徐彩程，劉嬌，李榮彪

（凱里學院，貴州 凱里 556011）

0 引言

隨著工業(yè)化進程不斷加快，人地矛盾日益突出，環(huán)境污染愈發(fā)嚴重。我國“十四五”規(guī)劃對生態(tài)文明建設提出了更高標準的發(fā)展要求。生態(tài)敏感性是指各區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)對于人類活動干涉的敏感程度，生態(tài)敏感性越強的區(qū)域，對外界因素的影響越敏感[1]。凱里市依托多彩的民族文化及優(yōu)良生態(tài)環(huán)境，在旅游業(yè)等領域具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ欢?，產(chǎn)業(yè)的開發(fā)將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，在發(fā)展規(guī)劃中必須高度重視生態(tài)保護，對區(qū)域進行生態(tài)敏感性的綜合評價分析，為制定區(qū)域環(huán)境政策提供科學依據(jù)至關重要[2]。

近年來，在生態(tài)敏感性的研究方面，在研究對象、研究尺度及研究方法上不斷探索。研究對象主要包括如石漠化[3]、荒漠化[4]以及鹽漬化[5]等生態(tài)脆弱區(qū)域，特殊地形區(qū)域[6-7]、城市生態(tài)系統(tǒng)[8-9]。研究尺度跨度大，范圍廣，主要從國家[10]、省市[11-12]、縣域[13]以及特定的自然保護區(qū)、國家公園等[14-15]方面展開研究。研究方法多元性，對于綜合疊加分析的影響因子的權重確定主要采用AHP 層次分析法[16-17]、變異系數(shù)法[18]。AHP 層次分析法通過主觀判斷結合數(shù)學方法對問題進行定性描述[19]變異系數(shù)法則是通過計算各個指標的平均數(shù)和標準差進行客觀賦權。

選擇凱里市作為研究對象，根據(jù)凱里市生態(tài)環(huán)境特點以高程、坡度、坡向、歸一化植被指數(shù)（NDVI）、土地利用、水體緩沖區(qū)作為代表性生態(tài)因子進行單一以及綜合疊加生態(tài)敏感性分析，確定凱里市的生態(tài)敏感性空間分布。

1 研究區(qū)概況

凱里市位于貴州省東南部，地理坐標為107°40'～108°12'E，26°13'～26°48'N。全市土地面積大約1569.69Km2。東接臺江縣，西部與麻江縣和黔南州的福泉市相鄰，北抵黃平縣，南連雷山縣、丹寨縣。凱里市地處云貴高原向丘陵過渡地帶，地勢起伏較大，最高海拔1447米、最低海拔532米，平均海拔850米。氣候屬于典型的季風氣候，年平均氣溫為16°C，年平均降水量1200mm。受氣候影響，凱里市地貌以侵蝕和巖溶地貌為主，其中山地面積為655.50Km2，占全市土地面積的41.76%，屬于典型的山地城市。凱里市土地利用類型多樣，其中林地占比較大，森林覆蓋率超51.28 %。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

凱里市DEM 數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云中的ASTER GDEM 30M分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)。坡度、坡向信息均由該DEM 數(shù)據(jù)通過ArcGIS 坡度、坡向計算獲得。土地利用數(shù)據(jù)采用清華大學科研團隊的全國2015 年30M 土地利用數(shù)據(jù)集。NDVI 是采用Landsat8的2015 年10 月14 日的遙感影像，經(jīng)輻射定標和大氣校正數(shù)據(jù)預處理后，通過波段合成得到。水體數(shù)據(jù)采用國際基礎地理信息中心的2017 年1：100 萬全國基礎地理信息數(shù)據(jù)。

2.2 評價指標的選取

生態(tài)敏感性評價因子選取是一個復雜的過程，沒有固定的選取方法，應根據(jù)研究區(qū)域實際情況進行選取。高程對區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)垂直分布差異具有重要影響，高程越高，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的垂直分布差異越明顯；坡度與地質穩(wěn)定性呈正相關，是描述水土流失的重要指標，坡度越大，水土流失就越容易發(fā)生；植物在不同的坡向受到的太陽輻射時間不同，其生長狀況差異明顯；NDVI 能體現(xiàn)出區(qū)域的生態(tài)多樣性，NDVI 越大，區(qū)域生態(tài)多樣性越高，能夠減少土壤侵蝕程度；土地利用能夠直觀反映人類活動對環(huán)境的影響；水體可以不僅可以調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)氣候，還能影響人類居住環(huán)境范圍。因此本研究評價指標通過參考前人研究[9]以及結合研究區(qū)域實際情況，選取高程、坡度、坡向、NDVI、土地利用以及水體緩沖區(qū)等6個因子作為凱里市生態(tài)敏感性評價的主要指標。將6個因子按不同敏感程度分為極低敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感、極度敏感并分別賦值1、3、5、7、9。各生態(tài)因子敏感程度如表1。

表1 生態(tài)敏感性評價因子指標體系

2.3 評價因子權重的確定

由于各個因子對生態(tài)敏感性的影響程度不同，通過采取AHP 層次分析法和專家打分法對各個因子進行矩陣構造，確定每個影響因子的權重，客觀上能提高研究的準確性[20]。本研究采取專家打分對6個生態(tài)評價因子進行兩兩打分，兩個因子中前者與后者相比：同等重要賦值為1，略微重要賦值為3，重要賦值為5，很重要賦值為7，極為重要賦值為9。然后通過SPSS軟件建立生態(tài)因子的對比矩陣（表2），計算出各因子的權重。

表2 生態(tài)評價因子矩陣評分標準及權重

表3 矩陣一致性檢驗

為驗證結果的客觀合理性，還需對矩陣進行一致性檢驗，當CR＜0.1 時，則符合一致性檢驗[21]。一致性檢驗計算公式如下：

其中：λmax表示矩陣的最大特征根;A為判斷矩陣;ω為特征向量；n 為矩陣階數(shù)；CI 為一致性指標；RI 為平均隨機的一致性指標；CR為一致性比率。

本此研究的CR 值為0.075＜0.1，通過矩陣一致性檢驗結果，說明此權重結果是可靠的。

2.4 空間疊加分析

疊加分析是將各個柵格對象的空間屬性特征按權重進行綜合分析，得到一個綜合性的柵格對象。本研究將6 個生態(tài)因子通過ArcGIS 根據(jù)其權重進行加權疊加分析，再按照生態(tài)評價指標進行重分類分級賦值，得到凱里市綜合生態(tài)敏感性分布圖。

3 結果與分析

3.1 單因子生態(tài)敏感性分析與評價

3.1.1 高程生態(tài)敏感性分析

生物分布的垂直性差異與海拔高度成正相關，海拔越高，生物的垂直性分異顯著性越來越大，物種的多樣性降低，生態(tài)敏感性增大。凱里市高程生態(tài)敏感性沿東北-西南走向形成高-低-高格局。其中極低敏感和輕度敏感面積占比超過60%，分布在東北-西南走向區(qū)域。中度敏感區(qū)主要分布在西北低山丘陵地區(qū)，面積大約為513.5Km2。高度和極度敏感區(qū)面積占比僅3.27%，零星分布在東南和西北方向。結果如圖1和表5所示。

圖1 高程生態(tài)敏感性

表5 凱里市生態(tài)因子敏感性面積比重

3.1.2 坡度生態(tài)敏感性分析

坡度是影響水土流失的一個重要原因，坡度越大，發(fā)生水土流失的概率越大，生態(tài)敏感性也就越高。坡度生態(tài)敏感性的高度敏感和極度敏感分布較為集中，主要分布在凱里市的東南部、北部以及西部，其面積大約為361.38Km2，其中高度敏感區(qū)域的面積為281.06Km2，與中度敏感區(qū)域面積幾乎相等。極低敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)分布區(qū)域廣泛，面積占比約為59.01%。結果如圖2和表5所示。

圖2 坡度生態(tài)敏感性

3.1.3 坡向生態(tài)敏感性分析

坡向不同，所受的太陽輻射不同，植物的多樣性差異較大。在北半球，東坡、南坡、東南坡和西南坡所受到的光照較多[9]。凱里市的坡向生態(tài)敏感性分布較為均勻。輕度、中度和高度敏感區(qū)面積相差不大，分別為386.87Km2、370.30Km2和403.52Km2。極低敏感區(qū)和極度敏感區(qū)二者面積分別為193.79Km2和212.39Km2。高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)坡向主要為西坡、北坡和西南坡，所受陽光輻射較小，故生態(tài)敏感性較高。結果圖3和表5所示。

圖3 坡向生態(tài)敏感性

3.1.4 NDVI生態(tài)敏感性分析

凱里市的NDVI 生態(tài)敏感性整體較高，極低敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)主要分布在凱里市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積分別為53.28Km2、41.07Km2。因為其建筑較多，不易對人類活動產(chǎn)生較大反應。中度敏感區(qū)域主要分布在西部，面積占比為6.30%。而高度敏感和極度敏感的面積分別高達189.03Km2、1185.26Km2，面積總占比為87.68%。由于其生態(tài)環(huán)境物種多樣性較為豐富，所以其對人類活動的影響更為敏感。結果如圖4 和表5所示。

圖4 NDVI生態(tài)敏感性

3.1.5 土地利用生態(tài)敏感性分析

凱里市土地利用生態(tài)敏感性和NDVI生態(tài)敏感性類似。極度敏感區(qū)域面積占比0.42%，以水體為主。高度敏感區(qū)域用地類型主要為林地，占地面積高達76.16%。中度敏感主要分布在高度敏感區(qū)與輕度敏感區(qū)過渡地帶，主要用地類型為耕地和草地，面積大約為336.52Km2。輕度敏感區(qū)和極低敏感區(qū)主要分布在市區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，大部分為建設用地和未利用地，但其占比比例較小，總共僅有1.95%。結果如圖5 和表5所示。

圖5 土地利用生態(tài)敏感性

3.1.6 水體緩沖區(qū)生態(tài)敏感性分析

隨著離水體距離越來越遠，人類活動對于環(huán)境的影響就會越來越低，生態(tài)敏感性則逐漸降低。凱里市水資源較為豐富，但其對于生態(tài)的影響較低，極低敏感區(qū)主要分布在水體200m 以內(nèi)，輕度敏感區(qū)在200m～400m 之間，中度敏感區(qū)范圍為400m～60m 之間，高度敏感區(qū)是在水體600m～800m 之間，極度敏感則是在水體800m范圍之外。其中極低敏感區(qū)域面積占比高達67.95%，其余敏感區(qū)域皆在7%～8.5%左右，所以其權重相應較其他因子較小。結果如圖6和表5所示。

圖6 水體緩沖區(qū)生態(tài)敏感性

圖7 凱里市生態(tài)敏感性綜合評價分布圖

3.2 生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評價分析

將通過ArcGIS 得到的6 個生態(tài)因子敏感性柵格數(shù)據(jù)，按AHP 層次分析法計算的權重，進行柵格疊加分析。采用自然間斷點分級法對柵格進行重分類，其中極低敏感得分區(qū)間為[1,3.18]，輕度敏感得分區(qū)間為[3.18,4.70]，中度敏感得分區(qū)間為[4.70,5.89]，高度敏感得分區(qū)間為[5.89,6,71]，極度敏感得分區(qū)間為[6.71,8.21]（表6）。由圖2 可知：高度敏感區(qū)和極高敏感區(qū)面積占比分別為56.10%、19.64%，主要分布在地勢較高、植被覆蓋度較大的區(qū)域，人類活動對其影響較大，對于此類區(qū)域，應加大環(huán)境保護力度，減少人類活動影響。中度敏感區(qū)域面積為201.00Km2，主要分布在鄉(xiāng)鎮(zhèn)周圍，對其環(huán)境保護也應加強，防止人類活動無限干預。極低敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)總面積為178.75Km2，主要分布在市中心及鄉(xiāng)鎮(zhèn)街上，該區(qū)域建設用地較多，生態(tài)環(huán)境對人類活動有較大的容忍度，在合理開發(fā)的基礎上，也應兼顧環(huán)境保護。

表6 凱里市生態(tài)敏感性綜合評價結果

4 結論

根據(jù)高程、坡度、坡向、NDVI、土地利用以及水體緩沖區(qū)六個生態(tài)因子構建的凱里市生態(tài)敏感性綜合評價體系，得到結果表明：研究區(qū)內(nèi)生態(tài)敏感性以高度敏感為主，面積占比為56.10%，在除市區(qū)的整個研究區(qū)內(nèi)均勻分布。極度敏感區(qū)域面積占比次之，為19.64%，主要分布在東南地勢較陡以及河流周圍400m 以內(nèi)的區(qū)域。中度敏感區(qū)域面積為201Km2，受建設用地影響，主要分布在西部以及附近村鎮(zhèn)外圍。輕度敏感區(qū)和極低敏感區(qū)面積占比相差不大且最小，分別為5.45%和5.97%，主要分布在凱里市區(qū)及主要場鎮(zhèn)，一小部分與西部的中度敏感區(qū)交叉分布。