孫彬淳，丁兆連，王大慶，王宏燕*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省測繪局國家第二航測遙感院，哈爾濱 150086）

土地生態(tài)功能分區(qū)是根據(jù)地貌等環(huán)境要素的同一性、土地資源與土地利用的相似性、土地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢以及治理措施的相對一致性，將某區(qū)域內(nèi)土地劃分為不同的生態(tài)功能區(qū)。GIS技術(shù)在空間數(shù)據(jù)采集、編輯和處理、空間查詢與空間分析、圖形處理和制圖以及輸出與轉(zhuǎn)化等方面具有技術(shù)優(yōu)勢[1]，為生態(tài)功能區(qū)劃提供了可靠的技術(shù)手段和平臺。

雙鴨山市是以生產(chǎn)煤炭為主的新興工業(yè)城市，近年來，經(jīng)濟增長速度不斷加快，但隨著工業(yè)的發(fā)展使得雙鴨山市生態(tài)環(huán)境連年惡化。因此，本文基于GIS平臺，結(jié)合雙鴨山市遙感影像圖，矢量數(shù)據(jù)庫，對雙鴨山市生態(tài)環(huán)境進行功能分區(qū)，以便調(diào)整土地利用方式和土地利用結(jié)構(gòu)，為合理利用土地資源提供科學依據(jù)針對各個區(qū)域的不同特點進行因地制宜的環(huán)境保護。

1 研究方法與研究區(qū)

1.1 研究方法

本研究采用定性定量相結(jié)合的方法進行功能分區(qū)，主要是對區(qū)劃指標的選取和界限劃定。定性分區(qū)運用疊置法、主導因素法、景觀制圖法；定量分區(qū)運用多變量聚類法、模糊判別法和數(shù)字成像法等[2]。

1.1.1 用ARCGIS對遙感影像進行配準

影像配準后遙感影像“行政界線”、“公路”、“縣鄉(xiāng)界線”與雙鴨山土地利用數(shù)據(jù)庫中的雙鴨山行政界線、公路、縣鄉(xiāng)界線坐標系統(tǒng)一致[3]，且符合要求，基本上吻合。并且通過已知點坐標對影像坐標進行修正，精度控制為0.05 mm，使其達到所需要的標準。

1.1.2 專題影像圖分析

主要提取植被覆蓋、地形分析、土壤類型及分布、水資源分布數(shù)據(jù):

①分析不同的植被覆蓋分布狀況；

②土壤分析按照土壤特定波段進行分析，得到主要土壤類型在各個區(qū)域的分布狀況；

③分析坡度、坡向、高程，得到平原緩坡、高山陡坡、低山丘陵區(qū)主要分布；

④提取研究區(qū)域面狀、線狀水體信息。得出地表水資源的分布狀況，劃分出水源豐富區(qū)、水源貧乏區(qū)[4]。

1.1.3 利用部分二調(diào)數(shù)據(jù)庫成果，建立專題圖數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫中主要圈定各類用地區(qū)權(quán)屬范圍、面積、劃定界線[5]。

1.1.4 按照多重屬性、應(yīng)用聚類分析對矢量數(shù)據(jù)進行分類，并進行數(shù)據(jù)提取

在界面窗口中同時表達得到綠色植被覆蓋率相對較高的區(qū)域范圍，地形相對陡峭、平緩的區(qū)域，土壤有機質(zhì)含量較高的區(qū)域范圍界線，河流分布密集，水流充沛和水流貧瘠的區(qū)域范圍界線。

1.1.5 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源

地形、地貌、河流、坡度坡向?qū)傩詳?shù)據(jù)見表1。

提取雙鴨山市及所轄縣區(qū)的土流失面積屬性數(shù)據(jù)、森林覆蓋率屬性數(shù)據(jù)、耕地面積屬性數(shù)據(jù)。

1.2 研究區(qū)概況

雙鴨山市雙鴨山市位于黑龍江省東北部、三江平原南端。其地理座標為:東經(jīng) 130°39′30′～134°20′12′，北緯45°47′8′～47°34′24′。市域地貌屬半山區(qū)，西南高，東北低。市域土地中，山地面積有8632 km2，平原面積10791 km2，濕地面積2114 km2，水域面積946 km2。主要土壤類型為暗棕壤、白漿土、黑土、草甸土、沼澤土。其中，耕地土壤占土壤總面積的34.6%；非耕地土壤占65.4%。豐富的土壤資源為農(nóng)林牧各業(yè)用地提供了有利條件。雙鴨山市是以生產(chǎn)煤炭為主的新興工業(yè)城市，生態(tài)景觀特色明顯，礦產(chǎn)、植被、耕地資源豐富，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境復合多樣，研究生態(tài)功能分區(qū)可以將雙鴨山市劃分成多個生態(tài)功能區(qū)，針對各個區(qū)域進行生態(tài)保護，對雙鴨山市生態(tài)環(huán)境建設(shè)有著重要的意義。

表1 地形、地貌、河流、坡度坡向?qū)傩詳?shù)據(jù)Table1 Topography,landforms,rivers and attribute data

2 結(jié)果與分析

2.1 雙鴨山市生態(tài)功能分區(qū)結(jié)果

根據(jù)疊合運算結(jié)果提出了三大疊合程度較高的交匯區(qū)域:

①植被覆蓋率高地域與高程高、地勢高的區(qū)域疊合程度大；

②土壤有機質(zhì)含量高、土質(zhì)肥沃的區(qū)域和水資源豐富區(qū)域、地形相對平緩的區(qū)域疊合程度大；

③地勢處于丘陵地帶的區(qū)域水資源不充沛且植被資源貧瘠的區(qū)域疊合程度大。

根據(jù)上述方法中圈定的地理界線范圍結(jié)合模糊判別法確定出三大功能分區(qū)。即:完達山脈南部森林涵養(yǎng)水源生態(tài)功能區(qū)；三江平原中南部濕地生物多樣性保護與農(nóng)田生態(tài)功能區(qū)；丘陵、山前漫崗森林水土保持生態(tài)功能區(qū)，如圖1所示。

圖1 ARCGIS矢量數(shù)據(jù)分析Fig.1 ARCGIS vector data analysis

2.2 功能區(qū)域特點及發(fā)展方向分析

2.2.1 完達山脈南部森林涵養(yǎng)水源生態(tài)功能區(qū)

位置范圍:市中心以南，由西至東，完達山脈至烏蘇里江沿岸四區(qū)四縣所轄的山區(qū)、半山區(qū)，總面積9400 km2。

生態(tài)環(huán)境特征及生態(tài)功能:該區(qū)域現(xiàn)有林業(yè)用地面積356243 hm2，有林地面積303338 hm2，人工林面積22824 hm2。本區(qū)屬完達山植物區(qū)，林分類型為闊葉林、針葉林、針混交林等，生物多樣性豐富，是典型溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)。該區(qū)域為眾多河流發(fā)源地，是巨大的天然水庫，對涵養(yǎng)水源、控制水土流失、改善區(qū)域氣候、減少自然災害、提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要作用。

建設(shè)重點和發(fā)展方向:加大對現(xiàn)有林地的保護，實施天保工程，重點為河流源頭和原始森林，積極營造人工林、用材林、速生林，提高森林資源質(zhì)量，保護和恢復生物多樣性，合理開發(fā)利用林木資源[4]。

2.2.2 三江平原中南部濕地生物多樣性保護與農(nóng)田生態(tài)功能區(qū)

位置范圍:該區(qū)位于市中心區(qū)北部，屬三江平原，總面積11919 km2。

生態(tài)環(huán)境特征和生態(tài)功能:該區(qū)屬沖擊平原，氣候溫和，土壤肥沃，水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良，有大小河流60余條、水庫40座，河流均為季節(jié)性老年河流，河床狹窄徑流小，堤岸防護能力弱，洪澇災害頻繁。該區(qū)為全市的糧收漁產(chǎn)區(qū)，是全國重要的糧食生產(chǎn)基地。該區(qū)域有全國最大的沼澤型濕地—三江濕地的重要組成部分，省級以上濕地自然保護區(qū)面積達2.34 hm2，生物多樣性極為豐富，是天然的基因庫。該區(qū)域內(nèi)的河流、湖泊、水庫等水利設(shè)施，對調(diào)節(jié)本區(qū)的水資源、控制洪水，保證人民的生產(chǎn)生活具有重要作用。

建設(shè)重點及發(fā)展方向:加強河流堤防和水庫等控制性工程建設(shè)，特別是中俄界江烏蘇里江，要大力營造堤防防護林，提高水資源的調(diào)控能力。依托生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢，重點發(fā)展綠色有機和特色農(nóng)產(chǎn)品，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、精細農(nóng)業(yè)和優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)。

2.2.3 丘陵、山前漫崗森林水土保持生態(tài)功能區(qū)

位置范圍:市域內(nèi)完達山以北、三江平原以南山前高地和丘陵漫崗。

生態(tài)環(huán)境特征:該區(qū)域坡度陡而長、表土疏松、森林覆蓋率低，在降水集中時，易產(chǎn)生水土流失，耕地水土流失面積為135047 hm2，平均侵蝕模數(shù)為17.19 t·hm-2，近幾年水土流失面積有擴大趨勢。

建設(shè)重點及發(fā)展方向:本區(qū)生態(tài)功能恢復的重點是治理坡耕地，工程、耕作和生物措施相接合，進行綜合治理。大力營造生態(tài)公益林和生態(tài)經(jīng)濟林，實現(xiàn)喬、灌、草相結(jié)合、林地網(wǎng)格化。建立科學的耕地培肥制、土壤耕作制和作物輪作制。逐步改善丘陵漫崗地的生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮其保持水土，涵養(yǎng)水源的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。加大濕地自然保護區(qū)管理力度，改善保護區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件，擴大保護區(qū)面積，并打破各濕地自然保護區(qū)界限，盡快實施集中管理，減少人類活動的影響，保持其原始的狀態(tài)。

3 討論

a.土地生態(tài)系統(tǒng)是自然、社會、經(jīng)濟的綜合復雜系統(tǒng)，其生態(tài)環(huán)境不僅包括自身的生態(tài)系統(tǒng)問題，而且包括社會經(jīng)濟和社會壓力的諸多方面。因此，區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)涉及到自然、經(jīng)濟和社會等多方面，其綜合評價也相應(yīng)的需要生態(tài)、社會、經(jīng)濟等多方面的指標。本文只是從雙鴨山市實際生態(tài)問題的角度出發(fā)，針對目前的生態(tài)環(huán)境狀況進行研究，因此對本區(qū)域未來生態(tài)環(huán)境的預測是需要進一步深化探究的問題。本文根據(jù)土地利用類型的變化對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，簡單地進行空間布局和調(diào)整土地利用優(yōu)化結(jié)構(gòu)，得到了能夠保障區(qū)域生態(tài)安全的土地利用格局。但如何更合理地應(yīng)用景觀生態(tài)學理論和手段，在空間上進行多目標規(guī)劃，也是需進一步探討的重要問題。

b.在土地利用生態(tài)功能分區(qū)時，對氣候因素考慮比較少，這主要是因為只有整個城市的氣候資料，但細化到鄉(xiāng)鎮(zhèn)的氣候資料缺乏，隨著我國統(tǒng)計資料的逐漸完善和詳細，功能分區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)會更加詳實。

c.應(yīng)用ARCGIS空間數(shù)據(jù)分析功能時，如果能應(yīng)用ArcScene分析模塊的3D分析將立體地形屬性數(shù)據(jù)與其他屬性相結(jié)合會有更好的表達效果，這種數(shù)據(jù)處理手段需要以DEM數(shù)據(jù)為支持，因此，在今后的研究中要著重進行這方面的探索。

d.現(xiàn)階段，國內(nèi)外土地利用與生態(tài)環(huán)境建設(shè)研究中新的理論與方法層出不窮，如:戰(zhàn)略環(huán)境評價（SEA）、環(huán)境影響評價（EIA）等等，這些新方法主要從決策的源頭防止環(huán)境污染和生態(tài)破壞。應(yīng)將這些研究深入下去，使其在實踐中豐富學科研究理論與方法，在滿足實際工作中發(fā)揮一些作用，切實將可持續(xù)發(fā)展理念落實到土地利用總體規(guī)劃。

4 結(jié)論

本文介紹了雙鴨山市區(qū)域生態(tài)功能區(qū)劃的程序，基于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)本身的復雜性、模糊性與不確定性，依據(jù)不同指標的數(shù)據(jù)來源及精度要求，界定了適宜的區(qū)劃單元。這種區(qū)劃方法完善了生態(tài)功能區(qū)劃的方法體系，可減少區(qū)劃中的主觀性和人為干擾，有利于提高生態(tài)功能區(qū)劃的精確度和可信度，使區(qū)劃結(jié)果更科學,更符合管理需求。文章結(jié)合雙鴨山生態(tài)地域特征，將雙鴨山市劃分為三個生態(tài)功能區(qū)，即:完達山脈南部森林涵養(yǎng)水源生態(tài)功能區(qū)、三江平原中南部濕地生物多樣性保護與農(nóng)田生態(tài)功能區(qū)、丘陵、山前漫崗森林水土保持生態(tài)功能區(qū)。對各生態(tài)功能區(qū)的生態(tài)環(huán)境問題進行了全面的分析，提出了相應(yīng)的生態(tài)保護與修復對策[6]，明確了雙鴨山市區(qū)域生態(tài)保護和建設(shè)的方向，為區(qū)域生態(tài)適應(yīng)性管理提供科學依據(jù)。

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