漢中市生態脆弱性評價及空間分布規律研究*

田海寧

(陜西理工大學土木工程與建筑學院,漢中 723001)

·持續農業·

漢中市生態脆弱性評價及空間分布規律研究*

田海寧

(陜西理工大學土木工程與建筑學院,漢中 723001)

[目的] 通過評價漢中市生態系統的脆弱性，掌控其空間分布差異，以促進其資源的合理利用、實現其可持續發展。[方法] 確定30m×30m的柵格為基本評價單元，建立漢中市各數據資料的柵格數據庫，以此作為生態脆弱性評價的基礎數據資料，構建生態脆弱性評價指標體系，并通過計算評價值來最終反映生態脆弱性的高低，以及區域脆弱性的空間分布狀況。[結果] 將漢中市生態脆弱性評價結果結果劃分為潛在脆弱、輕度脆弱、中度脆弱、重度脆弱等4個級別，其中輕度脆弱所占比例最大，為38.46%，輕度脆弱區主要集中分布在漢中市東部，涉及縣域主要包括略陽縣東部地區，寧強縣、勉縣及南鄭縣大部分地區，留壩縣北部地區；占比最小的為重度脆弱，僅為11.28%，重度脆弱區集中在鎮巴縣。[結論] 漢中市生態脆弱性以輕度脆弱為主，其生態脆弱性呈現出由西北部地區向東南部地區逐漸增強的趨勢。

生態脆弱性 評價 空間分布 漢中市

0 引言

生態環境是人類立存于世的基礎，也是社會得以發展和進步的基石，只有保證生態環境的良好，實現資源的合理利用，才能實現可持續發展的目標[1]。而生態環境作為一個相互依存的統一的整體，必須深入研究其內在運行規律，才能更好地利用其中的資源，使其再為人類社會進步作出貢獻的同時，保證環境的良性健康發展。任何一個生態系統都不是絕對穩定的存在，都存在一定的脆弱性與不穩定性，只是由于相異的構成與特征，不同的生態系統會表現出不同程度的脆弱性[2]。而事實上，經濟社會的迅速發展，城市化進程的不斷推進使得生態環境首當其沖，相對脆弱的生態系統不斷涌現出新的問題，致使環境惡化，人類的生存條件受損。面臨日益嚴重的生態問題，生態系統的脆弱性研究受到各界研究學者的重視[3-7]。因此，對生態系統的脆弱性進行評價研究，在明確其脆弱性高低的基礎上，整體掌控其空間分布差異，可以有效地促進資源的合理利用，實現其可持續發展。

1 研究區概況

漢中市因位于中國行政版圖的中心而得名，隸屬于陜西省，位于其西南部，地理位置為105°30′50″E～108°16′45″E，32°08′54″N～33°53′16″N，下轄共11個縣區。漢中市屬于亞熱帶氣候區，年均氣溫14℃，濕度整體呈現北小南大的趨勢。漢中市屬于中西部兩大經濟區域的重要結合部，戰略位置及其重要。隨著城鎮化與經濟的快速發展，其生態環境受到嚴重影響，生態問題頻現，嚴重制約了漢中市的經濟發展，對其生存環境造成了威脅。因此，研究其生態脆弱性狀況，進而探究其內在的空間分布規律，對促進漢中市的可持續發展意義重大。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

該文基礎數據資料情況如下：高程、坡度等數據通過漢中地理所下載DEM數據，借助ArcGIS的空間數據處理功能獲得； 景觀數據資料通過借助ArcGIS、Fragstats軟件平臺進行相關圖像資料處理獲得； 社會經濟數據主要來源于漢中市統計年鑒(2016年)。

2.2 研究方法

2.2.1 評價單元的確定

評價單元是反映土地資源綜合屬性特征的基本單元，其劃分與確定是適宜性評價工作的重要任務，也是結果準確與否的關鍵。該文在參考相關文獻資料的基礎上，結合研究需要，確定30m×30m的柵格為基本評價單元。在此基礎上，建立漢中市各數據資料的柵格數據庫，以此作為生態脆弱性評價的基礎數據資料。漢中市劃分柵格效果如圖2所示。

圖1 漢中市行政區劃

圖2 漢中市生態脆弱性評價單元劃分

2.2.2 評價指標選取原則

生態系統是由多種因素共同構成的統一整體，并且受到自然條件和人為活動的多重影響，它們之間相互作用，相互影響著生態系統的穩定性[8]。因此，在選取生態脆弱性評價指標時，需要遵循一定的原則，以保證評價結果的準確性與科學性[9-11]。該文在選取評價指標時，主要遵循以下幾個原則。

(1)科學性原則

在進行生態脆弱性評價時，需要科學的選取指標因子，然后選定一定的研究方法進行計算才能獲得。在指標數據的獲取方面，必須保證其來源的真實可靠，只有真實的數據才能反映真實的情況，并且要盡量避免人為因素的干擾，以保證評價結果的科學可靠。

(2)全面性原則

生態脆弱性是多種因素共同影響作用的結果，為保證評價結果的科學性與準確性，需要綜合考慮影響生態脆弱性的各個方面，以全面反應各相關因素對生態脆弱性的影響程度及大小。

(3)主導性原則

雖然生態脆弱性是多種因素一同作用的結果，但各個影響因素對其脆弱性高低的影響是不盡相同的。不同地區具有不同的自然環境條件，并且會受到不同人類活動的影響。因此，在選取評價指標時，需要考慮研究區的具體實際，選取主要影響因素，以反映其對生態脆弱性的重要影響。

(4)定性與定量相結合原則

在反映生態脆弱性的評價指標中，有些因素盡管其具體數值難以量化，但其對生態脆弱性影響較大，所以不能忽略。對于這些因素，只能在保證科學性的基礎上對其進行定性表述。因此，在評價時需要結合定性與定量評價，以綜合反映各個相關要素的作業。

表1 生態脆弱性評價指標體系

目標層準則層指標層權重生態脆弱性評價自然條件高程0094坡度0081年均氣溫0103年降水量0105土壤有機質含量0106社會經濟條件人均耕地面積0090人口密度0092人均生產總值0077景觀條件土地利用類型0081香農多樣性指數0091分維度指數0080

2.2.3 評價指標體系構建

在以上原則的指導下，該文采用目標法與專家咨詢相結合的方法來選取脆弱性評價指標[12-13]。結合研究區的具體實際情況，該文從自然條件、社會經濟條件與景觀條件等3個方面切入，選取各相關的指標因素來進行生態脆弱性評價。其中，自然條件包括高程、坡度、年均氣溫、年降水量與土壤有機質，社會經濟條件包括人均耕地面積、人口密度、人均生產總值與土地利用類型，景觀條件包括香農多樣性指數與分維度指數。生態脆弱性評價指標體系具體如表1所示。

2.2.4 指標權重的確定

為明確反映各指標對生態脆弱性的影響大小，該文選用主成分分析法以進行各評價指標權重值的確定。主成分分析法是在系統分析與層次分析思想的指導下，將眾多的評價因子根據其相互之間的相關關系，有側重、有針對性的將其組合，以結合為少數幾個綜合因子，以此來減少參評對象的數量，同時又能保證各指標所反映信息的一種權重確定方法。在具體確定權重時，主要包括以下幾個步驟。

(1)首先，為突破評價因子因量綱不同而無法統一計算處理的問題，將其數值進行標準化處理，具體計算公式如下：

(1)

(2)

(2)根據因子矩陣計算各評價因子的公因子方差，具體計算公式如下：

(3)

式中，Hj為公因子方差，m為主成分數量，j為原指標數量，λjk為指標j在主成分k上的特征值，其他符號含義同上。

(3)最后，將特征向量進行線性組合以輸出n個主成分因子。

(4)

該文最終確定的各評價因子權重值如表1所示。

2.2.5 生態脆弱性綜合評價

在對數據進行標準化處理及確定指標權重以后，即可構建生態脆弱性評價指標體系。通過計算評價值來最終反映生態脆弱性的高低以及區域脆弱性的空間分布狀況。該文以生態脆弱度值EVD(Ecological Vulnerable Degree)來反映生態脆弱性的高低，計算公式如下：

(5)

式中，EVD為生態脆弱度值，Si為i指標標準化后的數值，Wi為i指標的權重值，其他符號含義同上。

3 結果分析

3.1 生態脆弱性評價結果等級劃分

根據公式(5)計算求得漢中市生態脆弱性評價結果，結合相關研究成果，借助ArcGIS的重分類法，將結果劃分為4個級別，包括潛在脆弱、輕度脆弱、中度脆弱、重度脆弱。具體分級標準如表2所示。

表2 漢中市生態脆弱性評價結果分級

級別生態脆弱性分級生態脆弱度范圍1潛在脆弱EVD<0222輕度脆弱022067

表3 漢中市生態脆弱性分級結果

圖3 漢中市各級生態脆弱區占比情況統計

圖4 漢中市生態脆弱性等級分布情況

3.2 生態脆弱性結果分析

3.2.1 生態脆弱性數量特征

漢中市各級生態脆弱性數量統計結果如表3和圖3所示。由表3及圖2可以看出，數量分布上，漢中市生態脆弱性輕度脆弱區的面積范圍最廣，占漢中市總面積的38.46%； 其次為中度脆弱區，占比達到33.16%； 重度脆弱區所占比例最小，僅為11.28%。

3.2.2 生態脆弱性空間分布特征

空間分布上，漢中市生態脆弱性呈現出由西北部地區向東南部地區逐漸增強的趨勢。潛在脆弱區集中分布在漢中市西北部地區，主要包括略強縣西部、寧強縣南部、西鄉縣南部及勉縣西部部分地區； 輕度脆弱區分布面積最大，所占比例達到38.46%，主要集中分布在漢中市東部，涉及縣域主要包括略陽縣東部地區，寧強縣、勉縣及南鄭縣大部分地區，留壩縣北部地區； 中度脆弱區次之，主要聚集在漢中市中西北部地區，包括城固縣、洋縣、佛坪縣及西鄉縣的大部分地區； 重度脆弱區分布面積最小，僅占11.28%，集中在鎮巴縣。

4 結論與討論

為明晰漢中市生態脆弱性狀況及其空間分布規律，以便更有針對性的指導其土地資源的合理利用，該文在參考相關文獻研究的基礎上，從自然條件、社會經濟條件與景觀條件等3個方面切入，選取相關的指標因素，構建生態脆弱性評價指標體系，并從數量特征、空間分布特征兩方面對結果進行分析，以增強評價結果的應用性與針對性。

(1)數量分布上，漢中市生態脆弱性以輕度脆弱為主，占比達到38.46%，其次為中度脆弱，占比達到33.16%，重度脆弱面積最少，僅占11.28%。

(2)空間分布上，漢中市生態脆弱性呈現出由西北部地區向東南部地區逐漸增強的趨勢。潛在脆弱區集中分布在漢中市西北部地區； 輕度脆弱區分布面積最大，所占比例達到38.46%，主要集中分布在漢中市東部； 中度脆弱區次之，主要聚集在漢中市中西北部地區； 重度脆弱區分布面積最小，僅占11.28%，集中在鎮巴縣。

由于生態系統是由各種要素共同構成的復雜的統一整體，因而在對其脆弱性進行評價時，很難有一個統一的標準。該文只是在結合漢中市實際情況的基礎上，選取相應的指標進行評價，由于數據獲取的限制，有些指標未能入選，在今后的研究工作中需進一步深入。

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THE ECOLOGICAL VULNERABILITY ASSESSMENT AND SPATIALDISTRIBUTION OF HANZHONG CITY*

Tian Haining

(School of Civil Eegineering and Architecture Shaanxi Sci-Tech University, Hanzhong 723001, China)

The objective of this paper is to evaluate the fragility of ecological system and reveal the spatial distribution difference in order to promote the rational use of its resources and realize its sustainable development. Taking 30 m by 30 m grid as the basic evaluation unit, it built the data of grid database as the ecological vulnerability evaluation data, and constructed an evaluation index system of ecological vulnerability, and ultimately calculated the value reflecting the high and low ecological fragility and the spatial distribution of regional vulnerability. The results showed that: the ecological vulnerability in Hanzhong could be divided to 4 classes, i.e., vulnerable, mildly vulnerable, moderately vulnerable, and seriously vulnerable. The mildly vulnerable area occupied the most proportion with 38.46%, where mainly distributed in east Hanzhong city, such as Ningqiang, Mianxian, Nanzheng, and Liuba county. The seriously vulnerable area occupied the least proportion with 11.28%, where mainly distributed in Zhenba county. It concluded that the ecological system in Hanzhong city was mild fragile, which presented an increased trend from the northwest to the southeast region.

ecological vulnerability; assessment; spatial distribution; Hanzhong city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170323

2015-10-19

田海寧(1981—)，女，陜西渭南人，碩士、講師。研究方向：人居環境。Email： 1348179928@qq.com

*資助項目：陜西理工學院校級科研項目“移民背景下陜南生態聚落營建策略研究”(SLGKJ14-04)； 陜西省教育廳項目“秦巴山地傳統民居生態適應性與綠色更新模式研究”(16JK1156)

X87; X821

A

1005-9121[2017]03148-05