高譽(yù)珈 原友蘭 翁奕城

人類活動(dòng)指的是人類在地球上一切可能的活動(dòng)或行為，觸及地球上的每個(gè)地點(diǎn)、組成部分和過程。本文所指的活動(dòng)影響主要是從人與自然相互關(guān)系的角度出發(fā)，包括為了滿足生存和發(fā)展對(duì)環(huán)境采取的各種開發(fā)利用、保護(hù)，甚至是破壞行為，例如建設(shè)性活動(dòng)、生產(chǎn)性活動(dòng)和游憩性活動(dòng)等[1]。

臺(tái)灣觀光局2013—2017 年旅游狀況調(diào)查報(bào)告書統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：近5年內(nèi)，臺(tái)灣地區(qū)居民島內(nèi)旅游比例均維持在90%以上，平均每人每年旅游次數(shù)為8～9 次，說明人民對(duì)于島內(nèi)旅游有較大的需求[2]。在不斷創(chuàng)造活動(dòng)空間滿足外出需求的同時(shí)，人類活動(dòng)會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響，而致其變化。研究[3]發(fā)現(xiàn)對(duì)人類活動(dòng)影響程度的絕對(duì)評(píng)價(jià)是相當(dāng)困難的，因此只能進(jìn)行相對(duì)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過程中需要一些指標(biāo)將影響程度進(jìn)行轉(zhuǎn)化。通過對(duì)相應(yīng)測(cè)量指標(biāo)來代表人類活動(dòng)的影響程度，以便得到量化的結(jié)果，而長(zhǎng)期測(cè)評(píng)人類活動(dòng)對(duì)風(fēng)景區(qū)的影響有助于了解風(fēng)景區(qū)環(huán)境的狀況。

對(duì)于風(fēng)景區(qū)的研究，以往常常關(guān)注其旅游資源本身的商業(yè)與游憩價(jià)值，以及是否值得被開發(fā)建設(shè)，忽視了其被人為使用與活動(dòng)可能產(chǎn)生的負(fù)面影響和影響程度。而這種影響對(duì)風(fēng)景區(qū)很可能是毀滅性、不可恢復(fù)的傷害。為了降低過度旅游開發(fā)對(duì)風(fēng)景區(qū)的負(fù)面影響，本研究希望通過量化人類使用與活動(dòng)對(duì)對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響，以期能夠協(xié)助景區(qū)經(jīng)營(yíng)管理者評(píng)估人類活動(dòng)在景區(qū)產(chǎn)生的影響程度，作為未來降低人為使用沖擊的參考依據(jù)。

1 人類影響的量化研究

國(guó)外眾多學(xué)者對(duì)量化人類活動(dòng)影響做出了研究。2002 年Sanderson等人提出人類足跡（Human Footprint，HF）的理論基礎(chǔ)，首次制作了全球人類足跡地圖，試圖通過圖示化的方式，解讀人類活動(dòng)對(duì)全球造成的影響。人類足跡指的是每個(gè)生物群系中人類影響的相對(duì)程度。HF 取值范圍為0～100，值0 代表受到影響最低的區(qū)域，即荒野程度最高的區(qū)域；值100 代表受到影響最高的區(qū)域，即荒野程度最低的區(qū)域[4]。其全球人類地圖主要包含4 種類型的數(shù)據(jù)：土地利用現(xiàn)狀、人口密度、人類可達(dá)性以及電力基礎(chǔ)設(shè)施。2008 年，Woolmer[5]等人對(duì)Sanderson 等人提出的方法進(jìn)行改良和移植，首次將其應(yīng)用于北美北部的Appalachian/Acadian(NAP)生態(tài)區(qū)域研究范圍縮小，對(duì)人類足跡地圖進(jìn)行重新繪制。由于數(shù)據(jù)增加了尺度上的細(xì)節(jié)，因此人類足跡不再只是全球范圍內(nèi)趨勢(shì)的評(píng)估，而能夠適用于地方保護(hù)規(guī)劃。2016年，Venter[6]等人將時(shí)間因素納入考慮后發(fā)現(xiàn)，在生物多樣性豐富的地區(qū)，人類足跡的壓力正在迅速增加；同時(shí)，在發(fā)達(dá)國(guó)家和政府控制力強(qiáng)的國(guó)家，因?yàn)椴扇∮行У目刂拼胧?，部分區(qū)域的環(huán)境壓力在減輕。由此可知，人類對(duì)地球的影響無時(shí)無刻在產(chǎn)生，如果能夠采取有效的措施，可降低人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，并實(shí)現(xiàn)有助環(huán)境持續(xù)與長(zhǎng)遠(yuǎn)的存在。Tapia-Armijos 等學(xué)者則是從人類足跡地圖中對(duì)比熱點(diǎn)區(qū)域，分析足跡變化的原因，針對(duì)該地區(qū)環(huán)境狀態(tài)提出更貼切的規(guī)劃建議（表1）[4～9]。

表1 人類足跡文獻(xiàn)回顧

雖然目前對(duì)HF 的研究、應(yīng)用已有初步成果，但是仍然存在以下幾個(gè)方面的問題：1）研究區(qū)域面積大，但是數(shù)據(jù)精確度有限，因此在解譯過程中會(huì)因?yàn)槊總€(gè)層次數(shù)據(jù)精度需要保持統(tǒng)一的原則，降低數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2）大區(qū)域范圍內(nèi)均以相同的方式解釋人類足跡，忽視地域性的影響因素，使人們對(duì)人與自然相互作用的復(fù)雜性的感知下降。3）目前國(guó)內(nèi)地區(qū)對(duì)該領(lǐng)域理論研究主要集中在大面積的自然生態(tài)保護(hù)區(qū)框架研究，而將其應(yīng)用于風(fēng)景區(qū)空間的研究較少。

本研究基于Sanderson 等人提出的HF 量測(cè)架構(gòu)，將此一全球尺度的量表根據(jù)風(fēng)景區(qū)的空間尺度特質(zhì)進(jìn)行適地性的修改，并選取Flickr①Flickr 是一家提供免費(fèi)及付費(fèi)數(shù)字照片儲(chǔ)存、分享的在線服務(wù)平臺(tái)（https://www．flickr．com/），其特點(diǎn)是基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的人際關(guān)系的拓展與內(nèi)容的組織。Flickr 照片數(shù)據(jù)是臺(tái)灣大數(shù)據(jù)的典型代表，這些來自非專業(yè)大眾的照片簽到數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、信息豐富、獲取成本低等優(yōu)勢(shì)。的照片對(duì)臺(tái)灣日月潭風(fēng)景區(qū)的使用進(jìn)行研究。由于Flickr 照片數(shù)據(jù)能夠完整記錄上傳者的地理信息（經(jīng)緯度坐標(biāo)）、時(shí)間信息以及卷標(biāo)信息（tags），并及時(shí)有效地反映使用者在風(fēng)景區(qū)內(nèi)的活動(dòng)[10～11]，因此進(jìn)一步擷取Flickr 的照片內(nèi)的空間點(diǎn)位數(shù)據(jù)，以增加人類足跡指數(shù)的準(zhǔn)確性，對(duì)風(fēng)景區(qū)內(nèi)人群分布進(jìn)行分析。將人類足跡指數(shù)進(jìn)行定量和定性的研究，得到人類活動(dòng)在風(fēng)景區(qū)的影響。

2 日月潭風(fēng)景區(qū)人類活動(dòng)影響研究

2.1 研究區(qū)域

日月潭位于臺(tái)灣南投縣魚池鄉(xiāng)日月村，常水位面積7.93 km2（滿水位面積8.4 km2），自然資源豐富，是臺(tái)灣地區(qū)外來種生物最多的淡水湖泊之一。其景色優(yōu)美，“雙潭秋月”是臺(tái)灣八景之一，每年吸引了大量游客到此游覽，因此更需要關(guān)注人類足跡，以維持其經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值。為了更充分捕捉人類活動(dòng)對(duì)日月潭風(fēng)景區(qū)的影響，將研究范圍擴(kuò)大到該風(fēng)景區(qū)行政邊界5 km 以外的區(qū)域（圖1）。

2.2 數(shù)據(jù)選擇

遵循Sanderson 等人最初建立人類足跡指數(shù)的方法，根據(jù)以下3個(gè)原則進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇和利用：1）根據(jù)最佳可利用的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，但是確保資料在進(jìn)行空間迭加時(shí)，每一個(gè)類型的數(shù)據(jù)是統(tǒng)一尺度層級(jí)；2）考慮適地性，選擇最能夠代表風(fēng)景區(qū)人類足跡的數(shù)據(jù)來展現(xiàn)人為影響，給予分?jǐn)?shù)值0～10；3）數(shù)據(jù)間通過GIS 的迭加來量化人類足跡，得到人類足跡（HF）地圖。

根據(jù)以上3 點(diǎn)要求，對(duì)于日月潭風(fēng)景區(qū)的人類足跡指數(shù)進(jìn)行選擇。對(duì)于人口密度，不但考慮當(dāng)?shù)鼐用袢丝诿芏龋页浞挚紤]其風(fēng)景區(qū)特性，增加游客訪問量進(jìn)行評(píng)估。在土地利用現(xiàn)狀方面，根據(jù)Sanderson、Venter 等學(xué)者的研究，從建筑密度、土地利用和城市區(qū)域3方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于人類可到達(dá)性，需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行適地性的改良：首先，因?yàn)楸緟^(qū)域不存在鐵路交通運(yùn)輸，所以刪除全球尺度下運(yùn)用的鐵路交通指標(biāo)；再者，本區(qū)域不存在海洋，因此刪除海岸線影響，將航線長(zhǎng)度影響改為日月潭中水上航線的影響評(píng)估；最后，考慮到景區(qū)不同功能的道路影響。由于日月潭風(fēng)景區(qū)游覽多集中于白天，夜晚游覽多集中于周邊村落，因此未納入電力基礎(chǔ)設(shè)施影響。最終，基于日月潭風(fēng)景區(qū)的人類影響地圖采用了6 個(gè)數(shù)據(jù)來代表3 種不同類型的人類足跡（表2）。

圖1 研究范圍

表2 日月潭人類足跡利用數(shù)據(jù)

2.2.1 人口密度

日月潭風(fēng)景區(qū)當(dāng)?shù)鼐用袢丝诿芏仁噶繑?shù)據(jù)源于臺(tái)灣內(nèi)政部國(guó)土信息中心2015 年日月潭地區(qū)人口調(diào)查結(jié)果，將其數(shù)化后和研究區(qū)域重疊。游客密度的數(shù)據(jù)來自Flickr 網(wǎng)站采集的相片資料，通過API 接口調(diào)用日月潭區(qū)域數(shù)據(jù)資料，通過AcrGIS 的空間推估工具對(duì)整個(gè)景區(qū)范圍內(nèi)的人口密度影響進(jìn)行給分?；赟anderson 等人評(píng)價(jià)體系原則，對(duì)于游客量的評(píng)分，以每平方千米（km2）采集的拍攝照片數(shù)量為代表數(shù)據(jù)，以0～100 張/km2評(píng)分為1，101～200 張/km2評(píng) 分 為2，以 此 類推，超過900 張/km2評(píng)分均為10 分。對(duì)于當(dāng)?shù)鼐用袢丝诿芏鹊脑u(píng)分，按照Sanderson 等人提出評(píng)分標(biāo)注，以0～0.5 人/km2為0，0.6～1 人/km2為2，以此類推，超過9.5 人/km2為10。

2.2.2 土地利用現(xiàn)狀

通過臺(tái)灣內(nèi)政部國(guó)土測(cè)繪中心2015 年土地使用分類圖（2006—2015 年）得到研究范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀（圖2）。按照Sanderson 等人提出的土地利用對(duì)自然的影響的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化，在此研究基礎(chǔ)上為9 種土地利用規(guī)范HF 分?jǐn)?shù)。例如：土地使用分類方面，公共使用、交通的HF 評(píng)分為10，礦堿的HF 評(píng)分為8，農(nóng)業(yè)、水利的HF 評(píng)分為6，森林的HF 評(píng)分為4 和其他0（空置地）等（表3）；城市區(qū)域統(tǒng)一分?jǐn)?shù)為10 分，非城市區(qū)域統(tǒng)一為0 分。按照Venter 等人提出的建筑對(duì)自然的影響的分類標(biāo)準(zhǔn)，將建筑區(qū)域統(tǒng)一為10 分，非建筑區(qū)域統(tǒng)一分?jǐn)?shù)為0。

圖2 研究范圍土地利用現(xiàn)狀

表3 臺(tái)灣土地利用發(fā)分類系統(tǒng)（1995 年版）

表4 人類足跡道路評(píng)分

2.2.3 人類的可達(dá)性

人類可達(dá)性在日月潭風(fēng)景區(qū)表現(xiàn)為地上交通和水上交通：地上交通分為車行交通和非車行交通；水上交通主要為游船航線。二者的矢量資料均來自開源數(shù)據(jù)平臺(tái)Open Street Map（https://www.openstreetmap.org/）。 最 后 按 照Woolmer 等學(xué)者提出的道路對(duì)風(fēng)景區(qū)的影響標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類細(xì)化，在此研究基礎(chǔ)上為3 種類型道路分配相應(yīng)的HF 分?jǐn)?shù)。例如：車行道路0～90 m 分 數(shù) 值 為10，90～500 m 分?jǐn)?shù)值為8，500～1 000 m 分?jǐn)?shù)值為6，1 000～3 000 m 分?jǐn)?shù)值為0，得到各類交通HF 分?jǐn)?shù)（表4）。

2.3 迭加計(jì)算

基于人類足跡指數(shù)評(píng)估模型，根據(jù)之前的評(píng)分規(guī)則，在ArcGIS 里進(jìn)行數(shù)值到圖面的轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)行迭加計(jì)算，得到最終的人類足跡地圖（圖3）。

2.4 研究結(jié)果與分析

從分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以日月潭管理邊界擴(kuò)充5 km 范圍的區(qū)域中，人類足跡最低的區(qū)域（深綠色）分值為5，最高的區(qū)域（紅色）分值為50（越紅的區(qū)域被視為人類足跡影響越大）。HF 評(píng)分最高為100，最低為0，也就是說在研究范圍內(nèi)的大部分區(qū)域都處于被干擾的狀態(tài)。紅色區(qū)域主要集中在日月潭潭區(qū)周圍、臺(tái)鐵水里車站、臺(tái)鐵集集站以及周邊的九族文化村和靠近民間鄉(xiāng)的部分；綠色區(qū)域主要集中于日月潭環(huán)山區(qū)域，因?yàn)殚_發(fā)強(qiáng)度和人為可到達(dá)性低，人為影響指數(shù)相對(duì)較低，保護(hù)得相對(duì)較好（圖4）。

根據(jù)地圖得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：HF 分?jǐn)?shù)100% 集中于50 分以下（含50分）。其中，HF 分?jǐn)?shù)為5～10 分的區(qū) 域 占2%，11～20 分 的 占80%，21～30 分 的 占14%， 31～40 分 的占3%， 41～50 分的占2%。人類足跡對(duì)日月潭風(fēng)景區(qū)的影響分?jǐn)?shù)集中在11～30 分，集中了94%的影響數(shù)據(jù)，包括了68 192 個(gè)區(qū)塊，面積達(dá)681.92 km2。根據(jù)以上的分析結(jié)果，得知日月潭地區(qū)整體的人類足跡指數(shù)影響還處于比較低的狀態(tài)，最高分?jǐn)?shù)集中在50 分，但是由于電力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未納入，故整個(gè)區(qū)域的評(píng)分值可能較低。另外，日月潭風(fēng)景區(qū)沒有HF=0 的區(qū)域，也反映出其每個(gè)區(qū)域都有受到人為影響，均有受到破壞的可能性。其中，潭區(qū)的人為影響特別高，受到威脅也會(huì)更多，未來需要持續(xù)發(fā)展該區(qū)域，更需要注意對(duì)其進(jìn)行保護(hù)和管理。

圖3 日月潭人類足跡評(píng)估模型

圖4 全球尺度下日月潭人類足跡地圖

圖5 風(fēng)景區(qū)尺度日月潭人類足跡地圖

在Sanderson 等人制作的全球人類足跡地圖中，截取研究范圍內(nèi)人類足跡地圖（圖5）。HF 分?jǐn)?shù)100%集中于54 分以下（含54 分），但是HF 分?jǐn)?shù)低于10 分的區(qū)域?yàn)?，HF 分 數(shù) 為11～20 分 的 區(qū) 域 占11.1%，21～30 分 的 占29.6%，31～40分的占33.3%，41～50 分的占18.6%，51～60 分的占7.4%。人類足跡在日月潭風(fēng)景區(qū)的影響分?jǐn)?shù)集中在21～40分，占62.9%。根據(jù)以上結(jié)果可知，日月潭地區(qū)整體的人類足跡指分布較為均勻。將其與改良后的風(fēng)景區(qū)人類足跡指數(shù)地圖進(jìn)行對(duì)比，可以明顯看出：全球尺度下的人類足跡地圖不能代表風(fēng)景區(qū)的人類足跡，從圖面上看，研究范圍內(nèi)受影響的程度趨于均質(zhì)，影響低則出現(xiàn)大片綠色，影響相對(duì)較高則出現(xiàn)大片橙色；并且忽略了人在風(fēng)景區(qū)中的空間分布影響，如日月潭潭區(qū)影響程度中等，呈現(xiàn)黃色。而改良后的人類足跡指數(shù)地圖，因?yàn)閿?shù)據(jù)的細(xì)化和游客影響數(shù)據(jù)的加入，更能夠反映出風(fēng)景區(qū)受影響的指數(shù)，也能夠?yàn)槲磥淼谋Ｗo(hù)給出確定的區(qū)域和范圍。

3 結(jié)論

以臺(tái)灣日月潭風(fēng)景區(qū)作為實(shí)例，證明在精細(xì)化數(shù)據(jù)的支持下，全球人類足跡地圖的測(cè)量方法在改良后能夠在風(fēng)景區(qū)尺度進(jìn)行，通過ArcGIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，能夠有效地反映人類活動(dòng)在空間中的影響。下一步的規(guī)劃，可在本研究的基礎(chǔ)上，通過套疊重要資源保護(hù)范圍圖，有針對(duì)性地對(duì)影響較大的區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的控制管理，減少人為可進(jìn)入?yún)^(qū)域和范圍，對(duì)影響較小的地方進(jìn)行適當(dāng)界限劃分，以保證其資源不被進(jìn)一步破壞。

本文改良全球尺度下的人類足跡量表，用于研究風(fēng)景區(qū)的人為影響。與前者相較，風(fēng)景區(qū)的研究范圍縮小，數(shù)據(jù)采集更全面，能夠利用Flickr 數(shù)據(jù)分析游客的影響。因此，風(fēng)景區(qū)尺度人類足跡量表能更準(zhǔn)確、更細(xì)致地表達(dá)場(chǎng)地信息，形成一個(gè)更具綜合意義的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是此研究方法也存在不足：1）基于Flickr 開放數(shù)據(jù)，在某些區(qū)域可能由于數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性，導(dǎo)致分析有誤差；2）研究區(qū)域資料收集過程中，資料精度有的是100 m×100 m，有的是50 m×50 m，為了統(tǒng)一均轉(zhuǎn)化為100 m×100 m，使得某些數(shù)據(jù)精細(xì)度下降，也影響結(jié)果的呈現(xiàn)；3）對(duì)于分析的結(jié)果來說，現(xiàn)在3 個(gè)類型的數(shù)據(jù)均是以相同的權(quán)重進(jìn)行迭加，在實(shí)際情況中，每個(gè)因子對(duì)于區(qū)域的影響肯定存在差異，之后應(yīng)該考慮權(quán)重大小。期待今后各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量進(jìn)一步擴(kuò)展，精細(xì)度增加，能為風(fēng)景區(qū)的規(guī)劃和保護(hù)提供更加完善且具參考性的基礎(chǔ)條件。

致謝：感謝臺(tái)灣大學(xué)鐘明光老師提供研究咨詢，支援空間數(shù)據(jù)收集與分析技術(shù)支持。

注：本文圖片均為作者自繪。