基于GIS和AHP的生态敏感性评价——以万宁市为例

蒋俊祎，沈成，宋艳伟，符国伟，丁愿立

（1.海口海洋地质调查中心，海南 海口 570100；2.湖北冶金地质研究所，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

生态敏感性是自然环境变化和人类活动干扰综合作用的结果，反映生态系统遭到自然或人为因素干扰时发生生态环境问题的难易程度和概率大小。生态敏感性分析和评价是综合多种环境影响因素来反映区域生态系统是否稳定的重要方法与手段，生态敏感性评价能为分析和预测区域发生生态系统失衡和环境问题提供前提和基础，不仅是生态环境影响分析和生态系统建设调控的必要内容和环节，还是生态文明建设的重要参考。

关于生态敏感性的研究最早是在1967年被提出，通过建立生态敏感性评价的模型来分析区域生态适宜性。1990年，Bonan等学者运用环境过程和植被格局的动态模型，分析森林对气候因子（温度、降雨）变化的敏感程度；2005年，Roue-LegallA等人以鱼体内的汞含量作为数据源构建模型，评估区域生态敏感性；2019年，许维卿应用生态敏感性研究了村级土地资源承载力；祝玲等人基于生态敏感性和生态系统服务价值研究构建生态安全格局以及优化的体系。

海南岛在我国南部发展格局中地位重要，自确定以生态旅游为发展重点之后，海南岛发展日新月异，在2021年颁布的《海南省“十四五”生态环境保护规划》中，更是把生态发展作为重中之重。万宁市是海南东部的发展中心和旅游中心，同时万宁市位于常年台风移动轨迹之上，生态环境易遭破坏且难以修复，因此保护当地生态环境显得尤为重要。

1 研究区概况及数据预处理

1.1 研究区概况

研究区位于万宁市沿海乡镇，为热带季风气候，雨热同期，整体地势西南高、东北低，大部分为平原地区。区内河网众多、水量充沛，用地类型以林地、园地、耕地为主，植被覆盖率较高。但由于旅游开发和城市建设，林草湿用地与建设用交叉频繁，导致生态环境问题亟待解决。

1.2 数据收集及预处理

本文的遥感影像来自于美国地质调查局，云量均低于5%，整体质量较好，获取日期分别为2020年6月14日（Landsat 8 OLI影像数据），基于ENVI5.3平台，首先对影像进行辐射定标，将影像的DN值转化为反射率，利用FLAASH大气校正模型对可见光及近红外波段等进行处理，消除大气吸收和大气散射造成的误差，结合万宁市DEM数据，采用二次多项式和最邻近法对两景影像进行几何校正，最后裁剪工作区，然后在envi平台下再进行NDVI和WNDWI计算，在arcgis中进行海拔、坡度、坡向等计算，研究区区位地势图如图1所示。

图1 研究区区位地势图

2 研究方法

2.1 评价因子的选取级等级划分

依据《生态功能区划暂行规程》中对生态敏感性评价的内容，结合区域情况选取了5个生态环境因子：海拔、坡度、坡向、水系和植被作为生态敏感性分析评价因子。并将每个因子按照对生态环境产生影响可能性大小划分为5个等级：极高敏感性、高度敏感性、中度敏感性、低度敏感性、无敏感性，并分别对应赋值5、4、3、2、1。

表1 各评价因子分级赋值表

（续表）

2.2 评价权重确定

利用AHP层次分析法构建指标体系。AHP指标层为水系、植被、坡度、坡向、高程等五项生态敏感感因子，目标层为生态敏感性，根据专家打分法和经验法构造两两比较矩阵。对目标层内生态敏感性指标的相对重要性进行两两比较，按照9分制对每一项指标赋值，统计打分结果，取众数分值，构建5×5的判断矩阵。经过可得各敏感性因子在生态敏感性中所占权重如表2所示。

表2 各评价因子权重赋值表

3 评价因子分析

3.1 坡度生态敏感性

研究区大部分为平原地区，西南小部分为山地，山坡较陡，坡度变化较大，全区坡度处于0～56.21°范围间，平均坡度为4.39°。全区整体坡度生态敏感性较低，极大部分区域无敏感性，在礼纪镇呈轻度敏感性和中度敏感性。坡度生态敏感性如图2、图3所示。

图2 坡度分布图

图3 及坡度生态敏感性分布图

3.2 坡向生态敏感性

研究区的坡向主要为南向、东南向，山区以阳坡、半阳坡为主，保土能力较强，有利于植被生长。全区坡向生态敏感性大部分区域呈现中度敏感性，在西南山区有高度和极高敏感性区域分布。坡向生态敏感性分布如图4、图5所示。

图4 坡向分布图

图5 坡向生态敏感性分布图

3.3 水域生态敏感性

研究区濒临海洋且水产养殖业发达，河网较多、沟渠穿插、坑塘密布，且分布有两个较大的潟湖海——小海和老爷海，整体水域面积占比较大。基于此中情况，全区的水域生态敏感性整体较高，大部分区域处于极高敏感性，内陆地区分布有少量的无敏感性和轻度敏感性区域，如图6、图7所示。

图6 WNDWI分布图

图7 水系生态敏感性分布图

3.4 植被生态敏感性

研究区主要用地类型为林地和园地，植被覆盖度较高，尤其在礼记镇和龙滚镇山地区域，分布有较为密集的乔木林地，其他平原地区则种植较为密集的热带园地，全区NDVI平均值达到0.53。在这种高植被覆盖的条件下，全区的植被生态敏感性较高，以极高敏感性和高度敏感性为主，如图8、图9所示。

图8 NDVI分布图

图9 水系生态敏感性分布图

3.5 高程生态敏感性

全区地势呈现西南高，东北低，整体较为平整，研究区平均海拔为40米，最高海拔为837米，处于礼记镇，地貌类型以平原为主，其他为小区域丘陵和低山。全区海拔高程生态敏感性较低，绝大部分区域无敏感性，在西南角小部分区域为中、高度敏感性，如图10、图11所示。

图10 海拔高程分布图

图11 高程生态敏感性分布图

4 生态敏感性综合评价

通过综合生态敏感性评价，得研究区生态敏感性分类统计表，研究区生态敏感性主要以高度敏感性和中度敏感性为主，该数据表明研究区生态环境整体较为脆弱，生态敏感性分布情况统计表，如表3所示。

表3 生态敏感性分布情况统计表

高度敏感性地区面积约414.54 km，占研究区面积比为48.57%，几乎半数地区。该区域生态环境较为脆弱，在自然和人为干扰下，区内易引发生态环境问题，在空间分布上，主要分布于广大平原地区及潟湖区域，该区地势较平，水量充沛，以灌木林地和园地为主要地类。中度敏感性地区面积约为391.09 km，占研究区面积比为45.83%，在研究区分布较为广泛，且山地地区多为中度生态敏感性地区。其他低度敏感性和无敏感性区域则主要为城镇、农田等人类活动较频繁的区域，如图12所示。

图12 研究区生态敏感性综合评价图

从空间分布上来看，高度敏感性的分布区域与潟湖、海岸带生态系的生态隐患有着直接关系。（1）生态栖息地和海岸带生态系统被破坏的隐患：主要为潟湖区域养殖，围垦海岸湿地，破坏沿岸红树林。（2）海岸线稳定的隐患：主要为乱砍乱伐红树林，加剧沙化，并引发水土流失。（3）潟湖水质环境破坏的隐患：水产养殖、废弃物乱丢、废水乱排。高敏感性及以上区域，应增强其生态系统的抗干 扰能力，除必要的生态工程设施外，应禁止任何程度的沿海地区的开发建设活动，尤其是海域养殖、海岸围垦等，在维持现有生态系统的稳定的基础上，为恢复自然景观的原始风貌奠定基础。与此同时推进前期不合理的生态破坏行为的有序退出，沿海地区的养殖场、围垦用地，还地于自然，提高该区域的生态环境承载力。

中敏感性区域为生态系统中的中间过渡地带，对维持高敏感性地区的生态稳定具有重要作用。中敏感性的分布区主要与地形有关，主要分布在工作区的中海拔地区。从空间分布上来看，该区主要存在着水土流失的隐患，位于低山丘陵区的园地和林地被破坏情况时有发生。综合考虑地表水流、坡度、水流距离等因素的不同施具有针对性的生态修复措施，恢复原有生态环境、 保护本土物种资源，从根本上改善水土流失区域的生态现状。坡面绿化，加强植物补植与管护工作，缓解雨水冲刷造成的水土流失等，都是针对中敏感性地区的改善措施。

5 结 论

近年来，全球地质灾害频发、生态环境问题日益严重，这也凸显了生态系统在城市生产、生活干扰下的脆弱性与敏感性。因此将生态敏感性评价落实到具体的区域和生态问题上，是生态文明建设与区域可持续发展的当务之急。当前国内外的生态敏感性评价多集中于省级、市级等大型尺度上，本文选择了较小区域尺度生态环境问题的研究，是将关键问题细节化的一种尝试。以万宁市为研究区，希望以生态敏感性评价结果为基础得出万宁市生态治理的重点区域，为当地生态环境建设和保护提供决策依据。但本文在评价因子选取上，可进一步深入。下一步，笔者将收集更多的数据，借助更多的评价因子，例如：土地利用类型、地形湿度、地质情况等，进一步完善万宁市生态敏感型评价模型，以期对万宁的生态问题提出更为准确的决策。