基于GIS技術的云南自然公園空間格局變化分析研究

摘要：為了分析云南省自然公園的空間格局變化及土地利用趨勢，優化資源管理，研究利用地理信息技術對自然公園的空間分布進行分析。基于主體功能區制度，以縣域為單元，根據各縣功能差異進行分區管控。并基于綜合指數法來評估云南生態脆弱性。結果顯示，云南省自然公園的一級、二級、三級管控區分別為7個、47個、55個。2012年、2017年和2022年的莫蘭指數分別為0.9094、0.9094和0.8708。云南省土地生態脆弱性呈高度正相關且顯著集群，全局莫蘭指數逐年減少，但空間聚集結構變化較小。高-高集聚區主要在東北和西北，低-低集聚區在西部和南部。西北高-高集聚區擴大，東北縮小，西部低-低集聚區略增，南部減少，西部保持不變，但南部顯著縮小。此次研究在生態保護、土地利用等領域具有重要意義，為云南地區的可持續發展提供科學依據。

關鍵詞：GIS；云南；自然公園；空間分布

中圖分類號：X143"""" 文獻標識碼：A

Analysis of spatial pattern change of natural parks in Yunnan Province based on GIS technology

Pang Lei

City College of Kunming University of Arts and Sciences， Kunming， Yunnan， 650222

Abstract： To analyze the spatial pattern change and land use trend of natural parks in Yunnan Province， and optimize resource management， the spatial distribution of natural parks was analyzed by using geographic information technology. Based on the main functional zone system， the county is taken as the unit， and the zoning control is carried out according to the functional differences of each county. The ecological vulnerability of Yunnan was evaluated based on the comprehensive index method. The results show that there are 7， 47 and 55 first-level， second-level and third-level control areas of natural parks in Yunnan Province， respectively. The Moreland index for 2012， 2017 and 2022 was 0.9094， 0.9094 and 0.8708， respectively. In Yunnan Province， the land ecological vulnerability showed a high positive correlation and significant clusters. The global Moreland index decreased year by year， but the spatial aggregation structure changed little. The high-high agglomeration area is mainly in the northeast and northwest， while the low-low agglomeration area is in the west and south. The high-high agglomeration area expanded in the northwest， decreased in the northeast， slightly increased in the west， decreased in the south， remained unchanged in the west， but decreased significantly in the south. This study is of great significance in the fields of ecological protection and land use， and provides scientific basis for the sustainable development of Yunnan region.

Key words： GIS; Yunnan; Nature park; Spatial distribution

引言

云南省作為中國西南地區的生態重要區域，擁有豐富的自然資源和多樣化的生態系統，設有多處代表性自然保護區。該省11類自然保護地中有6種類型設置了分級，5種沒有分級[1-2]。該地自然公園分布廣泛但不平衡，管理部門歸屬不同，實際管理中存在空間交叉重疊、制度不健全、分級不系統等問題。在重構自然保護地體系下，科學有效地完善自然公園的規劃管理制度是當務之急。在推進國家公園創建布局背景下，省域自然公園建設需要一系列管理制度和運行機制。自然公園規劃制度建設研究，重點在于如何構建統一的自然保護地分類分級體系，推進標準化建設，解決歷史遺留問題[3]。風景名勝區、森林公園、濕地公園等184處7種不同類型的自然保護地將納入“自然保護區”大類[4]。按照《管理辦法》有效管理自然保護區和自然公園，對中國自然保護地體系的優化重構及順利實施具有重要意義[5]。為此，研究采用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）對云南省自然保護地現狀資源特征展開全面調研分析。研究創新點在于，以自然公園為基礎，基于主體功能區制度，嘗試根據自然公園的功能類型，從自然實體界線的分散管控，轉變為按照主體功能區制度要求，并以縣域為空間管控單元，依據各縣自然公園功能的不同，實現分區管控。

1.云南省自然公園空間格局特征研究

云南省有5處國際重要濕地、3處國家重要濕地和29處省級重要濕地。云南建立了166處自然公園，總面積287.56萬公頃，包括21處國家級、38處省級、56處州（市）級和51處縣（市、區）級。據云南省林業和草原局年報，云南共有351處自然保護地，包括1處國家公園試點和166處自然公園，占全省自然保護地總面積的53.3%[6]。此外，云南還有66處風景名勝區、57處森林公園、19處濕地公園、13處地質公園、5處沙漠石漠公園、1處礦山公園和23處水利風景區。184處風景名勝區、森林公園、濕地公園等將納入“自然保護區”大類，占全省自然保護地的47%[7]。圖1為云南省各州（市）自然公園的分布情況。

圖1中，云南省各州（市）均有自然公園，但數量和面積差異顯著。大理州有28個保護區，數量最多；德宏州僅2個，數量最少。西雙版納州保護區面積最大，為42.9萬hm2。昆明市最小，面積為2.8萬hm2。自然公園占行政區面積比例最大的為怒江州，占比27.91%。昆明市占比最小，僅1.33%。自然公園在全省各州市分布不均衡，數量和面積存在較大差異。圖2為云南省各州（市）自然公園等級分布情況。

由圖2可知，各類自然公園在全省16個州（市）均有分布，但各地分布存在差異。曲靖市、玉溪市、紅河州均擁有4個等級的自然公園，而其他州（市）則未能實現等級全覆蓋。國家級自然公園數量最多的是昭通市，有4個，而麗江市和德宏州則沒有。省級自然公園數量最多的地區是文山州，有6個。昭通市和西雙版納州則沒有省級保護區。州（市）級保護區數量最多的是大理州，有22個。昆明、保山、麗江、普洱等地沒有州（市）級自然公園。縣級自然公園數量最多的為曲靖市，有15個，而麗江、楚雄、大理、迪慶等地沒有縣級自然公園。

云南省16個州市的自然保護地土地面積占比差異顯著。其中，怒江州、迪慶州、西雙版納州的自然保護地面積及其占比最大，分別為45.10%、43.29%和28.69%。有7個州市的自然保護地比例在10%至15%之間，6個州市低于10%。13個州市的自然保護地面積占比低于18%，離2025年平均達到18%的目標還有差距。全省現有377處自然保護地，總面積55277平方公里，數量中位數為23處，面積中位數為3455平方公里，州市間差異明顯。第一類是自然保護地數量少、面積大的州市，如迪慶州、怒江州和西雙版納州，這些地區無需大規模調整，應作為國家公園等大型自然保護地重點布局對象。第二類是自然保護地數量多但總面積小的州市，如紅河州、大理州、普洱市等，這些州市需提升保護效能和管理效率，應作為省域自然保護地體系整合和調整的重點。第三類是數量和面積較為協調的州市，如昆明市和臨滄市，這些州市需優化空間結構而非數量結構。

2基于主體功能區制度的云南自然公園規劃

自然公園在國土空間規劃中被視為生態功能區，強調其重要性與脆弱性，需特別保護。自然公園作為生態保護紅線的重要組成部分，納入特殊功能區體系，需通過相應政策保障其生態功能的實現。主體功能區是依據資源環境承載力、發展水平及潛力，將區域劃分為具有特定功能的單元，通常以縣級為基礎[8]。主體功能區制度推動生態文明建設，通過法律、政策和績效考評等措施，確保生態理念在國土開發中的落實，制定差異化的管理要求[9]。中國自然保護區分為核心區、緩沖區和實驗區，并實行差異化管理。核心區一般不開放，緩沖區位于核心區和實驗區之間，起過渡作用。核心區和緩沖區合并為核心保護區，實驗區調整為一般控制區，實行差別化管理[10]。具體見圖3。

自然公園類型多樣，具有重要保護價值，單靠類型無法反映其重要程度。基于主體功能區制度，對云南自然公園進行分區管控，具體管控分區要求如下：根據分區研究結果，選擇具有代表性的國家級和省級自然公園，并制定相應的管控要求。研究提出三級分區管控方案：一級管控區為國家級自然公園，由國家財政支持；二級管控區包括森林生態、森林生態和濕地生態系統、野生動物等類型的自然公園，涵蓋國家級和省級，自然公園分別由國家和省級財政支持。考慮到云南省財政支出有限，未來可將二級區的縣（市、區）自然公園提升為國家級管理。二級管控區的地質遺跡類自然公園要求核心區內不得修建無關設施，已建成的設施若可能影響地質遺跡需限期治理或遷移，嚴格限制開發活動。三級管控區為省級自然公園，包括森林生態、野生動物、野生植物類型的自然公園，管控要求與前述類似。對澄江市的古生物遺跡，自然公園要求對古生物化石實行分類管理，嚴禁盜采盜挖化石，禁止大規模高強度開發活動。

3.基于GIS的云南土地生態脆弱性評價方法

土地生態脆弱性評價方法在分析云南自然公園空間格局變化中，能有效評估和管理保護區的生態環境[11]。土地生態脆弱性評價是對不同土地生態類型的發展態勢、適宜性、環境影響、服務功能及其價值進行綜合分析與評價。該過程旨在摸清土地生態狀況，構建土地生態狀況數據庫，為生態文明建設和土地資源的可持續利用提供重要參考。為了消除量綱，研究采用極差法，其數學模型如式（1）所示。

（1）

式（1）中， 與 分別表示正向指標和負向指標。 代表原始值。 和表示最小值。 為最大值。

脆弱性的程度與正向指標呈正相關，即該指標值越大，則程度越高。而脆弱性的程度與負向指標呈負相關。同時，研究將定性與定量分析相結合，對指標的權重進行綜合評估。經多次模擬和一致性檢驗，最終獲得與實際情況相符的權重。采用ArcGIS 10.8專業地理信息軟件，計算得到云南土地生態脆弱性指數[12]。土地生態脆弱性指數計算公式見式（2）。

（2）

式（2）中， 為第 個指標的權重值， 為第 個指標的標準化結果。

2.實驗結果分析

為更好掌握研究區土地生態脆弱性的空間分布與結構差異，研究利用ArcGIS 10.8對脆弱性指數進行自然斷點重分類，結合區域特征及已有標準，將指數劃分為五個等級，具體見表1。

選取自然公園的數量和等級作為評價依據。根據收集的數據，對各縣（市、區）的自然公園等級和數量賦分國家級10分，省級5分，州市級3分，縣級1分，并按數量累計得分。依據國家對主體功能區的管控要求，以縣為基本單元，計算109個有自然公園的縣（市、區）的綜合得分情況，結果見圖4。

根據圖4，對全省109個擁有自然公園的縣域進行分級。通過GIS斷點分級法，將分數劃分為三個等級20-35分為一級，屬于最重要的管控區。10-19分為二級，屬于重要管控區。1-9分為三級，為一般管控區。各級管控區在全省的分布情況見圖5。

圖5中，云南省各縣（市、區）自然公園一級管控區、二級管控區、三級管控區分別有7個、47個、55個。在全省109個有自然公園的縣域中，三個等級管控區占比分別為6%、43%、51%。土地生態環境的脆弱性具有空間依賴性，即一個區域的生態脆弱性會受到鄰近區域的影響。空間自相關表示空間數據的一致性，如果某地生態脆弱性高，周邊地區也可能有類似水平，從而產生正空間自相關，表現為高脆弱性區域聚集在一起；負空間自相關則表現為脆弱性值不同的區域相鄰。通過ArcGIS 10.8分區統計工具，以縣域為單位，計算平均土地生態脆弱性。并使用GeoDa軟件分析空間自相關。莫蘭指數是一種常用的空間自相關分析方法，用于研究地理現象或數據在空間上的相關性。研究所獲得的莫蘭指數散點結果見圖6。

由圖6可知，2012-2022年的全局莫蘭指數分別為0.9094、0.9094和0.8708，并且P≤0.01。由數值可看出，云南在2012年、2017年和2022年這三年的莫蘭指數呈降低趨勢。該地的生態脆弱區域的空間分布和聚集特征。研究通過局部空間自相關，來識別不同的紋理類型。并通過計算每個像素與其周圍像素的相關性來生成一張紋理地圖。研究只考慮高-高和低-低模式，利用GeoDa和ArcGIS生成2012年、2017年和2022年的LISA聚集圖，具體見圖7。

由圖7可知，在2012-2022年間，研究區域土地生態脆弱性空間所表現出的聚集結構變化較小，分區優劣特性顯著。在東北和西北地區以及云南，表現為高-高集聚現象。而在西南方向則呈現低-低集聚現象。同時，高-高集聚區在西北地區呈現擴展趨勢，而在東北部則相反。西部的低-低集聚區保持不變，但南部有顯著縮小趨勢。

3.討論與建議

云南地區呈現高-高模式，表現為生態脆弱，易影響周邊。2012年集中在迪慶、昭通等，2017年和2022年怒江等地加入。低-低模式地區生態穩定，分布在德宏等地，但發展和農業活動導致面積縮減。主體功能區策略通過差異化政策促進自然公園的有序發展。國家強化生態補償，完善轉移支付，鼓勵社會各界參與生態保護，建立橫向補償機制，平衡利益。自然公園內嚴格限制土地用途變更和開發活動。核心區人口通過教育和技能提升實現轉移就業，向城市遷移。一般控制區居民可參與護林等環保工作，引進人才，強化管理，實現污染物零排放。定期評估承載力，確保核心區人口有序遷出。高原湖泊區域實行嚴格保護政策，控制開發，逐步減少產業和人口，一般控制區執行嚴格排放標準。沿岸地區合理規劃人口和城鎮規模，加強污水處理，定期檢測，推動流域生態修復。

4.結論

為了實現云南省自然保護區的有效管控，研究分析了云南省自然保護區的空間分布。根據研究結果來看，云南省有166處自然保護區，分布在全省109個縣（市、區），其中20個縣（市、區）沒有自然保護區，且分布不均。國家級自然保護區有21個，集中在滇東、滇西北和滇西南。低等級保護區數量多，分布零散，主要在滇中及周邊。高海拔、河流上游和沿岸的保護區等級高、面積大。低海拔、坡度小的地區，保護區數量多、等級低，分布破碎。云南省各縣（市、區）自然公園一級管控區、二級管控區、三級管控區分別有7個、47個、55個。高-高模式地區生態脆弱，易受影響，如迪慶和昭通，怒江。低-低模式地區生態穩定，主要在德宏，但受發展和農業影響，面積減少。研究雖然取得了較好結果，但仍有不足之處。由于目前管理是按實體界線進行，缺少核心保護區和一般控制區的面積數據。未來研究中獲取數據后將進一步細化分級指標。

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