陸康英，陳世清，蘇晨輝

(1．華南農業(yè)大學林業(yè)規(guī)劃設計院廣州510642;2．華南農業(yè)大學森林經理研究室廣州510642;3．廣東省林業(yè)調查規(guī)劃院廣州510520)

城郊森林功能區(qū)劃方法研究
——以廣東省英德市為例

陸康英1，陳世清2，蘇晨輝3

(1．華南農業(yè)大學林業(yè)規(guī)劃設計院廣州510642;2．華南農業(yè)大學森林經理研究室廣州510642;3．廣東省林業(yè)調查規(guī)劃院廣州510520)

當前我國對城郊森林功能區(qū)劃方法的研究相對較少，本文以廣東省英德市城郊森林為例，基于森林的自然屬性，結合城市經濟社會發(fā)展的需要，采用實地調查、文獻檢索、ArcGIS空間分析、定量與定性綜合集成的方法，通過對森林生態(tài)環(huán)境敏感性的評價，構建英德市城郊森林功能區(qū)劃方法體系。提出的區(qū)劃原則、方法和指標體系等，對統(tǒng)籌城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境建設規(guī)劃、保障地方可持續(xù)發(fā)展、促進城市森林經營管理研究與實踐都具有重要的現(xiàn)實意義。

功能區(qū)劃;城郊森林;評價指標;敏感性;ArcGIS

功能是指事物對于人類生存和發(fā)展具有的價值和作用［1］。森林功能區(qū)劃是根據森林自身的性能，結合經濟社會發(fā)展的需求，確定森林的功能及功能順序的經營活動，目的是從宏觀上指導區(qū)域森林資源可持續(xù)經營。目前自然資源功能區(qū)劃的方法已從自然綜合區(qū)劃的疊置法、主導標志法、“自上而下”的順序劃分法、“自下而上”的合并劃分法等［2］，發(fā)展到了空間發(fā)展類型區(qū)劃分的指標判別法和指標迭加法［3］。隨著區(qū)劃研究的深入，環(huán)境承載力和發(fā)展?jié)摿δＰ捅蛔鳛楣δ軈^(qū)劃的評價方法［4］。而熵值法和主成分分析法、系統(tǒng)聚類法、矩陣判斷、疊加分析和緩沖分析等［5］，也逐漸成為區(qū)劃方法研究的重點。在國內，森林功能區(qū)劃方法研究多以定性方法為主［6－15］，定量的區(qū)劃方法也逐漸受到重視［16－19］，并成為了森林功能區(qū)劃方法研究的趨勢。但是，對城市森林功能的區(qū)劃，以及將森林的自然屬性和城市環(huán)境敏感性結合起來的研究鮮見有報道。因此，開展城郊森林功能區(qū)劃的定量研究對協(xié)調森林資源保護與利用，統(tǒng)籌城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境建設規(guī)劃，保障地方可持續(xù)發(fā)展具有著重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域為廣東省英德市(縣級)環(huán)市區(qū)第一重山以內，113°19'11″—113°28'38″E，24°6'16″—24°16'27″N，處于北江中游及北江與滃江的匯合之處，大部分為石灰?guī)r地區(qū)。涉及英城6個村委、4個居委會、3處風景區(qū)、1處茶果場和大站鎮(zhèn)8個村委，總面積4 571.30 hm2。區(qū)域內的支柱產業(yè)為水泥工業(yè)，被譽為“中國水泥之都”。據2004—2009年環(huán)境質量報告顯示，區(qū)域內受粉塵、SO2和NO2等的污染較為嚴重。區(qū)域內的森林全部為生態(tài)公益林。

1．2 材料來源

由英德市林業(yè)局提供英德市1:10 000小班地形圖(JPG格式)，2009年二類調查小班數據庫，英德市城市土地利用規(guī)劃等資料。

2010年10月采用小班調查法，選取較有可能發(fā)生變化的123個小班進行實地調查，對2009年森林二類調查數據庫進行修正;對區(qū)域工業(yè)污染源(主要是水泥廠)分布進行實地勾繪，結果與二類工業(yè)用地分布基本一致。

1．3 材料處理方法

1．3．1 地圖矢量化及數據庫建立

在ArcGIS9．3中以北京54坐標作為參考坐標系，對英德市1:10 000小班地形圖(JPG格式)進行校正、配準，通過人工勾繪將研究區(qū)域內小班矢量化，同時在屬性表中輸入小班地籍號。以地籍號為ID，將修正后的2009年二類調查小班數據庫與勾繪的小班矢量圖進行圖庫掛接，完成小班數據庫的初步建立。

1．3．2 增加分析要素

利用ArcGIS平臺，在矢量化的地形圖上增加河流水系、道路、城區(qū)、工業(yè)污染源、森林景觀景點等要素，形成一個要素完整的素材，為森林功能區(qū)劃提供基礎性的分析材料。

1．4 功能區(qū)劃方法

1．4．1 區(qū)劃原則

城郊森林生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能以及形成的生態(tài)環(huán)境問題具有顯著的區(qū)域分異性，同時承擔著重要的生態(tài)服務責任，城郊森林功能區(qū)劃應該遵循以下的原則。

1)分異原則

森林生態(tài)系統(tǒng)在不同的區(qū)域范圍內，由于地貌、地形、土壤等條件的不同，表現(xiàn)出生態(tài)系統(tǒng)的分異。根據這些差異，就能劃分出不同的生態(tài)單元。生態(tài)區(qū)域的分異原則是生態(tài)區(qū)劃的理論基礎，也是城郊森林區(qū)劃最基本的原則。

2)生態(tài)優(yōu)先原則

最早《雅典憲章》就指出城市應具有居住、工作、游憩與交通四大基本功能，并認為居住是城市的第一個活動。生態(tài)服務功能在城郊森林中的主體地位是毋庸置疑的。因此，應重視區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感性及生態(tài)服務功能重要性的分析，以生態(tài)優(yōu)先作為區(qū)劃的一個原則。

3)主導因素原則

城郊森林生態(tài)系統(tǒng)的功能是自然和人為等諸多因素綜合作用的結果，在進行城郊森林功能區(qū)劃時必須綜合分析區(qū)域各個要素之間的關系，選取主導因素指標作為分區(qū)的依據。

4)以人為本、持續(xù)發(fā)展原則

城郊森林功能區(qū)劃的目的是為了更好地發(fā)揮城郊森林的生態(tài)服務功能，滿足人們生活、工作的環(huán)境要求。應本著以人為本的宗旨，遵循可持續(xù)發(fā)展的理念。

5)空間的連片性原則

城郊森林功能區(qū)要求在空間上具有連續(xù)性，確保功能區(qū)的完整性，以保證區(qū)內物質、能量傳輸的有序性，從而最大限度發(fā)揮森林主體功能。

1．4．2 功能區(qū)類型的確定

森林的功能是多樣的，在國家林業(yè)局發(fā)布的《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》(LY/T1721—2008)中，森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能包括涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質、凈化大氣環(huán)境、森林防護、生物多樣性保護和森林游憩等8個方面。鑒于英德市地處北江流域，是石炭巖地區(qū)，水泥產業(yè)為縣域經濟的支柱產業(yè)，其對森林的生態(tài)保障、環(huán)境凈化、人文服務功能需求較強，將英德市城郊森林功能定位為持水保土功能、環(huán)境凈化功能和觀賞游憩功能3種類型。

1．4．3 指標體系構建

城郊森林功能區(qū)劃是以區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感性為依據的。區(qū)域對森林某種功能的需求是由區(qū)域生態(tài)、環(huán)境、社會經濟因子等方面決定的。在充分分析區(qū)域概況的前提下，結合前人的研究，遵循科學性、相對獨立性、主導性的原則，確定評價指標體系。

1．4．4 因子賦權及數量化

1)賦權

對指標權重的確定采用專家咨詢與層次分析主觀和客觀賦權相結合的方法，在獲得各個專家的判斷矩陣之后，利用軟件yaahp(0．5．3)對所構建的各判斷矩陣進行運算，得出各層指標的權重。

2)數量化

在系統(tǒng)分析和整合現(xiàn)有研究成果及有關規(guī)范標準的基礎上，基于AcrGIS9．3平臺將獲得的定量數據，參考相應的分級標準進行分級;對于無法量化的定性因子，把獲得的定性數據，通過不同等級對應不同的分值，轉化為定量數據。

1．4．5 因子歸并

在因子賦權、量化之后，借助ArcGIS疊置分析和屬性表數據的歸并運算對因子進行歸并。

采用公式(1)對各個小班的環(huán)境敏感性進行評價。

式中:Xi為各個小班的敏感性評價得分，Xij為i小班j評價指標的數量化值，Wj為j指標的權重，i為小班，j為森林評價指標。

Xi越大則表示i小班的敏感性越高，反之則表示敏感性越低。

1．4．6 小班功能類型判別

每個小班功能定位的判別依據是森林生態(tài)環(huán)境敏感性評價得分，敏感性得分越高則說明區(qū)域越需要森林發(fā)揮相應的功能，如區(qū)域水土流失敏感性評價得分較高，則應將該小班的森林定位為持水保土功能(表1)。若出現(xiàn)評分值相等的情況，則根據各種敏感性對于森林生態(tài)環(huán)境敏感性的權重來判別。

表1 城郊森林小班功能類型判別標準

1．4．7 空間聚類

對城郊森林每個小班的森林功能進行了定位之后，還需要對每個小班進行空間上的聚類。根據小班功能判別結果，利用ArcGIS9．3賦予每個小班功能定位的屬性，將具有相同功能定位的小班聚成一類，若出現(xiàn)空間離散的現(xiàn)象則根據實際情況進行適當的調整，形成比較連續(xù)的、整合的空間功能分區(qū)結果。

2 結果與分析

2．1 指標體系構建及分析

2．1．1 指標體系

城郊森林功能區(qū)劃的依據是區(qū)域生態(tài)環(huán)境敏感性，根據上文英德市城郊森林功能定位的分析，區(qū)域森林生態(tài)環(huán)境敏感性主要包括水土流失、環(huán)境污染、觀賞游憩需求等三方面，具體由自然、社會、經濟等諸多指標組成。結合區(qū)域實際情況，參考前人的研究［20－28］得到英德市城郊森林生態(tài)環(huán)境敏感性評價指標體系(表2)。包括3個一級指標和10個二級指標。

表2 英德市城郊森林生態(tài)環(huán)境敏感性評價指標體系

2．1．2 權重確定

通過問卷詳解與電子信函的方式邀請相關專家10名，按照9標度法對評價指標進行比較賦值。利用軟件yaahp(0．5．3)對所構建的各判斷矩陣進行運算，得出各判斷矩陣，再采用“加權幾何平均”的方法集結得出各層指標的權重(表3)。

表3 評價指標因子權重

2．1．3 指標分析

利用ArcGIS分析功能，將坡度、植被類型、土壤厚度、人口密度、人均可支配收入進行重分類;對距河流距離、距工業(yè)污染源距離、距公路(省道)和鐵路距離、距城區(qū)距離、距道路距離進行緩沖分析。用1表示敏感性低，用3表示敏感性中等，用5表示敏感性高，以此把所有的因子數據數量化(表4)。

2．2 小班功能定位

利用公式(1)計算出每個小班的各個敏感性得分，再通過城郊森林功能區(qū)類型判別標準(表1)可判斷出每個小班的功能定位(表5)。

2．3 功能區(qū)劃分

根據每個小班的功能定位在ArcGIS中進行聚類，生成城郊森林功能區(qū)劃圖(圖1)?？紤]功能區(qū)空間的連續(xù)性及森林經營管理的需求，在ArcGIS平臺上對91個分布離散的小班的功能定位作了調整(見圖2)，總面積為 843．0 hm2。其中有 70 個小班，646．5 hm2的森林是由觀賞游憩功能區(qū)調整到持水保土功能區(qū)的，這與區(qū)域的持水保土功能較為重要這一情況吻合(權重:水土流失敏感性(0．660 3)﹥環(huán)境污染敏感性(0.232 1)﹥觀賞游憩需求敏感性(0．107 6))(表3)。

表4 評價因子分級標準

結果顯示，持水保土功能區(qū)主要沿河流及坡度較高的區(qū)域呈帶狀分布，涉及367個小班，總面積為4571．30 hm2，占區(qū)域林地總面積的48%;環(huán)境凈化功能區(qū)主要與城市二類工業(yè)用地分布一致，呈多點狀分布，涉及120個小班，總面積為1 379．50 hm2，占區(qū)域總面積的15%;而觀賞游憩功能區(qū)主要是呈多塊狀分布，涉及318個小班，總面積 3 483．30 hm2，占區(qū)域林地總面積的37%，結果與英德市實際情況基本相符。各個功能區(qū)分別發(fā)揮不同的主體功能，其中持水保土功能形成了基于北江流域的持水保土林生態(tài)系統(tǒng)，主要是發(fā)揮涵養(yǎng)水源和保持水土的功能，維護英德市的生態(tài)安全;環(huán)境凈化功能區(qū)則發(fā)揮殺菌消毒、阻滯粉塵的作用;觀賞游憩功能區(qū)主要是承擔美化城市、為居民提供休閑游憩場所、環(huán)保宣傳教育的功能(表6)。

表5 英德市城郊森林小班功能類型判別結果

圖2 調整后城郊森林功能區(qū)劃示意圖

表6 英德市城郊森林功能區(qū)劃結果

3 結論與討論

3．1 結論

提出了一種定量的劃分城郊森林功能區(qū)的方法體系，以森林生態(tài)環(huán)境敏感性評價指標體系作為森林功能區(qū)劃的依據，運用GIS的空間分析功能對英德市城郊森林進行功能區(qū)劃，從結果上看該方法是可行的，這種方法體系符合英德市情、林情。森林生態(tài)環(huán)境敏感性評價指標體系結合了森林自身的條件及人的需求，強調人與自然的關系。功能區(qū)劃涉及的不僅是自然生態(tài)系統(tǒng)，還與特定的社會、經濟、文化特征緊密相連。森林功能區(qū)劃強調人文的因素，結合了森林特有的“性能”與人類的需求所形成的森林“功能”，基于這種功能區(qū)劃的森林經營管理更加符合森林多目標經營的要求，能最大限度地發(fā)揮森林的主體功能和滿足人類的多種需求。同時，將地理信息系統(tǒng)(ArcGIS)方法用到城郊森林功能區(qū)劃中，為森林功能區(qū)劃提供了更加便捷、準確的技術支撐。

3．2 討論

評價指標系統(tǒng)的確定較為復雜，不同的評價對象、尺度、目的都存在眾多的爭議。評價指標體系的構建及評價因子數量化沒有統(tǒng)一標準可循，由于作者的專業(yè)知識水平的限制，選取的指標可能不夠全面，數量化不夠準確;加上研究時間有限，對評價因子的賦權沒能進行多輪的專家咨詢、修正;該定量的方法體系只是針對英德市城郊森林，對其他區(qū)域不一定具有適用性。而且隨著人們對城郊森林認識的不斷深入，城郊森林功能區(qū)劃方法也需要不斷地深入探討。

［1］黃幫梅．人口發(fā)展功能區(qū)劃研究——以云南省為例［D］．昆明:云南師范大學，2009．

［2］南威，郭有立．綜合自然區(qū)劃［M］．北京:中國社會科學出版，2000．

［3］玉麒，林康，張莉．市域空間發(fā)展類型區(qū)劃分的方法探討——以江蘇省儀征市為例［J］．地理學報，2007(4):351－363．

［4］新濤，王建軍．省域主體功能區(qū)劃方法初探［J］．北方經濟，2007(6):11－13．

［5］傳明，李伯華，曾菊新．湖北省主體功能區(qū)劃方法探討［J］．地理與地理信息科學，2007(5):64－68．

［6］新良．南方集體林森林區(qū)劃的探討［J］．華東森林經理，1994(3):7－10．

［7］陽勛志，廖為明，彭世揆，等．區(qū)域森林景觀生態(tài)功能區(qū)劃的理論與方法——以江西婺源縣為例［J］．江西農業(yè)大學學報，2004，26(5):700 －704．

［8］麗君，劉永金，陳世清，等．風景林區(qū)劃原則與方法研究［J］．中南林業(yè)調查規(guī)劃，2009(2):31－34．

［9］麗萍，牛純，劉毅．長春凈月潭國家級森林公園森林經營區(qū)區(qū)劃與經營類型劃分［J］．吉林林業(yè)科技，2010(1):26－29．

［10］王定勝．連云港市森林分類區(qū)劃淺析［J］．中南林業(yè)調查規(guī)劃，2002，21(1):12 －13．

［11］付達夫．平江縣水源林、水保林重點保護區(qū)區(qū)劃［J］．中南林業(yè)調查規(guī)劃，1998，17(2):13 －15．

［12］曾群英，周元滿，李際平，等．場級森林生態(tài)系統(tǒng)區(qū)劃與組織實施［J］．南京林業(yè)大學學報:自然科學版，2010，34(4):102 －106．

［13］劉大逵，王福生，徐曉，等．桃源洞自然保護區(qū)功能區(qū)劃與效益評估［J］．中南林業(yè)調查規(guī)劃，2001，20(4):30 －32．

［14］高方蓮，李先強，劉海峰，等．吉林省泉陽林業(yè)局森林功能區(qū)劃及經營措施［J］．吉林林業(yè)科技，2011，40(1):29 －31．

［15］李夢，吳瑤．基于分類經營的小興安嶺林區(qū)森林功能區(qū)劃初探［J］．中國林副特產，2011(1):80 －81．

［16］許蘭霞，蔡永茂．八達嶺林場森林功能圖的研建［J］．北京林業(yè)大學學報，2003(25):63 －67．

［17］李明陽，王保忠，劉禮．城市國家森林公園經營區(qū)劃方法研究［J］．林業(yè)資源管理，2007(1):75 －79．

［18］劉友多．福建省林業(yè)發(fā)展區(qū)劃三級分區(qū)技術研究［J］．防護林科技，2009(6):35－38．

［19］熊智平．模糊聚類分析在樹種區(qū)劃中的應用［J］．中南林業(yè)調查規(guī)劃，1987(3):40 －42，58．

［20］劉燕．基于GIS的區(qū)域水土流失敏感性評價——以韓城市為例［D］．西安:西安大學，2010．

［21］Nearing M A，Lane L J，Alberts E E，et al．Prediction technology for soil erosion by water:status and research needs［J］．Soil．Sci．Soc．Am．J，1990，54(6):1702 －1711．

［22］張玉斌，鄭粉莉，賈媛媛．WEEP模型概述［J］．水土保持研究，2004，11(4):146 －149．

［23］徐靚．基于GIS的水土流失強度的研究［D］．西安:西安科技大學，2004．

［24］王效科，歐陽志云，肖寒，等．中國水土流失敏感性分布規(guī)律及其區(qū)劃研究［J］．生態(tài)學報，2001，21(1):14 －19．

［25］劉康，康艷，曹明明，等．基于GIS的陜西省水土流失敏感性評價［J］．水土保持學報，2004(5):168－170．

［26］李志偉，吳紹洪，趙東升．吉林省水土流失敏感性分區(qū)研究［J］．安徽農業(yè)科學，2008(15):6488 －6489．

［27］裴莉娜，黃小剛，畢潤成．基于GIS的臨汾市水土流失敏感性評價［J］．山西師范大學學報:自然科學版，2009(4):120－123．

［28］吳志軍，劉淼，王子楠．基于GIS的鞍山市水土流失敏感性評價［J］．遼寧工程技術大學學報:自然科學版，2009(S2):131－133．

［29］國家質量技術監(jiān)督局．GB18068—2000水泥廠衛(wèi)生防衛(wèi)距離標準［S］．2001．

［30］梁濤，蔡春霞，劉民，等．城市土地的生態(tài)適宜性評價方法——以江西萍鄉(xiāng)市為例［J］．地理研究，2007，26(4):782 －788．

［31］張紅英．我國居民人均可支配收入和旅游出游率關系的構建［J］．商業(yè)研究，2008，13:32．

［32］周箐，王倚天．中小城鎮(zhèn)居民游憩空間體系研究——以菏澤市為例［J］．河南師范大學學報:哲學社會科學版，2007，34(1):115－118．

Study on Division of Functional Zones of Suburban Forest——A Case Study of Yingde City in Guangdong Province

LU Kangying1，CHEN Shiqing2，SU Chenhui3
(1．Academy of Forest Inventory and Design，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Guangdong，China;2．Forest Management Institute，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Guangdong，China;3．Guangdong Forest Inventory and Plan`ning Institute ，Guangzhou 510520，Guangdong，China)

There are relatively few studies on functional regionalization for suburban forest in China．Take Yingde in Guangdong as a case，basing the forest＇s natural attributes and social development needs，using methods of field investigation，information retrieval，ArcGIS spatial analysis and quantification-qualitative analysis，a systematic methodology of functional regionalization is formed for Ying De suburban forest through evaluation of forest eco-environmental sensitivity．The zoning principle，method and index system the article put forward has important practical significance for urban and rural coordination，local sustainable development，research and practice of urban forest management．

functional zoning;suburban forest;evaluation index;sensitivity;ArcGIS

TP 39;S 718．55

A

1003—6075(2012)04—0029—06

2012—08—26

2012—10—17

本文得到了國家林業(yè)局林業(yè)軟科學項目“南方林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2011－2013)以及英德市項目“英德市市肺保護工程規(guī)劃”和“英德市森林進城森林圍城施工設計”等的資助。

陸康英(1986—)，女，碩士，主攻森林經理與生態(tài)旅游研究。