北京市西部山區(qū)環(huán)境承載力研究

劉利霞 王威 王小煥 王芳 楊英 黨永峰

摘要：基于（GIS，運(yùn)用熵權(quán)—TOPSIS模型，充分考慮京西林場(chǎng)特殊的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，并遵循科學(xué)性、綜合性、可行性、動(dòng)態(tài)性、區(qū)域性等原則，選取10個(gè)指標(biāo)因子，以小流域?yàn)閱挝粚?duì)京西林場(chǎng)資源環(huán)境承載能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，通過對(duì)綜合得分的排序，共分為了3個(gè)級(jí)別，分別為好（0.32

關(guān)鍵詞：京西林場(chǎng);資源環(huán)境;承載力;熵權(quán)TOPSIS模型

中圖分類號(hào)：S7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）6-0129-04

1引言

區(qū)域承載力是區(qū)域條件在維持發(fā)展的情況下，培育健康穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的森林，滿足生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，意義重大，是區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)。從承載力的角度研究區(qū)域資源、環(huán)境、生態(tài)問題，一直是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題之一。目前關(guān)于承載力的研究在區(qū)域尺度上多集中于省級(jí)、市級(jí)、區(qū)縣級(jí)，在研究方法的選擇與應(yīng)用上主要是采用層次分析法、主成分分析等方法。過于主觀，盡管現(xiàn)有關(guān)于資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)作用機(jī)制及人類活動(dòng)相互作用規(guī)律這方面取得相應(yīng)研究成果，但現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)縣級(jí)以下尤其是林場(chǎng)尺度的研究涉及甚少。因此對(duì)林場(chǎng)區(qū)域資源環(huán)境評(píng)價(jià)研究具有重要意義，為此本研究在總結(jié)以往研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合京西林場(chǎng)特有的自然環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)其環(huán)境承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為轉(zhuǎn)型期山區(qū)林場(chǎng)建設(shè)提供參考。

2區(qū)域概況

京西林場(chǎng)位于北京西部太行山深處，地跨門頭溝區(qū)和房山區(qū)，林場(chǎng)總部位于門頭溝區(qū)人民政府附近，共有大臺(tái)、大安山、長(zhǎng)溝峪、珠窩林、雁翅、河南臺(tái)、二斜井等7個(gè)林區(qū)，下設(shè)石房溝、八二零、玉皇廟、北港溝、曹家鋪、大安山、長(zhǎng)溝峪、齋堂山8個(gè)分場(chǎng)，總面積17.44萬畝，地理位置介于東經(jīng)115°40'-116°38'，北緯39°40'～40°10'。林區(qū)山體屬太行山系小五臺(tái)山余脈，海拔200～1610m。氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，無霜期150～180d，年平均氣溫7～10℃，全年平均氣溫比北京市區(qū)低5～8℃，尤其夏季（7～9月）的平均氣溫比市區(qū)低6℃，年平均降雨量500--600mm;溝深坡陡，林區(qū)屬于海河水系上游的永定河流域和大清河流域，河流以季節(jié)性河流為主;土壤類型主要為褐土、棕壤土;場(chǎng)內(nèi)森林資源豐富，其中，林地16.74萬畝，非林地0.70萬畝，森林覆蓋率為31.3%（圖1）。

3數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1數(shù)據(jù)來源

文中所用數(shù)據(jù)主要包括：1：1萬地形圖、1：1萬土地利用圖、2016年2.5m分辨率SPOT-5衛(wèi)星影像、2017年京西林場(chǎng)二類調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)、1：1萬道路分布圖、1：1萬DEM數(shù)據(jù)、1：1萬行政邊界數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，均來自國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院（圖2）。

3.2熵權(quán)—TOPSIS模型

熵權(quán)—TOPSIS模型的優(yōu)勢(shì)在于其客觀性和可操作性，對(duì)樣本需求不大，且結(jié)果合理。計(jì)算步驟如下：

（1）構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系矩陣（S）。假設(shè)被評(píng)價(jià)對(duì)象有，m個(gè)，每個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象有個(gè)，則矩陣為：

（7）計(jì)算目標(biāo)對(duì)象與最優(yōu)解最劣解間的歐氏距離，計(jì)算公式如下：

（8）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，計(jì)算公式如下：

公式（9）中，Wi越大表示評(píng)價(jià)對(duì)象越優(yōu)。

4評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

京西林場(chǎng)原為北京礦務(wù)局（2001年更名北京京煤集團(tuán)有限責(zé)任公司）所屬林場(chǎng)，于1964年成立，旅游資源、礦產(chǎn)資源較為豐富，但場(chǎng)內(nèi)水資源匱乏，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，在選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，充分考慮了其特殊的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，并遵循科學(xué)性、綜合性、可行性、動(dòng)態(tài)性、區(qū)域性等原則。本文共選取10個(gè)指標(biāo)因子（表1），基于熵權(quán)TOPSIS模型，以小流域?yàn)閱挝粚?duì)京西林場(chǎng)資源環(huán)境承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

指標(biāo)獲取方法如下：

人口密度=場(chǎng)內(nèi)人口/區(qū)域面積;森林覆蓋率=（有林地面積十國(guó)家特別規(guī)定的灌木林地）/區(qū)域土地面積×100%;公路網(wǎng)密度一區(qū)域公路長(zhǎng)度/區(qū)域土地面積.

土地利用狀況表達(dá)式如下：

公式（10）中：n表示土地利用狀況指數(shù)（表1），LU表示土地利用狀況指數(shù)，Si表示為第i級(jí)土地利用狀況分級(jí)指數(shù)（表2），M，表示第i級(jí)土地利用狀況面積百分比。

海拔和高程根據(jù)研究區(qū)1：1萬DEM影像及京西林場(chǎng)二類調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用Arcgis軟件，得出研究區(qū)海拔和高程數(shù)據(jù)。

植被蓋度一場(chǎng)內(nèi)植被面積/土地總面積×100%

蓄積保有量以植被生長(zhǎng)的Landsat ETM+衛(wèi)星數(shù)據(jù)及二類調(diào)查數(shù)據(jù)中的地類字段數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Arcgis、ENVI軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何校正、配準(zhǔn)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理。

樹種多樣性指數(shù)和傳統(tǒng)的林分變量相比，樹種多樣性反映了森林結(jié)構(gòu)更多的細(xì)節(jié)信息，揭示了森林客觀存在的樹種和結(jié)構(gòu)的多樣性，計(jì)算表達(dá)式采用Shannon-Wiener指數(shù)（SHI）：

公式（11）中，N表示樹種的個(gè)體數(shù);Ai表示第i個(gè)樹種的個(gè)體占所有個(gè)體數(shù)的比例。

生態(tài)環(huán)境敏感性指數(shù)=N×（0.05×一般敏感性土地面積+0.25×較敏感性土地面積）×100/區(qū)域總面積 （12）

公式（12）中，N表示敏感性指數(shù)歸一化后的系數(shù)，取1。

6結(jié)果與分析

資源環(huán)境承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重最優(yōu)劣值排序。通過熵權(quán)-TOPSIS模型，計(jì)算得出林場(chǎng)每個(gè)流域的綜合分值（如表3），通過對(duì)得分進(jìn)行降序排序，將區(qū)域資源環(huán)境承載力分為3個(gè)等級(jí)，分別為好（0.32

通過表4可看出：京西林場(chǎng)17個(gè)小流域中，二斜井流域及齋堂山流域得分最高，河南臺(tái)流域得分最低，分別為0.59、0.14。

二斜井流域、位于齋堂山分場(chǎng)的齋堂山流域、位于石房溝分場(chǎng)及代管林地分場(chǎng)和北港溝分場(chǎng)及八二零分場(chǎng)的清水澗流域、大安山分場(chǎng)的花園溝流域、曹家鋪分場(chǎng)的曹家鋪流域、長(zhǎng)溝峪分場(chǎng)的賈島峪溝流域、石房溝分場(chǎng)的櫻桃溝流域，資源環(huán)境承載力好，開發(fā)潛力相對(duì)較大;北港溝分場(chǎng)的北港溝流域和南港溝流域、大安山分場(chǎng)的大安山流域、石房溝分場(chǎng)的石房溝流域、長(zhǎng)溝峪分場(chǎng)的長(zhǎng)溝峪流域、八二零分場(chǎng)的五二五溝流域、大臺(tái)分場(chǎng)的大臺(tái)流域，資源環(huán)境承載力等級(jí)為較好，開發(fā)潛力屬中等水平;石房溝分場(chǎng)的雁翅流域及珠窩流域、石房溝分場(chǎng)的河南臺(tái)流域，資源環(huán)境承載力一般，開發(fā)力度較大，應(yīng)加大生態(tài)保護(hù)和植被恢復(fù)力度（表3、表4）。