南平市梅口村景觀生態(tài)敏感性研究

翁佳麗 吳小剛 林詩(shī)羽 盧旖旸 蕭滿紅

( 福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院合署，福建 福州 350002)

在鄉(xiāng)村振新戰(zhàn)略的大背景下，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與環(huán)境的和諧發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題不可忽略[1]。生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)在遇到人類活動(dòng)干擾時(shí)，生態(tài)環(huán)境對(duì)外界壓力的靈敏程度，是生態(tài)系統(tǒng)的一種重要屬性，說明產(chǎn)生生態(tài)失衡與生態(tài)環(huán)境問題的可能性大小[2]。生態(tài)敏感性分析方法是在生態(tài)適宜性分析方法基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種方法[3]，對(duì)影響生態(tài)穩(wěn)定的多方自然因素進(jìn)行研究，從而得出生態(tài)空間的敏感性。在研究方法上，國(guó)外相關(guān)學(xué)者如ólafsdóttir 等[4]采用GIS 技術(shù)對(duì)冰島東南部生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了空間敏感性分析，并建立一個(gè)旅游決策支持系統(tǒng)（TDSS）以幫助旅游業(yè)的規(guī)劃；Feizizadeh 等[5]提出基于GIS 的MCDA 模型不確定性敏感性分析方法，相較于層次分析法可以進(jìn)一步提高滑坡敏感性模型的精度等；國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者如羅先香等[6]應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析及徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)等方法，分析了松嫩平原西部的土壤鹽漬化的敏感程度，林涓涓等[7]運(yùn)用GIS 技術(shù)對(duì)流域生態(tài)敏感性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并提出流域生態(tài)敏感性區(qū)劃等。綜合國(guó)內(nèi)外分析可知，關(guān)于生態(tài)敏感性研究方法多集中于采用GIS 軟件技術(shù)單一定量的對(duì)影響因素進(jìn)行疊加研究，尚較少進(jìn)行一定程度的專家多次分級(jí)定性評(píng)價(jià)與技術(shù)定量相結(jié)合構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的針對(duì)性分析。

本研究以南平市梅口村為研究對(duì)象，通過德爾菲法和層次分析法定量構(gòu)建針對(duì)南平市梅口村景觀生態(tài)敏感性指標(biāo)體系，同時(shí)結(jié)合專家對(duì)因素兩兩對(duì)比定性評(píng)價(jià)計(jì)算出各因子權(quán)重，在這基礎(chǔ)上邀請(qǐng)專家二次對(duì)其進(jìn)行等級(jí)打分賦值，最后借助ArcGIS 軟件平臺(tái)將敏感度分值進(jìn)行重分類及加權(quán)疊加，以模擬該片區(qū)的鄉(xiāng)村景觀生態(tài)敏感性。本研究可為福建省南平市梅口村未來的整改規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況

南平市梅口村地處福建省北部松溪河畔，位于東經(jīng)118°41′～118°43′、北緯27°24′～27°26′。全村以中低山為主，山地之間分布著丘陵盆地，形成四面群山環(huán)抱、中部河谷低陷的地貌特征[8]。地勢(shì)從東北向西南傾斜，海拔最高為443.1 m，最低為171.5 m，林業(yè)用地247.7 hm2，森林覆蓋率78.3%，綠化程度95.7%；土壤主要為酸性巖紅壤和黃砂土；屬亞熱季風(fēng)氣候，豐沛的降雨，全村年平均降雨量1556～1741 mm，孕育了松溪境內(nèi)發(fā)達(dá)的松溪水系。盆地的地貌特征使位于較低海拔的梅口村地形起伏較緩，村內(nèi)交通路線以與松溪河平行的2 條道路為主，村中部大面積荒地尚待規(guī)劃開發(fā)。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

福建省測(cè)繪局2005 年調(diào)繪的南平市松溪縣梅口村CAD 地形圖，通過ArcGIS 軟件處理可獲取高程、坡度、坡向等數(shù)據(jù)。土地利用規(guī)劃分析矢量圖，可獲取土地利用類型和距水域距離等數(shù)據(jù)。道路分析矢量圖，可獲取交通通達(dá)度等數(shù)據(jù)。地質(zhì)災(zāi)害分析相關(guān)數(shù)據(jù)，可獲取滑坡和坍塌等數(shù)據(jù)。

2.2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

參考相關(guān)文獻(xiàn)[9-11]，并結(jié)合南平市梅口村具體生態(tài)地質(zhì)情況，選取自然地貌敏感因子、地質(zhì)災(zāi)害敏感因子、土地利用敏感因子作為指標(biāo)層內(nèi)容，進(jìn)而對(duì)應(yīng)各指標(biāo)層因子細(xì)化分類，最終確定對(duì)南平市梅口村生態(tài)敏感性影響較大的高程、坡度、坡向、坍塌、滑坡、土地利用類型、距水域距離、交通通達(dá)度8 個(gè)影響要素作為因素層內(nèi)容進(jìn)行分析并整體構(gòu)建生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系，具體見圖1。

2.3 權(quán)值確定方法

2.3.1 德爾菲法

以函件的方式邀請(qǐng)20 位不同專業(yè)的專家對(duì)以上8 個(gè)影響因子進(jìn)行兩兩對(duì)比打分，打分后以匿名的方式發(fā)回。過程中對(duì)有分歧的因子做二次打分統(tǒng)計(jì)，收集各專家打分統(tǒng)計(jì)表并綜合整理分析。

2.3.2 層次分析法

對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)用兩兩矩陣比較的方式建立矩陣、排序計(jì)算和一致性檢驗(yàn)最終得出權(quán)重[12]。具體步驟如下：

1）根據(jù)專家打分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)元素進(jìn)行兩兩比較，建立矩陣，即假設(shè)指標(biāo)層元素為A 與其對(duì)應(yīng)的因素層指標(biāo)分別為a1，a2，a3......an，對(duì)元素a1與a1，a1與a2，a1與a3等進(jìn)行兩兩比較（見表1），對(duì)重要程度按1～9 賦值（見表2），再將矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，見式（1）。

圖 1 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig. 1 Index system for evaluation of ecological sensitivity

表 1 指標(biāo)因素兩兩比較Table 1 Comparison of indicator factors

表 2 判斷矩陣兩兩因素重要性比較標(biāo)度Table 2 Ratio scale of judgment matrix

2）計(jì)算矩陣中每一行指標(biāo)的乘積，見式（2）。

式中：Mi為矩陣每一行指標(biāo)乘積值，n、j表示分別表示第n個(gè)元素、第j個(gè)元素，Aij表示元素i對(duì)于元素j的重要性比值。

3）求出矩陣中每一行Mi的n次方根，見式（3）。

5）最后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，在指標(biāo)比較的過程中，往往存在主觀和客觀相互矛盾的結(jié)果，很難保持判斷結(jié)果完全一致；如出現(xiàn)元素A 比B 重要，B 比C 重要，而C 比A 重要的結(jié)果，此時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[13]。一致性檢驗(yàn)中涉及到2 項(xiàng)指標(biāo)一次性指標(biāo)（CI）和一致性比率（CR），計(jì)算方法見式（5）～（6）。其中，CI的值越大，表明判斷矩陣偏離完全一致性的程度越大，反之表明判斷矩陣越接近于完全一致性。當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，認(rèn)為該判斷矩陣有滿意一致性；當(dāng)CR≥0.1 時(shí)，認(rèn)為該判斷矩陣不具有滿意一致性，需要進(jìn)行修正。

式中：n為判斷矩陣的階數(shù)，λmax為判斷矩陣最大特征根；RI 為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)由查表求得。

2.4 生態(tài)敏感度分級(jí)賦值

在確定各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重的基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)同一批的20 位專家再對(duì)單元中的各項(xiàng)影響因子進(jìn)行敏感度分級(jí)打分，評(píng)價(jià)等級(jí)按1～9 分制對(duì)應(yīng)指標(biāo)五大生態(tài)敏感程度（即低、一般、中、較高、高）進(jìn)行打分賦值（如表3）。

表 3 各指標(biāo)生態(tài)敏感度賦值表Table 3 The ecological sensitivity of indicators

2.5 加權(quán)疊加分析

在專家對(duì)各項(xiàng)因子敏感度打分的基礎(chǔ)上，對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)疊加分析，借助ArcGIS 10.0 對(duì)影響因子矢量圖進(jìn)行柵格化處理，并結(jié)合新的打分?jǐn)?shù)值進(jìn)行重分類，再對(duì)重分類指標(biāo)加權(quán)，最后綜合8 項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)總和對(duì)南平市梅口村景觀生態(tài)敏感性進(jìn)行空間模擬分析。綜合生態(tài)敏感值數(shù)學(xué)模型[14]見式（7）：

式中：Qi為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元的綜合生態(tài)敏感值，n為評(píng)價(jià)因子總個(gè)數(shù)，i、m分別為評(píng)價(jià)單元編號(hào)和評(píng)價(jià)因子編號(hào)，Wm為第m個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元中的第m個(gè)評(píng)價(jià)因子的生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 各生態(tài)敏感性指標(biāo)權(quán)重分析

根據(jù)專家對(duì)比打分，構(gòu)建自然地貌、地質(zhì)災(zāi)害、土地利用3 項(xiàng)指標(biāo)判斷矩陣。經(jīng)檢驗(yàn)，一致性CR＜0.01，說明判斷矩陣具有滿意一致性，可進(jìn)行總權(quán)重計(jì)算，最終得出各指標(biāo)因子的權(quán)重，結(jié)果見表4。

由表4 可知，指標(biāo)層中對(duì)南平市梅口鄉(xiāng)村景觀生態(tài)敏感性影響程度最大的指標(biāo)為土地利用，權(quán)重為0.6250，其次為地質(zhì)災(zāi)害，權(quán)重為0.2385，影響程度最小的為自然地貌，權(quán)重為0.1365。因素層中對(duì)應(yīng)土地利用層面影響程度從大到小依次為土地利用類型＞距水域距離＞滑坡、坍塌＞坡度＞坡向＞交通通達(dá)度＞高程。土地利用類型對(duì)鄉(xiāng)村景觀生態(tài)敏感性影響最大，權(quán)重值為0.3731，其次為距水源距離，權(quán)重值為0.2161，這可能和梅口村的氣候地理?xiàng)l件有關(guān)，中亞熱季風(fēng)氣候帶來的豐沛降水使松溪河成為影響其鄉(xiāng)村景觀生態(tài)敏感的重要因素。影響程度最小的為高程，對(duì)應(yīng)權(quán)重值為0.0167，可能受梅口村整體地形起伏平緩和盆地的地貌特征影響較大。

表 4 各指標(biāo)因子權(quán)重表Table 4 The weight of factor index

3.2 生態(tài)敏感度評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)因素層指標(biāo)的不同敏感程度，基于地形圖，以《園林坡度細(xì)則》、《水土保持綜合治理規(guī)劃通則》及司惠超[9]和劉瀾等[15]對(duì)生態(tài)敏感性所作出的相關(guān)評(píng)價(jià)內(nèi)容作為分類標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，按照低、一般、中、較高、高五大敏感程度將指標(biāo)因子進(jìn)行細(xì)分，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及分?jǐn)?shù)值見表5，敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，在高程上，呈山地特征，海拔為500 m 以下，靠近水源地段多為緩坡，地形起伏較小，主要在175～340 m 之間變化，沿內(nèi)部起伏變化較大。在滑坡程度上，松溪河的西北方向較松溪河的東南方向滑坡程度較低，東南地段滑坡頻率較大，不建議進(jìn)行大規(guī)模景觀規(guī)劃修建。在崩塌程度上，主要集中在松溪河西北方向山坡起伏較大地段，東南方向分布較散。在坡度、坡向上，在內(nèi)地中部地形起伏較大地段坡度變化最大，松溪河西北向地塊大面積為東南坡向，松溪河?xùn)|南向地塊多為西南或西北坡向。在距離水源的距離上，距松溪河距離100 m 以內(nèi)生態(tài)敏感度較高，100 m 以外生態(tài)敏感度較小。在道路通達(dá)度上，距主、次道路距離100 m 以內(nèi)道路較為通達(dá)，100 m 以外道路通達(dá)度較低。在土地利用類型上，現(xiàn)狀分布的居民點(diǎn)主要集中在松溪河西北地段，植被面積主要沿河分布較且松溪河西北向分布面積較松溪河?xùn)|南向分布面積大。

表 5 南平市梅口村景觀生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 5 Evaluation index of ecological sensitivity of rural landscape in Meikou Village, Nanping City

3.3 梅口鄉(xiāng)村景觀生態(tài)敏感性綜合分析

對(duì)重分類后的各指標(biāo)圖層利用ArcGIS 10.0中的Raster-calculator 進(jìn)行加權(quán)疊加處理，綜合各類因子分析，得出梅口村生態(tài)敏感性分布圖（圖3）。結(jié)合實(shí)地調(diào)查綜合分析可知：居民活動(dòng)較為頻繁的地段，土地可利用性最高，為低敏感區(qū)；靠近松溪河兩岸伴隨沙石條帶地塊生態(tài)敏感性較高，為一般敏感區(qū)，隨距水系距離越大，生態(tài)敏感性逐漸減弱；位于東南一側(cè)的山體，坡度較大地段為較高敏感區(qū)，結(jié)合原地形地貌可看出易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，不宜做居住建設(shè)開發(fā)；西北部為村域海拔最高地段，表現(xiàn)為高敏感區(qū)域；另外一些處于山腳較為平緩的區(qū)域以及片區(qū)荒地，多被居民開墾為耕地，且活動(dòng)較為頻繁，為中等敏感區(qū)，在后期可進(jìn)行有針對(duì)性的規(guī)劃。

圖 2 生態(tài)敏感因子分析Fig. 2 Analysis of ecological sensitive factor

圖 3 南平市梅口村生態(tài)敏感性分布Fig. 3 Ecological sensitivity distribution of Meikou Village, Nanping City

4 結(jié)論與討論

本研究運(yùn)用AHP 和GIS 空間分析的方法對(duì)南平市梅口村進(jìn)行景觀生態(tài)敏感性分析，得出以下結(jié)論：在8 類評(píng)價(jià)因子中，影響梅口村生態(tài)敏感性最高的是土地利用類型，其次是距水系的距離，第三是地質(zhì)災(zāi)害因素的影響。主要是坍塌和滑坡影響最大，坡度和坡向的影響次之，交通通達(dá)度和高程的影響較弱，其他地勢(shì)較為平坦，居住點(diǎn)較多的地區(qū)景觀生態(tài)敏感性較弱。綜合村落景觀生態(tài)敏感性的分析，一般敏感區(qū)面積最大，其次是低敏感區(qū)，高敏感區(qū)面積最小。其中低敏感區(qū)表現(xiàn)為已集中建設(shè)居住地段，沿松溪河畔及周圍一定程度的距離范圍內(nèi)為一般敏感區(qū)，靠近山腳有做部分開發(fā)利用地段為中敏感區(qū)，村域東南方向部分區(qū)域表現(xiàn)為較高敏感區(qū)，村域西北方向海拔最高地段表現(xiàn)為高敏感區(qū)。

現(xiàn)階段，南平市梅口村正面臨著重新整改規(guī)劃，在這期間如何更好地優(yōu)化土地利用布局、提升鄉(xiāng)村景觀生態(tài)環(huán)境、保護(hù)和傳承鄉(xiāng)村民俗風(fēng)情、協(xié)調(diào)各利益之間的沖突是亟待解決的問題。此次對(duì)南平市梅口村進(jìn)行生態(tài)敏感性研究，可以為梅口村未來古鎮(zhèn)的規(guī)劃和美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)提供參考。對(duì)比國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，本研究在內(nèi)容上更具有針對(duì)性；研究方法上，采用德爾菲法與層次分析法結(jié)合的同時(shí)，結(jié)合實(shí)地的調(diào)研走訪，得到的數(shù)據(jù)更為科學(xué)全面性，但在地質(zhì)層面上的相關(guān)因子尚未引入具體分析研究，是今后需要研究的重點(diǎn)。