基于GIS的國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)生態(tài)空間識別研究
——以湖北長陽縣為例

潘方杰，王宏志，宋明潔，陳 安，王璐瑤

(1.武漢工程大學(xué)管理學(xué)院，武漢 430025；2.地理過程分析與模擬湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,武漢 430079；3.華中師范大學(xué)公共管理學(xué)院，武漢 430079；4.宜昌市環(huán)境保護(hù)研究所，湖北 宜昌 443000)

國土空間是生態(tài)文明建設(shè)的重要載體.近年來，伴隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，我國在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中取得巨大成就的同時(shí)，資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的形勢越來越嚴(yán)峻，其態(tài)勢已經(jīng)嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長和社會的可持續(xù)發(fā)展[1-2].這些問題的存在勢必會影響資源的有效利用、加劇地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾，對我國實(shí)現(xiàn)新常態(tài)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度維持在7%左右的目標(biāo)會形成一定的阻力.面對不斷加劇的環(huán)境污染和生態(tài)破壞威脅，為了更好地保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境、處理好開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系，我國提出了劃定生態(tài)保護(hù)紅線的國家重要戰(zhàn)略任務(wù)，生態(tài)空間識別及生態(tài)保護(hù)紅線的劃分備受矚目[3-4].生態(tài)空間是以提供生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品為主體功能的國土空間范圍，其數(shù)量規(guī)模和空間格局很大程度上能夠?qū)^(qū)域國土空間生態(tài)安全產(chǎn)生重要影響[5].生態(tài)空間科學(xué)合理識別能夠?yàn)楝F(xiàn)階段生態(tài)保護(hù)紅線劃分與優(yōu)化調(diào)整以及生態(tài)空間分類管控提供依據(jù)，也是現(xiàn)階段生態(tài)保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)[6].

近年來眾多學(xué)者對生態(tài)空間及其識別進(jìn)行了大量相關(guān)研究，主要集中在以下幾個方面：以城市、生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)、河流流域?yàn)檠芯繉ο筮M(jìn)行生態(tài)空間劃定或識別研究[7-9]，但以國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)為對象的生態(tài)空間識別研究尚未出現(xiàn)；研究尺度呈現(xiàn)出多樣化，既有針對大尺度地區(qū)如國家尺度、省域尺度、流域尺度、城市群尺度(京津冀地區(qū)、長株潭城市群)等的生態(tài)空間識別研究[5，9-12]，又有關(guān)于中小尺度地區(qū)如市域尺度、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度等的生態(tài)空間劃定探討[7，13-14]，而關(guān)于縣域尺度生態(tài)空間識別的研究相對比較缺乏[15]；從研究方法來看，從最初以定性分析為主的清單法，逐漸過渡到以定量分析為主的疊置分析法劃定生態(tài)空間范圍，并不斷嘗試新的模型與方法進(jìn)行生態(tài)空間預(yù)測和識別[5，16-17]，而基于生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評價(jià)的生態(tài)空間識別方法的研究相對不足[13].因此，本研究以國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)中三峽庫區(qū)水土保持生態(tài)功能區(qū)——長陽土家族自治縣為案例區(qū)，以RS和GIS為技術(shù)手段，基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性和生態(tài)敏感性評價(jià)方法，因地制宜地選取了評價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行縣域單元微觀尺度的生態(tài)空間識別研究，并簡要提出了分區(qū)分級的生態(tài)空間管控思路，以期為區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線的劃定與優(yōu)化調(diào)整以及國土空間規(guī)劃提供一定的參考和借鑒.

1 研究區(qū)概況

長陽土家族自治縣(110°22′E～111°21′E，30°12′N～30°46′N)(簡稱“長陽縣”)位于鄂西南武陵山區(qū)、清江中下游，屬宜昌“1+5”都市區(qū)規(guī)劃和半小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈范疇；全縣國土總面積約3 420 km2，轄8鎮(zhèn)3鄉(xiāng)、154個行政村和8個社區(qū)，總?cè)丝诩s40萬，縣政府駐龍舟坪鎮(zhèn)；2017年全縣完成地區(qū)生產(chǎn)總值135.34億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為30.53∶28.55∶40.92.縣域境內(nèi)群山巍峨，溝壑交錯，除清江及其支流的河谷地帶有局部平原外，其余均在海拔600～2 300 m之間，素有“八山半水一分半田”之稱(圖1).長陽縣土壤為近代河流沖積物，第四紀(jì)粘土沉積物，泥質(zhì)巖類風(fēng)化殘、坡積物等多種成土母質(zhì)類型，全縣共涉及7個土類、16個亞類、43個土種；土類包括黃壤、黃棕壤、棕壤三個地帶性土類，石灰土、紫色土兩個巖層土類，潮土、水稻土兩個人工熟化土類.長陽縣礦產(chǎn)資源豐富，已探明礦產(chǎn)地70余處，礦種30余種，占湖北省發(fā)現(xiàn)礦種的57%.長陽縣境內(nèi)植物資源十分豐富，自然植被以森林為主，從河谷到高山植被分布具有明顯的垂直分帶性，大致可分為亞熱帶和溫帶兩種植被類型.長陽縣屬于國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)三峽庫區(qū)水土保持生態(tài)功能區(qū)，生態(tài)功能地位極其重要，生態(tài)空間保護(hù)格局初步形成，現(xiàn)階段已建成國家級自然保護(hù)區(qū)1個，省級自然保護(hù)小區(qū)1個，市級和縣級自然保護(hù)區(qū)各1個，總面積約258.40 km2，占縣域面積的7.50%.

圖1 研究區(qū)行政區(qū)范圍及DEMFig.1 The administrative area and DEM of study area

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

長陽縣DEM數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn)下載；長陽縣年均降雨量數(shù)據(jù)、年均氣溫?cái)?shù)據(jù)、NDVI(歸一化植被指數(shù))數(shù)據(jù)和NPP(生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力)數(shù)據(jù)等來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心；長陽縣行政區(qū)劃圖、土壤類型圖、第二次土地利用調(diào)查更新數(shù)據(jù)(2017年)等矢量數(shù)據(jù)來源于長陽縣自然資源和規(guī)劃局；長陽縣集中式飲用水水源地?cái)?shù)據(jù)、各類自然保護(hù)地?cái)?shù)據(jù)(國家級森林公園、地質(zhì)公園、濕地公園，省級自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等)來源于長陽縣生態(tài)環(huán)境局；長陽縣林業(yè)保護(hù)規(guī)劃、省級及以上生態(tài)公益林等數(shù)據(jù)來源于宜昌市林業(yè)和園林局.以上所有數(shù)據(jù)均在ArcGIS10.3軟件中進(jìn)行整理和預(yù)處理，參與運(yùn)算的空間數(shù)據(jù)均統(tǒng)一至250 m×250 m柵格作為基本評價(jià)單元，坐標(biāo)統(tǒng)一到Xian 1980 3 Degree GK Zone 37投影坐標(biāo)系統(tǒng).

2.2 研究方法

2.2.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評估 本研究借助于GIS技術(shù)手段，在參考已有研究基礎(chǔ)上[13，18]，分別選取研究區(qū)域較為重要的4個類型生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價(jià)，計(jì)算公式如下[4]．

1) 水源涵養(yǎng)功能重要性：WR=NPPmean×Fsic×Fpre×(1-Fslo)，式中，WR為水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)，NPPmean為多年凈初級生產(chǎn)力均值，F(xiàn)sic為土壤滲流能力因子，F(xiàn)pre為多年平均降雨量歸一化值，F(xiàn)slo為坡度歸一化值.

2)土壤保持功能重要性：Spro=NPPmean×(1-K)×(1-Fslo)，式中，Spro為水土保持服務(wù)能力指數(shù)，K為土壤可蝕性因子，NPPmean和Fslo含義同上.3)生物多樣性維護(hù)功能重要性：Sbio=NPPmean×Fpre×Ftem×(1-Falt)，式中，Sbio為生物多樣性保護(hù)服務(wù)能力指數(shù)，F(xiàn)tem為多年平均氣溫歸一化值，F(xiàn)alt為海拔歸一化值，NPPmean和Fpre含義同上.

4)洪水調(diào)蓄功能重要性.洪水調(diào)蓄功能重要性指數(shù)Q=max(河流緩沖區(qū)距離，湖庫洪水調(diào)蓄量，洪水調(diào)蓄等級，洪水淹沒區(qū)范圍).在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上[10，19]，通過選取能夠最大程度表征區(qū)域洪水調(diào)蓄能力的評價(jià)指標(biāo)，制定了洪水調(diào)蓄功能重要性評價(jià)因子及分級標(biāo)準(zhǔn)(表1).

表1 洪水調(diào)蓄功能重要性評價(jià)因子及分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation factors and classification criteria of flood regulation

5)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合評估.本研究采用生態(tài)功能重要性綜合指數(shù)進(jìn)行重要性綜合評估，公式如下[20-21]：

式中，EFIj為j空間單元生態(tài)功能重要性綜合指數(shù)；Cij為第i類因子j空間單元生態(tài)功能重要性等級值；Wi為第i類因子權(quán)重值；n為研究區(qū)域所選擇的評價(jià)因子個數(shù).

2.2.2 生態(tài)敏感性評估

1)水土流失敏感性.本研究以通用水土流失方程為理論基礎(chǔ)，將反應(yīng)各因子對水土流失敏感性的圖層數(shù)據(jù)相乘進(jìn)行評估，公式如下[21-22]：

式中，SSj為水土流失敏感性指數(shù)，Rj為降水侵蝕力敏感性等級，Kj為土壤可蝕性敏感性等級，LSj為坡度坡長敏感性等級，Cj為地表植被覆蓋敏感性等級.

2)地質(zhì)災(zāi)害敏感性.本研究通過構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害敏感性評價(jià)，公式如下[14，23]：

式中，GSj為第j個空間單元的地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)；Gij為第j個空間單元第i個評價(jià)因子的敏感性等級賦值；n為研究區(qū)域所選擇的評價(jià)因子個數(shù).

3)生境敏感性評價(jià).生境敏感性是區(qū)域生態(tài)敏感性研究的重要組成部分，本研究通過采用生境敏感性指數(shù)進(jìn)行生境敏感性評價(jià)，公式如下[23-24]：

式中，ESj為j空間單元生境敏感性指數(shù)；Fij為第i類因子j空間單元生境敏感性等級值；Wi為第i類因子權(quán)重值；n為所選擇的評價(jià)因子個數(shù).

4)生態(tài)敏感性綜合評估.在單因子評估基礎(chǔ)上，本研究采用生態(tài)敏感性綜合指數(shù)進(jìn)行敏感性綜合評估，公式如下[18，25]：

式中，SIj為j空間單元生態(tài)敏感性綜合指數(shù)；Sij為第i類因子j空間單元生態(tài)敏感性等級值，Wi為第i類因子權(quán)重值，n為研究區(qū)域所選擇的評價(jià)因子個數(shù).本文在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上[8，14，21]，分別綜合已有研究成果中各因子對水土流失、地質(zhì)災(zāi)害和生境的影響程度及其敏感性，并征詢專家意見，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際制定了長陽縣生態(tài)敏感性各評價(jià)因子指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)(表2).

表2 生態(tài)敏感性各評價(jià)因子指標(biāo)體系及分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Evaluation factors and classification criteria of ecological sensitivity

2.2.3 生態(tài)空間綜合識別方法

本研究根據(jù)生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果劃分等級，通過構(gòu)建綜合生態(tài)用地指數(shù)，采用析取算法進(jìn)行生態(tài)空間綜合識別，計(jì)算公式如下[8]：

EFSIj=Max(EFIj，SIj，…)，

式中，EFSIj為綜合生態(tài)用地指數(shù)；EFIj為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合評價(jià)等級；SIj為生態(tài)環(huán)境敏感性綜合評價(jià)等級.

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價(jià)結(jié)果

本研究利用ArcGIS 10.3軟件中柵格計(jì)算器(raster calculator)工具，對各單因子功能重要性進(jìn)行評價(jià)，得到長陽縣各單因子評價(jià)結(jié)果.而單因子評價(jià)結(jié)果僅僅反映了某一類型因子的作用過程，要綜合辨識出區(qū)域生態(tài)功能重要性程度，則需要在對各因子權(quán)重確定的基礎(chǔ)上對生態(tài)功能重要性進(jìn)行綜合評估，即采用層次分析法對水源涵養(yǎng)、土壤保持、生物多樣性維護(hù)和洪水調(diào)蓄進(jìn)行權(quán)重賦值，計(jì)算得到4項(xiàng)因子的權(quán)重分別為0.18、0.40、0.32和0.10，并且通過了一致性檢驗(yàn)，然后將各因子?xùn)鸥駡D層進(jìn)行加權(quán)疊加分析，進(jìn)而得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性綜合評價(jià)結(jié)果，并采用自然斷點(diǎn)法(Jenks)對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行劃分，定量揭示長陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性程度及其空間分布規(guī)律(詳見圖2和表3).

水源涵養(yǎng)功能重要性評價(jià)結(jié)果顯示，極重要、高度重要、中等重要和一般重要四個等級面積分別為686.83 km2、1 047.55 km2、1 319.48 km2和336.07 km2，分別占長陽縣總面積的20.08%、30.63%、38.58%和10.70%，高度重要區(qū)面積最大，而一般重要區(qū)面積最??；其中極重要區(qū)呈明顯的塊狀分布，龍舟坪鎮(zhèn)面積最大，榔坪鎮(zhèn)面積次之，資丘鎮(zhèn)和高家堰鎮(zhèn)面積也較大，而火燒坪鄉(xiāng)面積最小.土壤保持功能重要性評價(jià)結(jié)果顯示，四個重要性等級面積分別為366.31 km2、777.81 km2、1 163.75 km2和1 112.06 km2，分別占長陽縣總面積的10.71%、22.74%、34.03%和32.52%，中等重要區(qū)面積最大，而極重要區(qū)面積最小，同時(shí)極重要區(qū)分布相對比較零散，主要分布于鴨子口鄉(xiāng)、資丘鎮(zhèn)、榔坪鎮(zhèn)等地區(qū).生物多樣性維護(hù)功能重要性評價(jià)結(jié)果顯示，四個重要性等級區(qū)面積分別為412.34 km2、802.22 km2、1 162.38 km2和1 043.00 km2，分別占長陽縣總面積的12.06%、23.46%、33.99%和30.50%，中等重要區(qū)面積最大，而極重要區(qū)面積最小；其中極重要區(qū)主要分布在縣域南部的都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)、漁峽口鎮(zhèn)和資丘鎮(zhèn)，三者合計(jì)占極重要區(qū)總面積的75.56%，構(gòu)成了生物多樣性維護(hù)功能極重要區(qū)分布的主體區(qū)域.洪水調(diào)蓄功能重要性評價(jià)結(jié)果顯示，四個重要性等級區(qū)面積分別為144.11 km2、41.20 km2、79.15 km2和3 155.48 km2，分別占長陽縣總面積的4.21%、1.20%、2.32%和92.27%，一般重要區(qū)面積最大，占絕對主體地位，其次為極重要區(qū)，高度重要區(qū)面積最??；其中洪水調(diào)蓄功能極重要區(qū)主要分布在清江河道及其支流，隔河巖水庫和招徠河電站水庫面積及庫容較大，對于該區(qū)域洪水調(diào)蓄功能極為重要，而湖泊、坑塘由于面積較小，洪水調(diào)蓄能力相對有限.生態(tài)功能重要性綜合評價(jià)結(jié)果顯示，四個等級面積分別為427.31 km2、1 029.38 km2、1 213.00 km2和750.25 km2，分別占長陽縣總面積的12.49%、30.10%、35.47%和21.94%；中等重要區(qū)面積最大，成片狀分布于縣域西北部和東南部；而極重要區(qū)面積最小，呈塊狀集中分布于縣域南部和中部.

圖2 長陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價(jià)結(jié)果空間分布圖Fig.2 Spatial distribution of the evaluation results of the importance of ecological function in Changyang County

表3 長陽縣生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Results of the evaluation of ecological function importance in Changyang County

3.2 生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果

生態(tài)敏感性評價(jià)實(shí)質(zhì)是對現(xiàn)狀自然環(huán)境背景下潛在的生態(tài)問題進(jìn)行明確的辨識，并將其落實(shí)到具體的空間區(qū)域，已經(jīng)發(fā)展成為確定重點(diǎn)生態(tài)建設(shè)與保育區(qū)域的重要手段[26].本研究通過選取研究區(qū)域較為典型的水土流失、地質(zhì)災(zāi)害和生境敏感性3個類型生態(tài)敏感性因子，根據(jù)各單因子評估模型，采用ArcGIS 10.3軟件中柵格計(jì)算器(raster calculator)工具，進(jìn)行生態(tài)敏感性單因子評價(jià)；進(jìn)一步采用層次分析法計(jì)算得到3項(xiàng)因子的權(quán)重分別為0.43、0.39和0.18，并且通過了一致性檢驗(yàn)；根據(jù)敏感性綜合評估模型進(jìn)行單因子?xùn)鸥駡D層加權(quán)疊加分析，得到生態(tài)敏感性綜合評價(jià)結(jié)果，并采用自然斷裂點(diǎn)法將綜合評價(jià)結(jié)果劃分為極敏感、高度敏感、中等敏感和一般敏感四個等級，定量揭示長陽縣生態(tài)敏感性程度及其空間分布規(guī)律(詳見圖3和表4).

圖3 長陽縣生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果空間分布圖Fig.3 Spatial distribution of the evaluation results of ecological sensitivity in Changyang County

水土流失敏感性是表征在人類活動強(qiáng)度或外力作用下生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)水土流失問題的概率大小，其評價(jià)結(jié)果顯示，極敏感、高度敏感、中等敏感和一般敏感四個等級面積分別為150.38 km2、951.63 km2、537.48 km2和1 780.44 km2，分別占長陽縣總面積的4.40%、27.83%、15.72%和52.06%，一般敏感區(qū)面積最大，高度敏感區(qū)面積次之，而極敏感區(qū)面積最??；其中極敏感區(qū)呈條帶狀分布在漁峽口鎮(zhèn)東北部、資丘鎮(zhèn)北部和火燒坪鄉(xiāng)西北部，榔坪鎮(zhèn)和賀家坪鎮(zhèn)北部呈塊狀分布，而高度敏感區(qū)呈塊狀分布于各鄉(xiāng)鎮(zhèn).地質(zhì)災(zāi)害敏感性是指區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在外部條件影響下發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大小，其評價(jià)結(jié)果顯示，四個等級面積分別為287.12 km2、1 290.38 km2、1 337.56 km2和504.88 km2，分別占長陽縣總面積的8.40%、37.73%、39.11%和14.76%，中等敏感區(qū)面積最大，而極敏感區(qū)面積最??；其中極敏感區(qū)呈點(diǎn)狀或條帶狀分布，空間集聚特征明顯，主要分布于榔坪鎮(zhèn)、賀家坪鎮(zhèn)和都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)，受地形、地質(zhì)構(gòu)造、降雨等自然因素以及經(jīng)濟(jì)工程活動在內(nèi)的人為因素影響，這些地區(qū)易發(fā)生地面塌陷、崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害.生境敏感性通常是指重要物種的棲息地對人類活動的敏感程度，其評價(jià)結(jié)果顯示，四個等級面積分別為1 304.81 km2、1 105.94 km2、401.87 km2和607.31 km2，分別占長陽縣總面積的38.15%、32.34%、11.75%和17.76%，極敏感區(qū)面積最大，高度敏感區(qū)面積次之，二者合計(jì)占長陽縣總面積的70.49%；其中極敏感區(qū)呈塊狀或帶狀分布，總體上與各類型自然保護(hù)地空間分布態(tài)勢相一致，高度敏感區(qū)呈片狀集中分布于縣域北部的榔坪鎮(zhèn)、賀家坪鎮(zhèn)和南部的都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)，中等敏感區(qū)和一般敏感區(qū)在縣域東北部和東南部呈集中分布趨勢.生態(tài)敏感性綜合評價(jià)結(jié)果顯示，四個等級面積分別為618.44 km2、847.13 km2、1262.81 km2和691.56 km2，分別占長陽縣總面積的18.08%、24.77%、36.93%和20.22%，中等敏感區(qū)面積最大，而極敏感區(qū)面積最??；極敏感區(qū)主要分布在縣域南部的資丘鎮(zhèn)、都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)和西北部的榔坪鎮(zhèn)，高度敏感區(qū)主要分布在縣域北部的榔坪鎮(zhèn)、賀家坪鎮(zhèn)和南部的都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)，而一般敏感區(qū)集中分布趨勢較為明顯，縣域東部的龍舟坪鎮(zhèn)、磨市鎮(zhèn)和大堰鄉(xiāng)是其主要分布區(qū)域.

表4 長陽縣生態(tài)敏感性評價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.4 Results of the evaluation of ecological sensitivity in Changyang County

3.3 生態(tài)空間識別結(jié)果

本研究采用已構(gòu)建的生態(tài)空間綜合識別方法，計(jì)算得到長陽縣綜合生態(tài)用地指數(shù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果將全域劃分為底線型生態(tài)空間、危機(jī)型生態(tài)空間、緩沖型生態(tài)空間和非生態(tài)空間4種類型，得到長陽縣不同類型生態(tài)空間分布范圍及統(tǒng)計(jì)結(jié)果(詳見圖4和表5).長陽縣底線型生態(tài)空間面積為1 406.79 km2，占研究區(qū)總面積的41.14%，呈集中連片性分布，相對較為集中，主要分布在縣域中部和南部的漁峽口鎮(zhèn)、資丘鎮(zhèn)、都鎮(zhèn)灣鎮(zhèn)和鴨子口鄉(xiāng)；危機(jī)型生態(tài)空間面積為862.59 km2，占研究區(qū)總面積的25.22%，其分布較為零散，底線型生態(tài)空間周邊范圍是其主要分布區(qū)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有不同程度分布，縣域北部的榔坪鎮(zhèn)、賀家坪鎮(zhèn)和高家堰鎮(zhèn)面積相對較大；緩沖型生態(tài)空間面積為762.83 km2，占研究區(qū)總面積的22.31%，屬于生態(tài)功能中等重要和生態(tài)環(huán)境中等敏感區(qū)，大堰鄉(xiāng)、賀家坪鎮(zhèn)和榔坪鎮(zhèn)是其主要分布區(qū)；而非生態(tài)空間面積為387.72 km2，占研究區(qū)總面積的11.34%，集中分布于縣域東部的龍舟坪鎮(zhèn)和磨市鎮(zhèn)，同時(shí)火燒坪鄉(xiāng)面積也較大.綜上可見，作為國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的長陽縣生態(tài)空間面積占絕對主體地位，生態(tài)空間共計(jì)占研究區(qū)總面積的88.66%，一定程度上表明研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境本底狀況較好，為生態(tài)空間合理有效管控提供了前提和基礎(chǔ).

生態(tài)空間識別基礎(chǔ)上的各類型生態(tài)空間合理管控是解決區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的一種有效手段，能夠從根本上為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供強(qiáng)有力保障，對于促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)增長共榮發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義.因此，本研究在長陽縣生態(tài)空間識別基礎(chǔ)上簡明扼要提出了分區(qū)分級管控生態(tài)空間的思路與措施.底線型生態(tài)空間是維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全和景觀格局完整性所需的核心區(qū)，該區(qū)域生態(tài)功能極重要、生態(tài)環(huán)境極敏感，人類開發(fā)活動對其影響反應(yīng)極為劇烈，應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保持生態(tài)平衡，確保底線型生態(tài)空間生態(tài)功能不降低、面積不減少、性質(zhì)不改變，原則上按照禁止開發(fā)區(qū)要求進(jìn)行管控，嚴(yán)禁不符合主體功能定位的各類開發(fā)活動.危機(jī)型生態(tài)空間生態(tài)重要性和敏感性僅次于底線型生態(tài)空間，主要分布于底線型生態(tài)空間周邊范圍，應(yīng)嚴(yán)格控制大規(guī)模、高強(qiáng)度的人類開發(fā)活動.緩沖型生態(tài)空間屬于生態(tài)功能中等重要和生態(tài)環(huán)境中等敏感區(qū)，雖然該區(qū)域生態(tài)功能重要性和敏感性程度不及底線型和危機(jī)型生態(tài)空間，但對于研究區(qū)域整體生態(tài)功能提升也發(fā)揮著不可忽視的重要作用，應(yīng)堅(jiān)持“點(diǎn)狀開發(fā)、面上保護(hù)”，限制大規(guī)模高強(qiáng)度開發(fā)的同時(shí)，允許必要的小城鎮(zhèn)建設(shè)和特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)行更加嚴(yán)格的環(huán)境準(zhǔn)入，加強(qiáng)生態(tài)治理和修復(fù).非生態(tài)空間主要包括經(jīng)評價(jià)識別出的生態(tài)功能一般重要和生態(tài)環(huán)境一般敏感區(qū)，整體上屬于適宜生產(chǎn)生活的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)施國土資源高效集約開發(fā).

圖4 長陽縣不同類型生態(tài)空間分布范圍Fig.4 Thescope of different ecological space in Changyang County

表5 長陽縣生態(tài)空間識別結(jié)果Tab.5 Identification results of ecological space in Changyang County

3.4 不同類型生態(tài)空間土地利用現(xiàn)狀分析

本研究利用ArcGIS10.3軟件，將長陽縣生態(tài)空間柵格識別結(jié)果轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)格式，進(jìn)一步與長陽縣2017年土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置分析，分別統(tǒng)計(jì)出底線型、危機(jī)型、緩沖型和非生態(tài)空間范圍內(nèi)現(xiàn)狀土地利用類型分布情況(詳見表6).可見底線型生態(tài)空間中林地、草地、水域濕地和其他土地是該區(qū)域主要生態(tài)用地類型，生態(tài)用地類型總面積為1 147.49 km2，占底線型生態(tài)空間總面積的81.59%，而建設(shè)用地面積為26.08 km2，僅占1.85%；危機(jī)型生態(tài)空間中各類型生態(tài)用地總面積為666.58 km2，占該類型區(qū)總面積的77.28%，而耕地和建設(shè)用地兩種人類活動劇烈的非生態(tài)用地面積分別為158.61 km2和18.41 km2，所占比例分別為18.39%和2.13%；緩沖型生態(tài)空間中生態(tài)用地總面積為560.50 km2，占該類型區(qū)總面積的73.58%，耕地和建設(shè)用地面積分別為162.02 km2和21.62 km2，所占比例分別為21.27%和2.84%.綜上可見，生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評價(jià)是生態(tài)空間劃分的必要前提與基礎(chǔ)，通過在評價(jià)所識別的不同類型生態(tài)空間范圍內(nèi)，不可避免存在少量的建設(shè)用地和一定數(shù)量的耕地等人類開發(fā)利用活動劇烈的非生態(tài)用地類型，既在一定程度上對于切實(shí)維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全難以起到積極作用，也不利于維護(hù)底線型和危機(jī)型等重要生態(tài)空間的穩(wěn)定性.因此，為進(jìn)一步提高生態(tài)空間劃分結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)際可操作性，在生態(tài)空間初步識別的基礎(chǔ)上需要結(jié)合更高精度土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)以及體現(xiàn)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展合理訴求的各類規(guī)劃數(shù)據(jù)不斷進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，確保識別結(jié)果的科學(xué)性與合理性，為現(xiàn)階段生態(tài)保護(hù)紅線劃分與優(yōu)化調(diào)整以及生態(tài)空間分類管控提供科學(xué)的依據(jù).

表6 不同類型生態(tài)空間土地利用現(xiàn)狀類型統(tǒng)計(jì)表Tab.6 The results of current land use types in ecological space

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)空間識別對于進(jìn)一步加強(qiáng)縣域范圍內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)、生態(tài)極敏感區(qū)等的認(rèn)識具有重要意義，以便將其納入統(tǒng)一的空間范圍，實(shí)現(xiàn)一體化管控.本研究探索以國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)中三峽庫區(qū)水土保持生態(tài)功能區(qū)——長陽土家族自治縣為案例區(qū)，借助于RS和GIS技術(shù)方法，基于生態(tài)功能重要性和生態(tài)敏感性評價(jià)，對國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)縣域生態(tài)空間識別進(jìn)行研究，并簡要提出分區(qū)分級管控生態(tài)空間的思路，最后結(jié)合現(xiàn)狀土地利用類型對不同類型生態(tài)空間土地利用沖突進(jìn)行分析，探索了縣域尺度下生態(tài)空間的劃分方法和指標(biāo)體系，具有一定的示范性.研究結(jié)果表明：1)長陽縣生態(tài)空間總面積為3 032.21 km2，占研究區(qū)總面積的88.66%；其中底線型、危機(jī)型和緩沖型生態(tài)空間面積分別為1 406.79 km2、862.59 km2和762.83 km2，分別占研究區(qū)總面積的41.14%、25.22%和22.31%.2)在現(xiàn)狀土地利用類型分析中，約有17.11%的耕地和0.23%的建設(shè)用地等非生態(tài)用地位于生態(tài)空間內(nèi)，在一定程度上對區(qū)域自然環(huán)境和生態(tài)安全構(gòu)成了威脅，因此需要結(jié)合更高精度的土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，確保通過定量評價(jià)識別的區(qū)域生態(tài)空間精準(zhǔn)落地.3)底線型生態(tài)空間是維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全的核心區(qū)，應(yīng)按照禁止開發(fā)區(qū)要求進(jìn)行管理；危機(jī)型生態(tài)空間應(yīng)嚴(yán)格控制高強(qiáng)度開發(fā)和改變區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)原生狀態(tài)的開發(fā)利用活動，實(shí)施強(qiáng)制性管控；緩沖型生態(tài)空間應(yīng)堅(jiān)持“點(diǎn)狀開發(fā)、面上保護(hù)”，限制大規(guī)模高強(qiáng)度開發(fā)的同時(shí)，允許必要的小城鎮(zhèn)建設(shè)和特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展；非生態(tài)空間區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)施國土資源高效集約開發(fā).

4.2 討論

生態(tài)保護(hù)紅線是我國首創(chuàng)的生態(tài)文明建設(shè)實(shí)踐保障制度，而生態(tài)空間的科學(xué)合理識別是生態(tài)保護(hù)紅線劃定的前提和基礎(chǔ).生態(tài)空間尤其是底線型生態(tài)空間承擔(dān)著維護(hù)區(qū)域生命土地的安全和健康的重要使命，通過加強(qiáng)對重要生態(tài)空間的保護(hù)力度，禁止或限制對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響的經(jīng)濟(jì)社會活動.生態(tài)空間識別過程中，通常將底線型生態(tài)空間作為區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線劃定的基礎(chǔ)，不同區(qū)域占有的面積及比例應(yīng)因地而異，不能盲目追求面積大、比例高，既要守住區(qū)域生態(tài)安全的底線和生命線，又要為經(jīng)濟(jì)社會的協(xié)調(diào)發(fā)展留出必要的空間.同時(shí)，生態(tài)空間應(yīng)該具有明確的空間邊界，其劃定結(jié)果最終要落實(shí)到每一塊具體的國土空間地塊上，但不同尺度下的劃定結(jié)果精度存在較大差異，尤其是大中尺度下劃定的生態(tài)空間邊界模糊，邊界精度較低，給其精準(zhǔn)落地帶來了困難.因此，需要在生態(tài)空間初步識別的基礎(chǔ)上，結(jié)合更高精度土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)及統(tǒng)籌區(qū)域合理發(fā)展訴求的各類規(guī)劃數(shù)據(jù)不斷的進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，以便達(dá)到所識別生態(tài)空間精準(zhǔn)落地和嚴(yán)格管控的要求，努力協(xié)調(diào)好區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，最終在確保區(qū)域乃至國家生態(tài)安全的前提下，推動生態(tài)與經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“金山銀山”和“綠水青山”的有機(jī)統(tǒng)一，為推動生態(tài)文明建設(shè)做出重要貢獻(xiàn).