張丹紅,王效科,*,黃斌斌,張 路

1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和支持[1]。由于城市擴(kuò)張、自然資源開(kāi)采和不合理區(qū)域發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)普遍下降,保護(hù)和提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)已經(jīng)成為自然空間管制的重要目標(biāo)[2]。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖是根據(jù)決策需求將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間分布及相關(guān)要素進(jìn)行可視化展示的過(guò)程。其制圖方法和內(nèi)容豐富,如生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給、需求及服務(wù)流制圖等[3-4],但制圖最終目的是將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入生態(tài)安全規(guī)劃和自然資產(chǎn)管理[5]。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間規(guī)劃和管理需兼顧自然-社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和多方面利益主體進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和決策。這需要制圖反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)依存的自然條件、人為干擾因素、及其受益區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等詳細(xì)的背景信息。繪制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖直接作為輔助決策的工具,是綜合制圖學(xué)、地理信息學(xué)和生態(tài)學(xué)理論方法系統(tǒng)性的工作,是對(duì)傳統(tǒng)制圖方法和技巧的挑戰(zhàn)。目前生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖普遍存在缺乏與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)的高精度的地理空間信息[6],及忽視制圖基本規(guī)范而達(dá)不到制圖較高的質(zhì)量要求[7]等問(wèn)題。因此,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖決策應(yīng)用性受到較大的局限。大比例尺生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖繪制方法還缺少統(tǒng)一規(guī)范和要求,極大限制了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果直接服務(wù)于地方生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃。

因此,為了提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖的質(zhì)量、規(guī)范性和決策應(yīng)用性,本研究系統(tǒng)的結(jié)合制圖學(xué)理論方法及國(guó)家、行業(yè)規(guī)范,提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖的編制方法。以北京市延慶區(qū)土壤保持服務(wù)為研究案例,評(píng)價(jià)了生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務(wù)分布圖編制方法的可操作性和應(yīng)用價(jià)值。探尋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖的編制方法以求從圖面識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要區(qū)域是本研究擬解決的科學(xué)問(wèn)題。從而使編制的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖可直接作為生態(tài)保護(hù)規(guī)劃的基礎(chǔ)圖件。

1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖方法

為提高制圖的規(guī)范性、科學(xué)性和通讀性,本研究參考制圖學(xué)理論和國(guó)家行業(yè)相關(guān)制圖規(guī)范,提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖的目的、原則、流程和基本方法。

1.1 制圖目的和原則

1.1.1制圖目的

(1)反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的空間分布規(guī)律及與相關(guān)自然、人文基礎(chǔ)要素之間的關(guān)系。

(2)以明確的應(yīng)用性目的為導(dǎo)向,方便使用者直接查詢(xún)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高低值分布區(qū)域和關(guān)注地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布狀況。

(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)圖件直接作為生態(tài)保護(hù)規(guī)劃的基礎(chǔ)圖件,為保護(hù)優(yōu)先區(qū)劃定等生態(tài)保護(hù)規(guī)劃決策服務(wù)。

1.1.2制圖原則

(1)制圖科學(xué)性。制圖遵循數(shù)據(jù)資料的現(xiàn)勢(shì)性,基本符號(hào)與國(guó)家、行業(yè)規(guī)范的統(tǒng)一性,空間位置精確性,表達(dá)藝術(shù)性和制圖信息量合理性等要求。

(2)尺度匹配性。由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與一定的自然和社會(huì)過(guò)程時(shí)空尺度相匹配[8],生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖尺度要與專(zhuān)題要素、地理基礎(chǔ)要素以及決策的空間尺度相一致。

(3)地理要素相關(guān)性。在有限的地圖空間內(nèi),展示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與地理要素的關(guān)系,需選擇與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、決策規(guī)劃目標(biāo)直接或間接關(guān)系密切的自然、人文要素。

(4)重點(diǎn)突出性。突出反映生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)空間差異特征及重要過(guò)程因素,服務(wù)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)決策。

1.2 制圖流程

本研究采用專(zhuān)題制圖的方法編制土壤保持服務(wù)分布圖,主要的制圖過(guò)程為(圖1)：(1)確定制圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),以精確定位生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其相關(guān)要素的地理位置。(2)選擇自然、人文基礎(chǔ)要素。并用地圖學(xué)中的綜合方法,基于比例尺、制圖目標(biāo)和圖面信息量控制等,對(duì)要素進(jìn)行分類(lèi)、簡(jiǎn)化。采用適當(dāng)?shù)姆?hào)和注記表示,展現(xiàn)各要素大小、密度、級(jí)別等主要信息。(3)通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)分級(jí)和色彩組合繪制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)專(zhuān)題圖層,展現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的數(shù)量空間分布特征。(4)綜合基礎(chǔ)底圖和土壤保持服務(wù)專(zhuān)題圖層,進(jìn)行圖面配置。

圖1 制圖流程Fig.1 Mapping process

1.3 基礎(chǔ)底圖設(shè)計(jì)

1.3.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)置

在縣域尺度的生態(tài)保護(hù)規(guī)劃和落實(shí)需要協(xié)調(diào)村落管制單元,在合適的圖幅范圍內(nèi)展現(xiàn)村落居民點(diǎn)及名稱(chēng)信息,制圖適宜采取1∶250000比例尺,其他數(shù)學(xué)基礎(chǔ)設(shè)置參考1∶250000比例尺國(guó)家、行業(yè)相關(guān)規(guī)范、圖式[9-10]。本圖采用Gauss Kruger 6分帶投影,1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)、2000年國(guó)家大地坐標(biāo)系。設(shè)置4km間距公里網(wǎng),及大格間距10′,小格間距1′的經(jīng)緯網(wǎng)。

1.3.2地理要素選擇與綜合

(1)地理基礎(chǔ)要素選擇。

自然基礎(chǔ)要素選擇首先考慮縣域尺度影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布格局的生態(tài)因子。植被是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生和傳遞的基礎(chǔ)[11],中小尺度影響植被生長(zhǎng)格局的主要生態(tài)因子有地形、降水和氣溫[12],進(jìn)而影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。地形是其他因子的控制因素,因此,選為本圖重要的基礎(chǔ)自然要素。由于氣溫和降水變化較大,考慮降水和地表徑流有密切關(guān)系[13],選擇較穩(wěn)定的水系為另一自然要素。建設(shè)用地的擴(kuò)張是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化的主要人為因素之一[14],居民地(包括居民點(diǎn)和居民面)和交通要素為基礎(chǔ)建設(shè)用地,作為制圖的基礎(chǔ)人文要素。進(jìn)一步結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)性、規(guī)劃決策的可參考性及制圖可行性三個(gè)方面闡述所選要素的代表性,如表1。此外,地名是實(shí)現(xiàn)制圖空間定位、查詢(xún)功能必不可少的要素,也可顯示空間管制單元信息。因此,也選取詳細(xì)到村落的居民點(diǎn)名和自然地名要素為基礎(chǔ)要素。

表1 地理基礎(chǔ)要素選擇及其代表性

(2)地理要素分類(lèi)和篩選。由于地理基礎(chǔ)要素信息量大,需對(duì)其分類(lèi)和篩選,特別針對(duì)公路、居民點(diǎn)、自然地名和水系線(xiàn)。主要基礎(chǔ)要素的分類(lèi)依據(jù)和分類(lèi)結(jié)果如表2所示。

表2 地理基礎(chǔ)要素分類(lèi)和篩選

(3)地理要素簡(jiǎn)化。地形要素主要采用適于比例尺精度要求的100m高程數(shù)據(jù)[22]通過(guò)高程點(diǎn)、等高線(xiàn)、山體陰影提取三種方式,增加地形要素的信息量和表現(xiàn)力。行政注記是體現(xiàn)管制單元的重要注記,首先顯示鎮(zhèn)、鄉(xiāng)等重要級(jí)別的注記?；?jiǎn)除去鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府駐地周邊較密集的村落注記,避免注記壓蓋。

(4)符號(hào)注記表示。符號(hào)注記基本樣式參考相應(yīng)比例尺的國(guó)家、行業(yè)規(guī)范圖式[9-10,23],以保證符號(hào)注記的通讀性。對(duì)以上規(guī)范中沒(méi)有涉及或與ArcMap平臺(tái)不匹配的符號(hào)注記參數(shù),通過(guò)制圖實(shí)踐進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)充。變量設(shè)置遵循符號(hào)注記設(shè)置原則[24],由于注記較多,通過(guò)大小、位置、權(quán)重等多變量設(shè)置避免注記符號(hào)之間的壓蓋。

1.4 生態(tài)系統(tǒng)專(zhuān)題圖層

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布專(zhuān)題圖層主要通過(guò)等值線(xiàn)方法表現(xiàn),包括分級(jí)方法選擇和分級(jí)色彩模式設(shè)計(jì)。

1.4.1生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)分級(jí)方法

分級(jí)方法包括分級(jí)界限和分級(jí)數(shù)的選擇。郭慶勝等研究提出為符合原始數(shù)據(jù)空間自相關(guān)分布的特征,分級(jí)數(shù)應(yīng)設(shè)置在5—8級(jí)為宜[25]。增加級(jí)數(shù)會(huì)減少專(zhuān)題數(shù)據(jù)信息量的損失,但過(guò)大也會(huì)降低讀圖效率[26],增加顏色模擬的難度。級(jí)數(shù)選擇也與制圖尺度有關(guān)[27]。在知網(wǎng)以“(生態(tài)功能 OR 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù))AND縣域”關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索,統(tǒng)計(jì)縣、市、區(qū)尺度的生態(tài)功能或服務(wù)評(píng)價(jià)使用的分級(jí)數(shù),共搜到的19篇文獻(xiàn)中使用的分級(jí)數(shù)為3—5級(jí)[28-46]。因此,綜合空間自相關(guān)合理性,縣市尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評(píng)價(jià)常用分級(jí)數(shù)的范圍,及降低制圖的難度和提高讀圖效率,將分級(jí)數(shù)設(shè)為5級(jí)。表示為低級(jí)、中低級(jí)、中級(jí)、中高級(jí)和高級(jí)。分級(jí)界限設(shè)置方法參考《生態(tài)紅線(xiàn)劃定指南》[47]生態(tài)功能重要性評(píng)估使用的累積比例法。

1.4.2生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分級(jí)色彩模式

相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖研究中少有學(xué)者對(duì)分級(jí)色彩模式進(jìn)行探討。而本研究方法編制生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖,將繪制出大比例尺生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)規(guī)律,又能展示級(jí)別間破碎化小斑塊的差異。同時(shí)色彩模式考慮與基礎(chǔ)符號(hào)色彩的協(xié)調(diào)性,兼顧分布圖表現(xiàn)的藝術(shù)性。由于多方面綜合性要求,專(zhuān)題色彩模式的選擇是本研究制圖的難點(diǎn)。

在制圖過(guò)程中,專(zhuān)題圖顏色組合設(shè)置遵循用色邏輯[48-50],選擇亮度變化由淺到深的連續(xù)型邏輯顏色組合[51]表示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)低值到高值的次序級(jí)別。綜合考慮顏色的寓意和心理、“視覺(jué)對(duì)比”、“視覺(jué)平衡”等視覺(jué)效應(yīng)。使用自然色調(diào)、與基礎(chǔ)符號(hào)暖色產(chǎn)生對(duì)比的中冷色相。由于色相逐漸過(guò)渡的顏色組合各級(jí)別間辨識(shí)度差,設(shè)置中間色相為灰色[50],以增加級(jí)別間的辨識(shí)度。

2 延慶區(qū)土壤保持服務(wù)制圖

2.1 延慶區(qū)介紹

延慶區(qū)隸屬北京市,東經(jīng)115°44′—116°34′,北緯40°16′—40°47′,屬于溫帶與中溫帶,半干旱和半濕潤(rùn)的過(guò)渡帶,山區(qū)面積占72．8%,平原占26．2%[52]。延慶是北京乃至整個(gè)京津冀地區(qū)的重要生態(tài)屏障和生態(tài)涵養(yǎng)區(qū),是保障生態(tài)安全的關(guān)鍵區(qū)域。在延慶各種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算中,調(diào)節(jié)服務(wù)占總價(jià)值的91.4%。其中土壤保持是延慶生態(tài)系統(tǒng)十分重要的調(diào)節(jié)服務(wù)[53]。由于延慶地貌復(fù)雜破碎,山區(qū)植被郁閉度低,雨季集中于夏季,容易造成水土流失。近年來(lái)延慶加快設(shè)施建設(shè),大力發(fā)展旅游業(yè)。城鎮(zhèn)、村莊、交通用地增加迅速,天然草地和林地破壞,水土流失導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害,水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題增加[54]。延慶以建設(shè)國(guó)際一流生態(tài)文明示范區(qū)為目標(biāo),在補(bǔ)齊設(shè)施短板的同時(shí),保護(hù)山區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能面臨較大的挑戰(zhàn)。通過(guò)本研究對(duì)延慶土壤保持服務(wù)分布圖的繪制,可為延慶的生態(tài)保護(hù)規(guī)劃管理和設(shè)施建設(shè)提供參考和借鑒。同時(shí)可為其他縣區(qū)生態(tài)保護(hù)重要區(qū)域識(shí)別提供方法和技術(shù)參考。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

專(zhuān)題數(shù)據(jù)使用優(yōu)化的土壤流失方程測(cè)算的2015年90m精度的土壤保持服務(wù)強(qiáng)度數(shù)據(jù)(單位：t hm-2a-1)代表土壤保持服務(wù)的功能量[14],數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心。底圖數(shù)據(jù)使用了地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn/)ASTER GDEM V2 2009 30m精度的高程數(shù)據(jù)及地理專(zhuān)業(yè)知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)站(http://kmap.ckcest.cn/)2015年公眾版1∶25萬(wàn)矢量數(shù)據(jù)。土壤侵蝕強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)源于考慮提拔中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心(http://www.ecosystem.csdb.cn),強(qiáng)度分級(jí)參考《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SL 190-2007)》。

2.3 制圖方法

基于ArcMap平臺(tái)繪制延慶土壤保持服務(wù)分布圖,主要的制圖方法、工具和參數(shù)如表3所示。

表3 制圖方法及參數(shù)

2.4 土壤保持服務(wù)分布圖

從土壤保持服務(wù)分布圖看(圖2),各地理基礎(chǔ)要素分布信息清晰易讀。其中,等高線(xiàn)、山體陰影和高程點(diǎn)綜合展現(xiàn)了宏觀立體的地形特征和微觀的地貌細(xì)節(jié)。從圖面(圖2)容易讀取河流、湖庫(kù)等水系分布及名稱(chēng)信息。居民面和居民點(diǎn)要素多分布于800m高程以下的盆谷區(qū)。居民面多聚集分布于延慶盆地,也有小面積分布于東北部山區(qū)的谷地如千家店鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、珍珠泉鄉(xiāng)等,居民點(diǎn)分布較為分散。級(jí)別較高的鐵路、國(guó)道、省道多分布于人口集聚區(qū)或較開(kāi)闊的山谷區(qū)?？h道數(shù)量較多,在人口聚集區(qū)及地勢(shì)較陡的山區(qū)都有分布。街道和鄉(xiāng)村道路多分布于城區(qū)及山區(qū)谷地。圖中的行政注記層次分明,村落等居民點(diǎn)、自然地點(diǎn)名及道路注記都可清晰辨識(shí)。

圖面(圖2)顯示的專(zhuān)題要素看,土壤保持服務(wù)各級(jí)別顏色組合能夠清晰詳盡的顯示出土壤保持服務(wù)的分布特征及其與底圖要素的分布關(guān)系?？傮w上,土壤保持服務(wù)整體呈現(xiàn)低值區(qū)面積大,聚集分布在延慶區(qū)西南部及中部盆地,高值區(qū)面積小且破碎化分布在盆地周邊山區(qū)的特征。最高級(jí)別土壤保持服務(wù)相對(duì)累積量為24.9%(表4),所占面積為82.5km2,僅占全區(qū)面積6.9%,遠(yuǎn)小于其他級(jí)別。最低級(jí)別相對(duì)累積量為10.0%,總面積為 618.2 km2,約占全區(qū)面積51.8%,占比遠(yuǎn)高于其他級(jí)別。

表4 延慶土壤保持服務(wù)各級(jí)面積和累積量分布

圖2 延慶土壤保持服務(wù)分布圖Fig.2 Distribution map of soil conservation services in Yanqing 使用Gauss Kruger 6分帶投影，2000年國(guó)家大地坐標(biāo)系，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn);2015年土壤保持服務(wù)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，精度為90m，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心;2015年公眾版矢量數(shù)據(jù)，誤差為125—200m(平面、丘陵)，等高線(xiàn)采樣高程標(biāo)準(zhǔn)差為18m,最大誤差為73m

從圖2反映的土壤保持服務(wù)分布與地形、水系、公路和居民地等要素關(guān)系看,土壤保持服務(wù)低值區(qū)主要分布在等高線(xiàn)較為稀疏的盆谷地,及狹窄的溝谷區(qū),土壤保持服務(wù)較高值區(qū)主要分布在等高線(xiàn)較密集陡峭的山區(qū),但山區(qū)等高線(xiàn)多蜿蜒曲折,地形復(fù)雜,土壤保持服務(wù)高值區(qū)呈破碎化分布。居民面和居民點(diǎn)周邊土壤保持服務(wù)多為低值,尤其在居民地密集區(qū)土壤保持服務(wù)呈現(xiàn)低值區(qū)大面積聚集分布。河流沿線(xiàn)土壤保持服務(wù)多為低值區(qū)。省道、高速、國(guó)道和縣道等公路周邊土壤保持服務(wù)多為低值區(qū),山區(qū)村道等公路兩側(cè)土壤保持服務(wù)低值區(qū)較窄或與周邊土壤保持服務(wù)沒(méi)有明顯差別。

綜合分析各要素與土壤保持服務(wù)的關(guān)系,總體上呈現(xiàn)出土壤保持服務(wù)中高值區(qū)分布與交通要素、居民點(diǎn)和居民面等基礎(chǔ)要素空間分異的特征。

3 討論

3.1 地圖要素綜合和呈現(xiàn)

地圖要素制圖采用500m PEAK線(xiàn)平滑法繪制等高線(xiàn),與其他等高線(xiàn)制圖方法相比較,地貌宏觀特征保留程度較好且較為平滑,高程標(biāo)準(zhǔn)差[57]為17.9m,符合高程精度的質(zhì)量要求。從土壤保持服務(wù)分布圖分析(圖2),等高線(xiàn)較符合實(shí)際的展現(xiàn)了土壤保持服務(wù)發(fā)生發(fā)展的地形因素。同時(shí),地形要素結(jié)合水系要素可直觀展示縣區(qū)流域內(nèi)由于水土流失導(dǎo)致的泥沙運(yùn)移、堆積的可能路徑,有助于識(shí)別土壤保持服務(wù)下降潛在的風(fēng)險(xiǎn)。目前也有學(xué)者繪制精細(xì)到村落注記的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖[45],繪制高程陰影展現(xiàn)地貌特征[3, 34]。本圖較其他學(xué)者更精細(xì)繪制公路、等高線(xiàn)等諸多要素符號(hào)注記,提供了更精準(zhǔn)的定位和土壤保持服務(wù)發(fā)展的環(huán)境信息。

本圖專(zhuān)題圖層設(shè)計(jì)采用的累積比例分級(jí)方法相較于聚類(lèi)法制圖[58]相比,可識(shí)別出破碎化的熱點(diǎn)和被干擾的斑塊,直觀展現(xiàn)小尺度上土壤保持服務(wù)的干擾因素。顏色組合是呈現(xiàn)土壤保持服務(wù)分布特征的關(guān)鍵符號(hào),本圖的顏色組合辨識(shí)度高、次序感強(qiáng)、和諧美觀,且避免了與底圖符號(hào)色彩的沖突,有助于提高土壤保持服務(wù)分布信息讀取的效率和準(zhǔn)確性。

制圖通過(guò)以上易于實(shí)現(xiàn)的多種要素的綜合方法和制圖技巧,有效的提高了圖面信息量和精細(xì)程度,展現(xiàn)了土壤保持服務(wù)與基礎(chǔ)自然和人文要素的關(guān)系。坡度和坡形對(duì)土壤保持的分布格局產(chǎn)生著關(guān)鍵的作用。山區(qū)復(fù)雜的地貌如溝谷是土壤保持服務(wù)重要的自然干擾因素,加上山區(qū)水系豐富,河流侵蝕加劇了對(duì)土壤保持服務(wù)的干擾。緩坡區(qū)土壤保持服務(wù)普遍較低,有村落、景區(qū)散落分布,村道等低級(jí)別公路交錯(cuò)分布,雖然規(guī)模相對(duì)較小,這些基礎(chǔ)建設(shè)及周邊其他人為因素對(duì)土壤保持服務(wù)產(chǎn)生了較大的干擾。盆谷地區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模較大,及其他未繪制的如農(nóng)業(yè)要素是土壤保持服務(wù)普遍較低的重要人為因素。

3.2 土壤保持服務(wù)重要區(qū)域的識(shí)別

土壤保持服務(wù)分布圖(圖2)顯示出土壤保持服務(wù)自然、人為干擾要素分布情況,及其地形、水系、交通和居民地要素綜合展現(xiàn)了供給區(qū)-流-受益區(qū)的關(guān)聯(lián)信息。進(jìn)一步通過(guò)這些信息,結(jié)合土壤侵蝕強(qiáng)度分布圖(圖3),延慶地質(zhì)災(zāi)害研究等資料,可通過(guò)圖面識(shí)別土壤保持服務(wù)重要的分布區(qū)域。

圖3 延慶土壤侵蝕強(qiáng)度分布圖Fig.3 Distribution map of soil erosion intensity in Yanqing 使用Gauss Kruger 6分帶投影，2000年國(guó)家大地坐標(biāo)系，1985年國(guó)家高程基準(zhǔn);2015年專(zhuān)題數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心;2015年公眾版矢量數(shù)據(jù)，誤差為125—200m(平面、丘陵)，等高線(xiàn)采樣高程標(biāo)準(zhǔn)差為18m

從圖面(圖2)分析,張山營(yíng)鎮(zhèn)周邊山區(qū)是其水系下游重要經(jīng)濟(jì)建設(shè)區(qū)與水利設(shè)施的土壤保持服務(wù)重要供給區(qū),如延慶城區(qū)、龍慶峽水庫(kù)、香村營(yíng)水庫(kù)及北京市的飲用水源地之一官?gòu)d水庫(kù)等。該山區(qū)水系豐富,多處為陡坡區(qū),土壤受到的侵蝕力強(qiáng)。尤其是山區(qū)與盆地交界處的陡坡區(qū),多為土壤侵蝕強(qiáng)度、中強(qiáng)度地區(qū),如白石頭坑附近為土壤侵蝕劇烈區(qū),應(yīng)夢(mèng)寺山附近為極強(qiáng)區(qū)。相關(guān)研究也表明泥石流災(zāi)害頻發(fā)區(qū)[59]臨近其山下G110國(guó)道西南段。同時(shí),龍慶峽4A級(jí)旅游景區(qū)、玉渡山風(fēng)景區(qū)(大北梁西部)等公路設(shè)施對(duì)山區(qū)的土壤保持服務(wù)產(chǎn)生了較大的干擾[59],周邊多為土壤保持服務(wù)低值區(qū)。綜合來(lái)看,張山營(yíng)鎮(zhèn)北部山區(qū)為土壤保持服務(wù)重要區(qū)域,需重點(diǎn)協(xié)調(diào)旅游開(kāi)發(fā)建設(shè)和山區(qū)土壤保持服務(wù)的保護(hù)。

此外,四海鎮(zhèn)南部山區(qū)溝壑險(xiǎn)峻,水系呈放射狀匯集于菜食河,里程較長(zhǎng),沿線(xiàn)分布著較多的居民建設(shè)區(qū)。研究也表明該山區(qū)是泥石流災(zāi)害的頻發(fā)區(qū)[59],如省道213四海鎮(zhèn)南段海字口、省道213永安堡村附近。山區(qū)中鳳凰駝、長(zhǎng)城等自然景區(qū)受游人登山遠(yuǎn)足等活動(dòng)干擾頻繁,土壤保持服務(wù)多處為中低值區(qū)。從圖面綜合分析,四海鎮(zhèn)南部山區(qū)也為土壤保持服務(wù)重要區(qū)域。

八達(dá)嶺長(zhǎng)城風(fēng)景區(qū)為延慶長(zhǎng)城文化帶的核心區(qū)域,相較于其他山區(qū)是受旅游開(kāi)發(fā)建設(shè)活動(dòng)影響最劇烈的地區(qū)[60],交通要道和觀光線(xiàn)路縱橫交錯(cuò),土壤保持服務(wù)被分割為破碎化分布,研究也表明石峽-八達(dá)嶺一帶是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)[59],多處發(fā)生崩塌,保護(hù)該地區(qū)的土壤保持服務(wù)對(duì)防止滑坡等地質(zhì)災(zāi)害,保證游客安全有重要意義。

此外,其他的交通要道如省級(jí)公路S309千家店西部山區(qū)后坑、干溝等,及千家店鎮(zhèn)東端上奶山村等,省道S212大莊科鄉(xiāng)北段和南段這些交通要道臨地勢(shì)險(xiǎn)峻的山區(qū)分布,研究也表明這些地區(qū)多處易發(fā)生崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[59]損害公路設(shè)施,這些要道周邊山區(qū)也為土壤保持服務(wù)重要區(qū)域。

3.3 決策服務(wù)功能評(píng)價(jià)

本研究編制的土壤保持服務(wù)分布圖決策應(yīng)用功能主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

(1)通過(guò)詳實(shí)的專(zhuān)題要素和基礎(chǔ)要素信息及聯(lián)系,可實(shí)現(xiàn)從圖面識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要區(qū)域。這很大程度上提高了分布圖輔助生態(tài)保護(hù)規(guī)劃決策的效率。制圖顯示出延慶山區(qū)土壤保持服務(wù)功能的重要性和脆弱性,延慶土壤保持服務(wù)的保護(hù)應(yīng)該注重山區(qū)保護(hù),應(yīng)對(duì)山區(qū)緩坡區(qū)村道等公路、景區(qū)建設(shè)及其他人類(lèi)活動(dòng)的干擾采取管控措施。

(2)制圖實(shí)現(xiàn)了較精準(zhǔn)的定位和查詢(xún)功能。可識(shí)別土壤保持服務(wù)重要區(qū)的具體位置,查詢(xún)關(guān)注要素周邊的土壤保持服務(wù)分布情況。既為規(guī)劃決策及實(shí)施提供便利,也有助于與其他相關(guān)生態(tài)評(píng)價(jià)規(guī)劃成果關(guān)注點(diǎn)的比較和信息整合,對(duì)更合理的引導(dǎo)政府將資金投入到更關(guān)鍵的區(qū)域有重要的意義[61]。

(3)圖件較詳細(xì)的呈現(xiàn)了規(guī)劃決策需要協(xié)調(diào)的多方面的利益主體信息,如鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府、村落、景區(qū)或者工廠(chǎng)企業(yè)等。方便考慮需協(xié)調(diào)的多方面的利益相關(guān)者,以便保護(hù)規(guī)劃決策開(kāi)展和落實(shí)。

4 結(jié)論

結(jié)合制圖學(xué)理論方法及國(guó)家行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖編制的目標(biāo)、原則、流程和制圖方法。通過(guò)延慶區(qū)土壤保持服務(wù)分布圖制圖方法實(shí)踐,顯示出該制圖方法能夠準(zhǔn)確詳細(xì)的展示生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與相關(guān)自然、人文要素的分布特征,并通過(guò)土壤保持服務(wù)與基礎(chǔ)地理要素的聯(lián)系,有助于識(shí)別土壤保持服務(wù)重要區(qū),為區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃提供重要決策參考。

本研究提出的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分布圖編制方法可行性強(qiáng)。基于開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù),使用ArcMap工具一體化制圖。圖式與國(guó)家、行業(yè)相關(guān)規(guī)范圖式基本統(tǒng)一,制圖方法更簡(jiǎn)便易行,可為相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員提供制圖參考,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)制圖的規(guī)范化和自動(dòng)化。

致謝：饒恩明老師提供2015年生態(tài)系統(tǒng)土壤保持服務(wù)強(qiáng)度數(shù)據(jù),特此致謝。