基于遙感解釋的重慶市重要生態(tài)空間質(zhì)量評價

周啟剛,李 劍,孟浩斌,張曉媛,龐 敏

(1.重慶工商大學(xué) 公共管理學(xué)院,重慶 400067; 2.生態(tài)環(huán)境空間信息數(shù)據(jù)挖掘與大數(shù)據(jù)集成重慶市重點實驗室,重慶 401320;3.重慶市生態(tài)環(huán)境局, 重慶 401147;4.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院,重慶 400067;5.重慶市規(guī)劃和自然資源調(diào)查監(jiān)測院,重慶 401121)

生態(tài)空間是指以提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)為主要目標的地域范圍，確定生態(tài)空間范圍是協(xié)調(diào)保護與發(fā)展、保障生態(tài)服務(wù)持續(xù)供給的基礎(chǔ)[1]，其因18世紀60年代工業(yè)化發(fā)展引發(fā)的城市問題而最早在歐洲興起[2]。生態(tài)空間具有廣義和狹義之分，廣義的生態(tài)空間不單是動植物棲息、代謝的自然生態(tài)空間，還包括了具有社會屬性的生產(chǎn)空間和生活空間[3]；狹義的生態(tài)空間是指生態(tài)用地所在的空間范圍[4]。伴隨經(jīng)濟和社會發(fā)展，快速城鎮(zhèn)化地區(qū)建設(shè)用地擴張對生態(tài)系統(tǒng)格局產(chǎn)生重大影響，改變生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、影響人類的福祉[5]，“生產(chǎn)、生活、生態(tài)”空間矛盾不斷加劇。

目前，國外的學(xué)者對生態(tài)空間的研究主要集中于生態(tài)空間分類、綜合評價及優(yōu)化等方面[6-8]，國內(nèi)的研究則主要集中在格局演變、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、重構(gòu)等[9-11]。由于近年來人為活動對生態(tài)空間的影響日趨嚴重，大氣污染、土壤污染、水體污染、生物多樣性銳減等問題逐漸突顯，生態(tài)空間評價及其優(yōu)化領(lǐng)域正日益受到重視[12]。生態(tài)質(zhì)量狀況是衡量生態(tài)環(huán)境好壞的尺度，對其進行綜合評價有利于把握生態(tài)空間整體現(xiàn)狀，決定著人類與自然的可持續(xù)發(fā)展[13]。當前評價生態(tài)質(zhì)量較為常見的模型包括InVEST模型[14]、SolVES模型[15]和maxEnt模型[16]等，但單一模型得出的結(jié)果較為簡單，且研究大多局限于某一特定年份，不能夠綜合反映研究區(qū)域質(zhì)量，因此在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上開展長時間序列上的生態(tài)質(zhì)量綜合評價將是研究的重點和熱點[17-19]，其不僅是對重要生態(tài)空間生境質(zhì)量評價體系的完善，也是對生態(tài)質(zhì)量評價方法的進一步補充。

位于四川盆地與長江中下游平原過渡地帶的重慶市，是中國經(jīng)濟發(fā)達的東部地區(qū)與資源富集西部地區(qū)的結(jié)合部[20]，產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟的發(fā)展使得厘清生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、構(gòu)建生態(tài)環(huán)境保護和建設(shè)方向?qū)τ谥貞c市國土空間規(guī)劃與整治、區(qū)域自然資源與生態(tài)環(huán)境保護具有重要意義[21]。同時，依據(jù)《生態(tài)保護紅線劃定指南》(環(huán)辦生態(tài)[2017]48號)和《生態(tài)文明建設(shè)標準體系發(fā)展行動指南(2018—2020年)》，生態(tài)保護紅線是在生態(tài)空間范圍內(nèi)劃定的、具有特殊重要生態(tài)功能、必須強制性嚴格保護的區(qū)域，自然保護地是生態(tài)空間最重要、最精華、最核心的組成部分?；诖?，本文以重慶市生態(tài)保護紅線與各類自然保護地組成的重要生態(tài)空間作為研究區(qū)，采用由美國陸地衛(wèi)星(Landsat)系列所拍攝的遙感影像，從自然生態(tài)、人為影響和景觀格局3個方面分別選擇歸一化植被指數(shù)模型、歸一化建筑指數(shù)模型、圖斑破碎度模型構(gòu)建生境質(zhì)量快速評價模型，對重慶市重要生態(tài)空間2002年、2006年、2010年、2014年、2018年的歸一化植被指數(shù)、歸一化建筑指數(shù)及圖斑破碎度進行計算，分析不同指標的時空變化并綜合評價生境質(zhì)量，為重慶市重要生態(tài)空間的生境質(zhì)量評估和進一步保護與修復(fù)方向提供指導(dǎo)建議。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

重慶市地處中國西南、長江上游地區(qū)，位于105°11′—110°11′E，28°10′—32°13′N，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤性氣候，氣候溫和，降水豐富，位于“一帶一路”和長江經(jīng)濟帶的重要聯(lián)結(jié)點[22]。重慶市生態(tài)保護紅線面積為20 446.69 km2，占重慶市行政區(qū)總面積的24.81%；自然保護地由國家級自然保護地和市級自然保護地組成，包括自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、濕地公園、地質(zhì)公園、生態(tài)公園等，面積11 526.8 km2，占重慶市行政區(qū)總面積的13.99%。兩類區(qū)域疊合形成重慶市重要生態(tài)空間，總面積為23 765.80 km2，占重慶市行政區(qū)總面積的28.84%。重要生態(tài)空間在重慶市38個區(qū)(自治縣)、萬盛經(jīng)開區(qū)均有一定分布(圖1)。

圖1 重慶市重要生態(tài)空間分布

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究基于Landsat衛(wèi)星搭載的TM傳感器和OLI_TIRS傳感器獲取2002年、2006年、2010年、2014年、2018年的重慶市遙感影像，覆蓋整個重慶市需要8景影像，5 a共需40景影像。由于衛(wèi)星所采集到的影像數(shù)據(jù)會受到諸如氣候、地貌、太陽高度角以及傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等的影響而引起遙感影像失真，因此影像數(shù)據(jù)在使用前須進行預(yù)處理[23]。預(yù)處理過程主要通過ArcMap 10.3，ERDAS 9.1和ENVI 5.3軟件進行，主要預(yù)處理過程包括對影像進行波段合成、輻射定標、大氣校正、影像裁剪等處理。

重慶市重要生態(tài)空間以2018年7月發(fā)布的《重慶市人民政府關(guān)于發(fā)布重慶市生態(tài)保護紅線的通知》(渝府發(fā)[2018]25號)和重慶市認定的各類自然保護地作為矢量范圍，采用30 m×30 m的柵格作為評價單元，通過計算和評價重要生態(tài)空間相關(guān)指標及生境質(zhì)量，進而得到重慶市重要生態(tài)空間現(xiàn)狀。

2 研究方法

2.1 歸一化植被指數(shù)模型

歸一化植被指數(shù)能夠反映區(qū)域覆被情況，一般來說，在不受其他因子影響的情況下，歸一化植被指數(shù)高的區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，反之，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差[24-25]。運用Landsat影像的歸一化植被指數(shù)反映植被覆蓋度，計算公式為：

NDVI=(NIR-RED)/(NIR+RED)

(1)

式中：對于Landsat 4～5衛(wèi)星，NIR為第4波段，Red為第3波段；對于Landsat 8衛(wèi)星，NIR為第5波段，Red為第4波段。NDVI范圍介于[-1,1]，其中NDVI≤0時，通常表示地表由水、雪、巖石和裸地等非植被覆蓋，NDVI為>0時,通常表示地表有一定數(shù)量的植被覆蓋。

2.2 歸一化建筑指數(shù)模型

歸一化建筑指數(shù)是用于反映區(qū)域內(nèi)建設(shè)用地信息的指標，其可以準確地反映建筑用地信息，建筑指數(shù)低的區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，反之建筑用地比例越高，建筑密度越高，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越差[26-27]。計算公式為：

NDBI=(MIR-NIR)/(MIR+NIR)

(2)

式中：NIR為近紅外波段的反射率；MIR為中紅外波段的反射率。NDBI值范圍分布在[-1,1],高值區(qū)反映的是建筑物和硬化路面,建筑密度高,中低值區(qū)一般表示為林地,水域和耕地表現(xiàn)為低建筑指數(shù)。

2.3 圖斑破碎度模型

圖斑破碎度指數(shù)可用于反映區(qū)域內(nèi)斑塊的破碎化程度，其數(shù)值的高低對重要生態(tài)空間質(zhì)量有較為明顯的影響。當重要生態(tài)空間斑塊破碎度指數(shù)越大時，表示該區(qū)域的圖斑越呈長條狀，生態(tài)質(zhì)量較差，當破碎度指數(shù)越小時，表示該區(qū)域的圖斑較大塊，生態(tài)質(zhì)量較好。計算公式為[28]：

FI=C/S

(3)

式中：C為圖斑的周長；S為圖斑面積。

2.4 生境質(zhì)量評價模型

對歸一化植被指數(shù)、歸一化建筑指數(shù)和圖斑破碎度進行標準化，使其取值范圍處于[0，100]。具體方法如下：

(4)

式中：NDVI分數(shù)為對植被覆蓋度的評分，植被覆蓋度越高得分越高；NDVI像元值為柵格的植被覆蓋度原始值。

(5)

式中：先對建筑指數(shù)正向化，NDBI分數(shù)為對歸一化建筑指數(shù)的評分；NDBI像元值為柵格的歸一化建筑指數(shù)原始值。

(6)

式中：首先對破碎度值進行正向化；FI分數(shù)為對圖斑破碎度的評分；FI破碎度值為重要生態(tài)空間每個圖斑的破碎度值。

通過對植被覆蓋度、歸一化建筑指數(shù)和圖斑破碎度的評分，認定3個指標值對重要生態(tài)空間生境質(zhì)量同樣重要，分別對其賦予相同的權(quán)重(表1)。

表1 重要生態(tài)空間生境質(zhì)量指標權(quán)重

EI分數(shù)=(NDVI分數(shù)×Wi)+(NDBI分數(shù)×Wi)+

(FI分數(shù)×Wi)

(7)

式中：EI分數(shù)為區(qū)縣最終生境質(zhì)量評價分數(shù)；NDVI分數(shù)為歸一化植被指數(shù)分數(shù)；NDBI分數(shù)為歸一化建筑指數(shù)分數(shù)；FI分數(shù)為圖斑破碎度分數(shù)；Wi為指標權(quán)重,Wi=0.333。

根據(jù)生境質(zhì)量模型計算出的分數(shù)運用自然斷點法進行等級劃分，總共將其劃分為4個等級，見表2。

表2 重要生態(tài)空間生境質(zhì)量等級劃分

3 結(jié)果與分析

3.1 重要生態(tài)空間生境質(zhì)量指標時空變化

3.1.1 歸一化植被指數(shù) 重慶市重要生態(tài)空間2002—2018年5期NDVI狀況見圖2。

圖2 重慶市重要生態(tài)空間植被指數(shù)空間分布

總體來看，重慶市重要生態(tài)空間植被覆蓋度在2002—2018年呈波動變化，但整體良好，2018年較2002年提高了5.04%。植被覆蓋最好的區(qū)域為彭水縣、酉陽縣等渝東南地區(qū)，其2006年、2014年、2018年NDVI數(shù)值均為全市最高。其次是重要生態(tài)空間分布最為密集的渝東北，可從圖中看出該區(qū)域植被覆蓋整體較好。重慶市城區(qū)的重要生態(tài)空間主要集中在“四山”(中梁山、縉云山、銅鑼山、明月山)的山體范圍內(nèi)和城市組團間的非建設(shè)用地隔離帶，呈明顯條帶形態(tài)，由北向南倒指狀貫穿主城區(qū)，城區(qū)主要的森林、綠地資源基本上均分布于此，植被覆蓋度同樣較高。NDVI數(shù)值低值區(qū)主要分布在長壽區(qū)、長江和嘉陵江干支流兩側(cè)(主要位于江津區(qū)、合川區(qū)與巫山縣)。

從各年份的空間格局變化來看，2002—2006年，重慶城區(qū)和江津區(qū)重要生態(tài)空間NDVI略微上升，城口縣部分區(qū)域NDVI大幅降低，其余區(qū)域變化較小。2006—2010年，重慶城區(qū)及城市擴展區(qū)NDVI數(shù)值出現(xiàn)明顯劇烈下降，渝東北地區(qū)NDVI出現(xiàn)上升趨勢，渝東南地區(qū)未發(fā)生明顯變化。2010—2014年，重慶城區(qū)及城市擴展區(qū)主要以“四山”山體范圍內(nèi)NDVI呈明顯正向變化，尤其北碚區(qū)的縉云山山脈NDVI明顯提高，渝東南地區(qū)中彭水縣出現(xiàn)NDVI退化趨勢，渝東北地區(qū)則以城口、巫溪的重要生態(tài)空間為中心的向外擴散性降低變化。2014—2018年，重慶城區(qū)生態(tài)空間內(nèi)的NDVI變化不明顯，江津區(qū)、綦江區(qū)及萬盛經(jīng)開區(qū)出現(xiàn)了較為明顯的降低，渝東南地區(qū)的生態(tài)空間內(nèi)的NDVI幾乎沒有發(fā)生變化，渝東北地區(qū)則出現(xiàn)了以城口、巫溪等地的生態(tài)空間為中心向四周輻射的NDVI正向變化。

3.1.2 建筑指數(shù) 重慶市重要生態(tài)空間2002—2018年5期建筑指數(shù)空間分布和均值統(tǒng)計見圖3和表3。

表3 重慶市重要生態(tài)空間建筑指數(shù)

圖3 重慶市重要生態(tài)空間建筑指數(shù)空間分布

可以看出，重慶市重要生態(tài)空間NDBI均值呈現(xiàn)“降—升—降”的變化趨勢，多年均值為0.073，說明總體而言研究區(qū)受人類影響的程度偏低。具體來看，城口縣、巫溪縣、豐都縣和武隆區(qū)常年較低，巫山縣中部、奉節(jié)縣、云陽縣、開州區(qū)和長壽區(qū)常年處于高值區(qū)，說明該區(qū)域建筑密度較大，人類活動頻繁。剩余區(qū)域NDBI則處于中值區(qū)，該部分區(qū)域受到一定程度的人類活動影響，但影響程度不高。

從各年份的空間格局變化來看，2002—2006年，長壽區(qū)的低值區(qū)轉(zhuǎn)化為中值區(qū)，渝東南地區(qū)的彭水縣、黔江區(qū)、酉陽縣和秀山縣由中值區(qū)轉(zhuǎn)化為低值區(qū)，重要生態(tài)空間全域NDBI均值極大降低。2006—2010年，長江干流兩側(cè)區(qū)縣內(nèi)的NDBI數(shù)值上升，全域均值又出現(xiàn)大幅回升。2010—2014年，渝東北區(qū)域NDBI數(shù)值出現(xiàn)上升，但重要生態(tài)空間其他區(qū)域NDBI有一定程度的降低，整體均值再次下降。2014—2018年城口縣、巫溪縣和石柱縣NDBI數(shù)值明顯降低，重要生態(tài)空間全域均值繼續(xù)下降至0.062。

3.1.3 斑塊破碎度 重要生態(tài)空間圖斑數(shù)量、圖斑的平均面積及圖斑破碎度在重慶市各區(qū)縣的分布呈現(xiàn)出較大的差異性(圖4)。具體來看，重要生態(tài)空間圖斑個數(shù)由1～118個不等，其中重要生態(tài)空間圖斑個數(shù)最多的是渝北區(qū)118個，最少的是渝中區(qū)，僅1個，多數(shù)縣區(qū)的圖斑個數(shù)為30～70個。從各區(qū)縣重要生態(tài)空間圖斑的總面積來看，總面積最大的是巫溪縣2 100.48 km2，總面積最小的是渝中區(qū)0.25 km2。從圖斑的平均面積來看，重要生態(tài)空間平均圖斑面積最大的是巫山縣，平均圖斑面積為516.44 km2，平均圖斑面積最小的是渝中區(qū)0.25 km2。通過對全市各圖斑的破碎度進行計算統(tǒng)計，全市各區(qū)縣的圖斑破碎度主要集中分布在0～4，其中重要生態(tài)空間圖斑破碎度最大的是梁平區(qū)，圖斑破碎度為9.44，破碎度最小的是渝中區(qū)，僅為0.02。

圖4 重慶市重要生態(tài)空間圖斑數(shù)量和破碎度空間分布

3.2 重要生態(tài)空間生境質(zhì)量評價結(jié)果

重慶市重要生態(tài)空間生境質(zhì)量評價結(jié)果見表4。2002—2018年整體變化中，全市重要生態(tài)空間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體上呈波動上升趨勢，由85.10分上升至86.24分，而北碚區(qū)、奉節(jié)縣、江北區(qū)、南川區(qū)、沙坪壩區(qū)、萬盛經(jīng)開區(qū)、巫山縣、武隆區(qū)和渝中區(qū)9個區(qū)縣(開發(fā)區(qū))2018年生境質(zhì)量分數(shù)較2002年出現(xiàn)降低，剩余區(qū)縣均有一定程度的提高。具體來看，2002年、2006年、2010年、2014年、2018年5個時期中，評分最低的均位于梁平區(qū)，多年平均值僅有64.66分，各年份評分最高的分別位于秀山縣、綦江區(qū)、城口縣、綦江區(qū)和城口縣，其得分保持在97分以上。

通過對重慶市各個區(qū)縣重要生態(tài)空間生境質(zhì)量等級研究結(jié)果(表4，圖5)來看，2002—2018年生境質(zhì)量各個等級之間的波動較小，各區(qū)縣生態(tài)空間大多數(shù)處于生境質(zhì)量Ⅱ級和Ⅲ級。

圖5 2002-2018年各區(qū)縣重要生態(tài)空間生境質(zhì)量等級空間分布

表4 重慶市各區(qū)縣重要生態(tài)空間生境質(zhì)量評分及等級

2002年生境質(zhì)量Ⅰ級的區(qū)縣有10個，分別是萬盛經(jīng)開區(qū)、黔江區(qū)、綦江區(qū)、城口縣、武隆區(qū)、巫山縣、巫溪縣、石柱縣、秀山縣、南川區(qū)，生境質(zhì)量Ⅱ，Ⅲ級的區(qū)縣分別有14個和11個，生境質(zhì)量Ⅳ級的區(qū)縣有4個，分別是梁平區(qū)、大足區(qū)、合川區(qū)、渝北區(qū)。2006年生境質(zhì)量Ⅰ級的區(qū)縣有10個，較2002年增加了潼南區(qū)，而石柱縣下降至Ⅱ級，生境質(zhì)量Ⅱ級的區(qū)縣有13個，較2002年減少1個，生境質(zhì)量Ⅲ級的區(qū)縣12個，較2002年增加1個，生境質(zhì)量Ⅳ級的4個區(qū)縣沒有變化。

2010年生境質(zhì)量Ⅰ級的區(qū)縣有7個，分別是黔江區(qū)、綦江區(qū)、城口縣、巫山縣、巫溪縣、秀山縣、南川區(qū)；生境質(zhì)量Ⅱ，Ⅲ級的區(qū)縣分別有14個和13個；生境質(zhì)量Ⅳ級的區(qū)縣的5個，較2006年增加了渝中區(qū)。2014年生境質(zhì)量Ⅰ級的區(qū)縣有9個，分別是黔江區(qū)、綦江區(qū)、潼南區(qū)、城口縣、墊江縣、武隆區(qū)、巫山縣、秀山縣、南川區(qū)；生境質(zhì)量Ⅱ級的區(qū)縣有13個；生境質(zhì)量Ⅲ級的區(qū)縣12個；生境質(zhì)量Ⅳ級的區(qū)縣有5個，分別是梁平區(qū)、大足區(qū)、合川區(qū)、渝北區(qū)、渝中區(qū)。2018年生境質(zhì)量Ⅰ級的區(qū)縣有11個，分別是大渡口區(qū)、黔江區(qū)、綦江區(qū)、城口縣、墊江縣、巫山縣、巫溪縣、石柱縣、秀山縣、南川區(qū)；生境質(zhì)量Ⅱ級的區(qū)縣有14個；生境質(zhì)量Ⅲ級的區(qū)縣10個；生境質(zhì)量Ⅳ級的區(qū)縣有4個，依舊是是梁平區(qū)、大足區(qū)、合川區(qū)、渝北區(qū)。

4 討 論

4.1 重慶市重要生態(tài)空間質(zhì)量單指標時空變化分析

重慶市重要生態(tài)空間歸一化植被指數(shù)呈現(xiàn)“升—降—升”的變化趨勢，2018年NDVI較2002年提高了5.04%，增幅較大，這與葉勤玉[29]、張?zhí)m[30]等分別對重慶市三峽庫區(qū)植被覆蓋的研究結(jié)論較為一致。2010年研究區(qū)全域NDVI的下降可能由于2009年秋季至2012年春季西南地區(qū)連續(xù)干旱抑制了植被生長[31]。2010年后因重慶市實行的“退耕還林”和各項環(huán)境工程的逐漸顯現(xiàn)，加之重慶市重要生態(tài)空間大多位于海拔較高、地形起伏大的區(qū)域，受自然地形條件制約的影響，此類區(qū)域受人類影響程度低，林、草地等植被覆蓋區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此重慶市重要生態(tài)空間植被覆蓋度均值逐漸得到改善。從5期的時空變化角度而言，重慶市主城區(qū)生態(tài)空間的植被覆蓋度變化最大，這與區(qū)域人類活動及相關(guān)建設(shè)活動頻繁有關(guān)，因此主城區(qū)附近生態(tài)空間的生態(tài)質(zhì)量出現(xiàn)波動變化。渝東南地區(qū)是重慶典型喀斯特地貌，生態(tài)環(huán)境雖然較脆弱，但原生生態(tài)保持較好，生態(tài)空間內(nèi)部植被生態(tài)穩(wěn)定。渝東北區(qū)丘陵多山，原生生態(tài)環(huán)境同樣良好，生態(tài)空間分布密集，分布面積廣，具有較強的抗干擾能力。

重慶市重要生態(tài)空間歸一化建筑指數(shù)2018年NDBI數(shù)值較2002年降低了52.67%，呈現(xiàn)“降—升—降”的變化趨勢，高值區(qū)主要存在于重慶市主城區(qū)范圍附近，這主要是由于主城區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅速，以各行政區(qū)建成區(qū)中心向外擴展，建設(shè)用地面積急劇增加[32]，會不可避免地影響到周邊的重要生態(tài)空間。2011年后國家水利局、林業(yè)局、環(huán)保局劃定了各自職能范圍內(nèi)的紅線，將資源的利用置于在可控的范圍內(nèi)，2013年黨的十八屆三中全會正式提出“劃定生態(tài)保護紅線，改善環(huán)境質(zhì)量”的要求，2014年研究區(qū)生態(tài)空間建筑指數(shù)出現(xiàn)大幅降低，重慶市在2016年11月正式印發(fā)了《生態(tài)保護紅線劃定方案》，重要生態(tài)空間歸一化建筑指數(shù)進一步降低。

破碎度與地塊完整性相關(guān)聯(lián)，通常比較完整的大規(guī)模生態(tài)空間地塊更能發(fā)揮其重要生態(tài)功能。大足區(qū)、合川區(qū)、梁平區(qū)、渝北區(qū)生態(tài)空間地塊破碎，完整性低，生態(tài)功能發(fā)揮效果較差。城口縣、綦江區(qū)、潼南區(qū)、巫山縣、秀山縣、渝中區(qū)破碎度較低，生態(tài)功能發(fā)揮效果較好。這說明重慶市各區(qū)縣的圖斑破碎度具有明顯的區(qū)域異質(zhì)性，因此區(qū)域在調(diào)整或新增生態(tài)紅線時，需考慮斑塊的完整性，從而降低圖斑破碎度，提升生態(tài)功能發(fā)揮效果。

4.2 重慶市重要生態(tài)空間質(zhì)量時空變化分析

研究年限間重要生態(tài)空間生境質(zhì)量評分雖在波動變化，但全市生境質(zhì)量呈現(xiàn)波動上升趨勢。根據(jù)重要生態(tài)空間質(zhì)量的變化情況來看，發(fā)現(xiàn)其存在較為明顯的規(guī)律性：城口縣、巫山縣、秀山縣、南川區(qū)、綦江區(qū)、黔江6個區(qū)縣的生境質(zhì)量研究年限內(nèi)一直處于生境質(zhì)量Ⅰ級，而渝北區(qū)、大足區(qū)、梁平區(qū)、合川區(qū)4個區(qū)縣的生境質(zhì)量一直處于生境質(zhì)量Ⅳ級，剩余Ⅱ級和Ⅲ級的各區(qū)縣則反復(fù)出現(xiàn)上升或下降的情況，這可能與該區(qū)域持續(xù)波動的生態(tài)空間穩(wěn)定性有關(guān)，說明這些區(qū)域內(nèi)部的生境質(zhì)量仍存在一定的退化可能。而從重要生態(tài)空間生境質(zhì)量不同級別的空間分布來看，其也具有一定的規(guī)律性：在主城區(qū)和渝西區(qū)域的各區(qū)縣中，每個年份均至少存在3個Ⅳ級生境質(zhì)量區(qū)，這說明重慶市主城區(qū)的快速發(fā)展影響到了周邊區(qū)縣生境質(zhì)量，導(dǎo)致部分區(qū)縣出現(xiàn)生境質(zhì)量退化甚至惡化的情況，渝東北和渝東南區(qū)域生境質(zhì)量變化則較為穩(wěn)定。因此，亟需采取相關(guān)措施以控制和提升主城區(qū)周邊范圍的重要生態(tài)空間生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

4.3 重慶市重要生態(tài)空間生態(tài)保護建設(shè)與環(huán)境管理對策及建議

目前重慶市生態(tài)空間分布存在一定的失衡，區(qū)縣間生態(tài)空間數(shù)量差異較大。因此，為了更好地協(xié)調(diào)部分區(qū)縣因為保護生態(tài)空間而制約經(jīng)濟發(fā)展的情況，可按照 “誰開發(fā)、誰保護，誰破壞、誰恢復(fù)，誰受益、誰補償，誰污染、誰付費”的原則建立生態(tài)補償機制，保障因保護生態(tài)空間而受到經(jīng)濟發(fā)展限制的區(qū)縣能夠進一步發(fā)展。同時，建立起一套政策、法律法規(guī)、公眾參與、技術(shù)支撐全方位生態(tài)空間監(jiān)控體系，形成 “市縣鎮(zhèn)三級聯(lián)動”，清晰定位各級組織的職能分工，科學(xué)制定業(yè)務(wù)發(fā)展考核方式，合理調(diào)整工作模式，實行生態(tài)空間管理流程的優(yōu)化重組。充分發(fā)揮“天—空—地”一體化技術(shù)優(yōu)勢，對生態(tài)空間進行時間和空間上全方位、多層次監(jiān)控，切實掌握對生態(tài)空間管控策略落實情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

本研究通過選取歸一化植被指數(shù)模型、歸一化建筑指數(shù)模型、圖斑破碎度模型以及生境質(zhì)量評價模型，對重慶市重要生態(tài)空間植被覆蓋、建筑指數(shù)、圖斑破碎度進行分析，在此基礎(chǔ)上再通過生境質(zhì)量評價模型進行評分定級，以總結(jié)重慶市重要生態(tài)空間的空間分布特征和變化規(guī)律，并提出了重慶市重要生態(tài)空間生態(tài)保護建設(shè)與環(huán)境管理對策。由于可利用的數(shù)據(jù)和技術(shù)限制，本文選用了3種指標對研究區(qū)生境質(zhì)量進行評價，存在一定的不全面性。因此在后續(xù)研究中，可根據(jù)不同的實地情況適當增選影響因子(如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和自然生態(tài)指標)，在更長的時間尺度上綜合評價生態(tài)空間質(zhì)量，從而實現(xiàn)對生態(tài)空間的精準把控和預(yù)測，為重慶及其他城市重要生態(tài)空間生態(tài)保護提供決策支持。

5 結(jié) 論

(1)重慶市重要生態(tài)空間2018年NDVI數(shù)值較2002年提高了5.04%，呈波動上升趨勢，具有明顯的地域性：主城區(qū)和渝西各區(qū)縣NDVI波動變化幅度大，呈現(xiàn)“降低—升高—穩(wěn)定”的趨勢；渝東北地區(qū)NDVI變化以城口、巫溪的重要生態(tài)空間為中心向四周擴散；渝東南各區(qū)縣重要生態(tài)空間內(nèi)的植被覆蓋幾乎都沒有出現(xiàn)變化，在小幅波動中穩(wěn)定提高。

(2)重慶市重要生態(tài)空間2018年NDBI數(shù)值較2002年降低了52.67%，呈“降—升—降”的趨勢，說明區(qū)域受人類的影響越來越低。具體來看，渝東南區(qū)域2002—2018年內(nèi)各區(qū)縣建筑指數(shù)均較低，主城區(qū)和渝西各區(qū)縣范圍內(nèi)也在逐年減小，但巫山縣、云陽縣和奉節(jié)縣等區(qū)縣建筑指數(shù)仍較高。

(3)重要生態(tài)空間圖斑個數(shù)最多的是渝北區(qū)，共118個，最少的是渝中區(qū)，只有1個。圖斑總面積最大的是巫溪縣，達到2 100.48 km2，總面積最小的是渝中區(qū)，僅0.25 km2。全市各區(qū)縣的圖斑破碎度主要集中分布在0～4，梁平區(qū)重要生態(tài)空間圖斑破碎度最大，為9.44，渝中區(qū)破碎度最小，僅0.02。

(4)2002—2018年期間重慶市重要生態(tài)空間生境質(zhì)量總體較好，呈現(xiàn)波動上升趨勢，各區(qū)縣重要生態(tài)空間大多數(shù)處于生境質(zhì)量Ⅱ級和Ⅲ級。城口縣、巫山縣、秀山縣、南川區(qū)、綦江區(qū)、黔江區(qū)6個區(qū)縣的生境質(zhì)量始終位于生境質(zhì)量Ⅰ級，渝北區(qū)、大足區(qū)、梁平區(qū)、合川區(qū)4個區(qū)縣的生境質(zhì)量始終位于Ⅳ級，剩余區(qū)縣則在各質(zhì)量等級中反復(fù)上升或下降。