基于GIS技术的荔波县生态敏感性评价

2024-04-18智扬坤柳华富黄小祥姚成林

南方农业·下旬 2024年1期

智扬坤柳华富黄小祥姚成林

摘要从自然资源、地形地貌、社会因素3方面选取5个生态因子构建评价指标体系，结合层次分析法和地理信息系统（Geographic Information System，GIS），对贵州省荔波县生态敏感性进行综合分析与评价。结果表明：荔波县整体生态敏感性较高，主要受自然保护地的影响，集中分布在自然资源和生物多样性丰富、植被覆盖度高的区域。荔波县综合生态敏感性由低到高分为5个敏感等级，其中不敏感区面积364.873 1 hm2，占评价总面积的15.08%；轻度敏感区面积407.451 4 hm2，占16.84%；中度敏感区面积572.638 9 hm2，占23.67%；高度敏感区面积423.608 8 hm2，占17.51%；极度敏感区面积650.718 6 hm2，占26.90%。

关键词生态敏感性；GIS技术；层次分析法；贵州省荔波县

中图分类号：X826 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.02.039

生态环境敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度，是用来显示生态系统稳定性的重要方式，它综合了众多的环境因素，能够说明生态环境问题发生的难易程度和可能性大小[1-2]。目前，我国在生态敏感性研究领域逐步由单一生态因子探究转变为多因子研究，研究对象和研究途径呈现多元化态势[3]。近年来，基于土地利用方式评价区域生态敏感性的文献较多[4]。王振鹏等通过计算土地利用强度和生态系统服务价值等指标，建立数学模型，得到万州区生态系统服务价值的土地生态敏感性[5]。吴献文等以珠三角城市群自然资源本底数据的提取结果，运用GIS技术，构建因子评价指标体系，评估了该区域生态敏感性[6]。魏婵娟等利用资源环境基础数据库揭示了我国土地生态敏感性的空间分布特点[7]。李哲应用熵值法构建穆棱市生态环境敏感性评价模型，并用随机森林法得出穆棱市生态环境敏感性随时空变化的结论[8]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

荔波县是贵州省最南端的县城，南与广西接壤，是国家主体功能区建设试点示范县，既是主体功能分区中的丘陵谷地石漠化防治与生物多样性保护区，也是“两江”上游重要的生态安全屏障和水源涵养功能区[9]。荔波县地形地貌复杂，具有典型的南方喀斯特地形地貌，80%的面积均为喀斯特岩溶山地，自然生态环境表现出复杂性和脆弱性[10]。荔波县拥有“中国南方喀斯特”世界自然遗产地和“世界人与生物圈保护区”两张世界级名片，同时是国家5A级旅游景点、国家全域旅游示范区、国际旅游目的地和国家生态示范区。

1.2 数据来源与处理

自然保护地矢量数据为整合优化前的数据；数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）源于地理空间数据云（http：//www.gscloud.cn）ASTERGDEM 30M，用ArcGIS提取海拔和坡度；植被指数为地理空间数据云2020年Landsat8 OLI_TIRS卫星数字产品遥感影像，利用遥感图像处理平台（The Environment for Visualizing Images，ENVI）处理得到。参考资料采用荔波县第三次国土调查成果、行政区划及高清影像图。

1.3 生态敏感性评价方法

采用单因子评价和多因子综合评价相结合的方法。构建反映荔波县生态敏感性的评价因子，按照敏感性评价等级完成单因子生态敏感性分级评价，然后通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）确定各因子权重值，依据各因子的权重值计算得到综合生态敏感性数据，完成荔波县的生态敏感性综合分析与评价。

1.3.1 评价指标选取

評价指标参考《全国生态功能区划（修编版）》中的生态敏感性评价方法，结合荔波县生态环境特征，选择自然资源、社会因素和地形地貌3个方面要素5个因子构建指标体系（见表1）。

1.3.2 评价指标的权重计算

邀请专家对5项评价因子进行重要性打分，借助SPSSPRO将打分结果录入判断矩阵后构建评价矩阵计算得到特征向量，矩阵的逻辑错误采用一致性检验判断，若不通过，则需要重新构建，最终使得模型权重的选择更具合理性。由表2可知，自然保护地的权重为28.154%，植被指数为22.098%，土地利用现状为19.970%，坡度为17.205%，高程为12.572%。

结果表明：最大特征根为5.136，根据RI表得到对应RI值为1.11，故CR=CI/RI=0.031＜0.1，一次性检验合格。

1.3.3 综合评价方法

利用ArcGIS将各因子重分类后分级得到各单因子生态敏感性，再根据因子权重值进行栅格叠加计算得到荔波县生态敏感性综合评价结果。计算公式为

式中：SSi为评价单元生态敏感性结果；wi为第i（=1，2，3，…，n）个因子的权重值；fi为第i（=1，2，3，…，n）个因子的生态敏感性指数。

2 结果与分析

2.1 单因子生态敏感性评价结果

从自然保护地生态敏感性来看，自然保护区面积为705.816 4 hm2，占自然保护地面积的81.25%，占国土面积的29.17%，是荔波县分布最多的一类自然保护地，也是生态敏感性最高的区域。

在植被指数敏感性评价中，高度敏感与极度敏感区域占比达到了91.70%，说明荔波县生态良好，森林植被处于优异的自然生长状态，植被指数在0.8以上的区域面积最大，为1 303.168 7 hm2。

荔波县林地面积最大，为1 762.464 4 hm2，占比达到了72.85%，属于极度敏感区域。从敏感性区域分布来看，林地与自然保护地有着紧密关系。耕地是第二大影响因子，耕地与林地纵横交错，相互咬合，以佳荣镇最为突出。

在高程敏感度中，极度敏感区主要分布于荔波县佳荣镇、甲良镇和黎明关乡3个片区。不敏感区与水系关系密切，表现为集中分布：以樟江河为主线，从兰鼎山省级森林公园一直延伸到大小七孔；西南方为打狗河片区；其他2个片区为三岔河、七彩河沿线。高程敏感因子中，高度敏感区域面积最大，达到785.939 6 hm2，占比为32.49%。

坡度不敏感区域主要集中在樟江河两侧5 km范围的陡坡地带及茂兰保护区以北至瑶麓单性木兰县级自然保护区之间。高度以上敏感性区域面积较小，比例为7.55%。具体结果见表3。

2.2 综合生态敏感性评价结果

在各生态敏感性因子的综合影响下，荔波县生态敏感性由高到低表现为偏远地区向县城靠拢。高度敏感及以上的生态敏感性面积为1 074.327 4 hm2，比例为44.41%，说明荔波县整体生态敏感性较高，生态环境受外界干扰反应强烈，高度敏感区分布与自然保护地接近，说明自然保护地是影响荔波县生态敏感性的主要因素。

中度及以下敏感区面积为1 344.963 4 hm2，占55.59%。该区域可进行旅游開发建设，尤其是樟江河沿线两侧5 km的区域。其余分布在坡度较小、海拔较低的区域，与耕地有较强的关联性。非敏感和低敏感区域在不考虑其他管制因素的情况下，发展空间相对充足（见图1）。

3 结论与讨论

荔波县总体生态敏感性较高，分布面积广，主要受自然保护地、植被覆盖度等因素影响，高度生态敏感以上区域大多分布在自然资源丰富、植被覆盖率高且生态环境受到破坏后难以短时间恢复的地带。

荔波县是贵州省着力打造世界级旅游目的地的示范县。其旅游开发建设在不断加强，旅游人数也在逐年增加，旅游发展在产生经济效益的同时给荔波县的生态保护带来了极大挑战。旅游开发建设应充分秉持“生态优先”的原则，保证荔波县全域生态系统的稳定性与完整性，特别是自然保护地及周边区域，应尽量限制旅游开发或禁止开发。

目前的研究仍然存在时空分辨率、数据差异等方面的不足，未来的研究应发挥人工智能和大数据优势，向精细化、精准化和多元化方向发展，更深入地探究人为活动与生态环境效应之间的互馈机制，将人为活动对生态环境变化的影响转为互利关系，最终促进人与自然和谐发展。

参考文献：

[1] 欧阳志云，王效科，苗鸿.中国生态环境敏感性及其区域差异规律研究[J].生态学报，2000，20（1）：

9-12.

[2] 李巍，郭莉盼.基于GIS的旅游古镇生态敏感性分析与评价：以兰州市青城古镇为例[J].安徽农业科学，2021，49（3）：76-80.

[3] 谷花云，安裕伦.贵州省生态系统对酸沉降的相对敏感性[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2003，21（4）：88-91.

[4] 刘乐怡，杨双娜，张龙，等.基于土地利用演变的生态敏感性评价：以香格里拉市为例[J].西部林业科学，2021，50（6）：124-131.

[5] 王振鹏，蒲泓君.基于生态系统服务价值的土地生态敏感性研究[J].农业与技术，2021，41（13）：119-122.