文/吳少鋒、 周君佐、朱珍芳 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510642

都市圈城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)生態(tài)敏感性研究
——以廣州市白云區(qū)為例

文/吳少鋒、 周君佐、朱珍芳 華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510642

在對(duì)廣州市白云區(qū)實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文選取地形地貌、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口情況5個(gè)方面13個(gè)指標(biāo)構(gòu)建白云區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用主成分分析法確定各生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。在ArcGIS支持下，對(duì)廣州市白云區(qū)生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)與分區(qū)。結(jié)果表明：白云區(qū)分為極敏感區(qū)、高度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)和不敏感區(qū)五個(gè)區(qū)域，分別占白云區(qū)總面積的5.88%、9.28%、19.77%、30.26%、34.81%。白云區(qū)總體生態(tài)敏感性較低，以不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)為主。從總的空間分布來看，白云區(qū)生態(tài)敏感性分布呈現(xiàn)出自北向南的逐漸過渡的趨勢，且南部地區(qū)整體比北部地區(qū)敏感。結(jié)合白云區(qū)生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果和實(shí)際情況，本文將白云區(qū)分為保護(hù)提升區(qū)、優(yōu)化保護(hù)區(qū)和保護(hù)防治區(qū)。最后，本文提出了提升白云區(qū)生態(tài)環(huán)境的政策建議。

都市圈；城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)；生態(tài)敏感性；ArcGIS

隨著我國工業(yè)化和城市化的快速推進(jìn)，大量人口涌入城市，造成城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，大量農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)榉寝r(nóng)用地，給生態(tài)造成極大的壓力。城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)作為既不同于城市，也不同于農(nóng)村的獨(dú)特區(qū)域，土地過度開發(fā)、生態(tài)破壞嚴(yán)重、人口急劇膨脹等問題逐漸凸顯，城鄉(xiāng)交區(qū)生態(tài)環(huán)境問題越來越受到關(guān)注。

生態(tài)敏感性是指生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外界自然環(huán)境變化和人類行為的敏感程度，反映了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生生態(tài)問題的難易程度和可能性大小?！?】生態(tài)敏感性不僅取決于生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也取決于生態(tài)系統(tǒng)外部受到的脅迫程度。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定，對(duì)外部環(huán)境反應(yīng)就越敏感。生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)是診斷區(qū)域發(fā)生潛在生態(tài)問題，識(shí)別生態(tài)敏感性因子的重要手段，也是生態(tài)環(huán)境整治的必要環(huán)節(jié)之一。【2】生態(tài)敏感性的研究最早見于美國學(xué)者麥克哈格1967年在《設(shè)計(jì)結(jié)合自然》一書中對(duì)紐約斯塔騰島生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)的研究?！?】隨后大量學(xué)者對(duì)生態(tài)敏感性做了廣泛研究，但是大多集中于某一具體的生態(tài)問題?！?】在研究方法上比較成熟，而且廣泛運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS等技術(shù)手段?！?】國內(nèi)對(duì)生態(tài)敏感性研究興起于1999年左右，這個(gè)時(shí)段主要研究某一生態(tài)問題的生態(tài)敏感性，例如土壤鹽漬化【6】、地質(zhì)環(huán)境敏感性【7】等。2007年開始，相關(guān)研究開始增多。通過中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫（CNKI）能夠搜到16篇以生態(tài)敏感性為關(guān)鍵字的核心期刊論文，研究對(duì)象擴(kuò)展到某一流域【8】、某一城市【9】和某一地類特征區(qū)域【10】等。2010對(duì)生態(tài)敏感性的研究達(dá)到頂峰，之后一直保持著較高的水平。

廣州市作為國際化的大都市，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化的加速，大量人口涌入、城市邊界不斷擴(kuò)張，城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題也越來越受到關(guān)注。但是，以往學(xué)者對(duì)生態(tài)敏感性的研究大多針對(duì)某一場地【11】，如某一濕地【12】、某一流域【13】、某一生態(tài)保護(hù)區(qū)【14】或者針對(duì)某一生態(tài)問題區(qū)域【15】，如水土流失【16】、土地沙化【17】等。在研究尺度上，主要集中在國家級(jí)【18】、省級(jí)【19】、市級(jí)層面【20】，縣（區(qū)）級(jí)、鎮(zhèn)級(jí)尺度的研究較少，而都市圈城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)的研究更尚不多見。同時(shí)，在評(píng)價(jià)因子的選擇上，以往的研究對(duì)自然因素關(guān)注較多，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素關(guān)注較少。白云區(qū)是一個(gè)典型的都市圈城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)，對(duì)該地區(qū)的生態(tài)敏感性進(jìn)行研究，既可為該地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)，也可為也可以為該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供指導(dǎo)。

1、研究區(qū)域概況

白云區(qū)位于廣州市中心城區(qū)的北面，北接花都、從化，東鄰增城，西接南海，面積795.79平方公里，南連黃埔區(qū)、天河區(qū)、越秀區(qū)、荔灣區(qū)，下轄4個(gè)中心鎮(zhèn)、118個(gè)村民委員會(huì)和247個(gè)居民委員會(huì)。2010年全區(qū)完成生產(chǎn)總值930.36億元，同比增長13%。2010年白云區(qū)外來流動(dòng)人口和外來常住人口均超過百萬，給生態(tài)環(huán)境帶來極大的壓力。白云區(qū)主要以平原和丘陵為主，北部和東北部的地勢較高，低山丘陵地區(qū)主要分布在廣從斷裂帶以東和瘦狗嶺斷裂帶以北。白云區(qū)的平原主要為流溪河沖積形成的平原和珠江三角洲本身固有平原，多處位于廣從斷裂帶以西。東北部及北部的基巖是堅(jiān)硬的、塊狀變質(zhì)巖和花崗巖，以低山為主，谷深，坡陡。丘陵因?yàn)榛鶐r是中粗?；◢弾r，抗風(fēng)化能力較弱，常年風(fēng)蝕情況下，容易形成山坡平緩，而且山頂渾園的地勢。白云區(qū)肩負(fù)著廣州的生態(tài)環(huán)境修復(fù)重任，計(jì)劃將其作為中心城區(qū)北部的重要生態(tài)核心區(qū)，中央綠色休閑區(qū)和廣州市生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)。

2、評(píng)價(jià)過程

2.1 評(píng)價(jià)因子選擇

對(duì)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)因子的選擇至關(guān)重要。由于所評(píng)估的是都市圈城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)生態(tài)敏感性，在選擇評(píng)價(jià)因子的時(shí)候要充分考慮到社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)生態(tài)敏感性的影響。通過參考相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)地調(diào)研，選取地形地貌、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口情況5個(gè)評(píng)價(jià)因子共13個(gè)指標(biāo)構(gòu)成白云區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。具體如表1所示：

2.2 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

評(píng)價(jià)尺度的選擇是生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)，包括單因子評(píng)價(jià)和多因子評(píng)價(jià)的前提條件。評(píng)價(jià)尺度的確定通常要求最低精確到米的級(jí)別，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際評(píng)價(jià)要求進(jìn)行選擇。本文對(duì)白云區(qū)進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程中選擇行政邊界和柵格兩種選擇方式。行政邊界，顧名思義就是以行政區(qū)劃為導(dǎo)向進(jìn)行生態(tài)敏感區(qū)域的分級(jí)劃分，本論文研究當(dāng)中結(jié)合白云區(qū)的行政區(qū)劃情況，再依據(jù)白云區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒資料，把鎮(zhèn)級(jí)和街道看成同一個(gè)級(jí)別。白云區(qū)總共有14個(gè)街道和4個(gè)鎮(zhèn)，本文根據(jù)行政邊界的劃分，對(duì)白云區(qū)的流動(dòng)人口，常住人口，耕地面積，林業(yè)種植，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，人口自然增長率，產(chǎn)業(yè)布局現(xiàn)狀，發(fā)展戰(zhàn)略等八個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)因子進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)。柵格是遙感地圖的最小組成單元，而且在地理信息系統(tǒng)軟件中，每個(gè)柵格都有自身獨(dú)特的代碼，這樣的話，柵格的選擇具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢，容易在軟件中進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃。本文結(jié)合白云區(qū)內(nèi)的實(shí)際地理情況和現(xiàn)有的遙感地圖數(shù)據(jù)，最后選136.7m×136.7m柵格尺度為最小格式進(jìn)行后期評(píng)價(jià)，主要運(yùn)用于高程，坡度，植被，生態(tài)多樣性，功能區(qū)劃，共五個(gè)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)過程。

2.3 數(shù)據(jù)處理

本研究所收集的有關(guān)數(shù)據(jù)和參考文獻(xiàn)主要有：《2010年廣州市白云區(qū)的土地運(yùn)用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)》、《2010年白云區(qū)高程坡度數(shù)據(jù)》、《廣州市白云區(qū)風(fēng)景名勝區(qū)總體規(guī)劃（2009-2025）》，《白云區(qū)臨空產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《2010年廣州市白云區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》。研究過程中主要使用的軟件：ARCGIS9、ERDAS8.9、YAAHP0.5.2。采用的遙感圖像是從QuickBird（快鳥）衛(wèi)星上面獲得的，QuickBird作為全球領(lǐng)先的遙感數(shù)據(jù)傳送衛(wèi)星，其提供的遙感數(shù)據(jù)往往比其他一般的商業(yè)衛(wèi)星的分辨率更高，相對(duì)也更能反映白云區(qū)的實(shí)際情況。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文對(duì)遙感數(shù)據(jù)主要采用輻射校正和幾何校正。結(jié)合白云區(qū)土地運(yùn)用的實(shí)際情況，參考國家土地分類系統(tǒng)，對(duì)遙感影像進(jìn)行細(xì)化分割后，將土地運(yùn)用類型分類為：水庫水、湖泊水、河流水、坑塘水、農(nóng)田水、灘涂、水澆地、水田、水工建筑用地、鐵路用地、采礦用地、設(shè)施農(nóng)用地、自然修復(fù)區(qū)、灌木林、民用機(jī)場、林地、旱地、城鎮(zhèn)用地、園地、農(nóng)村道路、農(nóng)村居民地、其他林地、其他建設(shè)用地、公路用地等。

2.4 評(píng)價(jià)方法

生態(tài)系統(tǒng)的對(duì)外界反應(yīng)的敏感程度往往是多個(gè)影響因子共同作用形成的，既取決于各個(gè)單因子的分布狀況和各個(gè)單因子的影響強(qiáng)度，也取決于各個(gè)單因子結(jié)合形成的對(duì)外界干擾的綜合反應(yīng)情況。所以，在進(jìn)行生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的時(shí)候多采用生態(tài)敏感性單因子評(píng)價(jià)和多因子評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法。生態(tài)敏感綜合性評(píng)分公式如下：

式中，ssj為j空間單元某評(píng)價(jià)因子的生態(tài)敏感性指數(shù)；C(i,j)為j空間單元i評(píng)價(jià)因子的生態(tài)敏感性分級(jí)數(shù)值；Wi為i因子的權(quán)重；n為因子個(gè)數(shù)。

2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的方法很多，但經(jīng)驗(yàn)法等等方法為主觀權(quán)重賦值方法。本文運(yùn)用主成分分析法確定各生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，相對(duì)于其他主觀權(quán)重賦值法具有更強(qiáng)的客觀性。最終確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重如表1所示：

表1 指標(biāo)賦值及權(quán)重

3、評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)各個(gè)單因子生態(tài)敏感性指數(shù)和權(quán)重，在ArcGIS中進(jìn)行疊加處理，得到白云區(qū)綜合生態(tài)敏感性分布圖如圖1所示：

圖1 生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

圖2 生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分區(qū)面積比例

通過統(tǒng)計(jì)分析可知，白云區(qū)內(nèi)生態(tài)敏感性可以分為不敏感，輕度敏感，中度敏感，高度敏感和極敏感五種類型，其中不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)主要位于白云區(qū)的西北部，兩者相互交替混雜，沒有明顯規(guī)律。而中度敏感區(qū)，高度敏感區(qū)和極敏感區(qū)主要位于白云區(qū)的東南部，三者也是相互交替，沒有明顯規(guī)律，占地面積相對(duì)小于不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)。不敏感區(qū)占地面積為277平方千米，占整個(gè)白云區(qū)面積的34.81%，輕度敏感區(qū)占地面積為240.8平方千米，占整個(gè)白云區(qū)面積的30.26%，中度敏感區(qū)占地面積為157.3平方千米，占整個(gè)白云區(qū)面積的19.77%，高度敏感區(qū)占地面積為73.8平方千米，占整個(gè)白云區(qū)面積的9.28%，極敏感區(qū)占地面積為46.89平方千米，占整個(gè)白云區(qū)面積的5.88%。

4、生態(tài)保護(hù)策略

經(jīng)濟(jì)發(fā)展要同生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)，生態(tài)越敏感的區(qū)域越需要在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。結(jié)合上述對(duì)白云區(qū)生態(tài)敏感性分析結(jié)果和白云區(qū)實(shí)際情況，本文將白云區(qū)劃分為生態(tài)保護(hù)提升區(qū)、生態(tài)優(yōu)化保護(hù)區(qū)和生態(tài)保護(hù)防治區(qū)。

4.1 生態(tài)保護(hù)提升區(qū)

生態(tài)極敏感區(qū)和高度敏感區(qū)屬于保護(hù)提升區(qū)，主要位于白云區(qū)的東南部。生態(tài)保護(hù)提升區(qū)易受到人為干擾，而且一旦破壞很難短期恢復(fù)。生態(tài)保護(hù)提升區(qū)應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)現(xiàn)有生態(tài)用地，盡量壓縮建設(shè)用地空間，增加生態(tài)用地比例，禁止一切破壞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的開發(fā)活動(dòng)。同時(shí)要提高森林覆蓋率，改善土地利用模式，適度開拓水體、森林等，增強(qiáng)水源涵養(yǎng)、水土保持等功能，全面保障生態(tài)安全。

4.2 生態(tài)優(yōu)化保護(hù)區(qū)

中度生態(tài)敏感區(qū)屬于優(yōu)化保護(hù)區(qū)，主要位于白云區(qū)的東南部和西南部。這部分地區(qū)可適度進(jìn)行建設(shè)用地與生態(tài)用地的空間置換，優(yōu)化生態(tài)空間布局和城市規(guī)劃。在建設(shè)用地開發(fā)過程中應(yīng)仍以“保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境為指導(dǎo)原則進(jìn)行適度開發(fā)”，保證景觀生態(tài)用地在土地利用結(jié)構(gòu)中比例不下降。對(duì)于人類行為活動(dòng)過度的區(qū)域應(yīng)當(dāng)安排專職人員進(jìn)行限制。加大環(huán)境保護(hù)執(zhí)法力度，對(duì)違規(guī)違法建筑堅(jiān)決拆除。

4.3 生態(tài)保護(hù)防治區(qū)

輕度生態(tài)敏感區(qū)和不敏感區(qū)屬于生態(tài)保護(hù)防治區(qū)，主要位于白云區(qū)的西北部，兩者相互交替混雜。這部分地區(qū)可適當(dāng)鼓勵(lì)建設(shè)用地開發(fā)利用，但必須嚴(yán)格控制“三廢”的排放。在土地開發(fā)過程中，需要加強(qiáng)土地開發(fā)過程中及開發(fā)后對(duì)生態(tài)空間的污染預(yù)警及其防治，統(tǒng)籌優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和布局，注重人與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。要重點(diǎn)關(guān)注生態(tài)保護(hù)防治區(qū)的綠地修復(fù)情況，盡可能的提高植被覆蓋率，在提高植被覆蓋率的基礎(chǔ)上，建設(shè)防護(hù)綠地。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，通過建設(shè)生態(tài)示范區(qū)、完善城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施等途徑努力改善人居環(huán)境。

結(jié)論：

本文選取地形地貌、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人口情況5個(gè)方面13個(gè)指標(biāo)構(gòu)建白云區(qū)生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用主成分分析法確定各生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。在ArcGIS支持下，對(duì)廣州市白云區(qū)生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)與分區(qū)。白云區(qū)總體生態(tài)敏感性較低，以不敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)為主。從總的空間分布來看，白云區(qū)生態(tài)敏感性分布呈現(xiàn)出自北向南的逐漸過渡的趨勢，且南部地區(qū)整體比北部地區(qū)敏感。依據(jù)白云區(qū)生態(tài)敏感性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合白云區(qū)實(shí)際情況，將白云區(qū)分為主要修復(fù)區(qū)、次要修復(fù)護(hù)區(qū)、修復(fù)過渡區(qū)和經(jīng)濟(jì)修復(fù)區(qū)四個(gè)分區(qū)。

白云區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，要在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)上有新的作為和新的突破，堅(jiān)決杜絕那些對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅的企業(yè)落戶白云區(qū)。同時(shí)，要發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢和豐富的資源稟賦優(yōu)勢，積極發(fā)展觀生態(tài)產(chǎn)業(yè)。加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)力度，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

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Study on the ecological sensitivity of Metropolitan urban-rural areas ——with the example of Baiyun District of Guangzhou City

based on the investigation of the Baiyun District of Guangzhou City，the ariticle choose 5 indicators including 13 indexes to build the evaluation index system of ecological sensitivity of Baiyun District.Principal component analysis (PCA) and ArcGIS are applied.Research results show that Baiyun District is divided into five regions, which are extremely sensitive area, highly sensitive area, moderate sensitive area, light sensitive area and non sensitive area, respectively，accounting for 5.88%, 9.28%, 19.77%, 30.26%, 34.81%, of the total area of Baiyun District.The overall ecological sensitivity of Baiyun District is relatively low, the sensitive area and the light sensitive area are the main areas.From the total spatial distribution, the eco sensitivity distribution of Baiyun District showed a gradual transition from north to south, and the southern region was more sensitive than the northern area.Combined with the results of the comprehensive evaluation of the ecological sensitivity and Specific circumstances of Baiyun District, Baiyun District is divided into three zones, Protection and promotion area, Optimized and protection area, Protection and Prevention area.Finally, the ariticle put forward some policy suggestions for improving the ecological environment of Baiyun District.

Metropolitan—Urban areas Ecological sensitivity ArcGIS