城郊水库型水利风景区生态旅游适宜性及景观格局研究——以四川省仙海国家水利风景区为例

周 波 周玥姮 黄 莹 廖元培

近年来，水利风景区已成为建设国家生态文明的中坚力量，承担着维护生物多样性、保育水利风景资源等多种职责。国内对于水利风景区的分类标准主要依据水利部印发的《水利风景区发展纲要(2005)》，分为城市河湖、自然河湖、水库、湿地、水土保持和灌区6个大类，根据不同水利风景区特色可在大类中进一步细分类型。仙海水利风景区是四川省第一家国家级水利风景区，因依托沉抗水库而建，且地处城市郊区，属于城郊水库型水利风景区，在中国西部城郊型湖泊旅游度假区中独树一帜。其作为城郊水库型水利风景区，除了具备普遍水库型水利风景区的防洪、储蓄、灌溉功能之外，还具有富含生态底蕴、乡野田园风光、特色民俗风情等特点，拥有生态、文化、旅游融合发展优势及增强周边沿线村镇的经济造血能力，具有区位上带动沿线乡镇发展、多产深度融合的潜力。

然而，目前仙海水利风景区的生态旅游规划体系仍待完善。国外水利风景区相关研究注重与地理信息系统的结合，主要包括利用GIS技术进行水库水质评价[1]、测量水库集水区形态[2]、估算蓄水能力[3]等；国内水域、水库相关研究集中于水环境治理与修复[4]、水域生态敏感性评价[5]、水生态安全[6]等方向。现有研究多侧重于其生态属性，对于将城郊水库型水利风景区的生态旅游适宜性与景观格局分析结合，指导景区旅游功能配置及生态保育这类研究较为缺乏，导致其资源间的利用与协调发展未形成合力。针对我国西部地区水利工程建设速度迅猛，但城郊水库型水利风景区发展仍较缓慢的境况，生态旅游适宜性与景观格局分析将对西部乃至全国城郊水库型水利风景区的规划建设产生重要影响。

生态旅游是以保护生态环境为基础，提升当地人民福祉的旅游形式，可让人们在收获美景的同时降低旅游产生的负面影响[7-8]。生态旅游适宜性分析是在生态旅游资源调查的基础上，反映区域生态旅游适宜程度的评价方式[9-10]。其可从空间上为各地区因地制宜地进行生态旅游建设提供科学依据，以满足不同类型旅游者的生态旅游需求，是落实生态旅游理念的有力工具[11]。本文的生态旅游适宜性主要由景区的生态适宜性和旅游适宜性两方面构成。景观格局反映了自然环境和人类活动共同作用下景观斑块的空间配置结果，与旅游发展关系紧密。旅游在推动区域经济增长的同时，也对生态环境产生影响，最直观明显的表现即景观斑块数量增加、景观破碎加剧等景观格局的变化。景观格局分析是衡量区域生态保育能力等特征的重要手段[12-13]。当前，国内外景观格局的研究载体多聚焦于景观格局特征分析及动态的演变过程[14-15]，而将其与适宜性分析结合评判水利风景区的方式较为罕见。由此，本文在生态旅游适宜性评价结果的基础上，一方面基于景观格局现状，明晰在未来应该亟须保育和减少人为干扰的区域，制定相应的生态保育等级以助于缓解、降低旅游对于环境的负面影响；另一方面用景观格局分析对生态旅游适宜性评价结果予以补充说明，以助于进行生态旅游功能区划。

综上，本研究基于实地踏勘、德尔菲法、AHP法与3S技术等，在全国首次以国家级城郊水库型水利风景区——四川省绵阳市仙海水利风景区为研究对象，从生态与旅游角度选取实用、创新型指标，构建一套适合同类型水利风景区的生态旅游适宜性评价体系，利用ArcGIS 10.2与Fragstats 4.2综合评判其生态旅游环境与景观格局。最后，分别从生态保育与旅游功能两方面对其进行空间优化配置，丰富并完善同类型水利风景区的生态旅游规划体系。

1 研究区概况

仙海水利风景区属于国家AAAA级旅游景区、省级生态旅游示范区与省级旅游度假区，位于四川省绵阳市游仙区沉抗镇，是黄龙、三国旅游热线、九寨沟的中心地段，交通较为便利。景区基于有“第二个都江堰”之称的武都引水工程主要储蓄水库——沉抗水库而造，是典型的城郊水库型景区。水库日常蓄水位约530m，流域面积约为1 380hm2。全年气候温和，雨量充沛。全区现有旅游资源199个，其中自然类旅游资源36个，占18.1%；人文类旅游资源163个，占81.9%；全域优良级风景资源42个，占21.1%(图1)。

图1 仙海水利风景区旅游资源分类统计(单位：个)

通过实地踏勘发现，景区的生态旅游建设现状如下：1)旅游资源类型丰富，但核心景点较少；2)生态资源保护与旅游发展之间存在一定矛盾；3)地域文化具备一定特色，但未与水资源要素形成合力。因此，依托于水利风景区自然生态与旅游功能的适宜性研究不可或缺。

2 研究方法与数据处理

2.1 生态旅游适宜性评价

2.1.1 指标筛选

参考国内外相关文献，从基于GIS 与AHP的区域生态旅游适宜性评价[16]、结合PROMETHEE方法的公园生态旅游适宜性评价[17]、基于ANP等方法的城市生态旅游适宜度评价[18]、基于模糊综合评价的滨海湿地类生态旅游开发[19]、基于多元因子量化评价的山地生态旅游规划[20]等研究中初步挖掘出地形、环境、旅游、资源、经济等高频出现的影响因素。

由于影响水利风景区生态旅游的因素多且重复，不同领域的专家对生态旅游的理解不一，因子的选择难以面面俱到。基于此，本文以因子的可操作性与实用性为原则，结合城郊水库型水利风景区的现状特点，在保护生态环境的基础上兼顾旅游发展，从地形条件、环境条件、资源禀赋与旅游条件4个维度筛选出11个指标构建城郊水库型仙海水利风景区生态旅游适宜性评价体系。通过多种渠道获取数据，建立基础数据库(表1)。其中，高程、坡度、坡向、湖泊缓冲区、河流缓冲区、生物丰度指数、植被指数主要代表景区的生态环境承载力与生态适宜性，优良级景点可达性、优良级景点密度、交通便捷性、距居民点距离主要代表景区旅游开发潜力与人类适宜活动程度，两方结合构成生态旅游适宜性。

2.1.2 指标权重确定

1)单个专家指标权重计算。

(1)运用德尔菲法，分别邀请21位拥有城乡规划学、景观生态学、旅游管理学等相关专业背景的专家、行业工作者及景区当地工作人员进行问卷调查，运用“1～9标度法”，按重要性程度对各指标两两对比评分。

(2)采用AHP法，基于Yaahp 6.0构建层次结构模型，将需要分析的m个指标依据各专家评分构造成判断矩阵A：

计算矩阵的最大特征值：

式中，n为判断矩阵阶数；Wi为各因子权重(i=1，2，...，n)。

(3)对判断矩阵进行一致性检验：

式中，CI为一致性指标；CR为一致性比率；RI为平均随机一致性指标。得到一致性检验结果CR＜0.1，判断矩阵有满意的一致性。

2)多专家综合权重值计算。

将21位专家结果组合，计算所有专家对于各因子的综合权重值(表1)：

式中，Pk为归一化处理后的主观评价权重值。

2.1.3 评价指标分级

为体现生态旅游适宜性在景区内的空间分布，根据实地踏勘与相关文献查阅，明确各指标定义与划分依据，采用主观判断法、自然断点法、相等间隔法对各评价因子进行分级，将各指标的适宜性等级由高至低划分为Ⅰ级(高度)、Ⅱ级(较高)、Ⅲ级(中度)、Ⅳ级(较低)与Ⅴ级(低度)，并由高至低依次赋值为9、7、5、3、1(表2)。

表2 仙海水利风景区生态旅游适宜性评价指标分级

高程指海拔高度，海拔越高，生物多样性越弱，生态旅游适宜性越低[21]。坡度代表地球表面在某点的倾斜程度，坡度越大，植物受损后越不易恢复，生态旅游适宜性越低[16]。坡向指坡面朝向，对于本景区而言，平地及南坡所受光照最为充足，植物生长状况最好，生态旅游适宜性高于其他坡向，因此将适宜性程度按坡向受光条件划分等级[21]。湖泊、河流是最易受到人为干扰的因子之一。水库型水利风景区以防洪、灌溉为主，在《绵阳市仙海风景区总体规划》中，水域为重点保护区，不适宜在水上开展大型旅游活动。结合实地情况与相关文献[22]，按与湖泊、河流的距离划分适宜性等级。生物丰度指数反映区域内生物丰贫程度，归一化后的生物丰度指数一般在0～100，数值越高的区域越适宜生态旅游。植被指数代表植被的生长状况及覆盖程度，数值越大，植被覆盖程度越高，生态旅游适宜性越强[9]。选取仙海水利风景区中的五、四、三级旅游资源点作为优良级景点进行可达性与核密度分析，展现并提升景区的特色旅游资源。距离优良级景点越近的区域可达性越强，旅游适宜性越高，按与优良级景点距离划分适宜性等级。优良级景点分布密度越大的区域吸引力越大，根据实地踏勘，设置搜索半径为1 200m，按自然断点法划分景点密度。交通便捷性代表人类在景区内与道路的距离，距离越近的区域旅游适宜性越高，因此按与道路距离划分适宜性程度[9]。居民点的住宿、餐饮、娱乐设施可与旅游者共享，有助于旅游基础设施利用最大化，距离居民点越近的区域越适宜旅游，故按距居民点距离划分生态旅游适宜性程度[16]。

2.2 多角度景观格局指数分析

景观格局指数能够体现景观格局的多种特征，为水利风景区的生态保育与生态旅游规划获得更为科学的依据。参考相关文献[13，15]，剔除含义相近指数，从景观破碎度方面选取斑块数量(NP)、斑块密度(PD)，从景观聚集性方面选取斑块凝聚指数(COHESION)、蔓延度指数(CONTAG)，从景观多样性方面选取香农多样性指数(SHDI)、最大斑块指数(LPI)、斑块丰富度(PR)，共计7个指数，多角度阐述仙海水利风景区不同适宜性区域中景观受人为干扰程度、聚集离散程度、优势斑块类型等特征，并将结果与生态旅游适宜性评价结果进行比较，寻找两者之间的关联性。

2.3 数据来源与处理

2.3.1 数据来源

仙海水利风景区的高程、坡度、坡向、湖泊缓冲区、河流缓冲区数据来源于图星云GIS(http://www.tuxingis.com/)DEM数据；生物丰度指数数据来源于欧洲航天局(ESA)(https://www.esa.int/)土地利用类型数据；植被指数数据来源于欧洲航天局(ESA)(https://www.esa.int/)哨兵2号影像数据；优良级景点可达性、优良级景点密度、交通便捷性、距居民点距离数据来源于高德互联网地图(https://www.amap.com/)与《仙海文旅普查报告》(2020年)。

2.3.2 数据处理

在生态旅游适宜性评价中，运用ArcGIS 10.2中统一投影坐标系WGS_1984_UTM_Zone_48N，像元大小为10m×10m。基于仙海水利风景区DEM数据，提取高程、坡度、坡向、湖泊、河流数据。

通过多环缓冲区分析某区域距离湖泊、河流、道路、景点、居民点等的邻近性，其定义为：

式中，d为x与O之间的欧式距离；R为邻域半径，或称缓冲距。

基于GIS核密度分析研究优良级景点密度，其公式为：

式中，xi为每个点的核密度；x为格网中心处的核密度；h为阈值；n为阈值范围内的点数；d为数据的维数。

根据《生态环境状况评价技术规范》HJ 192—2015，结合GIS加权叠加分析计算生物丰度指数：

式中，Abio为生物丰度的归一化指数。

基于景区遥感影像数据，利用ENVI的波段计算工具得到植被指数：

式中，PNIR为近红外波段的反射率；PRED为红波段的反射率。

运用GIS重分类工具得到单项指标适宜性分级后，采取多指标加权叠加法对景区进行整体生态旅游适宜性分析，其评价模型为：

式中，Sj为某指标的综合分数；Wi为第i个指标的权重；Fi为第i个指标的分数；n为指标数。

在景观格局指数方面，基于仙海水利风景区生态旅游适宜性评价结果，借助景观格局分析软件Fragstats 4.2，针对不同适宜性区域土地利用类型的景观整体水平进行指数计算。

3 结果与分析

3.1 生态旅游适宜性分析

3.1.1 地形适宜性分析

由图2、3-1～3-3可知，仙海水利风景区整体地形适宜性较好，其中，有68.81%的山体海拔在500m左右，适合人类活动；较低及低适宜区仅占7.15%。景区内大部分区域的坡度适宜性较高，坡度为0°～8°的平缓坡占59.42%，土壤肥厚，属于高度适宜区；24°～40°的陡坡占总面积的0.22%。区域内适合植物生长的平地及南坡仅占总面积的13.05%；东南及西南坡占24.55%，光照较好，整体坡向分布均衡。

图2 生态旅游适宜性单项指标各分区占研究区面积比重

3.1.2 环境适宜性分析

景区整体环境适宜性较高，其中，湖泊、河流缓冲区的高度适宜区占比最大(图3-4、3-5)，分别有79.60%、94.70%的区域距离湖泊与河流100m之外；湖泊缓冲区与河流缓冲区的低度、较高适宜区分别占研究区的20.40%和5.30%。景区内生物丰度指数的高度及较高适宜区占总面积的59.26%(图3-6)，主要分布于研究区中部；中度、较低及低适宜区占40.75%。景区内63.09%的区域植被覆盖度较高(图3-7)；21.84%的区域植被覆盖度一般，分布于景区南部与边缘。

3.1.3 资源适宜性分析

由图2、3-8、3-9可知，仙海水利风景区资源适宜性较低，40.40%的区域距优良级景点750m以外；中度适宜区占17.79%，距景点500～750m；距景点500m以内的较高及高度适宜区占41.81%，多分布于景区北部及中部。核心景点集中于景区中部与西北部，优良级景点密度的较高及高度适宜区占总面积的19.87%；19.44%的区域为中度适宜区；多数区域旅游吸引力较低，较低及低适宜区占60.67%。

3.1.4 旅游适宜性分析

由图2、3-10、3-11可知，仙海水利风景区整体旅游适宜性较高，63.58%的区域距道路300m以内，交通较为便捷；中度适宜区占16.61%，距道路300～450m；交通便捷度低的区域仅占9.25%。景区内大部分区域距居民点较近，高度及较高适宜区占研究区的81.79%，旅游服务品质较强；中度适宜区占总面积的10.20%，距居民点750～1 125m；较低及低适宜区仅占8.02%。

3.1.5 综合生态旅游适宜性分析

由表3，图4、5可知，仙海水利风景区受自然环境、优良级景点分布的影响较大。Ⅰ级适宜区分布于景区中部与西北部，占比适中(16.88%)。旅游吸引力大，景观资源最为丰富；Ⅱ、Ⅲ级适宜区所占比重较大(47.30%)，Ⅱ级适宜区主要分布于景区西北部及Ⅰ级适宜区外围，景观资源较丰富；Ⅲ级适宜区多位于Ⅱ级适宜区外围，有利于与Ⅰ、Ⅱ级适宜区形成组合区域，对于景区内复合型旅游产业的建设有重要帮助。Ⅳ级适宜区分布零散，占研究区的25.83%，较不适宜旅游活动。Ⅴ级适宜区分布相对分散，占比最小(9.99%)，受限程度大，不宜进行大型旅游开发。

表3 仙海水利风景区综合生态旅游适宜性评价结果

图4 仙海水利风景区生态旅游适宜性空间分布

图5 仙海水利风景区优良级景观资源点分布

3.2 多角度景观格局指数分析

为使生态旅游适宜性评价结果更为科学，明晰区域生态保育能力，基于仙海水利风景区生态旅游适宜性分布结果，借助Fragstats 4.2，针对不同适宜性区域的景观整体水平进行多角度景观格局指数计算(表4)，以助于研究生态旅游适宜性与景观格局指数的关联性。

表4 仙海水利风景区不同适宜性区域景观格局指数计算结果

3.2.1 景观破碎度分析

斑块数量与斑块密度能够综合评判区域内的景观破碎化水平。景区内Ⅰ级适宜区景观破碎度最低，生态保护得当，特色旅游景点最多；Ⅱ、Ⅲ级适宜区的景观破碎度较高，受人为干扰较大；Ⅳ、Ⅴ级适宜区斑块数量与密度适中，景观破碎度适中。

3.2.2 景观聚集性分析

斑块凝聚指数、蔓延度指数反映景观的聚合、散布与连接程度。Ⅰ～Ⅴ级适宜区的斑块凝聚指数均较高，景观多由团聚的大斑块构成；Ⅰ级适宜区的蔓延度指数最大，具有连接性较好的景观资源。

3.2.3 景观多样性分析

香农多样性指数、斑块丰富度反映景观多样性及均衡分布趋势，最大斑块指数代表优势斑块在整体景观中的占比。区域内Ⅰ～Ⅴ级适宜区香农多样性指数及斑块丰富度较高，景观斑块呈均衡化分布趋势；其中Ⅰ级适宜区的最大斑块指数最高，斑块种类最多，景观优势度及多样性最大；Ⅳ、Ⅴ级适宜区拥有水域景观，优势度较高。

3.2.4 综合景观格局指数分析

通过景观格局指数计算对生态旅游适宜性结果进行补充说明，并研究二者的关联性。仙海水利风景区景观破碎度随生态旅游适宜性的升高而增加，在Ⅲ级生态旅游适宜性区域达到峰值后，伴随生态旅游适宜性的升高而降低。区域整体景观较为聚集，多由团聚的大斑块构成。其中，Ⅰ级适宜区的景观破碎度最低，斑块丰富度最高，连接性最好，为特色旅游景点所在区；Ⅱ级适宜区斑块类型较丰富，且分布较为均匀；Ⅲ级适宜区景观破碎度较高，受人为干扰较大，应在生态保护的前提下进行旅游规划；Ⅳ、Ⅴ级适宜区景观破碎度适中，斑块丰富程度较低，但具有优势斑块(水域)，目前生态保育情况较好。

4 结论与建议

4.1 结论

经过实地踏勘，基于德尔菲法、AHP法、GIS空间分析等手段，综合生态旅游适宜性与景观格局指数分析，得出以下结论。

1)仙海水利风景区整体生态旅游适宜性较高，旅游资源总体类型丰富，但核心特色景点较少，受优良级景点、生物丰度指数、交通便捷性及植被指数等因子影响较大。提升优良级景点与生物丰度指数是区域生态旅游适宜性升级的重点。

2)在仙海水利风景区中，景观格局指数与生态旅游适宜性存在一定关联性，并起到补充作用。区域景观破碎度随生态旅游适宜性的升高而增加，由于Ⅲ级适宜性区位于多个适宜性区的交接地带，分布最为零散，故景观破碎度在Ⅲ级适宜性区达到峰值后，伴随生态旅游适宜性的升高而降低；同时，斑块丰富度最高的区域生态旅游适宜性也最高。

3)结合景观格局指数来看，在生态旅游适宜性分区中，Ⅰ级适宜区占比适中(16.88%)，景观资源丰富，景观破碎度最低，为特色旅游景点所在区，多分布于景区中部与西北部；Ⅱ、Ⅲ级适宜区所占比重较大(47.30%)，景观资源较丰富，但Ⅲ级适宜区景观破碎度较高，生态保育压力较大，应在生态保护的前提下进行旅游规划；Ⅳ级适宜区占研究区的25.83%；Ⅴ级适宜区分布相对分散，占比最小(9.99%)。Ⅳ、Ⅴ级适宜区景观破碎度适中，主要优势斑块为水域，较不适宜建设大型旅游项目。

4.2 建议

为提升仙海水利风景区生态保育能力与生态旅游适宜性，依据景区现状特色，综合生态旅游适宜性与景观格局分析结果，将理论与实际结合，从生态保育与旅游功能角度做如下建议。

在生态旅游适宜性分区的基础上，可划分生态保育等级，如将景区划分为一级水域保护区、二级生态保护区、三级生态保护区、Ⅲ级适宜建设区、Ⅱ级适宜建设区与Ⅰ级适宜建设区。根据生态保育区划与优良级景点分布，可对景区赋予不同的旅游功能(图6、7，表5)。

图6 仙海水利风景区生态保育区划[作者改绘自《绵阳市沉抗镇仙海旅游度假区片区总体规划(2009—2025)》]

图7 仙海水利风景区生态旅游功能区划

1)Ⅰ级适宜建设区：属于高度适宜建设区，优势景观资源丰富，适宜作为特色文化体验区，可深度挖掘三国文化、沉香神话传说、水文化等资源，将自然生态与当地文化结合，打造特色文创产品，推出“水”字文化招牌，展现景区历史文化风采。部分区域可作为乡村康养度假区，传扬当地乡野文化与民俗风情的同时有助于健康养护身心。

2)Ⅱ级适宜建设区：属于较高适宜建设区，多位于Ⅰ级适宜区外围。为响应乡村振兴与文旅融合发展，此区域适宜配置乡村康养度假区、户外运动休闲区、科研高新服务区，发挥绵阳科技城特色，融入AI、VR等视觉传媒技术，打造集“田园、运动、科技、会议”于一体的城郊生态旅游度假区。

3)Ⅲ级适宜建设区：属于中度适宜建设区，是Ⅱ级适宜区的后备基地。设置部分乡村康养度假区、户外运动休闲区、科研高新服务区与Ⅱ级适宜建设区接壤，能够更好地联动复合型生态旅游产业。区域内林地资源丰富，可在生态保育的基础上开展林间探险、生态研学等活动。

4)三级生态保护区：属于中度限制建设区，耕地资源丰富。此区域适宜设置生态农业示范区，有助于在保护基本农田的同时向游客展现仙海自然农业生产风貌。

5)二级生态保护区：属于较高限制建设区，分布于水库沿岸，适宜作为湖滨风景观光区。应加强科普教育形式，提升游客生态旅游意识。可在保护湖边生态的基础上提供观光休闲服务，如开展环湖亲子跑、摄影大赛等对生态危害较小的活动。

6)一级水域保护区：属于高度限制建设区。仙海湖是景区的中心与灵魂，应依托5G通信基础设施等新时代信息技术，构建仙海湖水质检测体系，加强防范生态环境风险，废弃物与污水严禁直接排入湖体，做好水土保持工作，使水位高程尽量维持在528～530m。

研究认为，针对城郊水库型水利风景区的规划发展应注重生态与旅游并进。综合生态旅游适宜性与景观格局分析结果，有助于划分生态保育等级与旅游功能，对城郊水库型水利风景区优质资源的合理分配起指导作用，有利于推动其自然生态与旅游文化相互交融，从而建设集“水景养生、科普教育、观光度假、运动休闲”于一体的一流水利风景区。研究成果有助于实现城郊水库型水利风景区的生态经济效益与景观资源利用率最大化，促进水利保护与生态经济的可持续发展，为同类型水利风景区的生态旅游发展提供良好的借鉴与技术支持，同时可丰富并完善城郊水库型水利风景区生态旅游规划的理论体系。

注：文中图片除注明外，均由周玥姮绘制。