湖南省國家濕地公園空間分異及影響因素研究

楊 利，李玉婷

（湖南師范大學 旅游學院，湖南 長沙 410081）

濕地作為全球三大系統(tǒng)之一，其本身所具有的特性使得它具有重要的生態(tài)、經濟和社會價值，濕地資源保護與生態(tài)環(huán)境建設有著密不可分的聯(lián)系，以濕地公園模式促進濕地保護，使之成為濕地資源的一種承載方式，既能使?jié)竦氐玫阶畲蟊Ｗo，又有利于發(fā)揮濕地滿足公眾需求的功能，體現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)理念。濕地公園的研究始于20世紀90年代，作為集生態(tài)旅游、科學研究及環(huán)境保護教育于一身的獨特性資源，成為國內外學者研究的熱點和難點所在?？v觀國內外的研究文獻，關于濕地公園的研究大多集中在規(guī)劃設計[1-2]、景觀格局分析[3-4]及健康評價[5-6]、生態(tài)環(huán)境保護[7]等幾個方面。近年來，濕地公園的時空分布規(guī)律及其特征研究逐漸受到學者的關注，現(xiàn)有文獻主要從國家尺度[8-10]和省級尺度[11-13]對國家濕地公園的空間分布格局進行探究；部分學者針對濕地公園與其他諸如自然保護區(qū)、森林公園等的空間分布差異性[14-16]做了比較闡述；總體來說多為宏觀尺度下對濕地公園空間分布的論述，成果數(shù)量相對較少，且主要以國家濕地公園的空間分布特征為研究內容。故從濕地公園的空間分異及其影響因素出發(fā)展開研究，對于優(yōu)化區(qū)域間濕地公園布局具有重要意義。

就全國來講，湖南省的國家濕地公園數(shù)量繁多且類別多樣，長期在國家濕地公園的數(shù)量排行中居于前列，又因其省內各區(qū)域間國家濕地公園在數(shù)量、面積、類型等方面的差異性，故將其作為研究對象探究國家濕地公園的空間分異將具有獨特的代表性和特殊性。此外，近年來, 隨著湖南省國家濕地公園建設數(shù)量的快速增加, 開展?jié)竦毓珗@空間分布方面的研究具有更大的迫切性和重要性，也是優(yōu)化濕地公園空間布局的重要方式?；诖耍恼乱院鲜覞竦毓珗@為研究對象，利用Arc GIS 中的標準差橢圓、最近鄰指數(shù)、Ripley'sK函數(shù)、核密度分析以及網格維數(shù)分析等可視化的技術方法，綜合探析其空間分異規(guī)律，并結合湖南省的實際情況分析其分布特征的影響因素，以期為實現(xiàn)湖南省國家濕地公園的均衡性布局以及保護性開發(fā)管理提供一定的借鑒和參考。

一、數(shù)據(jù)來源與方法

（一）數(shù)據(jù)來源

文章選取湖南省的國家濕地公園作為研究對象，數(shù)據(jù)樣本主要來源于“濕地中國”（http://www.shidi.org/manage-monitor.html），截止2017年年底，共選取湖南省國家濕地公園70 處，在擬定湖南省的行政地圖作為數(shù)據(jù)空間分析底圖后，借助Google 地圖中的輔助標位，參照各市區(qū)地圖，標定濕地公園的空間位置，將70 處國家濕地公園抽象化為點狀數(shù)據(jù)繪于湖南省的行政區(qū)域上，為下一步的數(shù)據(jù)分析做好基礎。除此之外，文章所使用的部分數(shù)據(jù)亦參照《湖南統(tǒng)計年鑒》及其它相關資料整理匯總而來。

（二）研究方法

1.標準差橢圓

Lefever 于1926年提出的標準差橢圓被用來揭示區(qū)域地理要素的空間分布格局特征[17]，以度量數(shù)據(jù)分布的方向和范圍，計算公式如下：

式中，Ex、Ey為橢圓圓心，xi、yi為要素i坐標，為平均中心，n為數(shù)量，這里為14，θ表示橢圓的旋轉角度，ai、bi為要素i坐標與平均中心的偏差，σx和σy為x軸和y軸的標準差。

2.最近鄰指數(shù)

最近鄰指數(shù)由學者Clark 和Evans 共同提出[18]，主要通過測定要素間的平均距離判斷各要素聚集或分散的程度，計算公式如下：

式中，A為湖南省區(qū)域面積，n表示國家濕地公園數(shù)量，D為點密度，ri是實際最鄰近距離，re是理論最鄰近距離，R為最近鄰指數(shù)，R＞1，呈均勻分布，R=1，呈隨機分布，R＜1，呈集聚分布。

3.Ripley'sK函數(shù)

Ripley'sK函數(shù)在點格局分布特征分析中發(fā)揮著獨特作用[19]，主要用于測量點狀數(shù)據(jù)，計算公式如下：

式中，A、n、d分別表示湖南省區(qū)域面積、國家濕地公園數(shù)量及空間尺度，dij表示濕地公園i與j之間的距離，δij(d)=1(dij≤d)或δij(d)=0(dij＞d)，L(d)為K(d)的轉換形式，其目的在于促進方差的穩(wěn)定性。

4.核密度估計法

Ruppert 和Cline 基于前人研究提出修訂的核密度估計方法，主要用來測定點要素的集聚程度，反映各要素對其他要素的影響水平，計算公式如下：

式中，n表示國家濕地公園的數(shù)量，h（大于0）為帶寬，x-xi為x與xi的距離，為核函數(shù)，f(x)為核密度估計值。

5.網格維數(shù)法

網格維數(shù)法能夠有效地反映國家濕地公園在空間分布上的均衡性，在滿足關系（8）的情況下，計算公式如（9）（10）所示：

式中，D0=a為容量維，D1是信息維，k=1/r為劃分段數(shù)，pij=Nij/N表示i行j列的單個網格占總數(shù)量N的分布概率，Ir是信息量，I0為常數(shù)項，0 ≦D≦2，D越大說明在空間分布上越均衡，反之則越集中，D0=D1表示在空間分布上為簡單的分形。

二、結果分析

（一）湖南省國家濕地公園的整體分布特征

截止2017年，湖南省國家濕地公園的數(shù)量已達70 處，從地域分布角度看，除張家界存在濕地公園空白現(xiàn)象外，其他13 個市州均分布有國家濕地公園（表1），但數(shù)量不一、分布不均，具有分布廣泛性和不均衡性的特點，呈現(xiàn)“東北多、西北少、中部少、其余各區(qū)較均衡”的空間格局，其中常德、懷化和永州市的國家濕地公園數(shù)量穩(wěn)居省內首位；從濕地類型看，天然濕地和人工濕地在湖南省均有分布，但整體講，人工濕地所占比例遠高于天然濕地。目前，湖南省的濕地類型大致可以劃分成河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地以及人工濕地四種類型[20]，其中，河流濕地和湖泊濕地類型的國家濕地公園主要分布在湘、資、沅、澧四條河流及洞庭湖湖泊周圍，沼澤濕地類型的國家濕地公園多布局在洞庭湖等湖泊及部分水庫附近，而相對占比較大的人工濕地類型的國家濕地公園在湖南省的各個濕地資源區(qū)均有分布，主要包括水府廟國家濕地公園、新墻河國家濕地公園等。

表1 湖南省國家濕地公園名錄

（二）湖南省國家濕地公園的空間分異特征

1.空間偏移性分析

湖南省國家濕地公園的數(shù)量呈每年遞增的趨勢，從2007—2017年每年新增的國家濕地公園試點數(shù)量分別為2 家、2 家、5 家、4 家、6 家、5 家、8 家、17 家、11 家、9 家、1 家，綜 合 考量各年份國家濕地公園數(shù)量以及標準差橢圓的使用規(guī)則，本文選取2008年、2010年、2012年、2014年及2017年的數(shù)據(jù)作為判斷國家濕地公園空間偏移性的依據(jù)進行比較分析（圖1）。由表2可知，5 個年份的長短軸、質心坐標、旋轉角均產生了不同程度的變化，就長短軸之間的扁率來講，隨著年份遞增，扁率遞減，從2008年的0.845 853 下降到2017年的0.133 644，說明國家濕地公園空間分布的方向性正在逐漸減弱，并在2017年降到最低，橢圓的長短軸總體上都呈現(xiàn)遞增趨勢，但相比短軸，長軸的增長幅度較小，即國家濕地公園在南北和東西方向上均出現(xiàn)不同程度的擴張，且以東西方向的擴張勢頭更為顯著，更趨于分散，這主要是因為隨著濕地保護理念的強化，國家濕地公園在各市州內得到了廣泛重視和普遍建設；標準差橢圓的方位角被用來反映國家濕地公園在空間分布上的偏向趨勢，其走向在前期與后期的差異顯著，發(fā)生了大幅度旋轉，從前期的西北-東南走向（2008年、2010年）轉向后期的東北-西南走向（2012年、2014年、2017年），橢圓覆蓋的面積擴大，以東北部國家濕地公園建設的速度最為顯著，主要有賴于洞庭湖湖泊的存在，充沛的水資源成為湖泊濕地、河流濕地以及沼澤濕地等濕地資源運行的基礎和保障，東北-西南走向的空間分布與湖南省多條河流流動的方向趨于一致，說明了國家濕地公園的形成與水資源之間的關系密切。另外，從橢圓質心坐標變化也可看出其空間分布的偏移性，主要反映的是從東南部向西北部的偏移。

圖1 湖南省國家濕地公園標準差橢圓分析結果

2.空間類型分析

最近鄰指數(shù)分析法用于判斷湖南省國家濕地公園的空間分布類型。通過對國家濕地公園點狀要素的空間分布進行分析將其劃分為集聚性、均勻性和隨機性三種類型，在Arc GIS10.2 中進行一系列的相關操作，最終得出湖南省國家濕地公園的最近鄰指數(shù)為1.178 694，大于1，相應的Z值和P值分別為2.860 162 和0.004 234，以上結果說明隨機產生離散模式結果的可能性小于1%，即湖南省國家濕地公園在空間分布上呈現(xiàn)出典型的離散模式，各地州市間的國家濕地公園不集聚，趨于隨機分布。另外，也可利用Ripley'sK函數(shù)分析的方法探究湖南省國家濕地公園在空間分布上的集聚情況（圖2）。由圖2可知，數(shù)據(jù)分布的預期K值要高于觀測K值，即計算出來的實際密度值高于隨機分布下的預期分布狀況，通過此種方法亦可得出湖南省國家濕地公園在空間分布上呈現(xiàn)離散分布的趨勢，值得一提的是，隨著距離增加，觀測K值在中部處有超越預期K值的動向，兩者趨于重合態(tài)勢，但在之后差距又逐漸拉大。

表2 各年份橢圓參數(shù)

3.空間集聚性分析

通過上述測算分析可以看出湖南省國家濕地公園在空間分布上總體呈現(xiàn)出離散態(tài)勢，為作進一步了解，利用Arc GIS 中的核密度估計值探究國家濕地公園的分布熱點和冷點區(qū)域（圖3）。由圖3可知，湖南省各市州的國家濕地公園數(shù)量分布不均，從總體布局看，國家濕地公園呈多核心聚集，且主要分布在沿湖、沿江一帶，其中，東北部地區(qū)屬于國家濕地公園集聚的高密度區(qū)域，國家濕地公園的數(shù)量較多，分布較為密集，該區(qū)主要是洞庭湖所在區(qū)域，國家濕地公園也多是湖泊濕地類型[21]，尤以環(huán)洞庭湖的東南和西北地區(qū)集聚最為顯著，良好的水資源條件以及自然或人為因素孕育了此處優(yōu)越的濕地資源；其次，郴州市、衡陽市和湘西土家族苗族自治州等也屬于國家濕地公園分布的較高密度地區(qū)，濕地資源也較為豐富。綜上可知，湖南省的國家濕地公園在空間分布上具有一定的差異性，以環(huán)洞庭湖區(qū)域最為密集，而此結果也恰好契合了上文所敘述的湖南省國家濕地公園的空間分布具有離散性的特點，各市州間具有不平衡性和差異性。

圖2 湖南省國家濕地公園K 函數(shù)分析結果

圖3 湖南省國家濕地公園核密度分析結果

4.空間均衡性分析

運用網格維數(shù)法對湖南省國家濕地公園進行網格化分割，得出一系列N（r）隨r變化的點（表3），求取信息量Ir后，利用網格化模型，最終得到關于容量維和信息維的數(shù)值。由圖4可知，湖南省的國家濕地公園在相對有限的測算區(qū)間內具有空間分布分形性的特征，且存在一定的偏頗性，但相對較小，容量維數(shù)值為1.498 8，其R2=0.982，國家濕地公園的空間分布總體上趨于較集中狀態(tài)，信息維數(shù)值為1.462 1，其R2= 0.986 6，兩種分維值的數(shù)值相差相對較小，更趨向于簡單分形，國家濕地公園在湖南省的空間分布上基本是等概率的。上述結果表明，國家濕地公園在空間分布上存在著圍繞某區(qū)域相對較集中分布的現(xiàn)象，分布較不均勻，而這一區(qū)域主要分布在環(huán)洞庭湖周邊，并由此形成了國家濕地公園分布的高密度集中區(qū)域，其主要原因在于區(qū)域本身所蘊含的水資源條件，充裕的水資源孕育了大量的濕地資源，也為建立國家濕地公園提供了天然的便利條件。另外其容量維和信息維的數(shù)值均接近于1.5，也說明了湖南省的國家濕地公園在空間分布格局上存在著局部均衡性的特征。

表3 湖南省國家濕地公園網格維數(shù)參數(shù)

圖4 湖南省國家濕地公園網格維數(shù)雙對數(shù)散點

三、湖南省國家濕地公園空間分異的影響因素

（一）自然因素

自然條件是濕地資源形成的依據(jù)和保障，不僅影響其空間布局，更對濕地公園在區(qū)域內的空間分布格局發(fā)揮關鍵作用，文章主要從地形和水文兩方面對湖南省國家濕地公園形成的空間分異規(guī)律進行探究。

湖南省位于中國中南部地區(qū)，多山多水，東、西、南三面環(huán)山，中部以丘陵為主，北部多布以平原等海拔較低的地形地貌，總的來說呈東西南三面高而北部偏低的地形特點，其獨特的地形使得湖南省的多條河流尤其是湘、資、沅、澧四條河流從東西南三面山區(qū)沿湘中丘陵一直順流到洞庭湖區(qū)域，構成了湖南省水網密集、河流密布的水文結構，河流流向大抵呈西南-東北走向 （圖5）。國家濕地公園具有沿河流、湖泊分布的空間格局特征，省內特有的水文架構恰使得國家濕地公園在空間分布上呈現(xiàn)出“東北-西南”走向，出現(xiàn)與河流流動方向基本一致的現(xiàn)象，究其原因，地形和水文因素占據(jù)了很大方面，而這一結果不僅使得環(huán)洞庭湖區(qū)域成為國家濕地公園分布的高密度區(qū)域，也使得東、西、南、中部的國家濕地公園數(shù)量相對于北部而言存在一定的欠缺性，分布也較為分散。另外，湖南省豐富的水資源滋生了河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地以及人工濕地四種主要濕地類型的涌現(xiàn)，并建設形成了沿湘、資、沅、澧等河流及洞庭湖湖泊布局的大量的河流濕地、沼澤濕地以及湖泊濕地類型的國家濕地公園。

圖5 湖南省水文資源與國家濕地公園的疊加分布

（二）人文因素

如果說自然因素是國家濕地公園得以產生的基礎性條件，那么人文因素則可以說是維持國家濕地公園生存和發(fā)展的必要性條件。國家濕地公園本身所固有的不同于一般公園建設的特殊功能性，使得它在滿足公眾游憩需求的同時，更要注重在濕地保護、科普教育方面的重要作用，這就內在地要求了濕地公園的正常運作需要大量的資金以及充足的游客量加以維持[22-23]；此外，國家濕地公園作為特殊的旅游資源，同樣也會受到食、住、行、游、購、娛等旅游六要素的影響[24]，基于此，文章主要選取經濟、人口、政策等七類指標。具體包括：1）經濟環(huán)境，不同城市間的經濟基礎影響國家濕地公園的分布狀況和密集程度，因此選取地區(qū)生產總值和人均地區(qū)生產總值反映地市間的經濟發(fā)展差異；2）人口狀況，一定的游客數(shù)量是維持旅游發(fā)展的關鍵要素，影響國家濕地公園的選址，文章選取人口密度和游客接待量表示各市州間的人口情況；3）交通通達性，地區(qū)的可進入性是維持景區(qū)正常運行的前提條件，此處選取公路里程指標量化各市州的交通通達性狀況；4）基礎條件，國家濕地公園的發(fā)展會受到基礎設施和服務設施等基本輔助條件的影響，主要選取星級賓館數(shù)作為衡量各市州間設施完備狀況的一個重要因素，各影響因素如表4所示。

針對2017年湖南省14 個地州市有關國家濕地公園的指標數(shù)據(jù)，本研究基于SPSS 軟件中的逐步回歸模型進行計算，結果顯示，在選取的上述六個對國家濕地公園具有影響的因素中，除交通通達性對國家濕地公園的空間分布具有顯著影響外，其余各指標對國家濕地公園空間分布的影響均不明顯（表5）。其中R2=0.778，P=0.000，F(xiàn)=42.146，表示模型的整體擬合效果較好，模擬方程式為：Y= -3.117+0.000 5X5。

交通通達性與國家濕地公園的產生發(fā)展息息相關，目前國家濕地公園主要具有休閑觀光、娛樂游玩以及科研教育等方面的功能，而所有這些功能的實現(xiàn)都與游客和居民密不可分，交通作為人與國家濕地公園之間的通道，作為連接供給和需求之間的橋梁[25]，必然對國家濕地公園的建設發(fā)展起著關鍵作用，交通差異性也會影響國家濕地公園在各地區(qū)之間的空間分布差異性，上述表明交通通達性對國家濕地公園的建設起著重要的驅動作用。

除上述因素外，政策法規(guī)也是需要考慮的重要指標，國家濕地公園的公共性和公益性特征要求政府部門在濕地資源的保護管理中應發(fā)揮主導作用。近幾年來，湖南省各級政府逐漸意識到保護濕地的重要性，并大力推行建設“美麗濕地”的計劃，國家濕地公園作為保護濕地資源的手段備受青睞，并被積極推崇和實施，在規(guī)劃建設中，湖南省對于湘、資、沅、澧四條河流以及洞庭湖流域的濕地給予高度重視，國家濕地公園的建設管理也逐步提上日程，沿江沿湖的濕地資源得到充分合理的利用和保護。總的來說，政府的政策法規(guī)對國家濕地公園的建設起著積極的推進作用。

表4 2017年國家濕地公園的人文影響因素指標

表5 影響因素的逐步回歸結果?系數(shù)a

四、結論與討論

國家濕地公園作為濕地資源保護體系中不可或缺的重要舉措，應當受到高度重視和積極實施，本研究主要對湖南省國家濕地公園的空間分異性進行了探究。結果表明：1）從地域分布角度看，湖南省國家濕地公園具有空間分布廣泛性和不均衡性的特點，呈現(xiàn)出“東北多、西北少、中部少、其余各區(qū)分布較均衡”的格局，從濕地類型看，大致可以劃分為河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地以及人工濕地四種類型；2）國家濕地公園的空間走勢從西北-東南走向轉為東北-西南走向，與湖南省多條河流流動的方向基本一致，但其方向性逐漸減弱；3）從空間分布類型看，國家濕地公園呈現(xiàn)出離散模式，具有離散分布的特征； 4）從空間分布集聚性看，各市州的國家濕地公園數(shù)量不均，呈多核心聚集，沿湖、沿江一帶分布廣泛，環(huán)洞庭湖的東南和西北地區(qū)密集性最為顯著；5）從空間分布均衡性看，國家濕地公園的空間分布總體趨于較集中狀態(tài)，分布較不均勻，但也存在著局部均衡區(qū)域；6）國家濕地公園的空間分布既受地形、水文等自然因素的影響，也受交通通達性及政策法規(guī)等人文因素的制約。

湖南省國家濕地公園的數(shù)量不斷增加，呈現(xiàn)出飛速發(fā)展的態(tài)勢，但同時也存在著一定的問題：1）國家濕地公園的試點數(shù)目較多，居于全國前列，但實際上通過驗收的卻寥寥無幾，正式的國家濕地公園數(shù)量遠遠不如試點數(shù)量，兩者存在較大差距；2）國家濕地公園在空間分布上具有不均衡的特點，各市州間差距較大，發(fā)展不均衡，存在著建設空缺區(qū)域；3）國家濕地公園的建設主要依賴于濕地資源本身，與地區(qū)的經濟發(fā)展水平相關性不大，濕地公園特色性較弱。綜上所述，湖南省政府應當在明確濕地資源重要性的前提下，加強對國家濕地公園建設的支持和扶持力度，合理規(guī)劃，優(yōu)化布局，真正實現(xiàn)國家濕地公園在合理利用和有效保護方面的雙重性，使得國家濕地公園能夠更好地發(fā)揮其在優(yōu)化環(huán)境、科研教育、宣傳文化等方面的重要作用。