李晨 LI Chen；蔡榮鋒 CAI Rong-feng；韓珂馨 HAN Ke-xin

（西南林業(yè)大學土木工程學院，昆明 650224）

0 引言

自黨的十八大提出的“綠水青山就是金山銀山”理念，生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展得到更多的關注，而生態(tài)環(huán)境脆弱性[1，2]是指在特定區(qū)域條件下，生態(tài)環(huán)境受外力干擾所表現(xiàn)出的敏感反應和自我恢復能力。當前，關于生態(tài)的可持續(xù)性和脆弱性研究較多，諸如金麗娟[3]等采用層次分析法結合SRP模型對四川省生態(tài)脆弱性進行評價；常溢華[4]等采用AHP和熵權法構建SRP模型對鄱陽縣縣域生態(tài)脆弱性進行了探討。本文以云南省為研究對象，通過大量文獻資料整理，結合SRP模型選取了14項指標，采用AHP和熵權法確定指標權重，對該區(qū)域進行了生態(tài)脆弱性分析與評價，并結合地理探測器進行驅動力分析。

1 研究區(qū)概況

云南位于中國西南邊陲（97°31′~106°11′E，21°8’~29°15′N），屬于山地高原地帶，地形復雜，相對高差較大，自然災害頻發(fā)，年溫差小，日溫差大，氣溫隨地勢高低垂直變化異常明顯，植被覆蓋豐富但不均衡，整體的生態(tài)呈現(xiàn)不穩(wěn)定性。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

本研究選取了DEM、土地利用、NDVI（2018年）、年均氣溫（2018年）、年均降水（2018年）、縣域人口數(shù)量（2018年）、GDP（2018年）等作為基礎數(shù)據(jù)，分別通過地理空間數(shù)據(jù)云、資源環(huán)境數(shù)據(jù)云、Google Earth Enging、國家氣象科學數(shù)據(jù)、云南省統(tǒng)計局等平臺獲取。

2.2 評價方法及指標體系構建

SRP模型是用于評價某一地區(qū)生態(tài)脆弱性的綜合性評價模型，本研究采用此模型通過不同指標對生態(tài)脆弱度的影響程度進行全面的分析計算生態(tài)脆弱性指數(shù)，并以此為依據(jù)產(chǎn)生綜合評價指數(shù)。公式如下[5]：

式中：EVI代表生態(tài)脆弱性指數(shù)，F(xiàn)i為指標的標準值，分別是生態(tài)敏感性指數(shù)、生態(tài)恢復力指數(shù)和生態(tài)壓力度指數(shù)；Wi為權重。

本文根據(jù)SRP模型的生態(tài)敏感性、生態(tài)恢復力和生態(tài)壓力度3個方面分別選取14個指標，用于構建生態(tài)脆弱性評價指標體系。由于云南省地形復雜，起伏度大，植被覆蓋不均衡，自然災害頻發(fā)等因素，再結合文獻統(tǒng)計，因此生態(tài)敏感性[6-8]選擇地形、土壤、氣象因子表示；生態(tài)恢復力[6-8]是生態(tài)系統(tǒng)的恢復能力，選擇植被覆蓋度、景觀指數(shù)等表示；生態(tài)壓力度[6-8]則從經(jīng)濟、人口、產(chǎn)業(yè)方面考慮對生態(tài)環(huán)境的影響。通過相關性分析，得到指標的正負相關性。因此，構建的云南省生態(tài)脆弱性評價指標體系如表1所示。

表1 云南省生態(tài)脆弱性評價指標體系

2.3 確定指標權重

本研究依據(jù)參考文獻和研究區(qū)特點篩選評價指標，采用AHP法和熵權法確定指標權重?；赟RP模型建立AHP層次結構，分為目標層、準則層和指標層，采用1-9標度法構建判斷矩陣，利用Yaahp軟件進行權重計算和一致性檢驗。熵權法可以衡量系統(tǒng)信息的無序程度，從客觀角度充分利用已知數(shù)據(jù)所包含的有效信息量確定其權重。

將AHP主觀權重與熵權法客觀權重結合起來，根據(jù)公式確定綜合權重，公式[5]如下：

式中：Wj為最終權重值；W1j是層次分析法計算得到權重值；W2j是熵權法計算得到的權重值。

2.4 指標標準化

各項指標其屬性存在差異，需標準化后才便于評價模型的構建，因此利用Python以極差標準化方法對所有正負向指標數(shù)據(jù)進行歸一化處理，正負指標標準化公式[5]如下：

式中：pij為標準化結果；xij是原指標值；xijmax、xijmin分別為所有數(shù)據(jù)中的最大值和最小值。

3 生態(tài)脆弱性評價與空間分布

生態(tài)脆弱性指數(shù)可通過標準化后的評價指標，運用柵格計算器，分別計算生態(tài)敏感性指數(shù)、生態(tài)恢復性指數(shù)、生態(tài)壓力度指數(shù)，并通過3個目標層計算結果得到云南生態(tài)脆弱性指數(shù)。其中，生態(tài)脆弱性高值區(qū)域主要位于迪慶和怒江，中值區(qū)域主要位于玉溪、昆明、楚雄和昭通，低值區(qū)域主要位于紅河、普洱、保山、文山、曲靖、西雙版納以及德宏。

為直觀地反應云南省整體生態(tài)脆弱性狀況，可將生態(tài)脆弱性指數(shù)按等級劃分，為確保評價結果的客觀性和可操作性，先對計算所得的生態(tài)脆弱性指數(shù)進行歸一化處理，公式[5]如下：

式中：Si為生態(tài)脆弱性指數(shù)歸一化值；EVIi為生態(tài)脆弱性原始值，EVImin、EVImax分別為最小值和最大值。

在此基礎上，采用自然斷點法，結合文獻資料將標準化后的生態(tài)脆弱性指數(shù)分為5個等級，分級標準如表2所示，成果如圖1所示，經(jīng)統(tǒng)計分析得到各州市脆弱性占比，如圖2所示。

圖1 生態(tài)脆弱性分級圖

圖2 生態(tài)脆弱性綜合驅動力分析圖

表2 云南省生態(tài)脆弱性分級標準[9-10]

土地利用數(shù)據(jù)結合生態(tài)脆弱性分級圖，統(tǒng)計分析得到不同土地類型生態(tài)脆弱性面積占比，如表3所示。

表3 不同土地利用類型生態(tài)脆弱性面積

4 云南省生態(tài)脆弱性驅動力分析

在研究區(qū)以5000米漁網(wǎng)選取14900個點作為采樣點，采用選取的14個指標作為自變量X，生態(tài)恢復性指數(shù)、生態(tài)壓力度指數(shù)、生態(tài)敏感性指數(shù)和生態(tài)脆弱性指數(shù)分別作為因變量Y。各指數(shù)和指標因子均采用自然斷點法分為5級，運用地理探測器對云南省的指標因子進行探測，分析各指標因子對因變量Y空間分異的解釋力，探討主導因子及其交互作用。結果表明：14個驅動因子中對云南省生態(tài)脆弱性空間分布格局影響較大的驅動因子是DEM（0.4060）、年均氣溫（0.3929）、景觀多樣性指數(shù)（0.2428）、景觀破碎度（0.2250）、坡度（0.2150），其余的驅動因子q值均小于0.2，其中干燥度對生態(tài)脆弱性空間分布格局的影響最低，q值為0.0026。

通過交互探測器表明：因子之間相互作用所形成的影響遠大于單一因子對生態(tài)脆弱性空間分布對生態(tài)脆弱性空間分布格局的影響。其中，景觀破碎程度和年均溫度之間的相互作用對云南省內(nèi)生態(tài)脆弱性空間分布格局的影響較大，DEM與水土流失敏感性程度、DEM與坡度、DEM與景觀破碎程度、DEM與地勢起伏程度、地形起伏度與年均氣溫和坡度與年均氣溫的影響值在0.5之上，其他驅動因子的影響值均小于此，其中第二產(chǎn)業(yè)比重與干燥度對云南省生態(tài)脆弱性空間分布格局的影響最小。

5 結論

本研究以云南省為研究區(qū)域，基于SRP模型選取14個因子構建指標體系，采用AHP-熵權法計算指標綜合權重，構建研究區(qū)域的生態(tài)脆弱性評價模型，并通過地理探測器進行驅動力分析，本文主要結論如下：

①云南省的生態(tài)脆弱性總體上呈現(xiàn)出西北高、西南低、滇中縱橫交錯的特點，其中生態(tài)脆弱性指數(shù)中最高的區(qū)域集中于云南省西北部的迪慶、怒江地區(qū)等。其中全省微度脆弱區(qū)面積約占16.80%；輕度脆弱區(qū)面積約占43.56%；中度脆弱區(qū)面積約占26.39%；重度脆弱區(qū)面積約占9.36%；極度脆弱區(qū)面積約占3.89%。

②根據(jù)不同土地利用方式的生態(tài)脆弱性分布特征分析，耕地、林地和草地主要以輕度脆弱和中度脆弱為主，占全省面積的68.65%，其他土地利用類型的分布面積僅占31.35%。極度脆弱區(qū)主要分布在未利用土地類型中，其中包括沼澤地、裸土地、裸巖石質地和其他，這些地區(qū)因生態(tài)環(huán)境的原因，使植被遭到嚴重損害，植被覆蓋率低，生態(tài)環(huán)境退化，短期內(nèi)無法恢復。

③通過地理探測器可知云南省的生態(tài)脆弱性空間分布情況主要受自然環(huán)境因子的影響最為顯著。其中DEM、年均氣溫、景觀多樣性指數(shù)等因子具有較強的驅動作用。由于主要的驅動因子是自然環(huán)境因素，因此，應從節(jié)約能源、減少污染、保護環(huán)境、強化森林保護等方面入手，提高人類的生態(tài)環(huán)境意識，從而推動人類與自然的協(xié)調發(fā)展。