基于GIS的厦漳泉闽南三角区生态敏感性分析

柳书常 李诗莹 林欢 吴小刚

(福建农林大学 园林学院，福建 福州 350002)

随着我国城市化进程的加快，人们日常生活、生产活动以及行为模式对自然生态的稳定产生了不同程度的影响。为加强人们对自然环境的重视与保护，促进未来城市与自然的和谐发展，生态敏感性评价作为一种客观评价生态环境质量的有效方法被广泛采用。生态敏感性指的是在一定自然环境条件下该地区的自然生态环境受自然要素与人为要素影响所产生的环境变化、出现问题的可能与程度大小。生态敏感性越高的区域，越容易被破坏，面对人为损害的恢复能力就越差，因此，应该对该区域的生态环境给予一定的重视与保护。

厦漳泉闽南三角区作为我国沿海地区经济发展较为典型的区域，一直都扮演着海上丝绸之路起点的重要角色，但高速发展的经济使人们忽视了自然环境的保护建设，忽视了该区域内的生态环境平衡。本文旨在对厦漳泉闽南三角区进行生态敏感性评价分析，以因地制宜选择合适的生态敏感性因子如土壤、植被、高程等，利用ArcGIS空间分析方法，对其生态的敏感程度进行测度，以期为闽南三角区的景观规划和区域可持续发展提供建议和科学依据。

1 厦漳泉闽南三角区基本概况与研究方法

1.1 厦漳泉闽南三角区概况

本文的研究区域为福建省东南沿海一带的厦漳泉(厦门、漳州、泉州)，是闽南三角地区，该区域也被誉为“闽南金三角”(见图1)。闽南三角区与台湾海峡相邻，与台湾隔海相望，作为极具活力的经济一体化产业区之一，发挥着重要作用。该区域的地势从西北至东南呈降低的走势。全区的海拔高度范围处于1 800m以下，最高点高程为1 828m。其与长三角、珠三角、环渤海三角都属于我国目前规模较大的沿海区域经济体，为区域及周边地区带来良好的经济效益。厦漳泉闽南三角区的气候类型属亚热带海洋性季风气候，年平均气温在21℃左右，季节变化不大。截至2019年底，闽南三角区的土地总面积约25 603.61km2，常住人口约1 819万人，GDP总量约20 683.53亿元。福建省GDP总量的48.79%来自该地区，充分说明了闽南三角区作为沿海经济开发区，在城市建设、国家发展以及促进两岸经济贸易合作、一带一路战略实施中发挥的重要作用[1-3]。

图1 闽南三角区地理位置

1.2 生态评价因子的选择

厦漳泉闽南三角区的生态敏感性主要受自然因素影响，因此本文从地形(高程、坡度)、土地利用类型、植被、土壤、河流水系几方面展开对闽南三角区生态敏感性的研究和评价。

1.2.1 地形

地形条件对于植被的生存条件、物种的多样性以及人们的行为情况都有很大的影响。本研究区域属于沿海地区，历史上洪涝水灾频发。考虑到随着高程的增加温度会逐渐下降，随着坡度的升高物种多样性也会逐渐减少，人们的行为活动也会越来越少，因此，本文选择地形(高程、坡度)作为分析该区域生态敏感程度的因子。

1.2.2 土地利用类型

在城市开发建设过程中，土地利用的合理性同样影响着生态系统的稳定。若是土地利用的类型不恰当，会造成一定程度上的人地矛盾，使得生态系统环境敏感性增高。因此，本文选择土地利用类型作为分析该区域生态敏感程度的因子。

1.2.3 植被

植被的覆盖度能够反映出植物的生长情况、群落丰富程度。植被覆盖度与研究区内植物的数目、植被的生长环境、群落的丰富程度均呈现正相关关系，厦漳泉闽南三角区的植被类型以常绿阔叶林为主。因此，本文选择植被覆盖度作为分析该区域生态敏感程度的因子。

1.2.4 土壤

土壤侵蚀的程度越大，对于相关动植物的危害就越明显，受到侵蚀的区域的生态敏感性也随之升高。本研究区域位于沿海地段，受到潮汐变化以及冷暖气流交替的影响，每年七八月份时常出现台风，该区域土壤所受侵蚀的主要因素为风力与水力。因此，本文将土壤侵蚀(主要为风力、水力侵蚀)作为评价该区域生态敏感程度的因子。

1.2.5 河流水系

科学研究表明，离水域距离越近的区域，其生态条件也就越优良，物种的生存条件越好，生态敏感性也会随之升高。厦漳泉闽南三角区有着丰富的水文资源，许多流量较大的河流水系流经此处，比如漳州的九龙江，泉州的晋江、洛阳江等。这些自然水域江河普遍都对周边区域带来积极影响，对该地区的发展起到推进作用。因此，本文选择河流水系(通过设立缓冲区的思路)作为分析该区域生态敏感程度的因子。

1.3 数据来源

本文研究所选取的数据来源如下：

(1)全区高程DEM的数据来源：地理空间数据云网站(http://www.gscloud.cn/search)中下载的GDEMV2，选取30m×30m分辨率的DEM数字高程数据作为制作高程、坡度模型的基础数据。

(2)土地利用的数据来源：FROM-GLC(http://data.ess.tsinghua.edu.cn/)2017年的土地覆盖数据。

(3)植被覆盖度的数据来源：选取中国科学院资源环境科学数据中心网站2018年中国年度植被指数(NDVI)空间分布数据。

(4)土壤侵蚀数据来源：选取中国科学院资源环境科学数据中心网站1995年土壤侵蚀的空间分布数据。

(5)本文运用2019年闽南三角区行政区边界数据，作为辅助数据。

1.4 研究方法

鉴于闽南三角区生态敏感性大部分是受自然因素所影响，因此选取了其中较为重要的几个相关评价因子。参考国内前沿学者所做的研究，将生态敏感性程度划分成5个不同梯度等级，将生态敏感区分为5个不同程度的区域，并建立研究所需的评价指标体系(见表1)。将所得数据导入ArcGIS10.2建立数据模型并形成GIS数据处理流程图(图2)。[1-3]

表1 闽南三角区生态敏感性评价因子及分级体系

图2 GIS数据处理流程

在对闽南三角区进行敏感性综合分析之前，本文采用层次分析法(AHP)对各个评价因子进行权重计算。该方法用于计算研究专家的得分权重，需要对其一致性进行检查和分析。

2 研究结果与分析

2.1 单因子生态敏感性

2.1.1 地形因子

闽南三角区从地势地貌上看，呈现西北高东南低的递减特征。由于城市建设以及人类活动需要占据较大的平原、地势较低丘陵、盆地或者是河谷，从高程因子分析发现，整体来说生态敏感性并不高。高、极高敏感类型的区域占整个研究区域的6.63%，主要分布在该地区西部一些较高的山体，且呈现较为零散的分布，其余均为中及以下敏感区(见表2、图3)。

表2 高程因子的单因子生态敏感性分析结果

图3 高程因子的单因子生态敏感性分析结果

闽南三角区处在多山地、丘陵地貌，因此，坡度成为影响土地使用以及评价生态敏感性的重要指标因子。本文根据城市建设的要求以及闽南三角区的现状地势地貌，对坡度因子进行分析，结论为：在坡度因子上，整体上生态敏感性处于较高敏感的程度。中高与极高程度敏感分区的面积占研究区的67.92%，主要集中分布在研究区的西部的山地以及北部的丘陵。不敏感区以及低敏感区分别占研究区域的6.39%、25.69%，分布在东部平原地带以及南部沿海地区(见表3、图4)。

图4 坡度因子的单因子生态敏感性分析结果

表3 坡度因子的单因子生态敏感性分析结果

综合上述高程以及坡度因子的分析发现，闽南三角区的西北侧山地，虽从高程因子分析上大部分还是处于中低敏感区，但由于坡度的变化在高程较低的地方还是存在比较敏感的区域，由此看出，该研究区域的生态系统是相对较不稳定的。

2.1.2 土地利用类型因子

从整体上看，闽南三角区的土地利用类型因子敏感程度较高。其中，中、高、极高敏感区面积占研究区域总面积的87.95%，几乎覆盖整个研究区域，主要利用类型为林地以及水域。不敏感区以及低敏感区面积分别占11.93%、0.11%，主要分布于厦门市大部分地区、漳州市北部一角以及泉州市沿海一带的城市建设用地以及一些裸地(见表4、图5)。

图5 土地利用类型因子的单因子生态敏感性分析结果

表4 土地利用类型因子的单因子生态敏感性分析结果

闽南三角区的土地利用类型具有多元性，其中包括耕地、林地、城市建设用地、水域、园地、草地、裸地、湿地。由于林地占闽南三角区总面积的绝大部分，生态环境较为脆弱，在进行开发建设时，需要注意以“生态优先”为首要原则，切忌破坏原有林地资源，挑战资源的底线，从而保护生态敏感区。

2.1.3 土壤侵蚀因子

闽南三角区的土壤受到侵蚀的因素以水力为主，伴随着轻度风力侵蚀。从整体上看，闽南三角区土壤侵蚀因子生态敏感性较低。其中，不敏感区、低敏感区面积占研究区域总面积高达98.49%，大部分区域都只受到微度水力的侵蚀。其余的中、高、极高敏感区零星覆盖在研究区域的一些受侵蚀较为严重的区域。其中，漳州市极高敏感区相对较多(见表5、图6)。

图6 土壤侵蚀因子的单因子生态敏感性分析结果

表5 土壤侵蚀因子的单因子生态敏感性分析结果

由于闽南三角区的林地分布较多，且破坏程度较轻，建设用地主要分布在沿海以及少部分山区中，虽因地理位置常常受到风力、水力的侵害，但由于植被丰富，对于土壤起到了一定保护作用，因此，水土流失程度一般。在生态建设工作中，应注意保持原有植被，严禁过度开垦与放牧等活动，避免如长江流域这样的地区由于植被破坏，使得水力、风力这些客观潜在因素随时爆发从而破坏土壤。

2.1.4 植被覆盖因子

闽南三角区植被覆盖的水平较高，因为受到亚热带温暖湿润气候的影响，区域内主要以自然植被为主。闽南三角区在植被覆盖因子分析中，从整体上看，中、高以及极高敏感类型的敏感分区面积在研究区中占比高达92.85%，占据了研究区大部分的面积。而不敏感区以及低敏感区占比分别为0.74%、6.42%，分布在厦门市域以及泉州市域的沿海一带(见表6、图7)。

图7 植被覆盖因子的单因子生态敏感性分析结果

表6 植被覆盖因子的单因子生态敏感性分析结果

植被覆盖度是相对较为重要的评价因子之一。在整个闽南三角区中，植被覆盖的程度总体较好。但不难发现，厦门市几乎全市的植被覆盖度在整个研究区中处于较弱地位。可以看出，虽然厦门市的城市建设在三座城市中是较为突出的，但对于植被的保护利用却是在这三座城市中处于弱势地位。因此，在进行城市开发与建设同时,要注意及时保护原始植被覆盖度高的地区,并在一定程度上尽力恢复受损地区的植被覆盖度,以提高植被覆盖率,减少因土壤侵蚀导致水土流失的潜在危害的发生。

2.1.5 水系因子

闽南三角区有众多流量较大的河流，例如晋江、九龙江等，但由于多流经高低不平地势，水域没有明确的集中区域，更多的是散落分布着大大小小的水库。水系评价因子从整体上看，该区域的生态敏感性呈现较低的状态。其中低敏感以及不敏感类型的生态敏感分区面积在研究区总面积中占比69.31%，主要是覆盖于该区域的南、北、西地势较高的山地。而高、极高敏感区面积占总比重的9.49%，主要分布在区域的东部沿海地区与中部低矮平原区河流水库集中处(见表7、图8)。

图8 水系因子的单因子生态敏感性分析结果

表7 水系因子的单因子生态敏感性分析结果

就整个闽南三角区而言，越靠近水域的区域其经济活动越频繁，相对应的区域城市化水平就较高，尤其是水系下游地段。但越靠近水系，如泉州、漳州等主城区，其生态敏感性也就越高。因此，在直面于水系周边区域的时候，首先应减少不必要的建设活动，其次应加强对周边区域水土流失的治理与防护，尽可能做到在保护中建设、在建设中保护。

2.2 综合生态敏感性

2.2.1 生态敏感因子权重的确定

本文在国内学者研究成果的基础上，采用层次分析法合理确定各因子的权重。具体步骤如下：

依据高程、坡度、水系缓冲区、土地利用类型、土壤侵蚀、植被覆盖度6个因子，构建六阶判断矩阵(见表8)，利用层次分析法进行研究，对各个特征向量进行获取和分析，再计算出各因子对应的权重值(见表9)。本研究针对所做的六阶判断矩阵计算得到的CI值为0.036，查表得到对应的RI值为1.260，计算得到CR值为0.029<0.1。因此，可以判断六阶矩阵满足一致性检验，计算出的权重是一致的。[5-7]

表8 各因子六阶判断矩阵

表9 AHP层次分析结果

2.2.2 综合生态敏感性分析

总体上，闽南三角区的生态敏感性从综合角度上程度较高，表现为西高东低、北高南低的空间规律。极高敏感和高敏感类型分区面积在研究区面积中占比为75.66%，其中极高敏感区分布呈现点状分散，但同时密度也较高，两区均分布在闽南三角区的林地区域；中敏感类型分区面积在研究区总面积中占比为18.86%，主要分布于泉州市的东部、厦门市的中部、漳州市的东部以及南部；不敏感和低敏感类型分区面积在研究区总面积中占比5.48%，主要分布在这几座城市的东南沿海地带与洼地平原地区，都是固有的城市建设用地(见表10、图9)。

图9 闽南三角区综合因子生态敏感性分析结果

表10 闽南三角区综合因子生态敏感性分析结果

在城市建设、生态保护的过程中，需要注意的是极高、高敏感区均为生态极其脆弱的区域，若人类活动过多，便会破坏生态脆弱区，且在短时间内不易恢复。因此，在研究区域内有1 869 278.03hm2的面积(约占75.66%)需要提高恢复力度，加强重点保护，其中448 478.14hm2宜严禁建设活动，维持原有生态多样性。中敏感区作为生态比较脆弱的区域面积为465 827.56hm2，占18.86%。它虽被允许发展，但容易在人为的干扰下对环境产生相应的影响与伤害，即使可以进行自我修复，过程却较为缓慢，所以针对此类地区应该合理控制开发利用，因地制宜进行建设。低、不敏感类型分区面积为135 381.55hm2，占研究区域总面积的5.48%。作为对生态环境影响并不大的区域，可进行建设强度较大的工程，但也不能随意建设开发，仍需要按照建设环境生态指标来进行有原则有措施的可持续的开发建设。

3 结语

生态敏感性分析评价是通过对研究区的生态敏感性进行分析得出该区域敏感性较高的区域，并对此类区域进行重点保护，保证研究区内的生态环境稳定，促进研究区的可持续发展。本文针对厦漳泉闽南三角区的自然生态环境现状特性，构建相对应的自然生态因子，利用GIS技术进行生态敏感性分析，获得闽南三角区不同敏感程度分区在空间上的分布特征，为闽南三角区的未来建设提供科学依据。

闽南三角区生态敏感性评价结果显示，极高敏感区占比18.15%，高敏感区占比57.51%，中敏感区占比18.86%，低敏感区占比5.46%，不敏感区占比0.02%。总体的特征呈现水平地带性，限制方向由东向西。本文将评价结果与闽南三角区的实际情况进行比较，发现闽南三角区具有生态价值的水系、具有研究价值的林地和生态保护区均属于高及以上程度生态敏感分区；而远离水体、无地质灾害区域都处于低、不敏感区内，评价结果与现实相吻合。

针对闽南三角区生态环境分区的生态保护措施与建议如下：

(1)针对极高、高敏感区，应明确禁止开发建设工程，严禁过度放牧、乱砍滥伐，维持该地区生态环境的原始性，不允许任何人为干扰破坏。

(2)针对中敏感区，积极开展生态防护林、生态保护区建设，退耕还林，明确开发与保护之间的关系，因地制宜进行生态产业发展。

(3)针对低、不敏感区，在保证环境保护的前提下进行相应的建设活动，可尝试发展第二或第三产业，提高城镇绿化率，创造出舒适宜人的绿色生态空间。

(4)大力发展循环经济，建设具有经济效益与生态保护效益的生态城镇、示范区，实现闽南三角区的可持续发展。

闽南三角区在各方面均具有丰富的资源，经济建设较好。随着城市建设的发展，对生态环境必定带来挑战。因此，要保护好具有先天优越条件的区域；对已破坏的生态环境，需进行合理恢复，建设有秩序有目标的贯穿于整个区域的生态廊道，维持生态平衡与完整，促进城市建设往更好更健康的方向发展。