基于GIS的瑯岐鎮(zhèn)土地生態(tài)敏感性評價

陳家慈，劉芬菲，鄭少彬，陳 揚

閩南理工學院，福建泉州 362700

城市的生態(tài)安全問題對構建和諧社會格局至關重要，合理的生態(tài)區(qū)域建設必須建立在科學評價的基礎之上，行之有效的生態(tài)保護區(qū)的建設，必須經過科學的評價模型分析[1]。生態(tài)環(huán)境敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對區(qū)域內自然和人類活動干擾的敏感程度，反映了區(qū)域發(fā)生生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和概率[2]。

1 研究區(qū)概況

瑯岐鎮(zhèn)，又稱瑯岐島，位于福建省福州市東部，隸屬馬尾行政區(qū)。全島面積92 km2，其中陸地面積55 km2，灘涂面積37 km2，環(huán)島海岸線長40 km，是福建省第四大島。全島地貌以平原區(qū)和丘陵地形為主要地質風貌，其中九龍山和白云山位于東西方向，居島中間，海拔高度為100～275 m；丘陵四周均為閩江口三角洲平原區(qū)。平原區(qū)總面積36.5 km2，丘陵總面積18.5 km2，海域長11.3 km，江岸線長20.2 km，深水深海岸線關鍵坐落于島西北方的沃頭浦一帶，另約7 km2的淺海灘涂地遍布在島東部地區(qū)[3]。

2 研究方法

2.1 數據來源和評價方法

主要數據來源：（1）瑯岐島2018年LANDSAT8遙感影像；（2）瑯岐島數字高程模型DEM30m數據；（3）研究區(qū)內的環(huán)境因素、交通系統(tǒng)、水系網絡、建設用地資源等資料；（4）馬尾區(qū)土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）、福州新區(qū)瑯岐島控制性詳細規(guī)劃；（5）通過分析綠地現狀情況，在對遙感影像有清晰的認知情況下，通過走訪調查區(qū)域現狀，對影像相關內容給予人工修正。

運用ArcGIS 10.2軟件將各個單因子的信息導入地圖，完善各因子數據且建立相應數據庫，并對生態(tài)敏感的各個因子進行權重賦值，根據不同的因子數據進行柵格化，得到各因子的分析圖。在不同敏感性因子的數據指標下，將各類分析圖運用Arc toolbox軟件進行加權疊加，最終得到瑯岐島生態(tài)敏感值與綜合生態(tài)敏感性評價圖。

2.2 評價指標的選取與體系構建

生態(tài)敏感性評價是對原有研究地生態(tài)系統(tǒng)各項因素進行分析，但由于自然生態(tài)本身的復雜性，所以面對不同的場地生態(tài)敏感因子的選取標準也不同，需要實地調研分析原有的研究域，根據場地本身的不同生態(tài)環(huán)境分析其不同的差異性，選取最具有代表性的生態(tài)敏感因子。

在本研究選取生態(tài)敏感因子的過程中，參考了多因子綜合方法，其選取遵循指標主導性、科學性和可實施性等。參考瑯岐島原有的生態(tài)環(huán)境及其人群活動情況，選擇高程、坡面傾斜度、坡面方向、水域、公路交通和植物群落歸一化（NDVI）指數值為本研究的關鍵點評系數。

參照敏感性分析的科研成果，融合研究地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護整體規(guī)劃狀況，將各生態(tài)因子敏感度分成5個級別：高、較高、中、低和非敏感度，并用值1、3、5、7、9開展量化?？紤]實際應用中點評因子與生態(tài)環(huán)境之間的聯系，將研究對象按敏感性的高低劃分為4個不同等級的區(qū)域：高度敏感區(qū)、較高度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、低度敏感區(qū)和非敏感區(qū)（表1）。

表1 瑯岐島生態(tài)敏感性評價指標體系

2.3 評價指標的權重確定

單因子的權重值與它對敏感性的影響呈正比，根據層次權重決策分析的方法（AHP法）兩兩比較單因子對生態(tài)環(huán)境的重要性確定各因子權重。參考相關文獻，綜合分析瑯岐島區(qū)域的生態(tài)環(huán)境情況，根據本研究的生產性景觀營造目的，對各項因子進行1～5分制打分；然后使用平均幾何方法計算矩陣權重對矩陣進行一致性檢驗。若一致性比率CR值在0～0.1，則整體數字比例無誤，若超出CR值范圍，則需要重新調整矩陣模型。

根據判別矩陣計算矩陣最大特征值λmax，一致性指標CI=（λmax×n）/（n-1），對照平均隨機性一致指標，當n=6時，RI=1.26，經計算一致性比率CR=0.012＜0.1，判別矩陣通過檢驗，結果有效（表2）。

表2 生態(tài)敏感性評價判別矩陣及一致性檢驗

3 結果與分析

3.1 單因子敏感性評價

3.1.1 高程生態(tài)敏感性瑯岐島區(qū)域的中部主要為高海拔山陵，最高海拔為白云山275 m，九龍山海拔255 m。山陵周邊主要為平原區(qū)（圖1）。

圖1 瑯岐高程生態(tài)敏感性分級圖

3.1.2 坡度生態(tài)敏感性坡面傾斜度與土壤侵蝕、土地鹽堿化等生態(tài)問題息息相關，是影響生態(tài)敏感度的關鍵因子（圖2）。

圖2 瑯岐坡度生態(tài)敏感性分級圖

3.1.3 坡向生態(tài)敏感性坡面的類別較多，常見的是8個方位的分類方法，本研究選用其中的6個方位歸類，即朝北、東北向、東南向、朝南、西南向、西北向（圖3）。

圖3 瑯岐坡向生態(tài)敏感性分級圖

3.1.4 水系生態(tài)敏感性水域環(huán)境會直接影響區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，也是最容易受到人為干擾的因子之一。研究區(qū)內水資源較為豐富，有云龍河、金沙河、沙園河、鳳窩河和龍臺河等諸多河流，連通性一般，以及幸福水庫、白馬王水庫、金砂水庫等大小水庫（圖4）。

圖4 瑯岐水體生態(tài)敏感性分級圖

3.1.5 道路生態(tài)敏感性公路交通對生態(tài)敏感性的影響較大，研究區(qū)域內道路交通敏感性水平整體較高。因瑯岐島內大部分主要干道還處于開發(fā)建設中，因此參考了福州新區(qū)瑯岐島控制性詳細規(guī)劃的道路規(guī)劃和現有的主要公路（圖5）。

圖5 瑯岐道路生態(tài)敏感性分級圖

3.1.6 植被歸一化生態(tài)敏感性植物群落歸一化指數值體現了該地域的植被覆蓋度，豐富多彩的植物群落推動了物種多樣性，并降低了土地鹽堿化，具備優(yōu)良的生態(tài)敏感度。歸一化的NDVI數值[-1，1]，值越貼近0，代表植被覆蓋率越少，越貼近裸地；負值則代表高反射面物，如水、云等（圖6）。

圖6 瑯岐植被歸一化生態(tài)敏感性分級圖

在地理數據信息云中下載Landsat5中2018年遙感影像，根據遙感圖像利用ENVI軟件對圖像進行處理。

3.2 綜合因子生態(tài)敏感性評價

利用ArcGIS 10.3空間分析功能（spatial analyst）對6個單因子敏感性因子進行空間疊加分析，得到綜合生態(tài)敏感性評價結果圖。根據各因子空間分布數據，按照計算敏感性綜合得分公式將各因子重分類后的圖層進行疊加處理，即［高程］×0.0960+［坡度］×0.0856+［道路交通］×0.1318+［水體］×0.1776+［坡 向］×0.0996+［NDVI］×0.4094。

結合各因子的權重值，得到研究區(qū)生態(tài)敏感性綜合評價值為1.000～6.902，采用等間距分級法（equal interval）將生態(tài)敏感區(qū)分為5類，即高度敏感區(qū)、較高敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、低度敏感區(qū)和非敏感區(qū)，重分類后得到的圖層即為瑯岐島綜合生態(tài)敏感性評價（圖7）。

圖7 瑯岐綜合性生態(tài)敏感性分級圖

其中，非敏感區(qū)域面積為6.50 hm2，占總面積的11.80%；非敏感區(qū)主要是瑯岐島內的非保護性質水田和旱田，適宜開發(fā)建設。在進行開發(fā)時應加強綠地的多功能性的開發(fā)、文化景觀的保護，改善人居環(huán)境，維護人地關系綠色發(fā)展。

輕度敏感區(qū)域面積為20.49 hm2，占總面積的37.26%；中敏感區(qū)域面積為11.86 hm2，占總面積的21.56%；輕度敏感和中度敏感區(qū)面積較大，作為城鎮(zhèn)關聯對接的關鍵綠化地，應緊緊圍繞融洽好群體主題活動與綠化自然環(huán)境的關聯，運用本地的栽種生產優(yōu)勢，激勵中輕比較敏感區(qū)域內開展第一產業(yè)及其相對應的第三產業(yè)的發(fā)展，融合設計規(guī)劃合理使用農用地，加強農村田地風景與生態(tài)農業(yè)旅游融合，以推動旅游業(yè)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展。

較高敏感區(qū)域面積為8.78 hm2，占總面積的15.96%；較高敏感區(qū)域內雖具備一定的抵御與修補工作能力，但長期性的城市干擾也會對綠色生態(tài)造成不可逆轉的影響。調節(jié)好維護與開發(fā)的關系，在維護好生態(tài)環(huán)境、旅游資源開發(fā)的前提下合理規(guī)劃開展開發(fā)主題活動。

高敏感區(qū)域面積為7.38 hm2，占總面積的13.42%。高敏感區(qū)現況多見自然林用地、坡面傾斜度很大的丘陵地形帶，生態(tài)環(huán)境嚴重破壞沒無法修復。該地區(qū)是瑯岐鎮(zhèn)的重點維護目標，適度規(guī)范并嚴格把控農用類林用地的運營種類，避免人為因素導致土地資源利用不善。針對有開發(fā)使用價值的地區(qū)，以維護為優(yōu)先選擇，在不毀壞生態(tài)環(huán)境的前提下創(chuàng)建濕地公園，豐富瑯岐度假旅游的自然景觀，引導群眾樹立綠色生態(tài)觀念。