，不同的海拔高度可直接关系到植被的垂直分布、动物活动情况，对地质地貌和降水分配亦存在不同程度影响。

2. 坡度。白沙县地貌主要为山地，尤其是县域中南部地区，地形起伏变化较大，其中坡度的陡缓关系到土壤侵蚀和土地流失程度，进而影响到土地生态系统的稳定性和动植物的生态适应性。另外，过于陡峭的地区较容易发生各种地质灾害，生态敏感程度高，人类活动的可进入性降低，也对其中的工程建设提出了更高的要求。

3. 河流。白沙县作为海南省重要的水源保护地，水体保护工作显得尤为重要。地表径流对于提高区域景观质量，改善空间环境，调节温度湿度，维持正常水循环等方面均能起到重要作用。然而，土地的利用与开发对周边水生态系统存在着不同程度影响，因此开发用地原则上应尽可能远离水域，避免造成水体污染和水生态系统破坏。

4. 道路。道路作为空间上人流、物质流与信息流的主要载体，联系着不同空间斑块的经济活动单元，同时对周边生态空间产生直接或间接影响。距离道路越近，区域受到的扰动越大；路网愈密集，人类活动愈强烈，对区域的生态压力也会相应增大，所造成的生态敏感程度也相对较高。

5. 用地分类

不同的土地利用类型反映其不同生态系统服务的功能价值，亦反映其生态敏感程度。一般而言，湿地、湖泊、林地生态服务功能多样，生态价值量大，敏感程度较高，园地和一般耕地次之，建设用地的自然生态价值相对不高，生态敏感程度也较低。基于2014年白沙县土地利用“二调”现状图和2015年白沙县国情数据调查现状图，通过对白沙县域现状不同生态系统的识别划分，可初步得到其不同生态敏感程度的用地类型。[12]

（二）评价方法

根据各因子中不同要素对生态敏感度重要性程度的不同，对其分别赋予不同的等级值（低、中、高和极高）；为了在GIS分析功能中方便、直观地获取计算结果，将描述性的等级信息转换成生态敏感性指数（指数由低到高分别为1、2、3、4），较高的等级指数值表示该因子对生态敏感性具有较高的影响程度。在前面的基础上，采用Delphi法，即由城市规划、环境保护等相关领域专家对体系中的每个影响因子的相对重要性进行比较打分，确定每个指标的权重值，从而建立综合等级评价体系（见表1）。[13-14]

在ArcGIS10.1软件平台支持下，将前面5类影响因子赋予相应等级指数值，制作单因子生态敏感性图，再通过权重系数对5个生态敏感性因素进行加权，并选用因子叠加求取最大值法，通过GIS矢量叠加技术得到生态敏感性总结果图，对应为4个综合生态敏感性级别，按照生态敏感性指数大小，将研究区分为极高敏感区、高敏感区、中敏感区和低敏感区。[15-17]基于GIS的叠加技术具有定位精确和保持景观要素完整性等优势，相对于传统的栅格叠加方法更加高效、准确。具体计算公式如下：

其中SSj代表生态敏感性总指数，Ci代表第个单因子生态敏感性指数，为生态影响因子个数。

表1 白沙县生态敏感性评价因子与等级

三、结果与讨论

（一）评价结果

运用前面介绍的技术方法，分别得到了5个影响因子下的白沙县生态敏感性的分布及比例（见表2）。

表2 单因子的生态敏感性评价结果

综合以上5类因子的评价结果，借助GIS软件进行加权计算和叠加分析，最终得到了白沙县生态敏感性分区结果（见表3、图2）。

表3 多因子的生态敏感性综合评价结果

白沙县的生态敏感程度呈现为“南高北低”的空间分布规律，具体表现为：生态高敏感区主要位于白沙县的东部、西南部和北部的部分地区，占县域总面积的42.69%，主要为较高海拔地区，生态公益林地、湿地等保护用地分布地区；生态中度敏感地区主要分布在县域北部、东南部及西北部部分地区，占县域总面积的19.77%，主要为园地、一般耕地等；生态敏感性较低地区主要集中于县域西北部和中心城区，占到县域总面积的37.54%，其中主要为居住、商业、交通、工业等建设用地。

图2 白沙县生态敏感性综合评价

在城镇发展进程中，为更好控制其空间形态，避免用地边界无序蔓延及过度开发而导致资源浪费，创建生产、生活、生态空间相协调的良好人居环境，充分参考白沙县生态敏感区划及相关规划成果，[18-19]以行政建制为划分单元，初步得到白沙县域土地管控的规划布局，主要划分为重点发展区、保留发展区和生态保护区三部分（见表4、图3）。其中，白沙县域重点发展区作为城镇发展、交通构建、产业布局及生活居住的主要载体，在不影响和破坏周边生态环境前提下，最大限度地开发利用土地资源，实现开发与保护和谐融洽；保留发展区主要分布于重点发展区外围，作为发展用地和自然保护地的缓冲区，为县域将来的城镇发展预存弹性空间；而生态保护区则着重突显区域生态系统服务的功能和价值，坚持保护优先，以对周边环境影响最小化为前提，积极引导开发旅游经济，打造区域生态旅游休闲的示范基地。[20]

表4 白沙县空间发展区划策略

图3 白沙县城镇发展区划图

（二）讨论

基于GIS的矢量叠加技术及其众多的衍生方法，正广泛运用于不同研究尺度下的生态敏感性评价及空间区划，它能够较为全面地分析得出区域处于不同情景下的生态敏感程度，对相关部门及时掌握研究区生态环境动态变化信息，全面提高生态环境管理效率，针对经济发展、城镇建设、环境保护等相关政策的提出和制订起到了积极作用。然而，生态敏感因子的类别众多，影响因子选择的不同，以及叠加计算方法的差异，会直接影响得出的结果。另外，本文仅选用了可获得性较高的影响因子，没有考虑到如人口密度、单位面积GDP等因素的作用，这也会在一定程度上影响生态敏感区划分结果的客观性。

通过对白沙县进行生态敏感性评价和空间划分，印证了白沙县“最大的优势在生态，最大的价值在生态，最重的责任在生态”。白沙县森林繁茂，河网密布，生态脆弱区面积分布广泛，极易受到外界环境，尤其是人为活动的干扰，一旦遭到破坏则短期内很难恢复。因此，今后主要的建设方向应以生态为基础，对于生态高敏感地区应严格管控，突出“生态和谐、环境友好”的内涵。在相关政策文件的积极引导下，[21-22]作为海南省重要的生态功能区、农产品主产区和少数民族聚居区，白沙县应大力实行生态发展战略，推进生态经济建设，走一条符合实际情况、彰显地域特色的可持续发展模式，为努力建设成为新时代生态特色县的目标而不懈奋斗。

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GIS-Based Ecological Sensitivity Assessment and Zoning in Baisha Li Autonomous County

CHENG Chang1, 2, ZHAO Liya2, WANG Yuan3

（1. Hainan Huadu Urban Design Co.,Ltd, Haikou Hainan 570203, China; 2. Faculty of Resources and Environmental Science, Hubei University, Wuhan Hubei 430062, China; 3. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan Hubei 430062, China）

The area of the ecological environment sensitive area in Baisha Li Tribe Autonomous County covers 77 371.54 hectares, with extremely sensitive areas accounting for 36.54% of the county area, the ecological sensitivity in the study area is generally high; In terms of the spatial distribution the ecologically sensitive areas in Baisha County are mainly distributed in the southern and southwestern areas, while the northern areas are less sensitive.

ecological sensitivity; Baisha Li Autonomous County; GIS; ecological factor

2018-06-23

科技部惠民计划项目（S2013GMD100042）；区域开发与环境响应湖北省重点实验室资助

程畅（1988-），男，湖北鄂州人，规划师，硕士，主要从事城市生态、景观规划研究；赵丽娅（1975-），女，山西五台人，教授，硕士生导师，博士，主要从事干旱区植物生态学和生态保护规划研究；王渊（1991-），男，安徽安庆人，博士研究生，主要从事遥感影像处理研究

X 171；Q 494

A

10.3969/j. issn. 2096-059X.2018.05.018

2096-059X(2018)05–0103–06

（责任编校：彭 萍）