南 穎，吉 喆，馮恒棟，張沖沖

(延邊大學(xué)理學(xué)院地理系，延吉 133002)

基于遙感和地理信息系統(tǒng)的圖們江地區(qū)生態(tài)安全評價

南 穎*，吉 喆，馮恒棟，張沖沖

(延邊大學(xué)理學(xué)院地理系，延吉 133002)

利用遙感及統(tǒng)計數(shù)據(jù)，基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(P-S-R)模型選取22個評價指標(biāo)構(gòu)建生態(tài)安全評價體系對圖們江地區(qū)進(jìn)行基于空間的生態(tài)安全評價。結(jié)果表明：研究區(qū)生態(tài)安全水平呈現(xiàn)出明顯的空間差異性，表現(xiàn)為區(qū)域內(nèi)東西兩端生態(tài)安全水平較高并向中部過渡。各生態(tài)安全等級的面積大小排序?yàn)椋狠^安全>臨界安全>安全>較不安全>不安全，所占比例分別為49.56%，33.89%，9.14%，6.48%，0.94%。另外統(tǒng)計了基于行政單元的平均生態(tài)安全指數(shù)和等級，發(fā)現(xiàn)各縣市的生態(tài)安全水平和等級構(gòu)成都有所不同，各縣市生態(tài)安全水平狀態(tài)排序?yàn)楝q春>圖們>安圖>汪清>延吉>龍井>和龍。整體來看，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及抗干擾能力較強(qiáng)，生態(tài)問題較少，生態(tài)災(zāi)害較少。

生態(tài)安全評價；遙感與地理信息系統(tǒng)(RS&GIS)；壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(P-S-R)模型；圖們江地區(qū)

全球環(huán)境變化與可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前人類社會面臨的兩大重要挑戰(zhàn)[1- 2]。20世紀(jì)80年代以來對生態(tài)安全的研究和追求已成為全世界的共識，我國2000年底頒布的《全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》中，已明確將“國家生態(tài)環(huán)境安全”提到了戰(zhàn)略的高度[3]。在此大背景下，我國學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，總結(jié)我國生態(tài)安全研究其研究成果覆蓋生態(tài)安全的概念、評價、格局、預(yù)警等各個方面，研究尺度多樣[4- 11]。在各種尺度的生態(tài)安全概念中，區(qū)域生態(tài)安全處于核心的地位，加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)安全的研究，有利于理論方法的突破和經(jīng)驗(yàn)的累積以及實(shí)現(xiàn)生態(tài)問題的解決。

圖們江地區(qū)因其蘊(yùn)涵著豐富的自然資源，對東北亞地區(qū)生態(tài)安全發(fā)揮著重要作用。同時，圖們江地區(qū)作為面向東北亞開放的重要門戶以及東北亞經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作的重要平臺，已成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)。2009年國務(wù)院已正式批復(fù)《中國圖們江區(qū)域合作開發(fā)規(guī)劃綱要——以長吉圖為開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)》，標(biāo)志著長吉圖開發(fā)開放先導(dǎo)區(qū)建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略。長吉圖先導(dǎo)區(qū)的開放對圖們江地區(qū)提出了長期整體規(guī)劃。本區(qū)域雖然生態(tài)環(huán)境總體狀況較好，但面臨全面開發(fā)還沒有生態(tài)安全方面相關(guān)研究。本研究正是以此為契機(jī)，擬以生態(tài)安全為導(dǎo)向，通過對該區(qū)域進(jìn)行基于空間的生態(tài)安全綜合評價，為該區(qū)域今后的生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、開發(fā)管理與政策制定提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)

本文研究區(qū)為圖們江地區(qū)，包括除敦化外的延邊朝鮮族自治州的7個縣市(延吉市、龍井市、圖們市、琿春市、和龍市、汪清縣、安圖縣),位于吉林省東部，是中、俄、朝三國交界，面臨日本海，位于北緯41°59′—44°30′，東經(jīng)127°27′—131°18′之間，整體地勢西高東低，琿春部分最低(圖1)。整個地貌呈山地、丘陵、盆地3個梯度，山嶺多分布在周邊地帶，丘陵多分布在山地邊沿，盆地主要分布在江河兩岸和山嶺之間。地處北半球中溫帶，屬于中溫帶濕潤季風(fēng)氣候。主要特點(diǎn)是季風(fēng)明顯，春季干燥多風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季涼爽少雨，冬季寒冷期長。

圖1 研究區(qū)域圖Fig.1 Study area

本文采用的數(shù)據(jù)包括遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。遙感影像數(shù)據(jù)為2010年Landsat-5 TM影像，共包括5景，軌道號分別為114/30、115/30、115/31、116/30、116/31，影像覆蓋整個研究區(qū)。對這些影像進(jìn)行波段選取、幾何校正、圖像增強(qiáng)、影像鑲嵌裁剪及解譯等處理，采用CART決策樹方法進(jìn)行影像分類，從中提取土地利用/覆蓋信息，經(jīng)過精度驗(yàn)證總精度達(dá)到90.8%，為生態(tài)安全評價部分指標(biāo)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)來自于NASA網(wǎng)站提供的ASTER全球DEM數(shù)據(jù)，分辨率為30 m，作為生態(tài)安全評價的地形指標(biāo)。長期對本研究區(qū)的研究積累，形成了涵蓋區(qū)域自然和人文方面的專題數(shù)據(jù)庫，此數(shù)據(jù)庫中的道路、城鎮(zhèn)等數(shù)據(jù)也作為參評指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外生態(tài)安全評價部分參評指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于統(tǒng)計年鑒，統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來源于《2010延邊統(tǒng)計年鑒》和同時期延邊州各縣市統(tǒng)計年鑒[12]。

2 圖們江地區(qū)生態(tài)安全評價

2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

建立科學(xué)合理的指標(biāo)體系，是生態(tài)安全評價結(jié)構(gòu)是否準(zhǔn)確、合理的關(guān)鍵，也是生態(tài)安全評價是否能繼續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵。對于區(qū)域生態(tài)安全評價，研究區(qū)所處的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會條件不同，選擇的指標(biāo)體系也有所差異。聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署(OECD)建立的P-S-R模型，即壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型，在生態(tài)安全評價研究中被廣泛的承認(rèn)和使用。該模型從生態(tài)系統(tǒng)壓力、生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)和人文環(huán)境響應(yīng)3個方面構(gòu)建指標(biāo)體系。壓力指標(biāo)指人類活動給系統(tǒng)造成的負(fù)荷；狀態(tài)指標(biāo)指環(huán)境質(zhì)量、自然資源與生態(tài)系統(tǒng)的狀況；響應(yīng)指標(biāo)指人類面臨環(huán)境問題時所采取的對策與措施，這一框架模型具有非常清晰的因果關(guān)系，即人類活動對環(huán)境施加了一定的壓力；因?yàn)檫@個原因，環(huán)境狀態(tài)發(fā)生了一定的變化；而人類社會應(yīng)當(dāng)對環(huán)境的變化作出響應(yīng)，以恢復(fù)環(huán)境質(zhì)量或防止環(huán)境退化。該模型具有綜合性、適用范圍廣的特點(diǎn)[13]。

本文借鑒已有區(qū)域生態(tài)安全評價研究的指標(biāo)體系[14- 17]，在P-S-R的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和完備性情況，兼顧自然、經(jīng)濟(jì)和社會3個方面因素，篩選出具有代表性的22個指標(biāo)，構(gòu)建評價指標(biāo)體系。體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個層次，如表1所示。

表1 生態(tài)安全評價指標(biāo)體系

續(xù)表

目標(biāo)層Targetlayer準(zhǔn)則層Criterionlay-er代碼Code指標(biāo)層Indexlayer趨向Trend數(shù)據(jù)來源Datasource權(quán)重WeightC10土地利用類型正向遙感調(diào)查0.0631C11植被覆蓋率正向遙感調(diào)查0.0738C12生態(tài)彈性度正向遙感調(diào)查0.0782C13生物豐度正向遙感調(diào)查0.1163C14年降水量正向觀測數(shù)據(jù)0.1036生態(tài)響應(yīng)C15人均糧食產(chǎn)量正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0427指標(biāo)R(B3)C16工業(yè)固體廢棄物利用量正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0650C17工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0627C18農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0437C19水土協(xié)調(diào)度正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0294C20人均GDP正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0235C21環(huán)保支出占GDP比例正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0188C22自然保護(hù)區(qū)面積正向統(tǒng)計數(shù)據(jù)0.0112

2.2 部分評價指標(biāo)說明

在上述指標(biāo)體系中，部分指標(biāo)需要通過一定的計算公式計算，表2列出了這些指標(biāo)的具體計算公式及說明。

表2 部分評價指標(biāo)說明

2.3 確定評價單元

本研究生態(tài)安全評價是基于像元的，采用100 m×100 m的柵格作為基本的評價單元，運(yùn)用GIS工具得到每一個評價單元的相關(guān)指標(biāo)數(shù)值，以每一個評價單元作為信息的空間載體。針對不同數(shù)據(jù)源的評價指標(biāo)，根據(jù)不同的空間精度的特點(diǎn)，采用不同的量化方法：

(1)對于以行政區(qū)為統(tǒng)計單元的統(tǒng)計指標(biāo)，如人口密度、人均GDP等，采用矢量化的方法進(jìn)行量化，再將矢量轉(zhuǎn)化為柵格，并重采樣到100 m×100 m的柵格。

(2)對于柵格數(shù)據(jù)，如土地利用類型、景觀多樣性等數(shù)據(jù)，直接重采樣到100 m×100 m的柵格。

(3)對于觀測數(shù)據(jù)，如降雨數(shù)據(jù)，觀測的空間點(diǎn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值處理，之后再重采樣到100 m×100 m的柵格。

2.4 指標(biāo)量化

根據(jù)不同指標(biāo)數(shù)據(jù)的來源與數(shù)據(jù)特征，使用不同的方法對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化量化，使其標(biāo)準(zhǔn)化到0—100之間。具體采用的方法分為極差法和分等級賦值法。

(1)極差法 一般情況下安全水平量度的指標(biāo)可劃分為正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)，正向指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值越大，越安全。相反，負(fù)向指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值越大，越不安全。對兩種指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法有所不同，具體如下：

正向指標(biāo)

Zi=(xi-xmin)×100/xmax-xmin

(1)

負(fù)向指標(biāo)

Zi=(xmax-xi)×100/xmax-xmin

(2)

式中，Zi為第i個指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；xi為第i個指標(biāo)的實(shí)際值；xmax為實(shí)際值的最大值；xmin為實(shí)際值的最小值。

(2)分等級賦值法 對于不適合極差法標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)，本文只涉及到土地利用類型指標(biāo)，則利用專家知識，采用分等級賦值的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)土地利用類型進(jìn)行生態(tài)安全等級劃分賦值，具體標(biāo)準(zhǔn)的選取情況見表3。

表3 分等級賦值的標(biāo)準(zhǔn)

2.5 評價指標(biāo)權(quán)重的確定

通過層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重。層次分析法確定權(quán)重的具體步驟如下：

(1)構(gòu)造判斷矩陣 表示針對上一層次中的某元素而言，評定該層次中各有關(guān)元素的相對重要程度。

(2)重要性排序 根據(jù)線性代數(shù)知識, 利用方程BW=λmaxW計算出該判斷矩陣的最大特征值及對應(yīng)的特征向量。所求特征向量即為各評價因素的重要性排序,歸一化后,也就是權(quán)重分配。

(3)一致性檢驗(yàn) 權(quán)重分配是否合理需要對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)和隨機(jī)性檢驗(yàn)。

(3)

式中，當(dāng)CI=0時，判斷矩陣具有完全一致性；反之，CI越大，一致性越差。將CI與平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI進(jìn)行比較。其比值稱為判斷矩陣的一致性比例，寫作CR=CI/RI。當(dāng)CR<0.10時，則認(rèn)為判斷矩陣通過了一致性檢驗(yàn)，否則就需要調(diào)整判斷矩陣直到滿意為止。

經(jīng)計算CI=0.0898，RI=1.3749，CR=0.0653<0.10，通過一致性檢驗(yàn)。最終權(quán)重計算結(jié)果如表1所示。

2.6 生態(tài)安全指數(shù)計算

采用綜合指數(shù)法計算生態(tài)安全指數(shù)。綜合指數(shù)法是生態(tài)安全評價研究中廣泛使用的計算方法，它能在一定程度上反映系統(tǒng)生態(tài)安全的狀態(tài)，尤其能夠運(yùn)用于區(qū)域之間生態(tài)系統(tǒng)安全水平的對比分析。其主要思想即將確定的各單項參評指標(biāo)的權(quán)重值同相應(yīng)的指標(biāo)數(shù)值相乘，然后求指數(shù)和，即得到評價區(qū)的生態(tài)安全指數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)安全的定量化評價。其公式如下：

(4)

式中，ESI為生態(tài)安全指數(shù)；Zi為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；Wi為各指標(biāo)的權(quán)重。

利用ArcGIS下空間分析模塊按照綜合指數(shù)模型將參評指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)空間疊加，計算研究區(qū)每個評價單元的生態(tài)安全指數(shù)。

圖2 生態(tài)安全等級圖Fig.2 Grades of ecological security

為了利于更加直觀的分析評價結(jié)果，為生態(tài)安全指數(shù)劃分等級制定評判標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)研究并根據(jù)本研究區(qū)的生態(tài)安全水平，將生態(tài)安全指數(shù)劃分為5個等級，分別為Ⅰ不安全、Ⅱ較不安全、Ⅲ臨界安全、Ⅳ較安全和Ⅴ安全。生態(tài)安全等級越高表示生態(tài)安全狀況越好，反之就越差。其中不安全等級生態(tài)環(huán)境非常惡劣，系統(tǒng)服務(wù)功能嚴(yán)重退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不完整，生態(tài)恢復(fù)與重建很困難，極易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。較不安全等級生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，系統(tǒng)服務(wù)功能有較大退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞較大，受外界干擾恢復(fù)困難，生態(tài)問題較大，易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。臨界安全等級生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，處于安全與不安全之間，系統(tǒng)服務(wù)功能受到一定程度破壞，已有退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)有變化，抵御外界干擾能力較差，自我恢復(fù)能力差，生態(tài)問題顯著，生態(tài)災(zāi)害時有發(fā)生。較安全等級生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，系統(tǒng)服務(wù)功能較為完善，抵御外界干擾能力較強(qiáng)，生態(tài)結(jié)構(gòu)較完整，受干擾后一般可恢復(fù)，生態(tài)問題較少，生態(tài)災(zāi)害較少。安全等級生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好，系統(tǒng)服務(wù)功能基本完善，基本未受到破壞，生態(tài)結(jié)構(gòu)完整，抵御外界干擾能力強(qiáng)，受干擾后可恢復(fù)，生態(tài)問題不顯著，生態(tài)災(zāi)害少。按照評判標(biāo)準(zhǔn)對評價結(jié)果進(jìn)行分級，得到生態(tài)安全評價等級圖如圖2所示。

3 圖們江地區(qū)生態(tài)安全評價結(jié)果分析

3.1 基于像元水平的評價結(jié)果分析

研究區(qū)生態(tài)安全指數(shù)值的范圍為27.53—76.88，平均指數(shù)為60.47，整體上區(qū)域處于Ⅳ等級較安全狀態(tài)。通過統(tǒng)計，綜合評價結(jié)果如表4所示。

表4 生態(tài)安全綜合評價結(jié)果表

由圖2和表4可以看出，研究區(qū)內(nèi)各生態(tài)安全等級的面積大小排序?yàn)椋狠^安全>臨界安全>安全>較不安全>不安全。研究區(qū)內(nèi)生態(tài)安全狀態(tài)以較安全等級Ⅳ為主，其面積高達(dá)1544725 hm2，比例占總面積的49.56%，說明區(qū)內(nèi)土地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，系統(tǒng)服務(wù)功能較為完善，抵御外界干擾能力較強(qiáng)，生態(tài)結(jié)構(gòu)較完整，受干擾后一般可恢復(fù)，生態(tài)問題較少，生態(tài)災(zāi)害較少。此等級大面積分布在圖們江下游地區(qū)，主要是平原、平坦丘陵及溝谷地區(qū)，土地覆蓋以森林、濕地為主。處于臨界安全等級Ⅲ的面積1056108 hm2，占總面積33.89%，處于該等級的地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量一般，系統(tǒng)服務(wù)功能受到一定程度破壞，已有退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)有變化，抵御外界干擾能力較差，自我恢復(fù)能力差，生態(tài)問題顯著，生態(tài)災(zāi)害時有發(fā)生。臨界安全狀態(tài)多分布于圖們江中上游山地地區(qū)。安全等級Ⅴ的地區(qū)面積為284723 hm2，占總面積比例為9.14%，該狀態(tài)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好，系統(tǒng)服務(wù)功能基本完善，基本未受到破壞，生態(tài)結(jié)構(gòu)完整，抵御外界干擾能力強(qiáng)，受干擾后可恢復(fù)，生態(tài)問題不顯著，生態(tài)災(zāi)害少。該狀態(tài)地區(qū)主要分布在圖們江下游，土地覆蓋類型主要為森林、濕地、水體等自然土地覆蓋類型。分布較少的為較不安全等級Ⅱ和不安全等級Ⅰ，占總面積比例分別為6.48%和0.94%。較不安全等級的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，系統(tǒng)服務(wù)功能有較大退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)破壞較大，受外界干擾恢復(fù)困難，生態(tài)問題較多，易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。該狀態(tài)地區(qū)主要分散分布在道路、城鎮(zhèn)周圍影響帶，以及人為開發(fā)利用較嚴(yán)重地區(qū)。不安全等級面積最小，處于不安全狀態(tài)的地區(qū)生態(tài)環(huán)境非常惡劣，系統(tǒng)服務(wù)功能嚴(yán)重退化，生態(tài)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不完整，生態(tài)恢復(fù)與重建很困難，極易發(fā)生生態(tài)災(zāi)害。該狀態(tài)地區(qū)主要分布在城市地區(qū)、道路沿線以及人為破壞嚴(yán)重的用地類型地區(qū)。區(qū)域整體上呈現(xiàn)出東西兩端生態(tài)水平高，中部水平低的狀態(tài)，在地形上表現(xiàn)為平原、溝谷地區(qū)高，山地地區(qū)低的態(tài)勢，除地形因素影響之外，人類活動較集中的地區(qū)生態(tài)安全等級較低，而自然特別是未遭人為破壞的地區(qū)的生態(tài)安全等級較高。由此可看出影響區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全的主要原因是人為因素。在人為活動驅(qū)使下，使得土地覆蓋類型的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生改變，從而對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，進(jìn)而使得區(qū)域內(nèi)生態(tài)水平產(chǎn)生空間差異性。

3.2 基于行政單元的評價結(jié)果分析

圖3 基于行政區(qū)的平均生態(tài)安全指數(shù) Fig.3 Statistics of the mean ESI based on administrative divisions

以研究區(qū)的行政區(qū)劃單元為單位，通過統(tǒng)計各行政單元的平均生態(tài)安全指數(shù)反映該行政區(qū)的生態(tài)安全狀況，如圖3所示。基于平均生態(tài)安全指數(shù)，各行政區(qū)排列的順序?yàn)椋含q春>圖們>安圖>汪清>延吉>龍井>和龍，即生態(tài)安全狀態(tài)依次降低，環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)、抗外界干擾能力和恢復(fù)能力呈依次降低的態(tài)勢。

圖4 基于行政區(qū)的生態(tài)安全等級Fig.4 Structure of the ecological security grades based on administrative divisions

各行政單元的生態(tài)安全等級構(gòu)成也有所差異，這些差異反映出各行政區(qū)內(nèi)的人口增長、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的差異造成的生態(tài)安全狀態(tài)的空間分異。由圖4中可以看出各縣市的生態(tài)安全等級構(gòu)成差異較大：7個縣市中和龍、龍井、延吉生態(tài)安全等級構(gòu)成表現(xiàn)出一定的相似性，均以臨界安全等級為主，該等級所占比例分別為65.44%、51.28%和49.34%，其次占比例較多的是較安全等級，3個縣市中較安全等級所占比例較多的是延吉，其次是龍井和和龍。同時3個縣市都有少量的較不安全和不安全等級分布，但都不存在安全等級。從整體看，這3個縣市的生態(tài)安全水平與其他縣市相比偏低。安圖、圖們、汪清3個縣市的生態(tài)安全等級構(gòu)成特征相似，表現(xiàn)為較安全等級占主體，所占比例分別為54.29%、67.36%和64.99%，其次為臨界安全等級，少量分布等級極端的安全等級，而較不安全等級比例較小，并且不存在不安全等級。這3個縣市整體生態(tài)安全水平較高，生境質(zhì)量較高，抗干擾能力和恢復(fù)能力較強(qiáng)?，q春的生態(tài)安全等級構(gòu)成特征表現(xiàn)為在安全和較安全等級上集中，兩個等級所占比例分別為52.36%和36.59%，臨界安全和較不安全等級只占到9.49%和1.48%，不存在不安全等級，整體生態(tài)安全水平高，生境質(zhì)量高，抗干擾能力和恢復(fù)能力強(qiáng)。

4 結(jié)論及討論

本文基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(P-S-R)模型構(gòu)建生態(tài)安全評價體系對圖們江地區(qū)進(jìn)行基于空間的生態(tài)安全評價。研究區(qū)生態(tài)安全狀態(tài)以較安全等級Ⅳ為主，整體上說明區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，系統(tǒng)服務(wù)功能較為完善，抵御外界干擾能力較強(qiáng)，生態(tài)結(jié)構(gòu)較完整，受干擾后一般可恢復(fù)，生態(tài)問題較少，生態(tài)災(zāi)害較少。在空間上呈現(xiàn)出區(qū)域東西兩端生態(tài)安全水平高，中部較低的趨勢。生態(tài)安全等級較高地區(qū)集中在地勢平坦的平原、溝谷處，而生態(tài)安全等級較低的地區(qū)主要集中在海拔和坡度較大的山地地區(qū)。同時在人為影響強(qiáng)烈的地區(qū)生態(tài)安全水平和等級都表現(xiàn)出極低的水平。通過統(tǒng)計各行政單元的平均生態(tài)安全指數(shù)反映各行政區(qū)的生態(tài)安全狀況，平均生態(tài)安全指數(shù)大小的排列順序是琿春>圖們>安圖>汪清>延吉>龍井>和龍，即生態(tài)安全狀態(tài)依次降低，環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)、抗外界干擾能力和恢復(fù)能力呈依次降低的態(tài)勢。各個縣市所呈現(xiàn)的生態(tài)安全等級構(gòu)成也有所差異，這些差異產(chǎn)生的原因除上述的地形等自然因素影響外，人為因素也成為主要驅(qū)動因素。人為干擾越強(qiáng)的地區(qū)，對生態(tài)系統(tǒng)的影響也越為嚴(yán)重，從而在生態(tài)安全方面表現(xiàn)為水平較低；而未受人類活動干擾或影響較少的地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)仍處于自然狀態(tài)，表現(xiàn)出的生態(tài)安全水平較高。然而另一個方面，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的地區(qū)，相應(yīng)的對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的政策措施也相對完善，這就使得在對抗生態(tài)環(huán)境破壞和干擾時，其反應(yīng)能力和恢復(fù)能力也就越強(qiáng)，因而從另外一個方面提升了該地區(qū)的生態(tài)安全水平。由評價結(jié)果可以看出雖然區(qū)域生態(tài)安全狀態(tài)較好，但仍有部分地區(qū)生態(tài)安全水平較低，區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平處于部分不平衡狀態(tài)，因此，在區(qū)域開發(fā)建設(shè)時應(yīng)注意這方面因素，從政策制定和實(shí)施層面重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)是確保區(qū)域生態(tài)安全，推動區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要保障，應(yīng)繼續(xù)給予生態(tài)安全等級較低的地區(qū)和縣市相應(yīng)的政策支持，以保證區(qū)域內(nèi)生態(tài)安全水平的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

本文以柵格和行政區(qū)為評價單元進(jìn)行生態(tài)安全評價，避免了單由統(tǒng)計數(shù)據(jù)評價的片面性，但統(tǒng)計數(shù)據(jù)是以市(縣)為統(tǒng)計單元的，導(dǎo)致評價結(jié)果在空間上有明顯的行政區(qū)邊界差異，如果可以進(jìn)一步獲得鎮(zhèn)、鄉(xiāng)等更小行政單元的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將會大大提高評價結(jié)果的空間精度。在生態(tài)安全評價框架方面，在目前的研究中尚未形成完善的評價體系和方法范式，所以本研究最大程度上吸取了前人的研究成果，同時結(jié)合本研究區(qū)的實(shí)際情況選擇了評價體系、方法，盡可能的保證了研究的科學(xué)性和合理性，但并不具有廣泛推廣性，在今后的研究中有待進(jìn)一步完善。

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Oneco-securityevaluationintheTumenRiverregionbasedonRS&GIS

NAN Ying*, JI Zhe，F(xiàn)ENG Hengdong, ZHANG Chongchong

TheDepartmentofGeography,YanbianUniversity,Yanji133002,China

Global change and problems related to sustainable development have increased to the point where they have become the core of a wide variety of scientific research all over the world, with research related to ecological stability having become the most important part of resolving these crucial issues. Past research related to ecological stability had no widely used and accepted methodology and lacked repeatability and consistent tactics. Therefore, techniques required for research related to regional ecological stability need further study and exploration. The Tumen River serves as a border between China and North Korea and for 15km, North Korea and Russia. This study of the Tumen River region primarily used remote sensing images and related statistical data to develop an evaluation index system which included 22 evaluation indices and was established based on a proportional specimen resistance (PSR) model. Using the index system, the analytic hierarchy process was used to assign weights and then an ecological stability index (ESI) was computed; the ESI values were divided into 5 grades and used to spatially assess the ecological stability of the Tumen River Region. The results show that the ecological stability of this region primarily falls into grade IV which indicates that the regional is generally ecologically stable, with grade V being the most stable and secure. The spatial areas of land classified in each grade were ranked as follows: Ⅳ>Ⅲ> Ⅴ>Ⅱ >Ⅰ with the percentages of 49.56%, 33.89%, 9.14%, 6.48%, and 0.94% of the total land area in the Tumen River Region in each rank, respectively. The ESI revealed some significant spatial differences; the ecological stability was high in the east and west but was low in the middle of the region. Based on topography, areas with a high ecological stability grade were concentrated in the flat plains and valleys while areas with a low grade were concentrated in the steep hilly areas at higher altitudes. Areas strongly affected by anthropogenic activities were in the low ecological stability grades. Also, the mean ESI and the ecological stability grades were counted and analyzed based on administrative divisions. The ecological stability and the structure of the grades varied from city to city and ranked as follows: Hunchun > Tumen > Antu > Wangqing > Yanji > Longjing > Helong. There were also some differences in structure of the ecological stability grade of every city. The differences were primarily caused by serious human impacts and some natural factors so the ecological stability was low in some residential areas and some areas around traffic routes. But in some cities or counties the ecological stability was better than expected because the environmental protection policies and measures were relatively well implemented in these cities. So, it is necessary to pay attention to the policies related to ecological protection to ensure the ecological stability of the region which can also promote sustainable development of the region. Generally, in Tumen River Region, the eco-environmental quality was good, the ecosystem services were stable and the ability of the ecosystem to deal with stress was high. Also, there were rare negative ecological issues and ecological disasters in the region.

eco-stability assessment; remote sensing and GIS; PSR model; Tumen River Region

國家自然科學(xué)基金資助項目(41071333，41110006)

2012- 05- 07;

2012- 09- 11

*通訊作者Corresponding author.E-mail: nanying@ybu.edu.cn

10.5846/stxb201205070663

南穎，吉喆，馮恒棟，張沖沖.基于遙感和地理信息系統(tǒng)的圖們江地區(qū)生態(tài)安全評價.生態(tài)學(xué)報,2013,33(15):4790- 4798.

Nan Y, Ji Z，F(xiàn)eng H D, Zhang C C.On eco-security evaluation in the Tumen River region based on RS&GIS.Acta Ecologica Sinica,2013,33(15):4790- 4798.