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        基于GIS 的達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量綜合評價

        2015-12-20 06:48:14谷俊杰胡君德梁卓娜包美霞
        綏化學院學報 2015年5期
        關鍵詞:達拉特旗行政村格網(wǎng)

        谷俊杰 胡君德 梁卓娜 包美霞

        (內(nèi)蒙古師范大學地理科學學院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010022)

        目前已有很多學者對生態(tài)環(huán)境質量進行定量研究[1-5],如2007年仙巍和王振華應用遙感與GIS技術分別對岷江上游和南水北調(diào)雅礱江工程區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量進行研究[6-7],2010年劉燕,劉康采用綜合指數(shù)評價法對陜北黃土高原生態(tài)質量進行評價研究[8],上述研究主要以行政縣為評價單元,沒能反應縣域內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境質量差異,顯然在一定程度上使研究成果與實際情況不符,而格網(wǎng)GIS技術能夠有效解決這一突出問題[9]。因此,本文選擇西部耕地新墾區(qū)達拉特旗為研究區(qū)域,依據(jù)國土資源部土地利用重點實驗室開展的全國“重點區(qū)域土地生態(tài)狀況調(diào)查與評估技術規(guī)范”,確定達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指標體系,借助ArcGIS軟件,分別以行政村和500×500m格網(wǎng)為評價單元,對達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量進行粗評估和精細評估研究,較為客觀地反映了粗評估和精細評估結果的差別,揭示了達拉特旗區(qū)域內(nèi)部生態(tài)環(huán)境質量差異。

        一、研究區(qū)概況

        達拉特旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市北部,東與準格爾旗相連,南與鄂爾多斯市轄區(qū)東勝區(qū)交界,西與杭錦旗接壤,北與包頭市轄區(qū)、土默特右旗及巴彥淖爾市烏拉特前旗隔黃河相望,總面積824107.11公頃,轄8個蘇木鎮(zhèn),總人口34萬,地勢南高北低,呈階梯狀,中部為庫布其沙漠區(qū),屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候,降水資源豐富,主要有黃河、哈什拉川、黑賴溝、東柳溝等河流。2012年年末達拉特旗耕地、林地、草地、城鎮(zhèn)及工礦用地、濕地面積分別為149582.88公頃、174861.88公 頃、322164.87公 頃、5149.31公 頃 和13344.73公頃,分別占總面積的18.15%、21.22%、39.09%、0.62%和1.62%。

        二、數(shù)據(jù)來源及評價方法

        (一)數(shù)據(jù)來源。以研究區(qū)第二次全國土地資源調(diào)查和2009—2012年土地利用變更調(diào)查遙感影像圖、地形圖、地質地貌圖、氣象部門資料、統(tǒng)計部門提供的相關人口經(jīng)濟資料等為主要數(shù)據(jù)源,少數(shù)不全的資料通過相關數(shù)據(jù)替代估算等方法加以補充。

        (二)評價指標體系的建立與權重確定。達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量指標體系由土地生態(tài)狀況基礎性指標、土地生態(tài)狀況結構性指標、土地污染、損毀與退化狀況指標、生態(tài)建設與保護綜合效應指標和區(qū)域性指標等5個準則層,13個指標層、39個元指標層構成。各指標層分別采用特爾斐法、層次分析法、因素成對比較法等方法確定權重,最終確定多方法綜合權重,如表1所示。

        表1 達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指標體系及權重

        (三)指標數(shù)據(jù)標準化處理。由于各個指標具有自己的相應量綱,指標之間沒有可比性,所以首先要對指標進行標準化處理,正向指標和負向指標標準化處理模型如下:

        正指標標準化處理模型:Xij=(xij-mi)/(Mi-mi)

        負指標標準化處理模型:Yij=(Mi-yij)/(Mi-mi)

        式中:xij、yij為實際值;Mi為最大值、mi為最小值

        (四)土地生態(tài)質量綜合評價方法。土地生態(tài)環(huán)境質量綜合分值計算公式如下:

        其中,S為土地生態(tài)環(huán)境質量綜合分值;Wi為一級指標權重;m為元指標數(shù)量;Wk為元指標的權重;Yk為元指標分值。

        三、達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量綜合評價

        (一)以行政村為評價單元的粗評估。按照達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量綜合評價指標體系,對指標數(shù)據(jù)信息按行政村進行提取,標準化處理后,進行綜合評價分值計算,結果表明,達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量屬中等級別,土地生態(tài)環(huán)境質量綜合得分值集聚在1.06-1.69之間,依據(jù)總分頻率直方圖分值突變處作為區(qū)段分界點,劃分達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量等級,如圖1所示。

        結果表明,達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量為中等級別,從劃分行政村等級數(shù)目上看,質量中等的行政村34個,占總數(shù)的25.95%,質量較優(yōu)和質量較差的行政村數(shù)都為32個,僅次于質量中等的行政村數(shù)目,質量優(yōu)和質量差的行政村數(shù)目相對較少,分別為17和16個;從各等級行政村所占面積上看,質量較差行政村所占面積最大,為3189.73km2,占總面積的38.69%,其次是質量中等行政村面積,占總面積的19.09%,面積所占比例最少的是質量優(yōu)等行政村,面積僅為456.40km2,約為質量較差行政村面積的七分之一;從各土地生態(tài)環(huán)境質量級別分布情況來看,質量優(yōu)、質量良好、質量中等的行政村主要分布在沿黃河沿岸、與包頭接壤的地區(qū),質量較差、質量差的行政村主要分布在達拉特旗的西南側,庫布其沙漠東側。

        圖1 達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量等級

        (二)格網(wǎng)化精細評估。結合當?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀,利用ArcGIS軟件,將達拉特旗以500×500m網(wǎng)格劃分成33614個評價單元,對達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量進行格網(wǎng)化精細評估,根據(jù)指標綜合打分法,得出達拉特旗土地生態(tài)質量綜合得分聚集在0.36—0.65之間,采用頻率直方圖數(shù)值突變處作為分值區(qū)域的分界點,得到達拉特旗格網(wǎng)化精細評估結果,如圖1所示。

        達拉特旗土地生態(tài)質量處于中等水平,質量較差的格網(wǎng)數(shù)量最大,面積占到總面積的35.34%,質量中等和質量較優(yōu)的格網(wǎng)數(shù)分別占總面積的21.21%、18.65%,質量差的格網(wǎng)數(shù)次之,占總面積的17.52%,質量優(yōu)的格網(wǎng)數(shù)最少,占總面積的7.28%。按照行政村界線看,受到格網(wǎng)劃分影響,大部分行政村邊界處都存在兩種土地生態(tài)環(huán)境質量等級,土地生態(tài)環(huán)境質量中等格網(wǎng)分布最廣,覆蓋64個行政村,質量差的格網(wǎng)覆蓋行政村數(shù)目最少為25個。通過對比達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量等級與各指標層的關系,可以看出,土地生態(tài)狀況結構性指標層是引起等級差異性的主要影響因素,在該指標層中無污染高等級耕地比例、天然草地比例、城鎮(zhèn)建設用地比例的影響最大,如達拉特旗土地生態(tài)質量較差等級主要位于達拉特旗西南部,只有樹林召城區(qū)位于北部,主要影響因素即為城市建設用地覆蓋面積較大;達拉特旗耕地主要位于達拉特旗北部,黃河沿岸地區(qū),這與土地生態(tài)環(huán)境質量優(yōu)和較優(yōu)等級走向相符;天然草地主要分布在達拉特旗西南部,該指標覆蓋處基本屬于達拉特旗土地生態(tài)質量較差和質量差等級處。

        (三)對比分析。對比以行政村為評價單元的粗評估結果和格網(wǎng)化精細評估結果,得出達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量都處于中等水平,但各土地生態(tài)環(huán)境質量級別總面積相差較大,其中質量較差級別相差最大,格網(wǎng)化精細評估結果比行政村粗評估結果少277.03km2,質量中等級別相差面積次之,為174.80km2、質量較優(yōu)的相差最少為13.23km2。粗評估和精細評估相對比,質量優(yōu)、質量較優(yōu)、質量中等、質量較差、質量差相差面積占粗、精評估各質量級別平均面積之和的比重分別是27.20%、0.86%、10.52%、9.08%和1.94%。

        其中變化差異較大的是東興村,在行政村粗評估中東興村為質量中等級別,但在格網(wǎng)精評估中東興村有38個格網(wǎng)為質量優(yōu)等級別、22個格網(wǎng)為質量較優(yōu)級別,主要原因是東興村有林地和無污染高等級耕地分布較好,在格網(wǎng)化精評估時直接影響土地生態(tài)環(huán)境質量。其他130個行政村內(nèi)部包括兩種質量等級的較多,一般以同時包括相鄰兩質量等級為主,質量優(yōu)和質量較優(yōu)格網(wǎng)共同覆蓋的行政村數(shù)目為31個,占行政村總數(shù)的23.66%;質量較優(yōu)和質量中等格網(wǎng)共同覆蓋32個行政村,所占比例為24.33%;質量中等和質量較差以及質量較差和質量差格網(wǎng)也分別覆蓋23個和21個行政村。如溝心召村326個格網(wǎng)為質量優(yōu)級別,705個格網(wǎng)為質量較優(yōu)級別,行政村內(nèi)部質量較優(yōu)格網(wǎng)面積占總面積的68.38%;馬場壕村內(nèi)部質量中等格網(wǎng)面積占總面積的67.93%;吳四屹堵村質量中等和質量較差格網(wǎng)面積各占一半,主要受土地生態(tài)狀況結構性指標層中的生態(tài)基礎設施用地比例指標影響;補錄梁村質量差等級格網(wǎng)數(shù)為197個,占總面積的53.83%。

        四、結論

        通過對鄂爾多斯市達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量進行綜合評價,可以發(fā)現(xiàn)達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量存在以下特征:

        (一)達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量處于中等級別,空間差異性較大,西南部地區(qū)土地生態(tài)環(huán)境質量相對較差,黃河沿岸地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量相對較好。

        (二)采用格網(wǎng)GIS技術進行土地生態(tài)環(huán)境質量評估,可以更為精確的反映行政村內(nèi)部土地生態(tài)環(huán)境質量的空間差異,以行政村為評價單元粗評估和格網(wǎng)化精細評估結果相比較,質量優(yōu)、質量中等級別面積分別增加143.69km2、174.80km2,質量較優(yōu)、質量較差、質量差等別面積分別減少13.23km2、277.03km2和28.21km2,質量優(yōu)、質量較優(yōu)、質量中等、質量較差、質量差相差面積占粗、精評估各質量級別平均面積之和的比重分別是27.20%、0.86%、10.52%、9.08%和1.94%。

        (三)對比達拉特旗土地生態(tài)環(huán)境質量等級與各評價指標分布情況,發(fā)現(xiàn)土地生態(tài)狀況結構性指標層中的無污染高等級耕地比例、天然草地比例、城鎮(zhèn)建設用地比例對于達拉特旗土地生態(tài)質量影響較大。

        [1]程偉,吳秀芹,蔡玉梅.基于GIS 的村級土地生態(tài)評價研究——以重慶市江津區(qū)燕壩村為例[J].北京大學學報(自然科學版),2012(6).

        [2]黃寶榮,歐陽志云,張慧智等.1996-2005 年北京城市生態(tài)質量動態(tài)[J].應用生態(tài)學報,2008(4).

        [3]李發(fā)榮.基于GIS 和RS 的蘭州市生態(tài)環(huán)境質量縱向評價研究[D].蘭州大學,2011.

        [4] ??〗? 基于時空動態(tài)的干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境質量評價——以甘肅省石羊河流域為例[D].陜西師范大學,2011.

        [5]李科文.基于GIS 的遼寧省生態(tài)環(huán)境質量綜合評價[D].大連理工大學,2013.

        [6]仙巍,邵懷勇.基于遙感與GIS 的岷江上游生態(tài)環(huán)境質量研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2007(2).

        [7]王振華.基于遙感和GIS 的生態(tài)環(huán)境質量評價——以南水北調(diào)雅礱江工程區(qū)為例[D]. 中國科學院青海鹽湖研究所,2007.

        [8]劉燕,劉康.陜北黃土高原生態(tài)質量評價研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2010(6).

        [9]薛亮,任志遠.基于格網(wǎng)GIS 的關中地區(qū)生態(tài)安全研究[J].地理科學,2011(1).

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