自然保護區(qū)調(diào)整方案的技術(shù)實現(xiàn)

白婷婷

摘要：以山西霍山省級自然保護區(qū)為例，闡述了在地理信息系統(tǒng)中保護區(qū)調(diào)整方案的技術(shù)實現(xiàn)過程、數(shù)據(jù)進行的技術(shù)處理手段，以及對數(shù)據(jù)采用的分析工具及選用該工具的優(yōu)勢。技術(shù)實現(xiàn)的實踐證明：該技術(shù)實現(xiàn)適用于其他同類保護區(qū)的調(diào)整，能提高工作效率，增加規(guī)劃的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：自然保護區(qū);調(diào)整;地理信息系統(tǒng)

中圖分類號：X36

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0038-04

1 引言

自然保護區(qū)因自然條件發(fā)生變化、人類活動頻繁或國家重大工程建設(shè)等原因需要進行調(diào)整[1]。自然保護區(qū)調(diào)整論證報告中應(yīng)逐一說明調(diào)整地塊功能區(qū)劃的前后變化情況及準(zhǔn)確面積[2]，調(diào)整方案示意圖中應(yīng)清晰的標(biāo)明保護區(qū)范圍的增減情況及功能分區(qū)的調(diào)整情況[3]。采用地理信息技術(shù)[4]參與調(diào)整過程，可準(zhǔn)確清晰地表達調(diào)整方案。對因國家重大工程建設(shè)需調(diào)整的保護區(qū)，可采用疊加分析、提取分析、鄰域分析[5]等分析方法結(jié)合工程影響區(qū)域進行調(diào)整，以山西霍山省級自然保護區(qū)為例，采用地理信息系統(tǒng)獲得保護區(qū)調(diào)整方案。

2 保護區(qū)概況

山西霍山省級自然保護區(qū)（以下簡稱霍山保護區(qū)）地處太岳山脈南端的洪洞、霍州、古縣三縣（市）的交匯處，地理坐標(biāo)為36°25 ′43″N～36°34′19″N，111°46′00″E～112°00 ′27″E。主要保護對象為太岳山南部暖溫帶落葉闊葉林生態(tài)系統(tǒng)，金錢豹、褐馬雞等珍稀野生動物及其棲息地，汾河一級支流的水源涵養(yǎng)林。保護區(qū)總面積17960.2 hm²，其中核心區(qū)面積6921.5 hm²，緩沖區(qū)面積2774.3 hm²，實驗區(qū)面積8264.4 hm²。

黎城至霍州高速公路（以下簡稱黎霍高速）為國家高速公路網(wǎng)“第6橫線-G22青島至蘭州高速公路長治至延安聯(lián)絡(luò)線（G2211）”山西境黎城至霍州段。黎霍高速已納入了《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013～2030年）》和《山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整方案（2009～2020年）》，屬于國家和山西省“十三五”重點工程，《黎城至霍州工程可行性研究報告》已于2013年經(jīng)山西省發(fā)改委批復(fù)。該公路線路穿越霍山保護區(qū)，依據(jù)《國家級自然保護區(qū)調(diào)整管理規(guī)定》應(yīng)該在進行深入調(diào)查和科學(xué)論證的前提下，對自然保護區(qū)進行調(diào)整，并確保自然保護區(qū)的性質(zhì)和功能不變，生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)過程的完整性不受到破壞，重點保護對象得到有效保護。

同時，保護區(qū)邊界的林地權(quán)屬一直存在爭議，附近村莊有多處一般耕地劃入了保護區(qū)范圍內(nèi)，有多處國有林地未劃入保護區(qū)范圍內(nèi)，因此需要對保護區(qū)范圍進行調(diào)整，解決林地權(quán)屬矛盾問題。

3 調(diào)整方案及技術(shù)實現(xiàn)

3.1 范圍調(diào)整

3.1.1 調(diào)整方案

擬將霍山保護區(qū)實驗區(qū)內(nèi)位于霍州市陶唐峪鄉(xiāng)成家莊村、疙塔里村境內(nèi)的35.6 hm²農(nóng)耕地及撂荒耕地調(diào)整出保護區(qū)，如圖1所示。擬將霍山保護區(qū)西北角七里峪林場所屬35.6 hm²有林地調(diào)入霍山保護區(qū)實驗區(qū)，如圖2所示。圖中的深線為調(diào)整前保護區(qū)邊界，圖上的淺線為調(diào)整后保護區(qū)邊界。

3.1.2 技術(shù)實現(xiàn)

在ArcGIS 10.2軟件平臺中（下同），利用要素轉(zhuǎn)面工具將調(diào)整前的保護區(qū)邊界與調(diào)整后的保護區(qū)邊界轉(zhuǎn)化為面文件，該面文件包含調(diào)出區(qū)域、調(diào)入?yún)^(qū)域和不變區(qū)域。利用疊加分析中的擦除工具，從現(xiàn)有的功能分區(qū)中將調(diào)出區(qū)域去除。將調(diào)入?yún)^(qū)域粘貼至更新后的現(xiàn)有功能分區(qū)文件中，并將新調(diào)入?yún)^(qū)域功能分區(qū)賦值為實驗區(qū)，連同已有的實驗區(qū)合并，可獲得調(diào)整范圍后保護區(qū)功能分區(qū)。

3.1.3 調(diào)整結(jié)果

調(diào)整后的霍山保護區(qū)總面積17960.2 hm²，面積不變。

3.2 功能分區(qū)調(diào)整

3.2.1 霍山保護區(qū)內(nèi)各項工程情況

（1）隧道主體工程。擬建的黎霍高速穿越霍山保護區(qū)的隧道長度8688 m，其中穿越核心區(qū)長度約4079 m，穿越緩沖區(qū)長度約777 m，穿越實驗區(qū)長度約3832 m。

（2）斜井、豎井、地下風(fēng)機房、施工場地。隧道設(shè)有2座斜井，作為隧道施工通道和后期運營管養(yǎng)通道，斜井內(nèi)輪廓凈寬10 m。1號斜井口位于實驗區(qū)，2號斜井口跨越緩沖區(qū)及實驗區(qū)。隧道設(shè)有3座豎井，作為隧道運營送排風(fēng)口，豎井直徑為10～12 m，1號豎井、2號豎井和3號豎井均位于核心區(qū)內(nèi)。為減少對保護區(qū)的影響，3座豎井都設(shè)地下風(fēng)機房。地下風(fēng)機房位置在豎井下與主隧道相接，在豎井口垂直于主線。斜井和豎井施工時需要施工場地，位于井口附近。

（3）施工便道。斜井和豎井施工時需要施工便道，共設(shè)有4條施工便道，為減少對自然植被的影響，充分考慮利用保護區(qū)現(xiàn)有巡護道路，同時為滿足施工和營運管養(yǎng)運輸需要，需對現(xiàn)有巡護道路進行拓寬改造。

黎霍高速與霍山保護區(qū)相對位置關(guān)系及保護區(qū)內(nèi)各項工程情況如圖3所示。

3.2.2 調(diào)整方案

功能區(qū)調(diào)整主要包括兩方面：一方面，擬建黎霍高速各項工程影響區(qū)域進行調(diào)整，位于緩沖區(qū)、核心區(qū)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)：另一方面，根據(jù)保護區(qū)綜合科學(xué)考察結(jié)果，將緩沖區(qū)和實驗區(qū)中森林本底資源較好，具有較

（1）隧道主體工程影響區(qū)域。隧道穿越實驗區(qū)區(qū)域不作調(diào)整，穿越緩沖區(qū)、核心區(qū)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)，穿越核心區(qū)區(qū)域邊界兩側(cè)向外各20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。

（2）斜井、豎井、地下風(fēng)機房、施工場地影響區(qū)域。①1號斜井口及井道均位于實驗區(qū)，不作調(diào)整。②2號斜井口及井道位于實驗區(qū)區(qū)域不作調(diào)整，位于緩沖區(qū)、核心區(qū)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)，位于核心區(qū)區(qū)域邊界兩側(cè)向外各20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。③1號豎井、2號豎井和3號豎井均位于核心區(qū)內(nèi)，3個豎井口及施工場地調(diào)整為實驗區(qū)，場地邊界向外20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。

（3）施工便道影響區(qū)域。①1號斜井施工便道（含路基及施工場地）部分位于保護區(qū)外，部分位于實驗區(qū)，不作調(diào)整。②2號斜井施工便道（含路基及施工場地）位于實驗區(qū)區(qū)域不作調(diào)整，位于緩沖區(qū)、核心區(qū)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)（寬度為12～15 m），位于核心區(qū)區(qū)域邊界兩側(cè)向外各20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。③1號、2號豎井施工便道（含路基及施工場地）位于實驗區(qū)區(qū)域不作調(diào)整，位于核心區(qū)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)（寬度為12～15 m），邊界兩側(cè)向外各20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。④3號豎井施工便道（含路基及施工場地）均位于核心區(qū)，調(diào)整為實驗區(qū)（寬度為15 m），邊界兩側(cè)向外各20 m范圍調(diào)整為緩沖區(qū)，作為實驗區(qū)與核心區(qū)之間的緩沖地帶。

3.2.3 技術(shù)實現(xiàn)

（1）生成各工程面文件。以隧道為例說明，利用數(shù)據(jù)管理工具一要素一要素轉(zhuǎn)面工具，生成隧道面。斜井、豎井、便道等采用同樣的方法生成面文件。

（2）生成緩沖面。以隧道為例說明，利用ArcGIS中分析工具一鄰域分析一緩沖區(qū)分析工具，將隧道向外做20 m的緩沖面。斜井、豎井、便道等采用同樣的方法向外做20 m的緩沖面。

（3）擦除工具。以隧道為例說明，利用ArcGIS中分析工具一疊加分析一擦除工具，從緩沖面中減去隧道面，生成20 m的隧道緩沖區(qū)。斜井、豎井、便道等采用同樣的方法生成各工程的緩沖區(qū)。

（4）生成各工程的實驗區(qū)與緩沖區(qū)。以隧道為例說明將，以上步驟（3）生成隧道緩沖區(qū)文件復(fù)制到步驟（1）中的隧道面文件中，添加功能分區(qū)字段，賦值，生成隧道實驗區(qū)及緩沖區(qū)文件。斜井、豎井、便道等采用同樣的方法生成各工程的實驗區(qū)及緩沖區(qū)文件。

（5）合并各工程的緩沖區(qū)與實驗區(qū)。由于步驟（4）中生成的各工程的緩沖區(qū)與實驗區(qū)文件互有重疊，因此不能采用復(fù)制粘貼的方式合并文件，可采用ArcGIS中分析工具一疊加分析一聯(lián)合工具，這樣不會出現(xiàn)要素的重復(fù)，且在同一要素中保留了各工程的屬性數(shù)據(jù)，便于下一步數(shù)據(jù)分析。合并后的工程緩沖區(qū)實驗區(qū)范圍如圖4所示，屬性表如圖5所示。

（6）工程緩沖區(qū)、實驗區(qū)賦值。各工程緩沖區(qū)、實驗區(qū)的聯(lián)合后出現(xiàn)部分要素功能分區(qū)相矛盾的情形，這是由于這些工程區(qū)的緩沖區(qū)、實驗區(qū)出現(xiàn)了部分重疊所致。綜合調(diào)整方案中對各工程區(qū)緩沖區(qū)、實驗區(qū)劃定的原則，在圖5的屬性表中增加功能分區(qū)終字段，賦值，確定工程最終的緩沖區(qū)、實驗區(qū)，如圖6所示。

（7）根據(jù)工程對保護區(qū)的影響對保護區(qū)功能分區(qū)進行調(diào)整。采用ArcGIS中分析工具一疊加分析一聯(lián)合工具將現(xiàn)有功能分區(qū)與工程緩沖區(qū)、實驗區(qū)進行疊加，這樣可以保留原功能分區(qū)與工程影響下調(diào)整后的功能分區(qū)，并且便于標(biāo)明調(diào)整方案，增加功能分區(qū)1字段，賦值，將工程影響區(qū)域的功能分區(qū)更新。對疊加過程中出現(xiàn)的碎屑圖斑就近合并，并遵循保護區(qū)功能分區(qū)劃分的規(guī)律，對疊加后的保護區(qū)功能分區(qū)進行局部調(diào)整。調(diào)整后結(jié)果如圖7所示。

（8）根據(jù)科考結(jié)果再調(diào)整。根據(jù)保護區(qū)綜合科學(xué)考察結(jié)果顯示，保護區(qū)東南部的五響地、葫蘆巴等區(qū)域，森林本底資源較好，具有較高保護價值，是褐馬雞等珍稀野生動物的潛在棲息地，本次調(diào)整將五響地、葫蘆巴地塊調(diào)整為核心區(qū)，劉家疙垛以西地塊調(diào)整為緩沖區(qū)，如圖8所示。

（9）調(diào)整方案實現(xiàn)。在調(diào)整后功能分區(qū)屬性表中，增加調(diào)整方案字段，根據(jù)保護區(qū)現(xiàn)狀及調(diào)整后的功能分區(qū)，逐要素輸入調(diào)整方案，可獲得保護區(qū)調(diào)整方案圖及各項面積，屬性表如圖9所示，調(diào)整方案圖如圖10所示。

3.2.4 調(diào)整結(jié)果

調(diào)整后保護區(qū)核心區(qū)面積為6921.6 hm²，緩沖區(qū)面積為2775.7 hm²，實驗區(qū)面積為8262.9 hm²。調(diào)整后霍山保護區(qū)的總面積與調(diào)整前保持不變，核心區(qū)比調(diào)整前增加0.1 hm²，緩沖區(qū)比調(diào)整前增加1.4 hm²，實驗區(qū)比調(diào)整前減少1.5 hmz。

4 結(jié)語

對于因工程建設(shè)穿越保護區(qū)確需調(diào)整的，可采用地理信息系統(tǒng)中的鄰域分析工具將工程建設(shè)區(qū)域調(diào)整為實驗區(qū)，并科學(xué)預(yù)留緩沖區(qū)。采用地理信息系統(tǒng)中的聯(lián)合疊加分析算法，將調(diào)整前后的兩個圖層疊加，可保留兩個圖層的屬性信息，根據(jù)每塊調(diào)整區(qū)域調(diào)整前后的功能分區(qū)，標(biāo)明調(diào)整方案。

該方法可適用于其他同類保護區(qū)的調(diào)整，以便于提高保護區(qū)調(diào)整工作的效率，增加規(guī)劃的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

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