基于GIS平臺(tái)的東山島生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定研究

張亞麗, 胡希軍, 陳存友

基于GIS平臺(tái)的東山島生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定研究

張亞麗1,2, 胡希軍2,*, 陳存友2

1. 邵陽(yáng)學(xué)院, 湖南 邵陽(yáng) 422000 2. 中南林業(yè)科技大學(xué), 長(zhǎng)沙 410000

為構(gòu)建東山島綠色空間網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)東山島國(guó)際旅游海島城市的發(fā)展目標(biāo), 對(duì)東山島生態(tài)空間的紅線(xiàn)劃定進(jìn)行研究。以定性和定量相結(jié)合方法, 運(yùn)用GIS技術(shù)將研究區(qū)的生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性及禁止開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 劃定其生態(tài)紅線(xiàn)。研究結(jié)果表明, 東山島生態(tài)功能紅線(xiàn)區(qū)域總面積為7518. 3hm2, 占研究區(qū)面積的30.27%。主要分兩級(jí)管控區(qū)域, 一級(jí)生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域面積為2064.84 hm2, 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)區(qū)域面積5453.46 hm2, 生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域主要分布在西北部的大山、王爹山、針嶺山、牛犢山, 東南部的蘇峰山、親營(yíng)山, 東部的海岸景觀帶, 南部的大帽山、旗山等植被覆蓋度高的區(qū)域。紅線(xiàn)區(qū)域的生態(tài)價(jià)值極高, 對(duì)維護(hù)全縣生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升生態(tài)安全格局水平、提高旅游生態(tài)承載力有著重要意義。

GIS; 生態(tài)紅線(xiàn); 生態(tài)功能重要性; 生態(tài)敏感性; 東山島

0 前言

對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)第一梯隊(duì)的東南沿海城市群而言, 海島是城市開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要戰(zhàn)略資源。伴隨著交通業(yè)、旅游業(yè)、農(nóng)牧漁業(yè)等行業(yè)的深層“介入”, 近年來(lái)東山島的綠色空間水平下降、生物多樣性減弱等問(wèn)題日漸嚴(yán)峻。生態(tài)紅線(xiàn)是特殊時(shí)期遏制生態(tài)環(huán)境惡化的客觀需要, 是促使城市共享與品質(zhì)發(fā)展的重要舉措, 更是優(yōu)化國(guó)家生態(tài)安全格局的基本前提[1]。在此背景下, 探討海島型城市的生態(tài)紅線(xiàn)劃定, 對(duì)于東山島實(shí)現(xiàn)生態(tài)資源有效保護(hù)、構(gòu)建適度開(kāi)發(fā)的城市發(fā)展框架具有積極意義。

生態(tài)紅線(xiàn)指的是保障和維護(hù)國(guó)土空間生態(tài)安全的最低限度(底線(xiàn)), 是生態(tài)空間內(nèi)需要強(qiáng)制力保護(hù)的具有特殊重要生態(tài)功能的區(qū)域, 是對(duì)城市生態(tài)用地的空間、面積和管理上進(jìn)行綜合保護(hù)的制度和規(guī)劃理念創(chuàng)新。

高吉喜(2000)對(duì)浙江安吉進(jìn)行生態(tài)規(guī)劃時(shí)首次提出“紅線(xiàn)控制”的相關(guān)概念[2], 2011年, “生態(tài)紅線(xiàn)”概念由國(guó)務(wù)院在《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見(jiàn)》中正式提出。高吉喜經(jīng)研究(2013)提出, 生態(tài)紅線(xiàn)有廣義和狹義之分, 狹義的生態(tài)紅線(xiàn)是在國(guó)土空間中的生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、脆弱區(qū)等區(qū)域?yàn)閷?shí)行嚴(yán)格保護(hù)而進(jìn)行的界線(xiàn)劃定, 一般對(duì)應(yīng)的是廣義中的生態(tài)功能保障基線(xiàn)[3]。蘇同向和王浩通過(guò)對(duì)不同學(xué)科學(xué)者的概念界定研究進(jìn)行總結(jié), 認(rèn)為生態(tài)紅線(xiàn)是指保障城鄉(xiāng)生態(tài)安全格局、實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展的基本生態(tài)底線(xiàn), 是戰(zhàn)略性的生態(tài)安全保護(hù)途徑, 其更強(qiáng)調(diào)從空間耦合的思路落實(shí)紅線(xiàn)劃定, 強(qiáng)調(diào)保護(hù)與建設(shè)工作的高度統(tǒng)一[4]。呂紅迪等(2014)認(rèn)為生態(tài)紅線(xiàn)需要從空間構(gòu)建的角度去看待, 把握“多要素、重過(guò)程、多分區(qū)、全覆蓋、含管理”等多個(gè)方面[5]。饒勝、張強(qiáng)等(2012)人認(rèn)為, 生態(tài)紅線(xiàn)是由空間紅線(xiàn)、面積紅線(xiàn)和管理紅線(xiàn)共同構(gòu)成的綜合管理體系[6]。燕守廣等(2014)在評(píng)估現(xiàn)狀資源等級(jí)及生態(tài)敏感性的基礎(chǔ)上, 將江蘇省風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等已被保護(hù)的自然地區(qū)域劃為生態(tài)紅線(xiàn)范圍, 并分為兩級(jí)管控。黃偉等基于各區(qū)域的生態(tài)重要過(guò)程和管理需求的不同, 構(gòu)建了海洋生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)分級(jí)、分類(lèi)劃定依據(jù), 該依據(jù)將生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)分為重要海洋生態(tài)功能區(qū)、敏感區(qū)和脆弱區(qū)兩類(lèi), 并進(jìn)行分級(jí)管控[7]。高吉喜詳細(xì)闡述了生態(tài)紅線(xiàn)劃定方法: 對(duì)國(guó)家重要功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)、脆弱區(qū)作為空間范圍的選取, 同時(shí)明確保護(hù)重點(diǎn)及存在的主要問(wèn)題, 結(jié)合生態(tài)功能重要性、生態(tài)敏感性等評(píng)價(jià), 最終通過(guò)空間疊加和制圖的方法得出[8]。

因研究時(shí)間較短和實(shí)證研究不足, 目前相關(guān)研究仍然存在不少待解決的問(wèn)題。主要是因地域差異性, 而出現(xiàn)的如生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)面積最低控制值選取、評(píng)價(jià)體系建立及指標(biāo)選取、評(píng)價(jià)方法及權(quán)重選取等各項(xiàng)環(huán)節(jié)的適宜性問(wèn)題, 以及數(shù)據(jù)獲取及精度等[9]問(wèn)題。因此, 本研究結(jié)合現(xiàn)有研究成果, 以東山島為例, 針對(duì)其生態(tài)旅游城市建設(shè)目標(biāo)、綠色生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建框架的特點(diǎn), 以現(xiàn)狀調(diào)研數(shù)據(jù)結(jié)合研究區(qū)自然地理特征, 嘗試建立對(duì)該區(qū)域更加全面、科學(xué)合理、具體的生態(tài)紅線(xiàn)劃定的技術(shù)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系, 篩選針對(duì)性強(qiáng)、有效性高的指標(biāo)因子, 探討東山島生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)的劃定方法。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

東山島位于福建省南部, 其地理坐標(biāo)為北緯23°33′—23°47′, 東經(jīng)117°17′—117°35′, 屬典型的南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候, 年平均降水量為1113.9 mm, 省少雨區(qū)。該島四面環(huán)海, 由東山主島和周?chē)?7個(gè)小島組成, 陸地總面積為247.24 km2。

東山島整體地勢(shì)西北高、東南低, 西北部為低丘臺(tái)地地區(qū)、東南部多為濱海平原。島內(nèi)主要河流有西鋪溪、湖尾溪、東赤港溪等, 主要湖泊(庫(kù)塘)有紅旗水庫(kù)、雙東水庫(kù)等。

東山島植被系屬于閩粵沿海丘陵平原亞熱帶雨林區(qū)、閩南博平嶺東南濕熱帶雨林小區(qū), 區(qū)內(nèi)有高等植物352種, 島內(nèi)植被主要以常綠闊葉樹(shù)及南亞熱帶植物為主。

近年來(lái), 東山島按照“一島一城市, 一島一景區(qū)”的思路進(jìn)行城鄉(xiāng)一體化建設(shè), 積極統(tǒng)籌全島各要素配置, 確定了建設(shè)國(guó)家全域旅游示范區(qū)、國(guó)際旅游海島的發(fā)展目標(biāo)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與預(yù)處理

(1) 遙感影像數(shù)據(jù): 來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)下載的30 m空間分辨率的覆蓋東山島的Landsat 8 OLI_TIRS衛(wèi)星數(shù)字影像和DEM數(shù)據(jù), 統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)為 WGS_1984_UTM_50N, 含云量小于3% , 數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。通過(guò)ENVI軟件將遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、影像裁剪的等預(yù)處理后采用監(jiān)督分類(lèi)和目視解譯方法得到土地利用圖。

(2) 氣象數(shù)據(jù): 數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng), 下載研究區(qū)附近漳浦、詔安、云霄等及臺(tái)灣省內(nèi)部分氣象站點(diǎn)的1981—2010年的30年累年降雨數(shù)據(jù)集, 在ArcGIS中采用克里金插值法將各氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值, 得到研究區(qū)降雨?yáng)鸥駡D。

(3) 土壤侵蝕數(shù)據(jù): 來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所平臺(tái)下載的1:1000中國(guó)土壤侵蝕空間分布的柵格數(shù)據(jù)。

2 研究方法

借鑒前人學(xué)者燕守廣、黃偉等的研究成果, 在評(píng)估現(xiàn)狀資源等級(jí)及生態(tài)敏感性的基礎(chǔ)上, 將東山島風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等自然保護(hù)地劃為生態(tài)紅線(xiàn)范圍, 并分為兩級(jí)管控。

2.1 技術(shù)路線(xiàn)

因該研究的生態(tài)紅線(xiàn)劃定為空間紅線(xiàn)的劃定, 故不對(duì)資源上限和生態(tài)產(chǎn)品供給進(jìn)行研究?；凇渡鷳B(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定指南》, 本文擬通過(guò)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行生態(tài)功能重要性和生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià), 并結(jié)合禁止開(kāi)發(fā)區(qū)的范圍, 通過(guò)AHP層次分析法、GIS空間分析等技術(shù)方法劃定研究區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)范圍, 構(gòu)建起生態(tài)空間紅線(xiàn)基本技術(shù)框架(見(jiàn)圖1)。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取與計(jì)算

每個(gè)城市的自然條件與人文狀況都有所差異, 面對(duì)不同類(lèi)型的城市, 往往要根據(jù)其生態(tài)需求、環(huán)境現(xiàn)狀、城市發(fā)展等要素因地制宜的確定評(píng)價(jià)因子。在《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》內(nèi)容中得知, 東山島屬于水土保持功能區(qū)范疇, 這符合對(duì)一般海島定位。但就東山島實(shí)際情況來(lái)看, 東山島屬于福建省暴雨大風(fēng)重災(zāi)區(qū), 水土流失總量居高不下, 且淡水資源匱乏; 因島內(nèi)植被群落構(gòu)成單一, 防護(hù)林退化嚴(yán)重(以木麻黃為主); 且整體地形較平緩, 加上城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模加大, 所以東山島綜合防災(zāi)能力水平較低[10], 水源涵養(yǎng)能力較弱, 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。據(jù)《福建省生態(tài)功能區(qū)劃》資料顯示, 東山島屬于省內(nèi)土壤侵蝕敏感性區(qū)域的輕度敏感、敏感區(qū)域, 風(fēng)沙與石漠化敏感區(qū)。根據(jù)島內(nèi)生態(tài)狀況特征及參考前人成果, 以數(shù)據(jù)可獲取性選擇適宜的指標(biāo)對(duì)東山島生態(tài)功能重要性和生態(tài)系統(tǒng)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià), 具體評(píng)價(jià)內(nèi)容及指標(biāo)如表1所示:

圖1 東山島生態(tài)空間紅線(xiàn)劃定技術(shù)路線(xiàn)圖

Figure 1 Technology roadmap of red line delineation in ecological space of Dongshan Island

表1 東山島評(píng)價(jià)內(nèi)容與指標(biāo)分析

(1) 土地覆被類(lèi)型

根據(jù)遙感圖像結(jié)合《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》(GBT21010—2017)、縣域現(xiàn)狀, 在ENVI中通過(guò)監(jiān)督分類(lèi)和目視解譯, 得到東山島土地覆被類(lèi)型圖。

(2) 植被覆蓋度

是指植被冠層的垂直投影面積與土地總面積之比。植被覆蓋度(VFC)計(jì)算公式如下:

其中,NDVI 為完全是裸土或無(wú)植被覆蓋區(qū)域的NDVI值,NDVI 則代表

完全被植被所覆蓋的像元的NDVI值, 即純植被像元的NDVI值。

將東山島的遙感影像數(shù)據(jù)在ENVI中處理后得到縣域的植被覆蓋結(jié)果, 在ArcGis中將覆蓋度分為5類(lèi), 得到東山島植被覆蓋度分級(jí)圖。

(3) 水系緩沖區(qū)

利用DEM數(shù)據(jù)提取研究區(qū)水系, 然后進(jìn)行緩沖區(qū)分析, 考慮廊道邊緣存在輻射效應(yīng), 提取出水域附近1 km 的區(qū)域作為緩沖區(qū)。

(4) 地形因素

在GIS平臺(tái)中進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理, 得到東山島高程分布圖、坡度圖。

(5) 氣候因素

根據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng), 確定東山島周邊漳浦、云霄、詔安、饒平均有氣象站點(diǎn), 于氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)上下載各站點(diǎn)的降雨數(shù)據(jù)集, 東側(cè)選取兩個(gè)站點(diǎn), 采用克里金插值法計(jì)算得到區(qū)域內(nèi)降雨量分布。

(6) 土壤因素

從中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所, 資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)下載的1:1000中國(guó)土壤侵蝕空間分布數(shù)據(jù), 掩膜裁剪得到東山島的土壤侵蝕數(shù)據(jù), 縣域范圍內(nèi)分布有水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕數(shù)據(jù)。

這六個(gè)單因子依據(jù)上述方法分析所得到的圖如下所示(圖2)。

2.3 生態(tài)環(huán)境敏感性分析

2015年環(huán)保部發(fā)布《生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定技術(shù)指南》, 將生態(tài)敏感區(qū)定義為“對(duì)外界干擾和環(huán)境變化具有特殊敏感性或潛在自然災(zāi)害影響, 極易受到人為的不當(dāng)開(kāi)發(fā)活動(dòng)影響而產(chǎn)生負(fù)面生態(tài)效應(yīng)的區(qū)域”[11]。

結(jié)合《全國(guó)生態(tài)功能區(qū)劃(修編版)》、《福建省林業(yè)生態(tài)紅線(xiàn)劃定工作方案》等資料, 分析出地形、氣候、土壤、植被、水文多種因素對(duì)島內(nèi)活動(dòng)的敏感性有較大影響。

(1) 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)賦值與權(quán)重計(jì)算

通過(guò)ARCGIS平臺(tái), 手動(dòng)將各單因子評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為5類(lèi), 并依據(jù)高敏感、較高敏感、中敏感、較低敏感、低敏感5個(gè)等級(jí)依次賦值9、7、5、3、1的分值。通過(guò)AHP層次分析法, 對(duì)做出的對(duì)比矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn), 根據(jù)己有的客觀數(shù)據(jù)、咨詢(xún)專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行兩兩之間的敏感度評(píng)分以及分析者的分析綜合得出敏感度判斷矩陣的數(shù)值及權(quán)重, 其中, 計(jì)算其一致性可檢查矩陣的判斷質(zhì)量, 當(dāng)檢查結(jié)果滿(mǎn)足一致性時(shí)則有效(＜0.10, 則可認(rèn)為該判斷矩陣滿(mǎn)足一致性, 否則需要調(diào)整)。得到=0.0518<0.1, 即保持顯著水平, 對(duì)比矩陣是保持一致性的, 得到的結(jié)果是可以使用的。結(jié)果見(jiàn)表2:

圖2 單因子分析圖

Figure 2 Single factor analysis graph

(2) 生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

將以上得出的單因子評(píng)價(jià)結(jié)果和各評(píng)價(jià)因子指標(biāo)的權(quán)重相結(jié)合綜合考慮每個(gè)因素指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。生態(tài)環(huán)境敏感性重要性的評(píng)價(jià)模型如下:

式中,S代表單元上的生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)值,C代表單元上因子的等級(jí)值,W代表因子在生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)中所占權(quán)重。評(píng)價(jià)結(jié)果中 S值越大表示生態(tài)環(huán)境越敏感, 反之越不敏感。將因子賦值與權(quán)通過(guò)評(píng)價(jià)模型計(jì)算后進(jìn)行空間疊加后, 采用 ArcGIS 平臺(tái)的自然斷點(diǎn)分類(lèi)法(Jenks),得到東山島生態(tài)敏感性分級(jí)結(jié)果。自然斷點(diǎn)分類(lèi)法是基于上述數(shù)據(jù)中固有的分組, 對(duì)分類(lèi)間隔加以識(shí)別, 可對(duì)相似值進(jìn)行最恰當(dāng)?shù)胤纸M, 并可使各個(gè)類(lèi)之間的差異最大化, 對(duì)研究中的數(shù)據(jù)分類(lèi)及分布情況最為適合。

2.4 重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)分析

東山屬省內(nèi)少雨區(qū), 區(qū)域內(nèi)還存在的包括土壤沙質(zhì)多, 用地較浪費(fèi), 次生林及人工林地結(jié)構(gòu)單調(diào), 植被稀疏, 水域?yàn)┩坷寐什桓叩纫幌盗袉?wèn)題[12]。綜合現(xiàn)狀情況, 在研究區(qū)內(nèi)選擇土地利用類(lèi)型、植被覆蓋度、水系緩沖區(qū)作為生態(tài)功能區(qū)分析指標(biāo)。

(1) 生態(tài)功能重要性指標(biāo)分級(jí)賦值

通過(guò)GIS平臺(tái)的手動(dòng)將各單因子評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為5類(lèi), 依據(jù)極重要、非常重要、重要、一般重要、不重要5個(gè)等級(jí)依次賦值9、7、5、3、1的分值; 運(yùn)用與生態(tài)敏感性分析中相同的AHP層次分析法計(jì)算權(quán)重并通過(guò)一致性檢驗(yàn), 在評(píng)價(jià)過(guò)程中得出一致性比例=0.0372＜0.1, 表明得到的結(jié)果是可行的, 均符合一致性。得到表3。

(2) 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

將以上得出的單因子評(píng)價(jià)結(jié)果和各評(píng)價(jià)因子指標(biāo)的權(quán)重相結(jié)合綜合考慮每個(gè)因素指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。生態(tài)功能重要性的評(píng)價(jià)模型如公式（3）, 公式說(shuō)明參見(jiàn)公式(2):

表2 生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子分級(jí)表

表3 生態(tài)功能重要性評(píng)價(jià)賦值表

將因子賦值與權(quán)通過(guò)評(píng)價(jià)模型計(jì)算后進(jìn)行空間疊加, 并采用自然斷點(diǎn)法分類(lèi), 得到東山島生態(tài)功能重要性分級(jí)結(jié)果。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)

將研究區(qū)現(xiàn)狀結(jié)合《全國(guó)生態(tài)功能區(qū)劃(修編版)》、《福建省林業(yè)生態(tài)紅線(xiàn)劃定工作方案》等資料, 對(duì)研究區(qū)地形因素、氣候因素、土壤因素、植被因素、水文狀況等方面來(lái)分析, 對(duì)研究區(qū)內(nèi)受干擾程度進(jìn)行分析和分級(jí)評(píng)價(jià), 得到圖3。

對(duì)研究區(qū)內(nèi)各級(jí)敏感區(qū)進(jìn)行面積統(tǒng)計(jì), 結(jié)果顯示高敏感區(qū)占比最小3.38%, 較低敏感區(qū)和低敏感區(qū)域占整個(gè)縣域面積約60%, 具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4:

圖3 東山島生態(tài)環(huán)境敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

Figure 3 Evaluation results of ecological environment sensitivity in Dongshan Island

表4 東山島生態(tài)敏感性分級(jí)面積統(tǒng)計(jì)

同時(shí), 對(duì)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行了敏感性級(jí)別面積及面積占比統(tǒng)計(jì), 能夠清晰對(duì)比出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的敏感性差異和鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)各級(jí)別敏感度的面積占比, 統(tǒng)計(jì)得到表5。

結(jié)合圖3和表5得知, 高敏感區(qū)以陳城鎮(zhèn)和西埔鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境高敏感區(qū)占比最大, 陳城鎮(zhèn)占389.29 hm2, 主要分布在大帽山、澳角、旗山, 這幾處地區(qū)海拔較高, 且在山頂開(kāi)發(fā)建設(shè), 生態(tài)破壞較大, 尤其是澳角、大帽山是降雨最少的地帶, 對(duì)植被生長(zhǎng)較為不利; 西埔鎮(zhèn)占有319.07 hm2, 以蘇峰山、親營(yíng)山以及城區(qū)周邊分布最大, 兩座山頭的海拔高, 其中蘇峰山為縣境內(nèi)海拔最高處, 坡度陡峭, 生態(tài)敏感性極高。高敏感區(qū)域應(yīng)以保護(hù)及修護(hù)為主, 嚴(yán)禁進(jìn)行破壞環(huán)境的開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)。較高敏感區(qū)主要分布于西埔鎮(zhèn)和陳城鎮(zhèn), 其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)也有少量分布, 雖然其生態(tài)狀況稍強(qiáng)于高敏感區(qū), 但也容易受到人為或自然的侵害, 所以對(duì)非常敏感同樣需要加強(qiáng)重視生態(tài)保護(hù)。研究區(qū)內(nèi)中敏感、低敏感區(qū)都主要分布于西埔鎮(zhèn)、陳城鎮(zhèn), 其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)也均有分布。除西埔鎮(zhèn)外, 其他6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的分布相對(duì)均勻。

3.2 生態(tài)功能重要性綜合評(píng)價(jià)

從研究區(qū)內(nèi)水源涵養(yǎng)、水土保持和生物多樣性等生態(tài)功能出發(fā), 選擇土地覆被類(lèi)型、植被覆蓋度、水系緩沖區(qū)作為生態(tài)功能區(qū)分析因子, 對(duì)各類(lèi)單因子進(jìn)行評(píng)價(jià)后綜合疊加分析, 得到圖4。

表5 東山島鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)敏感性區(qū)域面積分布表

從圖4看出, 東山島重點(diǎn)功能區(qū)主要分布在西北部的前樓鎮(zhèn)、杏陳鎮(zhèn), 西南部的陳城鎮(zhèn)及西埔鎮(zhèn)的東南區(qū)域, 通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到東山島生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域面積, 結(jié)果見(jiàn)表6:

圖4 東山島生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性評(píng)價(jià)結(jié)果

Figure 4 Evaluation results of ecosystem service function importance in Dongshan Island

表6 東山島生態(tài)服務(wù)功能區(qū)面積統(tǒng)計(jì)

通過(guò)比較鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同等級(jí)的面積差異, 以及不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的各生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域的差異, 得到東山島各級(jí)生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域面積分布(表7)。

從表7可以看出, 研究區(qū)生態(tài)功能重要性的極重要區(qū)域分布在陳城鎮(zhèn)、西埔鎮(zhèn), 這2個(gè)縣的生態(tài)服務(wù)功能極重要區(qū)域最多, 陳城鎮(zhèn)面積2134.07hm2, 占研究區(qū)總面積的8.59%。極重要區(qū)對(duì)整個(gè)縣域的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、生態(tài)環(huán)境發(fā)展的可持續(xù)性有著不可忽視的作用。

島內(nèi)的生態(tài)功能重要性非常重要區(qū)也主要分布在陳城鎮(zhèn)和西埔鎮(zhèn), 除銅陵鎮(zhèn)外6個(gè)縣域的生態(tài)功能非常重要區(qū)的面積相對(duì)平均。重要區(qū)屬陳城鎮(zhèn)分布最高, 是在各級(jí)分類(lèi)和各個(gè)城鎮(zhèn)中面積最大的區(qū)域。

島內(nèi)一般重要區(qū)主要分布在陳城鎮(zhèn)和杏陳鎮(zhèn)。島內(nèi)的生態(tài)功能重要性不重要區(qū)主要分布在陳城鎮(zhèn)和西埔鎮(zhèn)。這兩個(gè)地區(qū)生態(tài)基礎(chǔ)較差, 要更加重視生態(tài)發(fā)展和綠地建設(shè), 增強(qiáng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生態(tài)效益, 與其他城鎮(zhèn)協(xié)同發(fā)展。

3.3 禁止開(kāi)發(fā)區(qū)的確定

禁止開(kāi)發(fā)區(qū)是指依法設(shè)立的各級(jí)各類(lèi)自然文化資源保護(hù)區(qū)域, 以及其他禁止進(jìn)行工業(yè)化城鎮(zhèn)化開(kāi)發(fā)、需要特殊保護(hù)的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)。

根據(jù)東山綠地現(xiàn)狀與東山島用地適宜性評(píng)價(jià), 將東山島的將自然保護(hù)區(qū)、集中成片的基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、飲用水源保護(hù)區(qū)、森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、郊野公園、山地、河流水庫(kù)等劃定為生態(tài)紅線(xiàn)范圍, 作為綠色開(kāi)敞地區(qū), 禁止進(jìn)行大規(guī)模城市建設(shè), 其中山地主要有旗山、大帽山、蘇峰山、親營(yíng)山、大山、王爹山、針嶺山、牛犢山等(圖5)。

表7 東山島各鄉(xiāng)鎮(zhèn)各級(jí)生態(tài)服務(wù)功能區(qū)域面積分布表

圖5 東山島禁止開(kāi)發(fā)區(qū)分布圖

Figure 5 Distribution map of forbidden development zone in Dongshan Island

計(jì)算得出禁止開(kāi)發(fā)區(qū)面積2064.84 hm2, 占研究區(qū)面積的8.31%, 具體劃分與數(shù)據(jù)見(jiàn)表8:

3.4 生態(tài)空間紅線(xiàn)劃定結(jié)果

將前文分析所得的生態(tài)功能極重要區(qū)域、生態(tài)環(huán)境極敏感區(qū)域和禁止開(kāi)發(fā)區(qū)范圍進(jìn)行疊加合并所得到的區(qū)域作為東山島兩級(jí)生態(tài)紅線(xiàn)(圖6)。并對(duì)生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域進(jìn)行分析, 得到東山島生態(tài)功能紅線(xiàn)總面積為7518.3 hm2, 占縣域面積的30.27%, 其中一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)(禁止開(kāi)發(fā)區(qū))為2064.84 hm2, 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)5453.46 hm2。

生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域在各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)均有分。一級(jí)生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域主要在西北部的大山、王爹山、針嶺山、牛犢山等生態(tài)山林地, 東南部的漫長(zhǎng)海岸帶、蘇峰山、親營(yíng)山, 南部的大帽山、旗山, 這些區(qū)域植被覆蓋度高, 生態(tài)較脆弱, 分布有自然保護(hù)區(qū)和森林郊野公園, 整體生態(tài)價(jià)值極高, 對(duì)維護(hù)全縣生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、生態(tài)安全格局、發(fā)展旅游度假城市有著重要意義。二級(jí)生態(tài)紅線(xiàn)圍繞一級(jí)生態(tài)紅線(xiàn)分布, 并且城區(qū)組團(tuán)中也分布較多。

表8 禁止開(kāi)發(fā)區(qū)面積統(tǒng)計(jì)

圖6 東山島生態(tài)紅線(xiàn)分布圖

Figure 6 Ecological red line distribution map of Dongshan Island

東山島生態(tài)紅線(xiàn)的劃定是多要素綜合分析得到的保護(hù)區(qū)域。其中, 一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)以區(qū)域郊野公園、飲用水源保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等自然資源豐富的地域?yàn)橹? 應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù), 注重保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能, 禁止開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng), 對(duì)核心區(qū)資源更應(yīng)杜絕一切人為干擾, 更加注重維護(hù)城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)的平衡, 促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)品的提供。二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)的區(qū)域分布在耕地周邊的林地、城鎮(zhèn)綠化區(qū)域, 介于生態(tài)核心保護(hù)區(qū)域和城鄉(xiāng)建設(shè)用地之間, 起著重要的聯(lián)通和穩(wěn)定城鎮(zhèn)的發(fā)展的作用, 應(yīng)實(shí)行差別化的管控措施, 減少有損主導(dǎo)生態(tài)功能的開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)[13]。

4 討論與結(jié)論

該研究以東山島為例, 針對(duì)其特殊的海島低山丘陵特征, 以定性和定量的方式相結(jié)合, 從生態(tài)功能重要性、生態(tài)環(huán)境敏感性、禁止開(kāi)發(fā)區(qū)這三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)與疊加分析, 劃定研究區(qū)生態(tài)紅線(xiàn), 對(duì)東山島的生態(tài)安全格局和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有著重要作用, 探索了海島型小城市尺度下的生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定方法, 也為其他區(qū)縣提供借鑒與參考。研究表明, 東山島生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域總面積為7518.3 hm2, 占縣域面積的30.27%, 其中一級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)為2064.84 hm2, 二級(jí)生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)5453.46 hm2。生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)域主要分布在東南部的生態(tài)海岸帶, 西北部的大山、王爹山、針嶺山、牛犢山等生態(tài)山林地, 東南部的蘇峰山、親營(yíng)山, 南部的大帽山、旗山等植被覆蓋度較高的區(qū)域, 除山體中有小塊的開(kāi)發(fā)區(qū)域外, 其他區(qū)域都有十分重要的生態(tài)價(jià)值。

在劃定過(guò)程中, 從研究區(qū)的實(shí)際生態(tài)狀況出發(fā), 考慮生態(tài)旅游城市建設(shè)目標(biāo), 將水土保持、水源涵養(yǎng)的基本生態(tài)功能納入指標(biāo)中, 優(yōu)先考慮且更加注重生物多樣性保護(hù)、土壤侵蝕度、石漠化這些特殊地域影響重大的生態(tài)功能指標(biāo), 為東山島生態(tài)紅線(xiàn)劃定建立了合理的評(píng)價(jià)體系及指標(biāo)因子, 增加其可落實(shí)性和科學(xué)性, 并且對(duì)海島生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、生態(tài)服務(wù)功能維持有著突出的作用, 利于促進(jìn)建設(shè)綠色東山、提高森林覆蓋率和保護(hù)生物多樣性, 維護(hù)東山島生態(tài)安全底線(xiàn)。

在研究過(guò)程中, 為了使數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布, 主要借助GIS平臺(tái)中的自然間斷點(diǎn)分級(jí)法, 這一分類(lèi)手段能夠?qū)ο嗨浦颠M(jìn)行恰當(dāng)?shù)胤纸M, 適合研究中的數(shù)據(jù)分類(lèi)及分布情況, 但ArcGIS中還有許多分類(lèi)法, 如定義間隔分類(lèi)、等量分類(lèi)、標(biāo)準(zhǔn)差分類(lèi)等, 其中的標(biāo)準(zhǔn)差分類(lèi)法也同樣適合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)使用, 在文中僅采用了一種方法, 實(shí)屬局限, 且目前缺少對(duì)于GIS平臺(tái)中的相關(guān)分類(lèi)方法差異性的研究成果, 希望在后面的研究評(píng)價(jià)體系能夠?qū)⑦@一內(nèi)容引入思考, 以提高評(píng)價(jià)的科學(xué)性。

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Research on the red line delineation of ecological protection for Dongshan Island based on GIS

Zhang Yali1,2, HU Xijun2,*, CHEN Cunyou2

1. Shaoyang University,Shaoyan, Hunan 422000,China 2.Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410000,China

In order to construct the green space network of Dongshan Island for the development goal of Dongshan Island International Tourism Island City, the red line delineation of Dongshan Island's ecological space is studied. Combing qualitative analysis with quantitative analysis, the importance of ecological service function, the sensitivity of ecological environment and the forbidden development zone in the study area were evaluated synthetically with GIS technology, and finally the ecological red line was drawn. The results show that the ecological red line of Dongshan Island is divided into two level control areas, namely, the first-grade ecological red line which covers 2064.84 hm2, and the secondary ecological protection red line which covers 5453.46hm2. The total area of Dongshan Island ecological function red line area is 7518.3hm2, while that of the ecological red line of Dongshan Island is 7518.3hm2, accounting for 30.27% of the area of the city domain area. Moreover, the ecological red line area is distributed mainly in the area highly covered by vegetation, such as the northwest of Dashan, Wangdie Mountain, Zhenling Mountain, Niudu Mountain, and the southeast of the Sufeng Mountain, Qinying Mountain, and the south of the Damao Mountain, Qishan. With an extremely high ecological value, the red line area is of great significance to maintain the stability of the whole county's ecosystem, improve the ecological security pattern level, and enhance the carrying capacity of tourism ecology.

GIS;ecological red line;ecological function importance; ecological sensitivity; Dongshan Island

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.06.018

F301.2

A

1008-8873(2020)06-137-08

2019-10-03;

2019-11-03基金項(xiàng)目:林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào): 201404710); 國(guó)家林業(yè)局“十三五”重點(diǎn)學(xué)科(風(fēng)景園林學(xué))[林人發(fā)(2016)21號(hào)]

張亞麗(1995—), 女, 漢族, 江西贛州人, 碩士, 主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究, E-mail: 1356631559@qq.com

胡希軍(1964—), 男, 漢族, 浙江東陽(yáng)人, 博士, 教授, 主要從事景觀生態(tài)規(guī)劃、風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃研究, E-mail: 120795043@qq.com

張亞麗, 胡希軍, 陳存友. 基于GIS平臺(tái)的東山島生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)劃定研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(6): 137–145.

ZhangYali, HUXijun, CHENCunyou. Research on red line delineation of ecological protection in Dongshan Island based on GIS platform[J]. Ecological Science, 2020, 39(6): 137–145.