基于GIS與AHP分析法的武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)敏感性評價

王 聰，周 金，周明芹

（長江大學(xué)，湖北荊州 434025）

黨的十九大報告中提出關(guān)于加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國的發(fā)展理念與要求，昭示著生態(tài)文明建設(shè)在國家層面愈加受重視。近年來，越來越多的旅游項目開發(fā)建設(shè)將目標(biāo)轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離城市的自然生態(tài)區(qū)域，因開發(fā)過度而引發(fā)的生態(tài)失衡等系列環(huán)境問題在生態(tài)文明建設(shè)過程中飽受關(guān)注，針對這一問題提出保護(hù)策略早已迫在眉睫。生態(tài)敏感性評價作為一種景觀生態(tài)學(xué)手段，在評估場地敏感性方面具有重要意義與作用，能為保護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù)與指導(dǎo)。

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對人類活動干擾和自然環(huán)境變化的反映程度，表達(dá)發(fā)生區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的難易程度和可能性大小[1]。生態(tài)敏感性評價實質(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，并將其落實到具體的空間區(qū)域[2]。其在選取分析要素時，根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，選擇影響敏感性的主要生態(tài)因子，最后評價該區(qū)的生態(tài)敏感性水平[3]。

目前，國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)敏感性的研究多展開在國土空間規(guī)劃[4-5]、選址適宜性等領(lǐng)域[6-7]；尺度多聚焦于省界、市界等大尺度范圍[8-9]；對象多集中在具有特定功能的區(qū)域，如自然保護(hù)區(qū)、山地城市、礦區(qū)、濕地公園等[10-14]。目前鮮有區(qū)縣尺度的相關(guān)研究，對區(qū)縣生態(tài)旅游地保護(hù)建設(shè)不利。本研究以武漢市黃陂區(qū)木蘭山生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)為研究區(qū)域，選取高程、坡度、坡向、土地利用、水系緩沖區(qū)作為評價指標(biāo)，利用GIS 的空間分析技術(shù)和AHP 層次分析法來構(gòu)建研究區(qū)的生態(tài)敏感評價體系，通過對旅游區(qū)生態(tài)敏感性的分析，確定旅游區(qū)生態(tài)敏感區(qū)域的空間分布形態(tài)，從而為更好地保護(hù)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)與指導(dǎo)，為縣市級生態(tài)旅游地開發(fā)建設(shè)提供典型模板。

1 研究區(qū)概況

木蘭生態(tài)旅游區(qū)位于湖北省武漢市黃陂區(qū)東北部，總面積397.7 km2，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，雨量充沛、日照充足。研究區(qū)域內(nèi)擁有豐富的自然本底資源，山巒、森林等占整個研究區(qū)域面積的90%以上，但隨著旅游業(yè)的發(fā)展和旅游項目的開發(fā)，原有山體、森林及水資源等受侵蝕嚴(yán)重，對區(qū)域的生態(tài)保護(hù)迫在眉睫。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

以地理空間數(shù)據(jù)云平臺為基礎(chǔ)，獲取空間分辨率為30 m 的武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)DEM 數(shù)據(jù)；基于全國地理信息資源目錄服務(wù)系統(tǒng)1∶1 000 000 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)(2020 年)采集本文中的河流、土地利用數(shù)據(jù)；研究區(qū)邊界數(shù)據(jù)來源于Google Earth衛(wèi)星地圖(2020年)。

2.2 生態(tài)敏感性評價指標(biāo)體系

根據(jù)武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)現(xiàn)狀的生態(tài)條件選取高程、坡向、坡度、土地利用類型、水系5 個生態(tài)因子作為評價指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上利用專家打分法將研究區(qū)生態(tài)敏感性分為4 個等級并賦值：數(shù)值1 表示不敏感，數(shù)值3表示較敏感，數(shù)值5表示敏感，數(shù)值7表示極敏感（見表1）。采用層次分析法（AHP）與德爾斐法確定各因子的權(quán)重，進(jìn)而對各評價因子進(jìn)行綜合評價，再使用冪法計算矩陣的權(quán)重；依據(jù)矩陣的一致性查驗判斷舉證正確與否：若一致性的比率CR 值在0～0.1，則矩陣正確，若超出范圍則需要重新調(diào)整數(shù)值。根據(jù)判別矩陣計算矩陣最大特征值λmax，一致性指標(biāo)CI=(λmax-n)/(n-1)，對照平均隨機(jī)性一致指標(biāo)，當(dāng)n=5時，RI=1.12，經(jīng)計算一致性比率CR=0.068＜0.1，判別矩陣通過檢驗，結(jié)果有效（見表2）。

表1 生態(tài)敏感性評價體系及權(quán)重

表2 CR一致性檢驗表

3 結(jié)果與分析

3.1 單因子生態(tài)敏感性分析

3.1.1 高程敏感性

生物多樣性隨著高程升高呈下降趨勢，生態(tài)敏感性呈上升趨勢；研究區(qū)整體地形地貌呈中部及東南部偏低，北及西北部較高的布局（見圖1）。不敏感區(qū)域面積為136.2 km2，占全域面積34.2%；較敏感區(qū)域面積為258.5 km2，占全域面積64.9%；敏感區(qū)域面積為4.4 km2，占全域面積1.1%；極敏感區(qū)域面積為1.59 km2，占全域面積0.3%。較敏感區(qū)域占主導(dǎo)地位。

圖1 武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)高程生態(tài)敏感性分析

3.1.2 坡向敏感性

坡向?qū)χ参锛巴寥赖某?、光照時長、雨水徑流均有顯著影響，繼而對該地區(qū)生態(tài)敏感性造成不同程度的影響；研究區(qū)多為山地，且以向北面的坡為主。不敏感區(qū)域面積為47.9 km2，占全域面積的12%；較敏感區(qū)域面積為108.7 km2，占全域面積27.3%；敏感區(qū)域面積為102.8 km2，占全域面積的25.8%；極敏感區(qū)域面積為138.2 km2，占全域面積34.7%。極敏感區(qū)域占主導(dǎo)地位。

3.1.3 坡度敏感性

坡度也是影響植物的水吸收、光照以及土壤保持中的一個因素，坡度越大生態(tài)敏感性越高。研究區(qū)的坡度以8%以下的低坡度為主，主要分布于中部以及東南部（見圖2）。不敏感區(qū)域面積為244.6 km2，占全域面積61.5%；較敏感區(qū)域面積為143.4 km2，占全域面積36%；敏感區(qū)域面積為9.6 km2，占全域面積2.4%；極敏感區(qū)域面積為0.01 km2，占全域面積0.002 5%。不敏感區(qū)域占主導(dǎo)地位。

圖2 武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)坡度生態(tài)敏感性分析

3.1.4 水系敏感性

水系對于動植物的生長，環(huán)境溫度、濕度具有重要作用，距離水系越近生態(tài)敏感性越高。本研究區(qū)域內(nèi)包含人工水庫、自然湖泊、河流及濕地等水系，生態(tài)敏感性極高，主要分布于中部及西北部。不敏感區(qū)域面積為271.6 km2，占全域面積68.2%；較敏感區(qū)域面積41.5 km2，占全域面積10.4%；敏感區(qū)域面積為31.7 km2，占全域面積7.9%；極敏感區(qū)域面積55.6 km2，占全域面積13.9%。不敏感區(qū)域占主導(dǎo)地位。

3.1.5 土地利用敏感性

土地利用描述的是植被覆蓋的類型及面積，研究區(qū)以林地和森林為主要土地覆蓋類型，生態(tài)敏感性整體較高（見圖3）。不敏感區(qū)域面積為3.7 km2，占全域面積0.93%，多為人造地表；較敏感區(qū)域面積為2.2 km2，占全域面積0.55%，以裸地為主；敏感區(qū)域面積為160.7 km2，占全域面積40.4%，以草地和耕地為主；極敏感區(qū)域面積為233.6 km2，占全域面積58.7%，主要由森林、濕地和水體組成。

圖3 武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)土地利用類型敏感性分析

3.2 綜合生態(tài)敏感性評價

基于選取的5 個生態(tài)敏感性因子及指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)合GIS 中的空間分析工具進(jìn)行加權(quán)總和分析，從而得到武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)的綜合生態(tài)敏感性分級面積和比例（見表3）。由表可知，武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)的生態(tài)敏感性總體較高，高敏感區(qū)域面積為23.7 km2，占全域面積的5.9%，主要分布在河流、水庫及濕地附近，且多半都是區(qū)域的水源地、高程較高、坡度較大、物種豐富、周邊林地密集的地帶；敏感區(qū)域面積為253.3 km2，占全域面積的63.6%，主要分布在高程適中、坡度較緩，森林、林地較為密集的地區(qū)；較敏感區(qū)域面積為117.9 km2，占全域面積的29.6%，主要分布在高程較低、坡度平緩、林地、耕地及人造地表地帶，此區(qū)域的人行動較為頻繁、人為干涉較多；不敏感區(qū)域面積為2.7 km2，占全域面積的0.67%，主要分布在高程較低，坡度平緩，遠(yuǎn)離水體、人造地表、裸地區(qū)域人為活動密集的地區(qū)。

表3 武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)各生態(tài)敏感性因子及綜合生態(tài)敏感性分級情況

3.3 不同等級敏感區(qū)的生態(tài)保護(hù)策略

1）極敏感區(qū)域主要分布在西北部水體和森林密集的區(qū)域，此處是水源聚集地，物種多樣性豐富、生態(tài)性良好，應(yīng)重點保護(hù)，具體保護(hù)措施為：嚴(yán)格控制開發(fā)邊界，加強(qiáng)水源的保護(hù)及減少人為的干預(yù)。

2）敏感區(qū)域主要分布在西部森林、林地區(qū)域，此區(qū)域面積較大，高程較高，人活動較頻繁，在這片區(qū)域里要加強(qiáng)平衡旅游開發(fā)與生態(tài)保護(hù)的力度，并從多方面協(xié)調(diào)兩者之間的關(guān)系，具體保護(hù)措施為：大力發(fā)展生態(tài)旅游，提高植被的覆蓋率，提升生態(tài)景觀的多元效應(yīng)和觀賞性，遵循“保護(hù)為先，旅游開發(fā)為次”的原則。

3）較敏感區(qū)域集中在東南區(qū)域平地，以耕地、草地及人造地表為主，此區(qū)域人的行為活動非常密集，有一定數(shù)量的耕地，生態(tài)環(huán)境受影響大，在此區(qū)域應(yīng)將保護(hù)力度更多傾向于草地資源保護(hù)，整合耕地資源發(fā)展農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀。

4）不敏感區(qū)域占比例較小且散布在東南部，以人造地表為主，這片區(qū)域基本是人為活動的聚集地，地勢平坦，由于常年遭受頻繁且過度的人為干擾，生態(tài)敏感性在適應(yīng)干擾的過程中逐漸降低，抗環(huán)境干擾能力增強(qiáng)，但也基本失去了自然本身的生態(tài)性，此區(qū)域應(yīng)該科學(xué)規(guī)劃，增加綠化面積，防止水土流失，減少人造地表的面積，持續(xù)實施退耕還林。

4 結(jié)論

本研究從高程、坡度、坡向、土地利用和水系5 個生態(tài)評價因子入手，構(gòu)成武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)生態(tài)敏感性評價指標(biāo)體系，將研究區(qū)劃分為極敏感、敏感、較敏感、不敏感四個等級，分別占研究區(qū)總面積的5.9%、63.6%、29.6%、0.67%。

綜合本文評價結(jié)果表明，武漢木蘭生態(tài)旅游區(qū)的生態(tài)敏感性總體較高，高敏感區(qū)域一旦遭到破壞就難以修復(fù)，應(yīng)當(dāng)是全域的重點保護(hù)區(qū)域；敏感區(qū)域具備一定的抗干擾能力但生態(tài)敏感性也較高，要以保護(hù)為先；較敏感區(qū)域與不敏感區(qū)域的抗干擾能力較強(qiáng)，可以作為旅游建設(shè)開發(fā)的重點區(qū)域，但在開發(fā)的同時也要注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，做到人與自然和諧共存。

在本研究中所選取的5 個因子集中在自然地理因素中，對于人為因素如行為對于環(huán)境的干擾，當(dāng)?shù)鼐用竦木幼↑c及活動范圍對于生態(tài)的影響等要素的考慮尚缺乏，在今后對于區(qū)域的生態(tài)敏感性研究當(dāng)中，可以更多地考慮各方面因子對于場地的影響，以便更全面更科學(xué)地考量研究區(qū)域的生態(tài)敏感性特點。