基于多源數(shù)據(jù)空間分析的國(guó)家公園管控分區(qū)研究
—— 以錢(qián)江源國(guó)家公園體制試點(diǎn)區(qū)為例

崔曉偉,楊明星,孟宇辰,羅偉雄,汪家軍,孫鴻雁

1 國(guó)家林業(yè)和草原局昆明勘察設(shè)計(jì)院,昆明 650216 2 國(guó)家林業(yè)和草原局國(guó)家公園規(guī)劃研究中心,昆明 650216 3 清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系,教育部地球系統(tǒng)模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100084 4 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院海洋工程研究院,深圳 518055 5 錢(qián)江源國(guó)家公園管理局,開(kāi)化 324300

國(guó)家公園是我國(guó)一種新型的自然保護(hù)地類(lèi)型,2017年中辦、國(guó)辦聯(lián)合印發(fā)《建立國(guó)家公園總體方案》提出國(guó)家公園具有多功能的目標(biāo)需求,其首要功能是重要自然生態(tài)系統(tǒng)的原真性、完整性保護(hù),同時(shí)兼具科研、教育、游憩等綜合功能[1]。為充分發(fā)揮國(guó)家公園的綜合服務(wù)功能,分區(qū)管理成為國(guó)際上對(duì)自然保護(hù)地普遍采用的管理方式,美國(guó)、加拿大、日本、以及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)依據(jù)其國(guó)家公園的資源特色和功能定位,對(duì)國(guó)家公園劃分不同類(lèi)型的功能區(qū)[2- 6]。我國(guó)開(kāi)啟國(guó)家公園體制建設(shè)以來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者圍繞國(guó)家公園功能區(qū)劃分的可行性開(kāi)展了大量的研究和探討,唐芳林等通過(guò)梳理我國(guó)10個(gè)國(guó)家公園體制試點(diǎn)的功能分區(qū),借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)提出了中國(guó)國(guó)家公園功能分區(qū)類(lèi)型和方法[7],王夢(mèng)君等融合我國(guó)國(guó)家公園體制試點(diǎn)區(qū)和云南省國(guó)家公園功能區(qū)劃分的經(jīng)驗(yàn),探討了國(guó)家公園功能分區(qū)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[8]。2019年中辦、國(guó)辦聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確提出國(guó)家公園實(shí)行管控分區(qū)的要求[9],孫鴻雁等通過(guò)對(duì)國(guó)家公園管理需求的梳理分析,提出了國(guó)家公園“管控-功能”二級(jí)分區(qū)模式,為實(shí)現(xiàn)國(guó)家公園的有效管理提供了思路[10]。

科學(xué)合理的管控分區(qū)是協(xié)調(diào)國(guó)家公園各種利害關(guān)系的重要手段,通過(guò)對(duì)管控分區(qū)將國(guó)家公園劃分為既相對(duì)獨(dú)立、又相互聯(lián)系的不同管控區(qū),明確各管控區(qū)的建設(shè)方向并采取相應(yīng)的管理措施[11],不僅有利于自然資源的優(yōu)化配置,同時(shí)也為自然資源的保護(hù)與開(kāi)展以及旅游容量控制等規(guī)劃奠定基礎(chǔ),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)國(guó)家公園的綠色可持續(xù)發(fā)展[12]。為科學(xué)地劃分國(guó)家公園管控分區(qū),國(guó)內(nèi)外學(xué)者們探討了從生態(tài)保護(hù)角度、生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)、游憩利益角度、資源類(lèi)型或景觀類(lèi)型的角度以及動(dòng)物行為等方面構(gòu)建功能分區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[13- 17],采用了包括景觀適宜性評(píng)價(jià)、棲息地分布模型、聚類(lèi)分析等多種方法開(kāi)展研究[18- 25]。錢(qián)江源國(guó)家公園功能分區(qū)研究已有相關(guān)研究,其中虞虎等從土地利用結(jié)構(gòu)、高程與居民點(diǎn)分布(人口密度)、重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)植物資源分布進(jìn)行空間疊加,將錢(qián)江源國(guó)家公園劃分為四個(gè)功能分區(qū)[26]；Liu等從生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的角度研究錢(qián)江源國(guó)家公園功能分區(qū)[27]；李杰等利用近低空遙感識(shí)別技術(shù)對(duì)錢(qián)江源國(guó)家公園功能區(qū)進(jìn)行劃分[28]。然而,為滿足《關(guān)于建立以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》對(duì)國(guó)家公園的管控分區(qū)最新要求,以實(shí)現(xiàn)科學(xué)、客觀、定量、快速獲取國(guó)家公園管控分區(qū)的目標(biāo),本研究擬從國(guó)家公園的基礎(chǔ)環(huán)境、重點(diǎn)野生動(dòng)植物分布、自然資源保護(hù)基礎(chǔ)和生態(tài)現(xiàn)狀4個(gè)方面全面反應(yīng)國(guó)家公園內(nèi)生態(tài)保護(hù)價(jià)值,通過(guò)Python語(yǔ)言在GIS平臺(tái)將熵值法、層次分析法和空間疊加分析等構(gòu)建為統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)模型,將國(guó)家公園按照管控分區(qū)要求劃分為核心保護(hù)區(qū)和一般控制區(qū),為我國(guó)國(guó)家公園及其他自然保護(hù)地開(kāi)展管控分區(qū)等工作提供標(biāo)準(zhǔn)化模型。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

圖1 錢(qián)江源國(guó)家公園空間位置分布圖Fig.1 The spatial distribution of Qianjiangyuan National Park

錢(qián)江源國(guó)家公園地處浙江省開(kāi)化縣西北部,東北部與安徽省休寧縣相鄰,西南部與江西省婺源縣接壤(圖1),是浙江省母親河錢(qián)塘江的主要發(fā)源地和重要的水源涵養(yǎng)地,面積共計(jì)252.96 km2,包括古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、錢(qián)江源國(guó)家森林公園、錢(qián)江源省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)等各類(lèi)自然保護(hù)地。錢(qián)江源國(guó)家公園擁有典型的亞熱帶常綠闊葉林群落類(lèi)型和罕見(jiàn)大面積集中分布的中亞熱帶低海拔原生性常綠闊葉林,是國(guó)家I級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物黑麂和白頸長(zhǎng)尾雉的集中分布區(qū),區(qū)域內(nèi)海拔最高為1241 m,最低為111 m,相對(duì)高差1130 m。該地區(qū)屬于白際山脈,具有典型的江南古陸強(qiáng)烈上升的地貌特征；年降水總量為1963 mm,相對(duì)濕度為92.4%,日平均氣溫為16.2°C,年日照總時(shí)數(shù)為1334.1 h,無(wú)霜期約為250 d。錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)河流流經(jīng)地區(qū)森林茂密,地下水源以裂隙水為主,富含多種對(duì)人體有益的礦物質(zhì),符合國(guó)家一級(jí)飲用水標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)河谷、階地為野生動(dòng)物和各種鳥(niǎo)類(lèi)的活動(dòng)提供適宜的棲息地,具有重要的生態(tài)保護(hù)價(jià)值。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

依據(jù)國(guó)家公園生態(tài)保護(hù)優(yōu)先,同時(shí)兼具科研、宣教、游憩和社區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的基本功能要求,本研究主要收集基本環(huán)境指標(biāo)、重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)指標(biāo)、自然資源保護(hù)基礎(chǔ)指標(biāo)和生態(tài)現(xiàn)狀指標(biāo)方面的數(shù)據(jù)全面反映錢(qián)江源國(guó)家公園的保護(hù)和發(fā)展現(xiàn)狀。本研究收集到數(shù)據(jù)類(lèi)型共14項(xiàng),用于提取和計(jì)算研究所需的其他數(shù)據(jù),為保障數(shù)據(jù)空間分辨率的一致性,本研究將矢量數(shù)據(jù)柵格處理過(guò)程中,均按照30 m分辨率的精度進(jìn)行轉(zhuǎn)化。具體數(shù)據(jù)說(shuō)明、用途及來(lái)源如表1 所示。

表1 錢(qián)江源國(guó)家公園數(shù)據(jù)說(shuō)明及獲取來(lái)源

2 研究方法

2.1 空間分析指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究為全面反映錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)的生態(tài)保護(hù)和社區(qū)發(fā)展的情況,以國(guó)家公園內(nèi)環(huán)境資源承載力和國(guó)土空間開(kāi)發(fā)適宜性評(píng)價(jià)為基礎(chǔ),在堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)第一的原則下,選取國(guó)家公園范圍內(nèi)的基本環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)(包括高程、植被指數(shù)、交通道路影響和基本農(nóng)田等)、重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)(野生動(dòng)植物、黑麂生境適宜性和白頸長(zhǎng)尾雉生境適宜性等)、自然資源保護(hù)基礎(chǔ)(古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、錢(qián)江源國(guó)家森林公園、錢(qián)江源風(fēng)景名勝區(qū)和生態(tài)公益林等)以及國(guó)家公園生態(tài)現(xiàn)狀(生態(tài)功能適宜性評(píng)價(jià)、自然資源承載力、三區(qū)三線和土地利用現(xiàn)狀等),詳見(jiàn)表2。

表2 管控分區(qū)區(qū)劃綜合評(píng)價(jià)模型指標(biāo)體系

2.2 空間分析指標(biāo)賦值

由于各指標(biāo)數(shù)據(jù)間存在差異,為便于統(tǒng)一計(jì)算和分析,根據(jù)各指標(biāo)的數(shù)值類(lèi)型,參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中指標(biāo)等級(jí)劃分依據(jù),采用專(zhuān)家打分法確定各指標(biāo)的閾值范圍,并將其指標(biāo)值域范圍劃定在0—10之間,各指標(biāo)的賦值結(jié)果見(jiàn)表3。為確定各指標(biāo)值在不同空間位置上的權(quán)重,本研究基于像元基礎(chǔ)上計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重空間分布數(shù)據(jù),基于各指標(biāo)的權(quán)重和指標(biāo)值通過(guò)空間疊加分析計(jì)算得出錢(qián)江源國(guó)家公園生態(tài)保護(hù)價(jià)值的空間分布值。

2.3 數(shù)據(jù)處理

本研究收集到不同類(lèi)型的數(shù)據(jù),為滿足空間數(shù)據(jù)分析的要求,將不同數(shù)據(jù)通過(guò)矢量化、幾何校正、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、空間化處理等方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,形成數(shù)據(jù)類(lèi)型統(tǒng)一、坐標(biāo)系一致、空間分辨率相同的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類(lèi)型,并將多源空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中,為空間分析做好數(shù)據(jù)儲(chǔ)備。

2.4 空間疊加分析模型構(gòu)建

按照國(guó)家公園管控分區(qū)劃分要求進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃,運(yùn)用GIS空間分析技術(shù)和層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)[29],綜合多源空間數(shù)據(jù)特征,建立保護(hù)區(qū)管控分區(qū)綜合評(píng)價(jià)體系,對(duì)保護(hù)區(qū)的自然資源現(xiàn)狀和人類(lèi)活動(dòng)干擾情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),將錢(qián)江源國(guó)家公園劃分為2個(gè)管控分區(qū)。借助GIS空間分析進(jìn)行管控分區(qū)劃分,改變了以定性分區(qū)為主的做法,很大程度上減少了人的主觀隨意性,增加了分區(qū)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[30],同時(shí)將空間疊加分析以用Python語(yǔ)言構(gòu)建流程化模型,增強(qiáng)本研究計(jì)算方法和成果的可推廣性。

3 結(jié)果分析

3.1 錢(qián)江源國(guó)家公園基礎(chǔ)資源環(huán)境結(jié)果分析

3.1.1基本環(huán)境指標(biāo)分析

基本環(huán)境指標(biāo)包括高程、植被指數(shù)、交通道路影響和基本農(nóng)田等環(huán)境背景數(shù)據(jù)(圖2)。高程數(shù)據(jù)結(jié)果表明,海拔較高的區(qū)域主要是錢(qián)江源國(guó)家森林公園的蓮花塘周邊以及古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心保護(hù)區(qū)等范圍,同時(shí)試點(diǎn)區(qū)的最北邊以及中部最東側(cè)和最西側(cè)也有較高的山地分布,其他區(qū)內(nèi)則地勢(shì)比較平緩；植被指數(shù)空間分布表明,試點(diǎn)區(qū)內(nèi)植被總體分布廣泛,森林覆蓋率高,而海拔較高的山區(qū)植被質(zhì)量相對(duì)好于海拔較低的區(qū)域；交通道路影響結(jié)果表明,試點(diǎn)區(qū)的北部區(qū)域內(nèi)受道路交通影響顯著高于其他地區(qū),由于該區(qū)域內(nèi)有高速公路及國(guó)道橫穿,而其他地區(qū)則主要是縣道、鄉(xiāng)道為主,其干擾影響則較小；永久性基本農(nóng)田空間分布情況表明,試點(diǎn)區(qū)中部區(qū)域是主要分布區(qū)域,而北部區(qū)域內(nèi)僅在齊溪村以及蓮花溪沿岸村莊周邊零散分布,南部區(qū)域則主要分布于公路沿線村莊周邊,同時(shí)也是居民點(diǎn)主要分布區(qū)域。

表3 管控分區(qū)區(qū)劃模型指標(biāo)分級(jí)賦值

圖2 基本環(huán)境指標(biāo)空間化分布圖Fig.2 Spatial distribution of basic environmental indicatorsDEM： 數(shù)字高程模型Digital elevation model；NDVI： 植被歸一化指數(shù)Normalized difference vegetation index

3.1.2重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)指標(biāo)分析

錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)野生動(dòng)植物資源豐富,其中珍稀瀕危植物有32種(如野含笑、常綠闊葉林等),國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)動(dòng)物34種(如黑麂、白頸長(zhǎng)尾雉等),主要分布在古田山自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)、錢(qián)江源風(fēng)景名勝區(qū)的中西部。黑麂和白頸長(zhǎng)尾雉均屬?lài)?guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物,具有重要的保護(hù)價(jià)值。黑麂是亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的指示性物種,傾向于生活在森林較為原始和道路密度較低的區(qū)域,依據(jù)黑麂生境適宜性來(lái)進(jìn)行管控分區(qū)的劃分才能有效促進(jìn)黑麂的合理保護(hù)。據(jù)余建平等[21]的研究表明,錢(qián)江源國(guó)家公園范圍內(nèi)的黑麂適宜性棲息地主要存在三大不連續(xù)的空間分布區(qū),即古田山保護(hù)區(qū)的核心保護(hù)區(qū)和緩沖區(qū)、長(zhǎng)虹與何田兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的周邊山區(qū)、齊溪鎮(zhèn)的南部和西南部山區(qū)。除此之外,與古田山自然保護(hù)區(qū)相連的外圍地區(qū)、錢(qián)江源國(guó)家森林公園的特級(jí)和一級(jí)保護(hù)區(qū)等部分區(qū)域也有分布；白頸長(zhǎng)尾雉的適宜生境則主要分布在古田山保護(hù)區(qū)的西部和南部,以及齊溪鎮(zhèn)的東部和中部,何田鄉(xiāng)西部和長(zhǎng)虹鄉(xiāng)東部也有部分分布。較適宜生境區(qū)域則包括了古田山保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)虹鄉(xiāng)、何田鄉(xiāng)、齊溪鎮(zhèn)的大部分地區(qū)以及錢(qián)江源風(fēng)景名勝區(qū)內(nèi)(圖3)。

3.1.3自然資源保護(hù)基礎(chǔ)指標(biāo)分析

錢(qián)江源國(guó)家公園范圍內(nèi)包括3個(gè)原自然保護(hù)地,其中原古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)集中分布有原始狀態(tài)的大片低海拔中亞熱帶常綠闊葉林,黑麂廣泛分布,其特有植物種類(lèi)金錢(qián)松、中華小燭蘚以及開(kāi)化鱗毛蕨和古田山鱗毛蕨特有植物種類(lèi)也分布其中,生態(tài)系統(tǒng)完整性高,天然動(dòng)植物資源豐富,是重點(diǎn)管護(hù)區(qū)域；原錢(qián)江源國(guó)家森林公園、錢(qián)江源風(fēng)景名勝區(qū)主要位于齊溪鎮(zhèn),園內(nèi)森林質(zhì)量較高,環(huán)境優(yōu)美,資源價(jià)值和旅游價(jià)值也較高,生態(tài)環(huán)境適宜,且分布有重要的野生動(dòng)植物,具有較高的科學(xué)、文化價(jià)值。錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)廣泛分布國(guó)家級(jí)、省級(jí)等公益林,公益林嚴(yán)格禁止以生產(chǎn)木材為主要目的的采伐、撫育和改造活動(dòng),多具備較好的林木資源,公益林的生態(tài)健康程度較高,具有一般森林不具備的保護(hù)優(yōu)勢(shì),只有在龍坑村、田畈村、大源頭村、四聯(lián)村附近小區(qū)域沒(méi)有分布,以及齊溪鎮(zhèn)北部局部有所缺失(圖4)。

圖3 重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)指標(biāo)空間分布圖Fig.3 Spatial distribution of key wildlife conservation indicators

圖4 自然資源保護(hù)基礎(chǔ)指標(biāo)空間分布圖Fig.4 Spatial distribution of basic indicators for natural resource protection

3.1.4生態(tài)功能現(xiàn)狀指標(biāo)分析

生態(tài)功能適宜性評(píng)價(jià),通過(guò)認(rèn)識(shí)研究區(qū)域的自然資源與環(huán)境特點(diǎn),分析區(qū)域發(fā)展所涉及的生態(tài)敏感性和穩(wěn)定性,以此來(lái)區(qū)分保護(hù)價(jià)值高低情況地區(qū),便于有針對(duì)性的開(kāi)展保護(hù)區(qū)劃工作。評(píng)價(jià)結(jié)果表明(圖5),錢(qián)江源國(guó)家公園范圍內(nèi)生態(tài)功能較高,只有在建制城鎮(zhèn)的中心商業(yè)區(qū)域存在生態(tài)負(fù)面效益,以及國(guó)家公園南部蘇莊鎮(zhèn)的所涉及的居民點(diǎn)沿線,原國(guó)家公園范圍內(nèi)的傳統(tǒng)利用區(qū)內(nèi),還有齊溪鎮(zhèn)區(qū)域。自然資源承載力,是指一個(gè)國(guó)家或地區(qū)資源的數(shù)量和質(zhì)量,對(duì)本區(qū)域人口的基本生存和發(fā)展的支撐力,是可持續(xù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。區(qū)內(nèi)的自然資源承載力呈現(xiàn)出高中低三種類(lèi)型,且中部區(qū)域多承載力多表現(xiàn)為為中,主要分布在古田山東部的長(zhǎng)虹鄉(xiāng)區(qū)域,其余大部分區(qū)域自然資源承載力表現(xiàn)為較弱,自然資源承載力高的區(qū)域很少。三區(qū)三線和土地利用規(guī)劃,三區(qū)三線是構(gòu)建空間規(guī)劃體系的重要內(nèi)容,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)有著重要意義。從空間分布來(lái)看,錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)生態(tài)空間分布面積最大,城鎮(zhèn)空間分布面積很小,只有在蓮花塘道路入口處有很小的分布,農(nóng)業(yè)空間分布則多集中在居民點(diǎn)、道路周?chē)Ｍ恋乩靡?guī)劃是對(duì)土地使用的統(tǒng)籌和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,以便合理的來(lái)調(diào)控和使用土地。國(guó)家公園內(nèi)土地類(lèi)型以林地為主,在道路、居民點(diǎn)周邊也分布有部分園地,還有齊溪水庫(kù)等水庫(kù)存在,城鎮(zhèn)用地很少。

圖5 生態(tài)功能現(xiàn)狀指標(biāo)空間分布圖Fig.5 Spatial distribution of ecological function indicators

3.2 錢(qián)江源國(guó)家公園空間疊加結(jié)果分析

空間疊加分析結(jié)果表明(圖6),生態(tài)保護(hù)價(jià)值較高的區(qū)域從北至南主要集中在齊溪鎮(zhèn)江源村東西兩側(cè)的山區(qū)、蓮花溪沿岸的南北兩側(cè)的森林、何田鄉(xiāng)和長(zhǎng)虹鄉(xiāng)西北部山區(qū)、古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)等區(qū)域。

齊溪鎮(zhèn)江源村東西兩側(cè)的植被生長(zhǎng)狀況良好,社區(qū)分布較少,其生產(chǎn)生活用地較少,且是白頸長(zhǎng)尾雉的生長(zhǎng)適宜區(qū)之一,大部分區(qū)域都納入了開(kāi)化縣生態(tài)保護(hù)紅線的范圍,生態(tài)適宜性較高,是試點(diǎn)區(qū)內(nèi)生態(tài)保護(hù)價(jià)值較高的區(qū)域；而生態(tài)保護(hù)價(jià)值較低區(qū)域,以社區(qū)居民點(diǎn)、耕地、園地等生產(chǎn)生活空間為主,屬于開(kāi)化縣的農(nóng)業(yè)和城鎮(zhèn)發(fā)展空間,人為活動(dòng)頻繁。

蓮花溪沿岸南北兩側(cè)區(qū)域,基本都是闊葉林分布,植被質(zhì)量高,原屬錢(qián)江源國(guó)家森林公園和錢(qián)江源風(fēng)景名勝區(qū)的范圍內(nèi),同時(shí)也是開(kāi)化縣生態(tài)紅線范圍內(nèi),保護(hù)基礎(chǔ)良好,生態(tài)適宜性高、自然資源承載力強(qiáng),生態(tài)保護(hù)價(jià)值高；而蓮花溪沿岸的社區(qū)居民點(diǎn)及其生產(chǎn)生活用地(包括耕地、園地等)的生態(tài)保護(hù)價(jià)值較低,但其具備生態(tài)體驗(yàn)、科普宣教的條件,可作為國(guó)家公園發(fā)揮游憩體驗(yàn)、科普宣教等功能的區(qū)域。

何田鄉(xiāng)和長(zhǎng)虹鄉(xiāng)西北部山區(qū)與蓮花塘景區(qū)的森林空間上是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng),該區(qū)域內(nèi)闊葉林廣泛分布,植被質(zhì)量高,盡管該區(qū)域之前未被納入任何自然保護(hù)地范圍,但在開(kāi)化縣生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi),其自然資源承載力和生態(tài)適宜性均較高,且公益林分布為主,具備較高的生態(tài)保護(hù)價(jià)值；何田鄉(xiāng)和長(zhǎng)虹鄉(xiāng)的東部區(qū)域則主要分布社區(qū)居民點(diǎn)、耕地、園地、水域及水利設(shè)施用地等為主,尤其是耕地和園地占主體部分,是開(kāi)化縣重要的農(nóng)業(yè)發(fā)展空間,其生態(tài)保護(hù)價(jià)值相對(duì)較低。

圖6 多源數(shù)據(jù)空間疊加分區(qū)結(jié)果圖Fig.6 The results of multi-source data spatial analysis

古田山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)內(nèi)分布有重要的野生動(dòng)植物,是闊葉林分布的集中區(qū)域,植被質(zhì)量非常高,是開(kāi)化縣重要的生態(tài)保護(hù)空間,受人為活動(dòng)干擾影響較少,具有極高的生態(tài)保護(hù)價(jià)值；而其周邊區(qū)域,從橫中村沿轉(zhuǎn)大線到油古線至唐頭村和洪源村范圍內(nèi),社區(qū)居民點(diǎn)、耕地、園地等農(nóng)業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)發(fā)展空間將區(qū)域內(nèi)森林植被分割較為破碎,植被呈塊狀分布,生態(tài)系統(tǒng)完整性較差,生態(tài)保護(hù)價(jià)值相對(duì)較低。

3.3 錢(qián)江源國(guó)家公園管控分區(qū)結(jié)果分析

3.3.1定性分析

通過(guò)管控分區(qū)空間疊加結(jié)果定量分析綜合評(píng)分,根據(jù)國(guó)家公園規(guī)劃相關(guān)的區(qū)劃原則,結(jié)合錢(qián)江源實(shí)際情況,如區(qū)域內(nèi)道路分布、山脈溝谷走向、水源分布等自然地形、地物及行政界限,以及重點(diǎn)野生動(dòng)植物、居民點(diǎn)的分布特點(diǎn)。同時(shí)考慮研究區(qū)域空間上生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的差異,根據(jù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)目標(biāo)的管理需求和滿足社區(qū)生計(jì)發(fā)展的利用需求。在土地權(quán)屬、發(fā)展需求等其他限制條件上實(shí)現(xiàn)不同組合的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的空間規(guī)劃,限制特定土地利用形式,科學(xué)進(jìn)行資源配置,合理進(jìn)行管控控分區(qū)的劃定和相關(guān)法規(guī)條例的制定落實(shí),方便各項(xiàng)方案實(shí)施及保護(hù)活動(dòng)的開(kāi)展,最終完成了錢(qián)江源國(guó)家公園的管控分區(qū)的劃分。

將錢(qián)江源國(guó)家公園范圍內(nèi)生態(tài)保護(hù)價(jià)值高的區(qū)域劃分出來(lái),但其結(jié)果仍需滿足國(guó)家公園的實(shí)際管理需求以及符合開(kāi)化縣政府及地方政府和社區(qū)的發(fā)展規(guī)劃要求,以空間疊加分析為基礎(chǔ),參考現(xiàn)地調(diào)研收集的情況,通過(guò)定性定量分析后,對(duì)邊界范圍及管控分區(qū)進(jìn)行完善和調(diào)整,最終獲取錢(qián)江源國(guó)家公園的邊界范圍及管控分區(qū)結(jié)果。

3.3.2管控分區(qū)特征

核心保護(hù)區(qū)包括原范圍內(nèi)的核心保護(hù)區(qū)和生態(tài)保育區(qū)的大部分區(qū)域,核心保護(hù)區(qū)內(nèi)涵蓋了大部分的動(dòng)植物資源,進(jìn)行最嚴(yán)格的保護(hù)。核心保護(hù)區(qū)內(nèi)動(dòng)植物資源豐富,具有重要的保護(hù)價(jià)值,是國(guó)家公園的保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。核心保護(hù)區(qū)涵蓋了古田山自然保護(hù)區(qū)的大部分區(qū)域、國(guó)家森林公園的大部分區(qū)域,以及古田山沿白際山脈至風(fēng)景名勝區(qū)的連通的生態(tài)廊道,以及齊溪水庫(kù)周邊生態(tài)環(huán)境質(zhì)量高的區(qū)域。核心區(qū)面積151.33 km2,占整個(gè)國(guó)家公園面積的59.82%。

一般控制區(qū)主要包括原范圍內(nèi)的游憩展示區(qū)和傳統(tǒng)利用區(qū)的大部分區(qū)域,在一般控制區(qū)內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶榛顒?dòng),引導(dǎo)社區(qū)居民保護(hù)生態(tài)環(huán)境,開(kāi)展科普教育工作。一般控制區(qū)包括適宜開(kāi)展游憩展示、科普教育等的區(qū)域,包括長(zhǎng)虹鄉(xiāng)村莊密集的人為活動(dòng)較多區(qū)域、齊溪鎮(zhèn)至齊溪水庫(kù)周邊、蓮花塘景區(qū)周邊,及國(guó)家公園最南端蘇莊鎮(zhèn)的道路密集區(qū)、何田鄉(xiāng)東部村莊分布區(qū)等。一般控制區(qū)面積101.63 km2,占整個(gè)國(guó)家公園面積的40.18%。在國(guó)家公園的一般控制區(qū),采取適當(dāng)?shù)叵拗迫祟?lèi)活動(dòng),禁止大規(guī)模的毀壞性開(kāi)發(fā)利用,引導(dǎo)社區(qū)居民參與到生態(tài)環(huán)境保護(hù)中來(lái),共同維護(hù)國(guó)家公園內(nèi)的生態(tài)環(huán)境。

3.4 空間疊加分析結(jié)果精度評(píng)價(jià)

3.4.1精度分析結(jié)果

錢(qián)江源國(guó)家公園管控分區(qū)空間分析結(jié)果與最終管控分區(qū)結(jié)果一致的面積共計(jì)197.70 km2(圖7),其中核心保護(hù)區(qū)面積127.99 km2,一般控制區(qū)面積69.71 km2；空間分析結(jié)果的總體精度為78.07%,其中核心保護(hù)區(qū)精度為83.55%,一般控制區(qū)精度為69.67%(表4)。

表4 空間疊加與管控分區(qū)結(jié)果對(duì)比表/km2

圖7 空間疊加結(jié)果精度分析圖Fig.7 Accuracy analysis of spatial overlay results

3.4.2差異因素分析

精度分析結(jié)果顯示,存在差異較大區(qū)域主要集中在錢(qián)江源國(guó)家公園北部新調(diào)入?yún)^(qū)域、中東部何田鄉(xiāng)和長(zhǎng)虹鄉(xiāng)以及西北角區(qū)域。首先,錢(qián)江源北部新調(diào)入?yún)^(qū)域范圍空間疊加分析結(jié)果顯示為一般控制區(qū),主要由于其不屬于原自然保護(hù)地范圍,保護(hù)基礎(chǔ)相對(duì)較弱,但其范圍內(nèi)90%以上為森林,同時(shí)也是主要保護(hù)對(duì)象黑麂的潛在適宜分布區(qū),因此,通過(guò)定性分析將其納入核心保護(hù)區(qū)范圍；其次,在中東部長(zhǎng)虹鄉(xiāng)和何田鄉(xiāng)范圍內(nèi),分布有零散的核心保護(hù)區(qū),且個(gè)片區(qū)并未連通成片,周邊范圍被基本農(nóng)田、村莊和商品林等隔斷,盡管具有保護(hù)價(jià)值,但不利于實(shí)際管理和未來(lái)勘界立標(biāo)工作的開(kāi)展,因此,將其調(diào)整為一般控制區(qū)；最后,西南角區(qū)域的空間疊加分析結(jié)果顯示此區(qū)域?yàn)楹诵谋Ｗo(hù)區(qū),但動(dòng)植物生境斑塊比較破碎,經(jīng)現(xiàn)地查驗(yàn)發(fā)現(xiàn),此區(qū)域內(nèi)種植有大面積的油茶林和耕地,人為活動(dòng)比較頻繁,納入核心保護(hù)區(qū)不符合當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)發(fā)展需求,因此,將其調(diào)整為一般控制區(qū)。

綜上所述,通過(guò)多源數(shù)據(jù)空間分析,不僅可以快速獲取錢(qián)江源國(guó)家公園生態(tài)保護(hù)價(jià)值較高的區(qū)域,其結(jié)果精度也較高,因此,說(shuō)明空間分析結(jié)果具有一定的科學(xué)性和實(shí)用性。

4 結(jié)論與討論

4.1 客觀性和科學(xué)性分析

本研究基于錢(qián)江源國(guó)家公園的生態(tài)環(huán)境指標(biāo)、自然保護(hù)地保護(hù)現(xiàn)狀指標(biāo)、重點(diǎn)野生動(dòng)植物保護(hù)指標(biāo)以及生態(tài)保護(hù)現(xiàn)狀指標(biāo)等,通過(guò)對(duì)多源數(shù)據(jù)空間分析,客觀地反應(yīng)了錢(qián)江源國(guó)家公園內(nèi)生態(tài)保護(hù)價(jià)值分布的情況,有效降低了調(diào)整過(guò)程中的人為干擾影響；同時(shí),規(guī)范設(shè)置各類(lèi)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值,采用層次分析法和熵值法確定指標(biāo)空間化統(tǒng)計(jì)方案,使其結(jié)果更具科學(xué)性。因此,該方法在國(guó)家公園及其他各類(lèi)自然保護(hù)地邊界范圍調(diào)整和管控分區(qū)劃定中,既展示出客觀性,也具備科學(xué)性。本研究方法與我國(guó)近年來(lái)在土地利用功能分區(qū)、自然保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃以及國(guó)家公園的功能區(qū)劃等[20,22,30]采用方法具有傳承創(chuàng)新性,以突出功能區(qū)劃的客觀性為主,同時(shí)其區(qū)劃結(jié)果具有一定的科學(xué)性。

4.2 可行性和實(shí)用性分析

通過(guò)對(duì)比多源空間數(shù)據(jù)分析結(jié)果與最終管控分區(qū)結(jié)果精度分析結(jié)果表明,空間疊加分析結(jié)果的核心保護(hù)區(qū)與實(shí)際結(jié)果的對(duì)比精度達(dá)80%左右,一般控制的精度分析結(jié)果也在75%左右,說(shuō)明該方法在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的可行性；同時(shí),本研究中融合層次分析法和空間疊加分析等方法,基于Python語(yǔ)言平臺(tái)構(gòu)建一整套管控分區(qū)的自動(dòng)劃分流程,即空間疊加分析用Python語(yǔ)言轉(zhuǎn)為流程化工具,其結(jié)果僅需人為進(jìn)行較小區(qū)域范圍的優(yōu)化調(diào)整,不僅有利于提高工作效率,其流程化工具使該方法具有良好的推廣性和實(shí)用性。本研究采用方法在流程化、標(biāo)準(zhǔn)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì),其實(shí)用性更廣泛,但是本研究所采用的方法相對(duì)從生態(tài)分級(jí)保護(hù)規(guī)劃、土地利用管理、歷史文化等方面劃分功能區(qū)分區(qū)[12- 13,19]相比在定性分析方面尚存不足,這也是導(dǎo)致一般控制區(qū)劃分精度較低的關(guān)鍵因素。因此,未來(lái)在指標(biāo)設(shè)置方面仍需進(jìn)一步研究定性指標(biāo)的定量化分析,以提高空間疊加分析結(jié)果的精度。

4.3 不確定性分析

本研究選取的空間分析指標(biāo)體系主要基于錢(qián)江源國(guó)家公園現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)展工作,然而錢(qián)江源國(guó)家公園屬于較小尺度的研究范圍,通過(guò)空間疊加分析能夠準(zhǔn)確、科學(xué)、精確地劃定邊界范圍及管控分區(qū),但在更大尺度保護(hù)地的應(yīng)用仍有待進(jìn)一步研究；同時(shí),層析分析的計(jì)算過(guò)程具有客觀性,然而其在設(shè)置指標(biāo)層級(jí)、類(lèi)型以及數(shù)量上存在很大的人為干擾因素,本研究中現(xiàn)有指標(biāo)還不夠完善和全面,在選擇指標(biāo)過(guò)程中明顯受到人為因素影響,例如可收集到指標(biāo)數(shù)量、指標(biāo)的正負(fù)向影響的選取等。因此,在今后的研究中盡可能多的選取具有代表性的指標(biāo)因子,建立更為科學(xué)的評(píng)判模型,提高管控分區(qū)劃分的科學(xué)性和客觀性,盡量將空間信息融入到指標(biāo)體系中,減少人為的干擾影響,使管控分區(qū)的結(jié)果更為客觀和精準(zhǔn),進(jìn)一步提升管控分區(qū)劃方法的普適性。