陳榕榕，丁錚

（福建農林大學藝術學院園林學院合署，福建 福州 350000）

隨著中國的工業(yè)及城市化發(fā)展，人類所面臨的環(huán)境資源問題日益凸顯，引起許多專家學者的注意。目前的許多環(huán)境生態(tài)問題都與土地資源的利用有直接的關系。生態(tài)敏感性的研究始于20世紀末，學術界將其定義為生態(tài)系統(tǒng)在特定時空條件下對抗外界不良影響的自我恢復能力[1]。通過生態(tài)敏感性評價可反映全國或區(qū)域生態(tài)變化狀況和空間分異規(guī)律，以此為國土資源利用和生態(tài)環(huán)境保護奠定基礎[2]。泉州作為全國第三個國家級金融綜合改革試驗區(qū)，以經(jīng)濟發(fā)展為優(yōu)勢，至2020年，泉州市經(jīng)濟總量連續(xù)22年保持全省第一。過快的經(jīng)濟、社會發(fā)展，使得人地矛盾日益尖銳，綜合評價泉州市生態(tài)敏感性對于泉州市環(huán)境保護規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局具有重要參考價值。目前，城市的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護問題是學者們較為關注的熱點，如顏磊[3]等在綜合考慮自然和人文因子的基礎上，構建北京市生態(tài)敏感評價體系；何蘇玲[4]等基于GIS、AHP 和MSE 賦權法，從土壤侵蝕、酸雨侵蝕兩方面，探究龍南縣2003年-2018年生態(tài)敏感性時空變化情況；李巍[5]等從土壤侵蝕敏感性、水環(huán)境敏感性、生境敏感性3個方面，綜合評價青城古鎮(zhèn)的生態(tài)敏感性；李怡[6]等則從土壤侵蝕、生境、地質災害和水生態(tài)4 個方面，對江西省南昌市生態(tài)敏感性進行綜合評價和分析。本研究以泉州市為研究分析對象，選擇有區(qū)域代表性的6 個生態(tài)因子即坡度、高程、坡向、植被覆蓋度、土地利用類型作為評價指標，利用GIS 的空間分析和層次分析法(AHP)，分別對6個因子進行單一分析以及多因子加權疊加綜合分析，并劃分相應敏感等級，以期為泉州市的生態(tài)環(huán)境建設和規(guī)劃設計提供一定的科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

泉州市位于福建省東南沿海，南臨臺灣海峽，行政區(qū)地處24°22'～25°56'N、117°34'～119°05'E。管轄4個區(qū)，3個縣級市，5個縣，全市土地面積為1110099.69hm2。境內山巒起伏，丘陵、河谷、盆地錯落其間，地勢西北高東南低，山地、丘陵占土地總面積的五分之四，俗稱“八山一水一分田”。一方面由于土地開發(fā)利用早，經(jīng)濟活動頻繁，使得泉州市近年來頻繁發(fā)生滑坡、崩塌等地質災害；另一方面，地勢高差大，植被根系涵水固土的能力較差，故此區(qū)域易發(fā)生水土流失。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1.1 數(shù)據(jù)獲取

該研究所需的基礎數(shù)據(jù)主要包括2018年Landset8遙感影像、基礎地理信息數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、其他相關數(shù)據(jù)、文獻資料以及調研統(tǒng)計數(shù)據(jù)等六大方面。查閱相關資料及參考前人研究，選取空間分辨率為30m 且云霧干擾量＜10%的Landset8 遙感影像，以泉州市的數(shù)字高程為基礎數(shù)據(jù)，專題數(shù)據(jù)主要為泉州市地表水資源分布數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)（地理國情普查數(shù)據(jù)）、縣級行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理

利用泉州市的Landset8 遙感影像，以ENVI5.3 為技術平臺對數(shù)據(jù)進行進行大氣校正、輻射定標等處理，通過NDVI 近似估算植被覆蓋度；地表水資源分布則是運用相同的方法，即通過NDWI 指數(shù)凸顯水體影像。在實際操作過程中，為避免空間坐標無法匹配的情況出現(xiàn)，需要對DEM 數(shù)據(jù)、縣級行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)、土地利用類型數(shù)據(jù)、地表水資源分布數(shù)據(jù)、植被覆蓋度數(shù)據(jù)等專題數(shù)據(jù)進行底圖校準或幾何校正，本次研究采用的投影坐標為：WGS_1984_UTM_Zone_50N。

以ArcGIS10.6 為技術平臺，運用其中的空間分析模塊功能對單因子的數(shù)據(jù)進行提取計算，并為其賦予不同的權重，完成單因子的生態(tài)敏感性分級圖。根據(jù)相關專家打分結果，通過MPai 數(shù)據(jù)科學平臺計算出各因子權重，最后運用加權疊加與重分類法，使用自然斷裂法將其劃分為五個等級，生成研究區(qū)域的生態(tài)敏感性分析總圖。

2.2 生態(tài)敏感性評價指標體系

2.2.1 指標選取與分級

參考與城市生態(tài)敏感性評價相關的論文，并結合本文的研究目的以及泉州市生態(tài)環(huán)境的綜合特征，以代表性、綜合性、科學性為選取原則[7]，故選取的評價因子以生態(tài)類因子為主、土地、地質類因子為輔。在城市化進程的背景下，人地矛盾是人類亙古不變的話題，而人類對于土地利用的方式直接影響了生態(tài)環(huán)境的敏感程度，故土地利用類型是必不可少的評價指標之一。泉州地勢差距較大，其地形坡度、坡向不僅會影響植物分布，還會影響人類的行為活動，因此，坡度、坡向、高程因子可反映區(qū)域的生態(tài)敏感性。最后，植被覆蓋度可反映被土壤侵蝕的程度，以此作為評價泉州市生態(tài)環(huán)境敏感程度的一個重要因子。最終確定了坡度、坡向、高程、植被覆蓋度、水體緩沖區(qū)、土地利用類型等6個因子作為評價泉州市生態(tài)敏感性的主要指標。將其單因子的生態(tài)敏感性分為1、3、5、7、9五個等級，分別對應極低敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感、極度敏感。其分級與賦值情況如表1所示。

表1 生態(tài)敏感性評價因子等級體系

2.2.2 評價因子權重的確定

由于各單因子對于泉州市生態(tài)敏感性的影響程度不同，故在評價體系種占據(jù)的比重不同。運用層次分析法（AHP）結合專家打分法構造判斷矩陣，確定敏感性評價因子的權重值。該方法因其系統(tǒng)性、理論成熟，被學者們廣泛運用。為減小生態(tài)因子之間的關聯(lián)程度，AHP 只包括目標層和指標層[8]，目標層即綜合生態(tài)敏感性，指標層即是以上選取的6 個指標。并在MPai 數(shù)據(jù)科學平臺構建各單因子對比矩陣，通過比較各矩陣得出因子權重(表2)。最后，根據(jù)一致性檢驗結果，CR=0.0563＜0.1說明此權重的判斷結果是可靠的(表3)。

表2 層次分析法判斷矩陣評分標準

表3 一致性檢驗結果

2.2.3 空間疊加分析

將處理后的6 個生態(tài)敏感因子通過Arc-GIS10.6 的空間分析模塊賦予不同權重，并進行加權疊加以得到泉州市生態(tài)敏感性綜合分布圖。再利用重分類工具中的自然斷點法，將結果劃分為5 個等級：極低敏感、輕度敏感、中度敏感、高度敏感、極度敏感[9]。計算生態(tài)敏感性數(shù)學模型[8]，公式如下：

式中，i為評價單元編號，k為評價因子編號，n為評價因子總數(shù)，Si為第i個評價單元的綜合值，Wk為第k個評價因子的權重，Ci(k)為第i評價單元的第k個評價因子敏感性評價值。

3 結果與分析

3.1 單因子敏感性分析

3.1.1 坡度生態(tài)敏感性分析

坡度大小可反映地勢高低，進而影響地表物質的流動和承受力，同時，制約著土地的使用和建筑布置[10]。外界條件相同時，坡度越大，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越差，敏感程度越高。根據(jù)結果分析，泉州市坡度的敏感性以輕度敏感為主，占面積的46.17%。該敏感區(qū)在研究區(qū)域內廣泛分布，主要集中在中部及北部即德化縣、永春縣、安溪縣、南安市；其次是極低敏感區(qū)域，占面積的37.39%。集中分布于金門縣、晉江市、惠安縣、石獅市、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、泉港區(qū)、南安市；中度敏感區(qū)與輕度敏感區(qū)相間分布，占面積的16.22%。分布地區(qū)與輕度敏感區(qū)相似；高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)分別占面積的0.22%、0.001%，區(qū)域面積極小。

3.1.2 高程生態(tài)敏感性分析

表4 泉州市單因子生態(tài)敏感性分級面積及占比

泉州市最高的海拔為1828m，整體地勢西北高東南低，山巒起伏的丘陵地帶。高程的大小不僅與氣候、氣溫、降水量等自然環(huán)境因素緊密相關，還影響植物垂直分層的顯著性[11]。海拔越高，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類就越少，生態(tài)敏感性就越高。根據(jù)結果分析，極低敏感區(qū)占全域面積近1/2，主要分布在泉州市經(jīng)濟貿易較發(fā)達的金門縣、晉江市、石獅市、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、洛江區(qū)、泉港區(qū)、惠安縣、南安市；其次是輕度敏感區(qū)域占面積的28.17%，主要分布在安溪縣、永春縣、德化縣，南安市、洛江區(qū)、泉港區(qū)、惠安縣呈少量分布；中度、高度、極度敏感區(qū)則分布與研究區(qū)域的西北方向山體，分別占面積的11.57%、4.65%、0.74%。整體來看，與泉州市的地勢特征相吻合。

圖2 泉州市坡度生態(tài)敏感性分析

3.1.3 坡向生態(tài)敏感性分析

圖3 泉州市高程生態(tài)敏感性分析

圖4 泉州市坡向生態(tài)敏感性分析

坡向不同，所受的光照輻射強度和日照時間長短會有很大的差別，光照輻射對于山體植被的生長有著較大的影響。在北半球，東坡、南坡、東南坡和西南坡所受到的光照輻射相對較多[12]。泉州市境內丘陵、河谷、盆地錯落其間，因而坡向敏感程度分布較為均勻。輕度敏感區(qū)相較于其他敏感區(qū)所占比例較大，為研究區(qū)域面積的26%。該區(qū)域為東南、西南坡向，所受的光照輻射充足，植物生長較好，覆蓋率較高。中度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)，分別占研究區(qū)域面積的22.30%、24.82%、12.84%。正北坡向占研究區(qū)域面積的14.04%，由于該坡向為陰坡，接受的光照輻射較少，間接影響植物生長情況，導致物種豐富度以及森林覆蓋度較低。

3.1.4 水系生態(tài)敏感性分析

根據(jù)對研究區(qū)域內的河流實行GIS緩沖區(qū)得到的數(shù)據(jù)分析，水環(huán)境距離河流遠近有不同的敏感度，距離河流較遠的水環(huán)境其生態(tài)環(huán)境敏感度較低，距離河流較近的水環(huán)境其生態(tài)環(huán)境敏感度較高[13]。研究區(qū)域內的整體水系，河網(wǎng)密集且多，水環(huán)境的敏感度較高，高度敏感和極度敏感分別占研究區(qū)域的35.34%、58.15%，這部分地區(qū)地勢平坦離河流近適宜人類生活，人類生活行為對環(huán)境的干擾較大。河流緩沖區(qū)超過250 米區(qū)域為極低敏感型，這些區(qū)域距離河流較遠無法滿足人類日常的生活需要，因此，對水環(huán)境不易受到人類行為的影響，其相對較小。

圖5 泉州市水體生態(tài)敏感性分析

3.1.5 土地利用生態(tài)敏感性分析

泉州市的土地利用類型劃分為水體、林地、耕地、草地、建設用地、未建設用地五種類型，其中林地面積占研究區(qū)域的49.93%，整體生態(tài)服務價值較高。高度敏感區(qū)以及中度敏感區(qū)面積分別為22346.19hm2、410405.6hm2，占研究區(qū)總面積的1.99%、36.56%。由此可見，泉州市的土地利用類型生態(tài)敏感程度較高，主要分布在中部及西北部森林密集的山體以及貫穿泉州市境內的河流水系以及郊區(qū)水域，林地、耕地、草地所發(fā)揮的生態(tài)效益對于改善泉州市生態(tài)環(huán)境、維護地區(qū)生態(tài)安全具有重要作用。泉州市未建設用地所占研究區(qū)域較少，面積為0.15%，主要分布在東南部的平原地帶。建設用地占研究區(qū)總面積的11.37%，主要集中分布于人均GDP 較高的晉江市、石獅市、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)。

圖6 泉州市土地利用類型生態(tài)敏感性分析

3.1.6 植被覆蓋度生態(tài)敏感性分析

泉州市的植被種類較多，總體生態(tài)敏感性較高，中度敏感、高度敏感和極度敏感主要分布在西北部以及中部地區(qū)，分別占面積的20.06%、70.66%、0.11%。這部分區(qū)域內整體植被較為茂盛，物種更加豐富，如果地區(qū)內自然生長的植被遭到破壞，將會導致土壤遭到侵蝕，生物的多樣性減少，最終引發(fā)嚴重的生態(tài)環(huán)境問題。東南部地區(qū)的植被覆蓋度的以0.2以下和0.2～0.3為主，分別占總面積的9.17%和0.00009%。這部分地區(qū)主要為城鎮(zhèn)和居民居住區(qū)，這種的地類生態(tài)價值較低，這種生態(tài)環(huán)境對于人類生活行為反應性較低，不易產(chǎn)生生態(tài)環(huán)境問題。

圖7 泉州市植被覆蓋度生態(tài)敏感性分析

3.2 綜合評價結果

3.2.1 全域評價結果

數(shù)分值區(qū)間為[1.44，8.68]，平均值為5.9。通過自然斷點法生成泉州市區(qū)域評價結果，并對評價單元進行統(tǒng)計，得到生態(tài)敏感性級別劃分圖（圖8），泉州市生態(tài)敏感程度情況餅圖（圖9）。同時根據(jù)結果得到泉州市生態(tài)敏感分布圖（圖10）。評價過程共生成12334441 個評價單元，綜合評價指的區(qū)間為（1.44，2.76］，（2.76，4.22］，（4.22，5.42］，（5.42，6.46］，（6.46，8.68］。從整體上看，泉州市整體生態(tài)敏感程度較高，高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)占研究區(qū)域面積的74.69%。

圖1 研究區(qū)分布

圖8 生態(tài)敏感性級別劃分

圖9 泉州市生態(tài)敏感程度

圖10 泉州市生態(tài)敏感性綜合評價分析

3.2.2 按行政區(qū)劃統(tǒng)計評價結果

通過對泉州各縣（市）敏感程度的面積、敏感程度占研究區(qū)域面積的百分比及綜合敏感指數(shù)情況進行統(tǒng)計（表5），可得下列結果。

表5 各縣（市）生態(tài)敏感性

各縣市的平均生態(tài)敏感指數(shù)由高到低為：德化縣、永春縣、安溪縣、洛江區(qū)、金門縣、南安市、泉港區(qū)、惠安縣、豐澤區(qū)、晉江市、石獅市、鯉城區(qū)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，與實際情況一致，能很好反映泉州市生態(tài)敏感分布特征。

泉州市極度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)主要分布在中部、西北部山體以及金門縣，占研究區(qū)域面積的74.79%。主要分布縣（市）為德化縣、永春縣、安溪縣，其極度敏感區(qū)域面積分別占73.04%、56.56%、47.04%。根據(jù)各項指標可以看出，坡度、高程、植被覆蓋度等因子都體現(xiàn)出較為敏感特征。實際上，這些區(qū)域地勢偏高、地形復雜，地貌以低中山地為主，生態(tài)環(huán)境敏感程度較高，需要重點保護。

除中部、西北部的縣（市）以及金門縣分布著極度敏感與高度敏感區(qū)域，泉港區(qū)、惠安縣、豐澤區(qū)、鯉城區(qū)、晉江市、石獅市都有零星分布。根據(jù)各單因子敏感性分析圖，發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域易受到地質災害風險，坡度、水體緩沖區(qū)、土地利用類型等因子的敏感性較高。由于鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、石獅市、惠安縣、金門縣水網(wǎng)密集、水系發(fā)達，因而水環(huán)境的敏感程度較高，易受人類活動的干擾?；莅部h、金門縣、泉港區(qū)、洛江區(qū)耕地、草地、林地的面積較東南部縣（市）的大，因此土地利用類型的敏感程度較高。受地形地勢影響，以上四個縣（市）的植物種類較為豐富，植被覆蓋度較高。

極低敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)主要分布東南部的丘陵地帶，鯉城區(qū)、晉江市、石獅市、豐澤區(qū)表現(xiàn)最佳，分別占轄區(qū)面積的69.52%、59.73%、63.05%、53.38%。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可知以上4個縣（市）的生態(tài)安全較為穩(wěn)定。中度敏感區(qū)則在全市呈均勻分布的狀態(tài)，占研究范圍面積的12.38%。

4 討論

根據(jù)評價結果（圖10）知，泉州市生態(tài)敏感性分布的空間特征顯著。泉州市的極敏感區(qū)域和高度敏感區(qū)集中分布在中部、西北部山體以及附近的區(qū)域，中度敏感區(qū)廣泛分布于各縣（市），極低敏感區(qū)和輕度敏感區(qū)主要分布在東南部丘陵?？梢钥闯?，德化縣、永春縣、安溪縣綜合生態(tài)敏感度最高，其次為南安市、洛江區(qū)、金門縣，最低的是晉江市、石獅市、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、泉港區(qū)、惠安縣?？偠灾菔械木C合敏感性分布與西北高東南低的地形地勢相吻合，由于德化縣、永春縣、安溪縣的坡度、植被覆蓋度、土地利用類型等因子敏感性較高，且分布著自然保護區(qū)，因此，容易受人類活動影響，應重點保護。

指標選取方面，考慮到泉州市的境內山巒起伏，以丘陵、山地為主，因此，植被覆蓋度為評價體系中重要的影響因子。目前，關于泉州市生態(tài)環(huán)境的研究有涉及生態(tài)服務價值評估[14-15]、生態(tài)安全評價[16]、生態(tài)系統(tǒng)服務功能時空變化分析[17]、生態(tài)承載力評價[18]、生態(tài)足跡[19]、生態(tài)安全格局[20]等，尚未有關于泉州市的生態(tài)敏感性評價的研究。在構建體系選擇評價指標時，本文充分考慮了可能引發(fā)或加劇自然災害的影響因素，以期為泉州市生態(tài)環(huán)境保護和發(fā)展提供一些參考。

本文使用的層次分析法引用了專家的主觀和客觀方面知識相互結合，該方法廣泛運用在土地生態(tài)的相關研究方面，但是該方法的弊端在于結果方面一定程度會受到個人主觀的影響。目前各式評價方式不斷涌現(xiàn)，各種評價方式在主觀和客觀的賦權中取得平衡還有待突破。

另外本文主要從自然因子的角度來評價泉州市生態(tài)敏感性，在生態(tài)系統(tǒng)中，人類是不可缺少的一部分，人們的意識觀念以及生產(chǎn)生活對自然環(huán)境產(chǎn)生的影響也應考慮在內。因此，有關自然—人耦合系統(tǒng)的生態(tài)敏感評價還有待進一步探討。

5 結論

（1）土地利用類型、水環(huán)境敏感性、植被覆蓋度為區(qū)域生態(tài)敏感性主要影響因子。

（2）泉州市以高度敏感和極度敏感為主，生態(tài)環(huán)境敏感程度較高。

（3）生態(tài)敏感性的空間分布呈現(xiàn)自東南向西北逐漸增加的規(guī)律，高度敏感區(qū)和極度敏感區(qū)集中分布在區(qū)域地勢偏高、地形復雜的西北部。該區(qū)域植被覆蓋度、坡度較高，且有自然保護區(qū)分布，綜合的生態(tài)環(huán)境敏感性較高。極低敏感區(qū)域主要分布在研究區(qū)域東南部地勢較低的丘陵、平原地帶，該地區(qū)適宜人類活動，建設區(qū)域較大。

（4）在輕度敏感區(qū)和極低敏感區(qū)內，除了河湖水系分布密集，敏感性較高，其他因子都呈現(xiàn)出安全穩(wěn)定的特征。在極度敏感區(qū)和高度敏感區(qū)，生態(tài)因子并非都表現(xiàn)出較為敏感的特征。

（5）總體來看，德化縣、永春縣、安溪縣綜合生態(tài)敏感度最高。應當重視土地的開發(fā)利用，加強生態(tài)安全監(jiān)管，保證生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性。對于晉江市、石獅市、鯉城區(qū)、豐澤區(qū)、泉港區(qū)、惠安縣這些敏感程度較低的縣（市），應當在充分考慮致敏因子對于土地開發(fā)的影響。