基于GIS的西部資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力研究

王大力，郭建纓，吳映梅

（云南師范大學旅游與地理科學學院，云南 昆明650500）

資源環(huán)境占有程度和開發(fā)水平依然是決定國家和地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的基本前提，隨著人口規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展水平的快速增長，與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)狀態(tài)已經(jīng)成為地區(qū)社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的首要任務和基本目標［1］。實際上，自人類出現(xiàn)以來，就產(chǎn)生了人類社會進步與自然資源開發(fā)利用的相互依存和相互作用關(guān)系，即所謂人地關(guān)系。這種關(guān)系的演進與發(fā)展體現(xiàn)了人類社會對周圍自然資源的開發(fā)和利用的深化過程，其基本動力則來自人類尋求改善自身生存與發(fā)展環(huán)境的渴望和努力［2］。對資源環(huán)境研究有從國家安全角度［3］、區(qū)域或省域經(jīng)濟社會發(fā)展［4］、城市（群）主體功能定位［5］等不同尺度論述資源環(huán)境，可見資源環(huán)境基礎(chǔ)對一個地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐保障作用之重要。自國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略以來，西部地區(qū)的資源得到較大開發(fā)，資源環(huán)境的基礎(chǔ)支撐能力發(fā)生顯著變化。因此，對西部資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力進行階段性評價，對西部大開發(fā)進一步的戰(zhàn)略取向至關(guān)重要。

1 綜合評價方法

現(xiàn)代資源環(huán)境的開發(fā)具有強烈的空間一體化特征，資源環(huán)境各要素間的相互作用和相互影響得到了明顯的加強。結(jié)合經(jīng)濟社會發(fā)展的區(qū)域差異，西部資源環(huán)境重點集中在依存程度最高的5大“公用性資源環(huán)境”——即耕地資源、水資源、礦產(chǎn)資源、能源資源和森林資源，以此界定了本研究的資源環(huán)境范疇，本文擬突破注重資源環(huán)境數(shù)量的多寡及擴大開發(fā)可能的傳統(tǒng)資源環(huán)境開發(fā)觀，構(gòu)建強調(diào)資源環(huán)境——經(jīng)濟社會系統(tǒng)協(xié)調(diào)狀態(tài)的綜合評價方法體系，結(jié)合國土空間開發(fā)功能定位，運用GIS空間分析手段，科學評價西部現(xiàn)階段資源環(huán)境與經(jīng)濟社會的匹配程度，以期與全國同步全面建成小康社會。

1．1 資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力的體系構(gòu)成

資源環(huán)境基礎(chǔ)要素耕地資源、水資源、礦產(chǎn)資源、能源資源和森林資源是支撐保障經(jīng)濟社會發(fā)展的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，其基本模式為：資源環(huán)境基礎(chǔ)要素組成＝土地＋水＋礦產(chǎn)＋能源＋森林。

從資源稟賦的遍在性和資源消費的流動性看，結(jié)合西部的地緣區(qū)位條件，西部的水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源和森林資源屬于本土資源，能源資源屬于流動性資源。因此，評價西部資源環(huán)境支撐保障指標單位分別采用：耕地面積、水資源總量、礦產(chǎn)資源價值、能源消費、森林面積。同時，用人口（數(shù)量和密度）和經(jīng)濟（GDP）代表經(jīng)濟社會，資源環(huán)境支撐保障能力體系模式可以表述為：資源環(huán)境支撐保障能力體系＝土地＋水＋礦產(chǎn)＋能源＋森林＋人口＋經(jīng)濟總量。

1．2 資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力的綜合評價

傳統(tǒng)單要素資源觀更注重資源環(huán)境數(shù)量的多寡及擴大開發(fā)的可能，由于現(xiàn)代資源環(huán)境的開發(fā)具有強烈的整體性特征，資源基礎(chǔ)各要素間的相互作用和相互影響明顯加強，針對這一客觀現(xiàn)實，研究嘗試構(gòu)建了多要素綜合資源觀，更強調(diào)資源環(huán)境基礎(chǔ)內(nèi)部的系統(tǒng)平衡狀態(tài)與外部的協(xié)調(diào)可能。

由七個主要表征指標構(gòu)成的綜合評價公式在于確定西部經(jīng)濟社會發(fā)展對資源環(huán)境產(chǎn)生的壓力、資源環(huán)境對經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐能力、兩者之間的匹配程度。

1．2．1 資源環(huán)境組合豐度系數(shù)（地－地關(guān)系）

式中：RFi為各地區(qū)資源環(huán)境要素的基礎(chǔ)指標；fi為資源環(huán)境要素表征值；t為各地區(qū)國土面積。

圖1 西部資源環(huán)境基礎(chǔ)占全國比重

式中：PFi為西部資源環(huán)境要素的基礎(chǔ)指標；Fi為其資源環(huán)境要素表征值；T為全國國土面積。

式中，PCER為西部各省區(qū)市單位國土面積的資源環(huán)境各要素指標與全國相應要素平均指標的比值之和。

1．2．2 資源環(huán)境支撐保障系數(shù)（人－地關(guān)系）

式中：RESI為西部各省區(qū)市資源環(huán)境支撐保障系數(shù)；Fi為西部各省區(qū)市單位國土面積的資源環(huán)境各要素指標與相應的全國平均指標的比值；p為西部各省區(qū)市人口密度與全國人口密度的比值。

1．2．3 經(jīng)濟社會資源環(huán)境匹配系數(shù)（人－地關(guān)系）

式中：ML為經(jīng)濟社會發(fā)展與資源環(huán)境的匹配系數(shù)；P為西部各省區(qū)市人口密度與全國人口密度的比值；E為西部各省區(qū)市經(jīng)濟活動密度與全國經(jīng)濟活動密度比值，經(jīng)濟活動通常以GDP年產(chǎn)出形式表示。

2 西部資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力評價

2．1 西部資源環(huán)境基礎(chǔ)

西部包括西南地帶（四川省、重慶市、云南省、貴州省、西藏自治區(qū)）、西北地帶（陜西省、甘肅省、青海省、新疆維吾爾自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)）、廣西壯族自治區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)，12個省區(qū)市，面積為687．257萬km2，約占全國陸域國土面積的71．59%；人口3．66億人（2013年），約占全國總?cè)丝诘?6．93%。國民經(jīng)濟總產(chǎn)值（GDP）為126002．8億元（2013年），約占全國的22．15%。水資源、耕地資源、森林資源、礦產(chǎn)資源和能源資源分別占全國的53．94%、36．73%、59．79%、37．36%、30．82%（圖1）。

2．1．1 資源環(huán)境要素空間組成

西部各類資源相當豐富，因國土面積較大，資源組合程度反而不高。以西南、西北地帶來看，西北陸域面積比西南大，約占全國的44．48%，能源資源比西南豐富；而西南擁有較佳的水資源、森林資源和礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)，分別是西北的3．7倍、1．5倍、1．8倍（表1）。

2．1．2 人類活動要素空間組成

西部經(jīng)濟規(guī)模和人口規(guī)模較東部小，其中四川經(jīng)濟規(guī)模和人口規(guī)模較好，而西藏、青海和寧夏甚偏??；以西南、西北地帶相比，人類活動的空間構(gòu)成差異較小，而西南在經(jīng)濟活動規(guī)模和人口規(guī)模方面相對優(yōu)勢（表2）。

2．2 支撐保障能力的“地－地”對應空間評價

從資源環(huán)境基礎(chǔ)的空間分布看，西部地帶具有區(qū)外的相對獨立性。西部位于我國地形的第一、二階梯上，區(qū)內(nèi)多垂直地帶，有四大高原和四大盆地，相對東部平緩的地勢，西部空間差異明顯。從資源環(huán)境基礎(chǔ)的空間格局看，西部地帶具有區(qū)內(nèi)的互補性。西部各省區(qū)市的資源環(huán)境要素在西部大開發(fā)的作用力下，在空間上形成互補關(guān)聯(lián)，為西部資源環(huán)境的支撐保障能力提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。其中西南地帶的5大資源表現(xiàn)較好，各省區(qū)市資源組合豐度達到了6．46以上；西北地帶的各類資源規(guī)模較好，但因國土面積較大，其各省區(qū)市資源豐度均值只有2．9，豐富的耕地資源、森林資源和能源資源使陜西的資源豐度達到了6．45以上（表3）。

表1 西部資源本底空間組成狀況（2013年）／%

表2 西部人類活動本底特征（2013年）

表3 西部各省區(qū)市資源要素組合豐度值

西部資源環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)劃分為青藏高原、云貴高原、四川盆地、內(nèi)蒙古高原、黃土高原、塔里木盆地、準格爾盆地、柴達木盆地8個基本單元。位于青藏高原的西藏自治區(qū)水資源和森林資源規(guī)模較大，占整個要素評價比重的98．44%，受自然環(huán)境制約要素結(jié)構(gòu)欠佳。云貴高原上的云南和貴州資源環(huán)境組合豐度高，資源要素結(jié)構(gòu)良好。四川盆地里的四川和重慶資源要素有明顯優(yōu)勢，要素綜合和要素結(jié)構(gòu)均較佳。內(nèi)蒙古高原的的內(nèi)蒙古耕地資源和森林資源占了資源組合的較大比例。位于黃土高原的陜西和寧夏耕地資源和能源資源較好，甘肅和青海資源要素結(jié)構(gòu)則一般。塔里木盆地和準格爾盆地上的新疆受地形影響結(jié)構(gòu)欠佳；柴達木盆地里的青海資源基礎(chǔ)薄弱，結(jié)構(gòu)單一。豐富的水資源、耕地資源、森林資源和良好的礦產(chǎn)、能源資源，使廣西在要素結(jié)構(gòu)方面成為西部最佳（圖2）。

以西部各省區(qū)市的水資源、耕地面積、森林面積、礦產(chǎn)資源和能源資源為依據(jù)，運用Arcview數(shù)據(jù)自然分級的研究結(jié)果顯示西部資源環(huán)境組合豐度可分為3級：第一類為高組合豐度區(qū)域，包括廣西、重慶、貴州和四川，因其經(jīng)濟社會發(fā)展對能源、礦產(chǎn)資源的需求和消費大于其他省區(qū)市，能礦資源組合豐度較好；第二類為中組合豐度區(qū)域，包括云南、陜西、寧夏和內(nèi)蒙古，云南、陜西的耕地和森林資源組合豐度程度高，寧夏、內(nèi)蒙古耕地和能源資源組合豐度較好；第三類為低組合豐度區(qū)域，組合豐度小于3，包括甘肅、西藏、新疆和青海，甘肅水資源不足，新疆礦產(chǎn)資源匱乏，西藏和青海耕地、礦產(chǎn)和能源資源組合欠佳。

圖2 西部各省區(qū)市資源要素空間組成特征

2．3 支撐保障能力的“人－地”對應空間評價

2．3．1 資源環(huán)境支撐保障程度

結(jié)合人地關(guān)系論和經(jīng)濟社會發(fā)展的人口指標，運用GIS自然法斷裂法將西部12個省區(qū)市資源環(huán)境支撐保障程度分為三大類區(qū)（表4）。

第一類為高支撐保障程度區(qū)域，包括西藏、內(nèi)蒙古、青海和新疆，這類地區(qū)人口密度最小；第二類為中支撐保障程度區(qū)域，包括云南、四川、廣西和寧夏，這類地區(qū)資源基礎(chǔ)較好，人口規(guī)模不大；第三類為低支撐保障程度區(qū)域包括貴州、甘肅、陜西和重慶，這類地區(qū)人口密度大，隨著人口的不斷增長，使得資源環(huán)境支撐保障程度偏低。

2．3．2 經(jīng)濟社會資源環(huán)境匹配程度

隨著西部大開發(fā)的持續(xù)推進，經(jīng)濟總量和增速的不斷提高導致長期大規(guī)模資源開發(fā)利用和輸入，西部經(jīng)濟社會和資源環(huán)境本底的空間格局發(fā)生變化，人地關(guān)系呈現(xiàn)新狀態(tài)，研究表明西部12個省區(qū)市經(jīng)濟社會資源匹配程度可分為三大類區(qū)（表5）。

表4 西部各省區(qū)市資源環(huán)境支撐保障程度系數(shù)

表5 西部各省區(qū)市經(jīng)濟社會資源環(huán)境匹配程度系數(shù)

第一類為高匹配度區(qū)域，包括西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古，這類地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展水平欠佳、人口密度最小、資源環(huán)境基礎(chǔ)相對較好，其中西藏匹配程度系數(shù)極度偏高是由于西藏人口密度為2．54人／km2，青海為8．29人／km2；第二類為中匹配度區(qū)域，包括甘肅、云南、寧夏、貴州，這類地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展水平中等、人口密度適中、資源環(huán)境基礎(chǔ)相對較好，資源環(huán)境組合差異大；第三類為低匹配度區(qū)域，包括四川、廣西、陜西和重慶，這類省區(qū)市經(jīng)濟社會發(fā)展水平較高、人口密集、資源環(huán)境組合豐度相對較好。

3 討 論

西部陸域面積較大，區(qū)內(nèi)各省區(qū)市資源環(huán)境基礎(chǔ)空間差異明顯。在西部2大地帶中，西南條件相對較優(yōu)，人類活動頻繁，資源組合豐度較高，而西北人口密度最小，資源環(huán)境基礎(chǔ)壓力小，支撐保障程度相對高。然而，不斷推進的西部大開發(fā)和人口的增長，以致目前西部區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟社會發(fā)展與資源環(huán)境匹配程度空間差異明顯。

人地關(guān)系對應分析表明，西部區(qū)內(nèi)西北人地關(guān)系好于西南地帶，但因西北資源環(huán)境基礎(chǔ)薄弱，經(jīng)濟社會的發(fā)展和資源環(huán)境的開發(fā)面臨挑戰(zhàn)。有鑒于現(xiàn)階段西部的人地關(guān)系狀態(tài)和資源環(huán)境支撐保障程度，西部大開發(fā)未來的發(fā)展應處理好區(qū)內(nèi)與區(qū)外的人地關(guān)系狀態(tài)。

第一，增強西部資源保障力度。西南面積沒有西北大，但水資源比西北豐富的多，西南地區(qū)注重水資源開發(fā)，西北加強水資源配置，解決區(qū)域和季節(jié)性缺水，保證生活生產(chǎn)供給；加大對耕地資源的保護，嚴格控制非農(nóng)建設(shè)用地占用耕地，確保西部大開發(fā)期間耕地量不減少，質(zhì)有提高，可持續(xù)度增強；加大西部能源和礦產(chǎn)資源的勘發(fā)力度，優(yōu)先開發(fā)水電能源，推進分布式能源供應，注重礦產(chǎn)資源的開發(fā)與保護并重，同時加大能源資源的區(qū)外交流；深化生態(tài)文明建設(shè)，提高森林保有量。

第二，控制西部人口增長速度。西部是我國貧困人口相對集中的區(qū)域，其人口正處于傳統(tǒng)再生產(chǎn)類型向現(xiàn)代人口再生產(chǎn)類型的轉(zhuǎn)變的過渡階段，基數(shù)大的人口增長仍將繼續(xù)增加西部資源環(huán)境支撐保障能力的負擔［6］。同時，快速城市化帶動的大量農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)移可能會對資源環(huán)境支撐保障能力的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，從西部資源環(huán)境支撐保障能力的程度來看，嚴格控制人口增長速度將成為現(xiàn)階段西部資源環(huán)境支撐保障能力的重點。

［1］ 張雷，沈敘建，楊萌凱，等．中國區(qū)域發(fā)展的資源環(huán)境協(xié)調(diào)問題［J］．地理科學進展，2004，23（6）：10－19．

［2］ Munasinghe M，Mcmeely J．Key concepts and terminology of sustainable development： defining and measuring sustainability ［M ］． New York：The Biogeophysical Foundation，1996：11－66．

［3］ 張雷．中國國家資源環(huán)境安全的基礎(chǔ)評價［J］．能源安全，2002，10（5）：15－19．

［4］ 張穎．區(qū)域土地資源配置與社會經(jīng)濟發(fā)展［J］．地域研究與開發(fā)，2004，23（6）：93－97．

［5］ 蘇章全，吳映梅，明慶忠．滇中城市經(jīng)濟圈資源環(huán)境支撐能力綜合評價［J］．資源開發(fā)與市場，2010，26（8）：720－723．

［6］ 吳映梅，李亞，張雷．中國區(qū)域發(fā)展資源環(huán)境基礎(chǔ)支撐能力動態(tài)評價——以西南為例［J］．地域研究與開發(fā)，2006，25（3）：20－23．