基于Arcgis 技術(shù)的生態(tài)區(qū)功能識(shí)別和分類保護(hù)對(duì)策研究

許 迪，李麗珍，劉 韜，吳艷林，姚 磊，張遠(yuǎn)昆

（昆明市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650000）

0 引言

人為活動(dòng)與環(huán)境的相互作用決定著自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展和演化方向，為了促進(jìn)節(jié)約資源能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的體制、機(jī)制更加完善，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范能力明顯增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境承載力相適應(yīng)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量和效益顯著提高，利用GIS技術(shù)，結(jié)合昆明市自然地理特征、主體功能區(qū)布局以及發(fā)展規(guī)劃，對(duì)其進(jìn)行生態(tài)區(qū)功能識(shí)別和分類保護(hù)對(duì)策研究，提出構(gòu)筑“三屏兩區(qū)一帶”的生態(tài)空間布局體系，為昆明市生態(tài)安全及區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)提供參考。

1 技術(shù)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

昆明市地處東經(jīng)102°10′～103°40′，北緯24°23′～26°22′，位于云南中部湖盆群的中心地帶，北臨金沙江，與四川省涼山州會(huì)東縣、會(huì)理縣隔河相望；南與玉溪市紅塔區(qū)、峨山縣、江川縣、澄江縣、華寧縣及紅河州彌勒縣相鄰；東與曲靖市會(huì)澤縣、馬龍縣、陸良縣和紅河州瀘西縣相連；西與楚雄州武定縣、祿豐縣及玉溪市易門縣接壤。東西最大橫距151 km，南北最大縱距218 km，包括五華區(qū)、西山區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、呈貢區(qū)、晉寧區(qū)、東川區(qū)、安寧市、宜良縣、富民縣、祿勸縣、尋甸縣、石林縣、嵩明縣等七區(qū)一市六縣（含滇中新區(qū)、經(jīng)開區(qū)、高新區(qū)、度假區(qū)、陽宗海保護(hù)區(qū)），國土面積21012 km2，土地利用類型主要分為林地、旱地、自然保留地、水田、建筑用地、園地及水域，其中以林地、旱地、自然保留地、水田及建筑用地的面積占比較為突出，分別占昆明市國土面積的49.82%、19.79%、12.20%、4.41%、3.20%。

1.2 基于GIS技術(shù)的生態(tài)區(qū)保護(hù)地識(shí)別與分類

1.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)矢量化

通過解析衛(wèi)星影像，利用ArcGIS對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖、水環(huán)境管控單元分布圖、大氣環(huán)境管控分區(qū)圖等相關(guān)圖件資料進(jìn)行矢量化，統(tǒng)一坐標(biāo)，配準(zhǔn)圖件確定區(qū)域范圍及基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)。

1.2.2 識(shí)別并對(duì)生態(tài)區(qū)保護(hù)地分類

根據(jù)昆明市的地理環(huán)境因素，以生態(tài)系統(tǒng)中水土保持能力指數(shù)、水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)以及生物多樣性維護(hù)功能作為評(píng)估指標(biāo)，將三項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)的重要性評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，以直觀表現(xiàn)昆明市的生態(tài)系統(tǒng)功能重要性分布特征[1]。以水環(huán)境管控單元作為基準(zhǔn)圖層，疊加大氣環(huán)境管控分區(qū)的基礎(chǔ)上，逐步融合生態(tài)和土壤等各類管控分區(qū)，通過數(shù)據(jù)提取與疊加分析，整合形成生態(tài)空間識(shí)別方案，對(duì)研究范圍內(nèi)污染突出、風(fēng)險(xiǎn)高、開發(fā)強(qiáng)度大的區(qū)域，做到進(jìn)一步細(xì)化；對(duì)開發(fā)強(qiáng)度較低、生態(tài)功能重要且以生態(tài)保護(hù)為主的區(qū)域，將其管控單元尺度適當(dāng)放大，可包括多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)；對(duì)空間位置相鄰、功能定位和環(huán)境管控要求等相類似，并沒有明顯差異的管控單元進(jìn)行合并，最后以行政邊界進(jìn)行擬合，完成對(duì)生態(tài)區(qū)保護(hù)地的分類工作。

評(píng)估指標(biāo)：

（1）水土保持能力指數(shù)評(píng)估模型：

式中：Spro—水土保持服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean—多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fsio—坡度因子；K—土壤可侵蝕因子[1]。

（2）水源涵養(yǎng)功能指數(shù)評(píng)估模型：

式中：WR—生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean—多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fsic—土壤滲流因子；Fpre—多年平均降水量因子；Fsio—坡度因子[1]。

（3）評(píng)估模型：

式中：Sbio—生物多樣性維護(hù)服務(wù)能力指數(shù)；NPPmean—多年植被凈初級(jí)生產(chǎn)力平均值；Fpre—多年平均降水量；Ftem—多年平均氣溫；Falt—海拔因子[1]。

1.2.3 空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

利用GIS的空間數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將生態(tài)空間分布的識(shí)別結(jié)果與空間保護(hù)的需求進(jìn)行分析匯總，建立環(huán)境功能區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫，構(gòu)筑“三屏兩區(qū)一帶”的生態(tài)空間布局體系。

1.2.4 生態(tài)區(qū)分類結(jié)果

利用GIS的綜合制圖及可視化功能，形成生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)圖，在數(shù)據(jù)庫中利用GIS的統(tǒng)計(jì)與檢索功能對(duì)其進(jìn)行分類匯總，結(jié)果顯示劃定自然保護(hù)區(qū)9個(gè)，國家森林公園4個(gè)，水資源保護(hù)區(qū)20個(gè)及濕地公園2個(gè)，見圖1。

圖1 昆明市生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)圖

1.3 功能區(qū)分類保護(hù)對(duì)策

昆明市最主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能就是生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)功能，對(duì)提高昆明市生態(tài)環(huán)境和人民生活質(zhì)量起到積極的作用。通過對(duì)生態(tài)區(qū)功能系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的建設(shè)與應(yīng)用，將生態(tài)系統(tǒng)功能區(qū)進(jìn)行分類，提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力的同時(shí)，創(chuàng)新對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)決策的應(yīng)用模式，建設(shè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管平臺(tái)，建立生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)及生態(tài)環(huán)境“一張圖”與“監(jiān)測-溯源-管控-評(píng)估”的管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量精準(zhǔn)監(jiān)測、實(shí)時(shí)溯源、及時(shí)管控、效果評(píng)估，為昆明市污染防治及生態(tài)環(huán)境管理決策提供技術(shù)支撐[1-6]。

（1）自然保護(hù)區(qū)

結(jié)合昆明實(shí)際，促進(jìn)生物多樣性保護(hù)和以自然修復(fù)為主的生態(tài)建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)山水林田湖草等自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和修復(fù)，加強(qiáng)建設(shè)用地的空間管制，調(diào)減森林采伐的限額，強(qiáng)化土地集約利用，限制建設(shè)項(xiàng)目使用林地審批，禁止進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)與建設(shè)。

（2）國家森林公園

促進(jìn)物種資源的交流，提高生態(tài)系統(tǒng)完整性和連通性。以昆明市生物多樣性為重點(diǎn)開展調(diào)查與跟蹤監(jiān)測，加強(qiáng)對(duì)遺傳多樣性的保護(hù)，加快物種資源庫的建立，促進(jìn)瀕危物種的保護(hù)，推進(jìn)生態(tài)財(cái)富的傳承與發(fā)展。通過持續(xù)開展生物多樣性的本底綜合調(diào)查、編目以及典型物種跟蹤監(jiān)測，來達(dá)到不斷完善生物多樣性保護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的目的，建立生物資源數(shù)據(jù)庫，建設(shè)生物多樣性保護(hù)科研監(jiān)測體系，并對(duì)昆明市外來入侵物種進(jìn)行調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，積極防范外來物種入侵。

（3）水源保護(hù)區(qū)

在規(guī)劃的引領(lǐng)下，持續(xù)開展水環(huán)境的綜合整理、水生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)、水資源的科學(xué)管控，優(yōu)化監(jiān)測與監(jiān)控體系，削減飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)主要污染物總量，實(shí)現(xiàn)水源涵養(yǎng)能力進(jìn)一步提升，生態(tài)環(huán)境問題得到明顯改善。保護(hù)與管理模式更加規(guī)范，因地制宜實(shí)施重要水源地的監(jiān)控能力建設(shè)、湖庫型水源地富營養(yǎng)化與水華防治、保護(hù)區(qū)整治與生態(tài)環(huán)境修復(fù)、保護(hù)區(qū)內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行應(yīng)急防護(hù)。持續(xù)推進(jìn)農(nóng)村集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)劃定，依法清理集中式飲用水水源保護(hù)區(qū)內(nèi)排污口和規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖，對(duì)其上游或補(bǔ)給區(qū)可能影響水源環(huán)境安全的生活污水、垃圾、畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的污染物等風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行排查治理與管控。

（4）濕地公園

實(shí)施滇池和陽宗海湖濱濕地恢復(fù)與建設(shè)，按照“退、減、調(diào)、治、管”多管齊下的保護(hù)治理綜合措施，提升滇池與陽宗海環(huán)湖濕地水質(zhì)凈化能力。新建滇池外海西岸濕地、福保半島生態(tài)濕地、寶象河水庫入庫濕地和陽宗海湖濱濕地，與此同時(shí)，持續(xù)開展滇池內(nèi)源污染治理，降低氮磷營養(yǎng)鹽濃度，重點(diǎn)控制藍(lán)藻水華，強(qiáng)化湖面與河道保潔管護(hù)，采取適度的人工干預(yù)，恢復(fù)滇池湖體水生植被，完善魚類、鳥類等生物棲息生境，及時(shí)打撈處置水葫蘆、大薸和垃圾等，改善湖泊水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，開展滇池水生植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)示范，形成成熟的生境改善及植被修復(fù)技術(shù)體系，完善滇池流域和陽宗海流域水生生物多樣性調(diào)查與觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，開展水生生物完整性評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與討論

昆明的生態(tài)系統(tǒng)中氣候調(diào)節(jié)功能突出，其次為水源涵養(yǎng)功能，利用Arcgis技術(shù)對(duì)生態(tài)區(qū)功能進(jìn)行識(shí)別和分類實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的可視化與量化，結(jié)果表明水源保護(hù)區(qū)20個(gè)，占全市面積的11.65%，見表1，水源涵養(yǎng)功能是昆明市調(diào)節(jié)服務(wù)功能乃至生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能中至關(guān)重要的，可以為當(dāng)?shù)睾B(yǎng)水源與水質(zhì)改善提供保障，同時(shí)還可以為區(qū)域降溫增濕做出貢獻(xiàn)。

表1 保護(hù)地面積明細(xì)表

表2 保護(hù)地類型明細(xì)表

3 結(jié)論

結(jié)合昆明生態(tài)環(huán)境的實(shí)際定位，立足資源稟賦、資源環(huán)境承載力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，通過對(duì)生態(tài)保護(hù)區(qū)進(jìn)行功能識(shí)別及分類保護(hù)對(duì)策研究，堅(jiān)持“量水發(fā)展，以水定城”理念，統(tǒng)籌優(yōu)化城市綠色發(fā)展空間，科學(xué)布局生產(chǎn)空間、生活空間和生態(tài)空間，切實(shí)抓好生態(tài)文明建設(shè)，構(gòu)筑“三屏兩區(qū)一帶”的生態(tài)空間布局體系，為昆明市生態(tài)安全及區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)提供參考。