基于 GIS 的湖南省人居環(huán)境自然適宜性評(píng)價(jià)

尹曉科

【摘要】基于GIS平臺(tái)，以 1 km×1 km柵格為基本單元，選取地形、地被、氣候、水文等自然因子，構(gòu)建模型計(jì)算了湖南省不同地區(qū)的人居環(huán)境指數(shù)，揭示了湖南省人居環(huán)境自然適宜性的空間格局，探討了湖南省不同地區(qū)的自然適宜性和限制性因子。研究表明： 湖南省的人居環(huán)境指數(shù)介于 22.5 ～87.3 之間，整體格局是北部人居環(huán)境指數(shù)較高，往南和往西均呈逐漸降低趨勢(shì)。比較適宜區(qū)的分布面積最廣，占全省面積的65.32%，相應(yīng)人口最多，占全省人口的74.35%; 一般適宜區(qū)土地面積占全省面積的 32.6%，相應(yīng)人口占34.37%; 高度適宜區(qū)面積占8.34%，人口占9.26%; 臨界適宜區(qū)面積、人口占比均最低，分別為0.85%、0.11%。地形起伏大是湘西的共同限制因子，水熱匹配狀況差是懷化、吉首的主導(dǎo)限制因子，地被覆蓋稀疏是部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的主要限制因子，大部分一般適宜區(qū)同時(shí)受多個(gè)自然因子限制。

【關(guān)鍵詞】湖南省;人居環(huán)境自然適宜性;GIS;地形;地被;氣候;水資源

人居環(huán)境是人類聚居生活的地方。人居環(huán)境的組成可以概括為 5 大系統(tǒng)： 自然系統(tǒng)、人類系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)、居住系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)。自希臘學(xué)者道薩迪亞斯 （ Doxiadis） 于 20 世紀(jì) 50 年代提出“人居環(huán)境科學(xué) （ Ekistics） ”的概念以來，人居環(huán)境逐漸成為熱點(diǎn)研究課題，研究范圍不斷延伸，大到國(guó)家、省市一級(jí)，小到流域、村落、社區(qū)一級(jí)都有相關(guān)研究成果; 不僅研究氣候、地形、水文等自然因素對(duì)人居環(huán)境的影響，還探討人居環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素之間的關(guān)系; 評(píng)價(jià)方法不斷完善，因子分析、遺傳算法、GIS、模糊綜合評(píng)判等方法被引入相關(guān)研究。國(guó)外學(xué)者建立了生態(tài)居住區(qū)評(píng)價(jià)體系，如美國(guó)的 LEED 標(biāo)準(zhǔn)和荷蘭的Eco-Quantum 標(biāo)準(zhǔn)等，顧文選等人的研究成果標(biāo)志著我國(guó)城市人居環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初步成型。

國(guó)家 《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》提出編制全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃的任務(wù)，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)人居環(huán)境研究的發(fā)展，如封志明、郝慧梅等分別對(duì)中國(guó)、陜西省人居環(huán)境的研究，對(duì)指導(dǎo)區(qū)域發(fā)展定位，實(shí)現(xiàn)人口、資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。基于已有研究成果，借助遙感、GIS 等技術(shù)方法，本研究旨在揭示湖南省人居環(huán)境自然適宜性的空間格局，探討湖南省人居環(huán)境的自然適宜性和限制性，以期能夠較好地反映湖南省人居環(huán)境自然條件的地域差異，為相關(guān)政策、研究等提供借鑒參考。

湖南省，簡(jiǎn)稱“湘”，是中華人民共和國(guó)省級(jí)行政區(qū)，界于北緯24°38′～30°08′，東經(jīng)108°47′～114°15′之間，東臨江西，西接重慶、貴州，南毗廣東、廣西，北連湖北，總面積21.18萬(wàn)平方千米。

湖南地處云貴高原向江南丘陵和南嶺山脈向江漢平原過渡的地帶，地勢(shì)呈三面環(huán)山、朝北開口的馬蹄形地貌，由平原、盆地、丘陵地、山地、河湖構(gòu)成，地跨長(zhǎng)江、珠江兩大水系，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。

截至2019年7月，湖南省下轄14個(gè)地級(jí)行政區(qū)，其中13個(gè)地級(jí)市，1個(gè)自治州。共有36個(gè)市轄區(qū)、18個(gè)縣級(jí)市、61個(gè)縣、7個(gè)自治縣，合計(jì)122個(gè)縣級(jí)區(qū)劃。403個(gè)街道、1138個(gè)鎮(zhèn)、309個(gè)鄉(xiāng)、83個(gè)民族鄉(xiāng)，合計(jì)1933個(gè)鄉(xiāng)級(jí)區(qū)劃。2019年末全省常住人口6918.38萬(wàn)人。

湖南省的人居環(huán)境指數(shù)介于 22.5 ～87.3 之間，整體格局是北部人居環(huán)境指數(shù)較高，往南和往西均呈逐漸降低趨勢(shì)。比較適宜區(qū)的分布面積最廣，占全省面積的65.32%，相應(yīng)人口最多，占全省人口的74.35%; 一般適宜區(qū)土地面積占全省面積的 32.6%，相應(yīng)人口占34.37%; 高度適宜區(qū)面積占8.34%，人口占9.26%; 臨界適宜區(qū)面積、人口占比均最低，分別為0.85%、0.11%。

地形起伏大是湘西的共同限制因子，水熱匹配狀況差是懷化、吉首的主導(dǎo)限制因子，部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)主要受地被覆蓋狀況限制，大部分一般適宜區(qū)同時(shí)受多個(gè)自然因子限制。經(jīng)過相關(guān)研究的驗(yàn)證表明，人居環(huán)境指數(shù)（ HEI） 模型可以較好地定量反映區(qū)域人居環(huán)境自然適宜性狀況。在模型可用的前提下，所采用的數(shù)據(jù)及其處理方法是決定研究結(jié)果科學(xué)性的關(guān)鍵。本文而言，主要是指自然要素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)空分辨率和人口空間分布模擬的精度。本文的氣象數(shù)據(jù)選取湖南及其周邊64 個(gè)氣象站點(diǎn)的多年觀測(cè)值求平均值、NDVI 數(shù)據(jù)由 1998 - 2008 年植被指數(shù)數(shù)據(jù)采用最大化合成法獲得，既能體現(xiàn)不同位置自然條件的差異性，又可以反映同一位置自然條件的穩(wěn)定性。人口空間分布模擬計(jì)算精確到縣區(qū)一級(jí)的人口增長(zhǎng)率，在保證數(shù)據(jù)可獲得的前提下最大限度地提高了模擬精度。實(shí)證分析表明，本研究較好地刻畫了湖南省人居環(huán)境的自然格局和地域差異，可以為湖南省界定主體功能區(qū)、引導(dǎo)人口合理分布提供借鑒參考。然而人居環(huán)境由多個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)組成，自然適宜性只是其適宜性評(píng)價(jià)的一個(gè)方面。因此，人居環(huán)境的定量評(píng)價(jià)還有許多課題有待深入研究。

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基金項(xiàng)目：本文系湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級(jí)課題《基于GIS的湖南省人居環(huán)境適宜性研究》（項(xiàng)目編號(hào)19yx09）的研究成果。