曹先密,陶 鈞

(常州市武進規(guī)劃與測繪院，江蘇 常州 213159)

基于GIS的環(huán)滆湖地區(qū)生態(tài)敏感性分析

曹先密,陶 鈞

(常州市武進規(guī)劃與測繪院，江蘇 常州 213159)

生態(tài)敏感性分析是城市規(guī)劃編制研究的重要依據(jù)，運用GIS空間分析技術可以有效地實現(xiàn)生態(tài)敏感性定量分析。文中以環(huán)滆湖地區(qū)為研究區(qū)，選擇海拔、水域、農(nóng)田、水源保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)和建成區(qū)六項有區(qū)域代表性的生態(tài)因子，借助GIS空間緩沖區(qū)分析、疊加分析等功能，采用因子疊加取最值法得到規(guī)劃研究區(qū)的總體生態(tài)敏感性區(qū)劃，對研究區(qū)生態(tài)敏感性進行定量化分析與評價，為環(huán)滆湖地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護和空間管制規(guī)劃策略制定與用地空間合理布局提供科學依據(jù)、方法支撐和決策支持。

生態(tài)敏感性；GIS；環(huán)滆湖地區(qū)；生態(tài)因子；空間分析

城市與區(qū)域生態(tài)敏感性分析就是通過綜合考慮城市與區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基本構成要素，包括地形地貌、河流水系、植被覆蓋、生態(tài)保護區(qū)、地質(zhì)災害、礦產(chǎn)資源等，辨識對規(guī)劃研究區(qū)總體生態(tài)環(huán)境起決定性作用的生態(tài)實體和生態(tài)要素，并對這些生態(tài)實體和生態(tài)要素進行分析，進而綜合辨識生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域，為規(guī)劃研究區(qū)國民經(jīng)濟與社會發(fā)展規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃、城市與區(qū)域規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃等規(guī)劃中的用地空間布局提供重要的科學依據(jù)[1-2]。由于GIS技術應用日趨成熟，基于GIS綜合建模和空間分析為實現(xiàn)生態(tài)敏感性定量和科學分析實現(xiàn)提供了有效的解決方案。

本文通過選擇有區(qū)域代表性的生態(tài)因子，借助GIS空間緩沖區(qū)分析、疊加分析等功能，采用多因子疊加取最值法對環(huán)滆湖地區(qū)的生態(tài)敏感性進行了深入分析，并對研究區(qū)按生態(tài)敏感度的高低進行分級，為環(huán)滆湖地區(qū)城市規(guī)劃建設和發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

本文以環(huán)滆湖地區(qū)為研究區(qū)(見圖1)，包括143 km2滆湖湖區(qū)和94 km2環(huán)湖陸域。研究區(qū)地處長江三角洲太湖平原西北部，地勢地平，平均海拔為4.31 m；滆湖是蘇南地區(qū)僅次于太湖的第二大淡水湖，沿湖河網(wǎng)密布，研究區(qū)內(nèi)水面面積占69.06%；氣候?qū)俦眮啛釒駶櫦撅L氣候，年平均降水量為1 308.3 mm，年平均氣溫為16.3 ℃；原生植被少，絕大部分為農(nóng)田、苗木種植等人工植被。該區(qū)域?qū)儆诳焖俪鞘谢慕纤l(xiāng)，景觀破碎化程度較高。

圖1 項目研究區(qū)示意圖

1.2 研究方法

城市與區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題的形成與發(fā)展往往是多因子綜合作用的結果，目前城市生態(tài)敏感性的定量測度通常采用基于GIS空間疊置的多因子綜合分析方法，由于不同研究區(qū)的影響因子不同，在GIS空間疊置分析時采用的疊置方法亦不同，主要分為兩大類：取最值法和因子加權疊置法，需要根據(jù)研究區(qū)實際情況和所選因子的限制性程度合理選取多因子綜合分析方法[3-10]。

本研究結合環(huán)滆湖地區(qū)湖泊、河流等水域面積大的現(xiàn)實情況，若采用因子加權疊置方法將會削弱水域斑塊的敏感性程度，因而本文選用多因子疊加求取最值法進行環(huán)滆湖地區(qū)生態(tài)敏感性分析。計算公式如下：

ESmax=MAX(ESi)，i=1,2,3,…,n,

ESmin=MIN(ESi)，i=1,2,3,…,n.

式中:ESmax為取最大值算法下的生態(tài)敏感性總指數(shù)，ESmin為取最小值算法下的生態(tài)敏感性總指數(shù)，ESi為第i個生態(tài)因子的打分值。

1.3 技術路線

在總結生態(tài)敏感性相關研究成果的基礎上，結合環(huán)滆湖地區(qū)實際情況，構建了基于GIS的生態(tài)敏感性分析技術路線,如圖2所示。

圖2 研究技術路線圖

2 研究區(qū)生態(tài)敏感性分析

2.1 數(shù)據(jù)來源與預處理

本文生態(tài)敏感性分析所用到的數(shù)據(jù)具有多源性，主要包括研究區(qū)1∶1 000現(xiàn)勢地形圖，0.1 m分辨率航攝影像圖(2015)；規(guī)劃部門提供的1∶1 000城市建設用地現(xiàn)狀圖，江蘇省滆湖保護規(guī)劃(2006)，江蘇省生態(tài)紅線區(qū)域保護規(guī)劃(2013)，滆湖生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃(2014—2020)等；國土部門提供的土地利用規(guī)劃圖(2014)和土地利用現(xiàn)狀圖等資源。對上述收集到的數(shù)據(jù)進一步編輯與處理，包括錯誤消除、數(shù)學基礎變換(通過GIS空間校正技術將各類數(shù)據(jù)基準統(tǒng)一到常州市獨立坐標系)、數(shù)據(jù)結構與格式的重構、拓撲生成、數(shù)據(jù)壓縮、質(zhì)量評價與控制等操作，保證各類數(shù)據(jù)符合數(shù)據(jù)入庫及空間分析的需求，最終入庫形成標準統(tǒng)一的生態(tài)敏感性因子地理信息數(shù)據(jù)庫。

2.2 影響因子選取及分級賦值體系

考慮生態(tài)敏感性受多方因素的聯(lián)合影響，針對研究區(qū)對象的實際情況，評價因子的篩選也應當有所側(cè)重。通過對環(huán)滆湖地區(qū)自然生態(tài)本底特征分析與關鍵生態(tài)資源的識別，結合研究區(qū)水域面積大、海拔與坡度小等實際情況，根據(jù)區(qū)域特殊性、綜合性、代表性與可操作性原則，選用海拔、水域、農(nóng)田、水源保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)和建成區(qū)六大要素作為生態(tài)敏感性分析的主要影響因子，并按重要性程度劃分為5級[11]，分別賦值9,7,5,3,1(見表1)。

2.3 單因子分析

基于GIS軟件平臺，根據(jù)構建的敏感性因子得分賦值體系，組合使用字段計算器、緩沖區(qū)分析、要素轉(zhuǎn)柵格、柵格計算器、柵格重分類等工具，得到不同單因子的敏感性分析結果(見圖3—圖8)。

環(huán)滆湖地區(qū)生態(tài)敏感性因子中，海拔因子對生態(tài)敏感性的影響較小，因為研究區(qū)在平原地區(qū)，海拔落差小，主要在滆湖北部海拔高程低于0 m的局部區(qū)域體現(xiàn)出中度生態(tài)敏感性；其他生態(tài)因子中，水域因子對該地區(qū)生態(tài)敏感性影響較大，區(qū)域內(nèi)滆湖及各類水源保護性區(qū)域眾多，水資源豐富；農(nóng)田因子的敏感性則是生態(tài)因素和社會因素相結合的結果，基本農(nóng)田為國家明確控制保護地區(qū)，敏感性為最高，一般農(nóng)田則為中等敏感性；生態(tài)保護區(qū)為比較明確的高敏感性地區(qū)；建成區(qū)因子屬于社會作用后的非自然因子，作為對現(xiàn)有生態(tài)非敏感區(qū)的參照因子。

表1 研究區(qū)生態(tài)敏感性因子及其分級賦值體系

圖3 海拔單因子圖

圖4 水域單因子圖

圖5 農(nóng)田單因子圖

圖6 水源保護區(qū)單因子圖

圖7 生態(tài)保護區(qū)單因子圖

圖8 建成區(qū)單因子圖

2.4 多因子綜合分析

在對不同敏感性影響因子進行空間疊置分析時，首先采用“取最大值”法將海拔、水域、農(nóng)田、水源保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)5個因子進行鑲嵌疊合；接下來，考慮到城市現(xiàn)狀建設用地為現(xiàn)實已建成區(qū)域，生態(tài)敏感性低，且基本不可恢復，故采用“取最小值”法將建成區(qū)因子與上一步結果進行鑲嵌疊合，得到總的生態(tài)敏感性區(qū)劃圖(見圖9)。研究區(qū)生態(tài)敏感性統(tǒng)計見表2。

圖9 生態(tài)敏感性區(qū)劃總圖

表2 研究區(qū)生態(tài)敏感性統(tǒng)計

由表2可見，環(huán)滆湖地區(qū)生態(tài)敏感性等級總體上較高，極高敏感性的面積約161.97 km2，高敏感性的面積約32.6 km2，分別占到總面積的68.40%和13.77%，這些區(qū)域應以保護修復為主，提高生態(tài)涵養(yǎng)功能，其他區(qū)域合理控制開發(fā)強度，根據(jù)土地適宜性布置用地功能。

3 結束語

在城市與區(qū)域土地利用總體規(guī)劃、國民經(jīng)濟與社會發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃等規(guī)劃中，進行生態(tài)敏感性分析是科學辨識規(guī)劃研究區(qū)生態(tài)底線、劃定生態(tài)紅線、制定綜合空間管制策略的重要依據(jù)。本文以環(huán)滆湖地區(qū)為研究區(qū)，選擇海拔、水域、農(nóng)田、水源保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)和建成區(qū)六項有區(qū)域代表性的生態(tài)因子，借助GIS空間緩沖區(qū)分析、柵格計算、疊加分析等功能，采用多因子疊加取最值法得到規(guī)劃研究區(qū)的總體生態(tài)敏感性分區(qū)，為環(huán)滆湖地區(qū)的空間管制規(guī)劃策略制定與用地空間合理布局提供了科學依據(jù)、方法支撐和決策支持。通過生態(tài)敏感性分析，實現(xiàn)環(huán)滆湖地區(qū)場地綜合條件的趨吉避害，為產(chǎn)業(yè)及空間布局優(yōu)化提供指導依據(jù)，實現(xiàn)土地價值合理利用，同時，也是將GIS空間分析方法融入城市與區(qū)域規(guī)劃的有益嘗試。

[1] 尹海偉,徐建剛,陳昌勇，等.基于GIS的吳江東部地區(qū)生態(tài)敏感性分析[J].地理科學,2006,26(1):64-69.

[2] 尹海偉,羅震東,耿磊.城市與區(qū)域規(guī)劃空間分析方法[M].南京:東南大學出版社,2015.

[3] 王越,彭勝巍.基于GIS的深圳市坪山新區(qū)生態(tài)敏感性評價及其應用研究[J].環(huán)境科學與管理,2014,39(2):192-194.

[4] 陳卓雅,郭濼,薛達元.基于GIS的新縣生態(tài)敏感性分析[J].生態(tài)科學,2015,34(1):97-102.

[5] 陳柄任， 葉成名， 李永樹，等. 基于遙感影像與GIS的寶興縣生態(tài)服務功能評估[J].測繪與空間地理信息，2016,39(8)：49-51.

[6] 曹建軍,劉永娟.GIS支持下上海城市生態(tài)敏感性分析[J].應用生態(tài)學報,2010,21(7):1805-1812.

[7] 曾朝平，付翔，代翔宇，等. 基于GIS和RS的鄭州黃河濕地生態(tài)健康評價[J].測繪與空間地理信息，2016,39(5)：189-191.

[8] 高潔宇.基于生態(tài)敏感性的城市土地承載力評估[J].城市規(guī)劃,2013,37(3):39-43.

[9] 關穎,趙榮,陶坤旺，等.基于格網(wǎng)GIS的地質(zhì)災害地形因子危險評估方法[J].測繪工程,2015,24(9):19-24.

[10] 周穎智，魏江龍，邵懷勇. 基于RS與GIS的茂縣地區(qū)干旱河谷范圍變化監(jiān)測[J].測繪與空間地理信息，2016,39(1)：38-40.

[11] 尹海偉,孔繁花.城市與區(qū)域規(guī)劃空間分析試驗教材[M].南京:東南大學出版社,2014.

[責任編輯：劉文霞]

GIS-based ecological sensitivity analysis in Huan’gehu Lake area

CAO Xianmi ,TAO Jun

(Changzhou Wujin Planning and Surveying Institute, Changzhou 213159，China)

Ecological sensitivity analysis is an important basis for the study of urban planning which can effectively realize the quantitative analysis of ecological sensitivity by using GIS spatial analysis technology. This paper, taking the area of Huan’ge Lake as the study area，seleets six representative ecological factors including elevation, water area, farmland, water source protection area, ecological protection area and built-up area. With the help of GIS spatial buffer analysis, overlay analysis function, a factor superposition method is used to obtain the max or min value of overall ecological sensitivity division of planning in the study area. Through the quantitative analysis and evaluation of the study area of ecological sensitivity, it provides the scientific basis, support methods and decision support for the ecological environment protection for the space control planning strategy and land space layout.

ecological sensitivity; GIS; the area of Huan’gehu Lake; ecological factors; spatial analysis

2017-02-14

曹先密(1987-)，男，工程師，碩士研究生.

著錄：曹先密,陶鈞.基于GIS的環(huán)滆湖地區(qū)生態(tài)敏感性分析[J].測繪工程，2017，26(9)：56-59.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.09.012

P208

A

1006-7949(2017)09-0056-04