摘要［目的］評(píng)估渭河流域的生態(tài)敏感性，揭示人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)的影響，并預(yù)測(cè)未來(lái)生態(tài)敏感性的變化。［方法］以渭河流域?yàn)檠芯繀^(qū)進(jìn)行綜合生態(tài)敏感性分析，選取景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)、生物多樣性敏感性指數(shù)、水土流失敏感性指數(shù)作為研究指標(biāo)，構(gòu)建綜合生態(tài)敏感性指數(shù)（CESI）對(duì)渭河流域20年來(lái)的生態(tài)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并利用GeoSoS-FLUS進(jìn)行模擬與預(yù)測(cè)。［結(jié)果］渭河流域2000—2020年生態(tài)敏感性變化較大，其中極度敏感的區(qū)域總面積整體呈下降趨勢(shì)。渭河流域生態(tài)敏感性高的區(qū)域大多集中在西部、北部以及東部的小片區(qū)域。GeoSoS-FLUS模擬預(yù)測(cè)表明，2030年低敏感區(qū)和較低敏感區(qū)變化較小，且這些區(qū)域大多屬于自然保護(hù)地帶，距離人類(lèi)活動(dòng)區(qū)較遠(yuǎn)，變化不明顯；中度、重度敏感區(qū)面積相比2020年有所減少，極度敏感區(qū)面積有所增加。［結(jié)論］20年間渭河流域的生態(tài)情況發(fā)生了很大改善。

關(guān)鍵詞生態(tài)敏感性；時(shí)空特征；CESI；GeoSoS-FLUS；渭河流域

中圖分類(lèi)號(hào)X321"文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A"文章編號(hào)0517-6611（2025）01-0051-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.012

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

SpatiotemporalCharacteristicsandPredictiveAnalysisofEcologicalSensitivityintheWeiheRiverBasinUsingCESIandGeoSoS-FLUSMethods

WANGWen-jia，WANGLi

（LiaoningNormalUniversity，Dalian，Liaoning116029）

Abstract［Objective］ToevaluatetheecologicalsensitivityoftheWeiheRiverBasin，revealtheimpactofhumanactivitiesonitsecosystem，andpredictfuturechangesinecologicalsensitivity.［Method］AcomprehensiveecologicalsensitivityanalysiswasconductedintheWeiheRiverBasin，selectinglandscapeecologicalrisksensitivityindex，biodiversitysensitivityindexandsoilerosionsensitivityindexasresearchindicators，acomprehensiveecologicalsensitivityindex（CESI）wasconstructedtoevaluatetheecologicalstatusoftheWeiheRiverBasinoverthepast20years，andGeoSoS-FLUSwereusedforsimulationandprediction.［Result］TheecologicalsensitivityoftheWeiheRiverBasinhadundergonesignificantchangesfrom2000to2020，withthetotalareaofextremelysensitiveareaswasdecreased.TheareaswithhighecologicalsensitivityintheWeiheRiverBasinweremostlyconcentratedinthewest，northandsmallareasineast.Thesimulationandpredictionofcellularautomatonshowedthatthechangesinlowsensitivityareasandlowersensitivityareaswillberelativelysmallby2030，andmostoftheseareasbelongtonaturereserves，whicharefarawayfromhumanactivityareasandhavenotundergonesignificantchanges;Theareaofmoderatelyandseverelysensitiveareasmaydecreasecomparedto2020，whiletheareaofextremelysensitiveareasmayincrease.［Conclusion］TheecologicalsituationintheWeiheRiverBasinhasgreatlyimprovedoverthepast20years.

KeywordsEcologicalsensitivity;Spatiotemporalcharacteristics;CESI;GeoSoS-FLUS;WeiheRiverBasin

作者簡(jiǎn)介王文佳（1997—），男，甘肅天水人，碩士研究生，研究方向：生態(tài)敏感性與生態(tài)環(huán)境變化。*通信作者，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事GIS應(yīng)用和國(guó)土空間發(fā)展規(guī)劃研究。

21世紀(jì)以來(lái)，社會(huì)快速發(fā)展，但人們生存的自然生態(tài)環(huán)境因此遭到了嚴(yán)重破壞，由于各類(lèi)自然災(zāi)害頻發(fā)，人們對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)也更加重視。生態(tài)敏感性是針對(duì)某區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱度的一種可視化表示，是指生態(tài)系統(tǒng)在受到自然環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)的制約時(shí)，對(duì)各種不利因素的敏感程度。它既能反映環(huán)境失衡的敏感性，又能識(shí)別生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種影響因子的內(nèi)在關(guān)系^［1］。生態(tài)敏感性研究始于20世紀(jì)60年代，歐陽(yáng)志云等^［2］于2000年首先提出了中國(guó)生態(tài)敏感區(qū)的概念，并對(duì)中國(guó)的生態(tài)敏感區(qū)進(jìn)行了劃分，突出了各生態(tài)敏感區(qū)的特點(diǎn)。近年來(lái)隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）與遙感的快速發(fā)展，可以更精確地識(shí)別和評(píng)估生態(tài)敏感區(qū)域，為生態(tài)保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過(guò)遙感影像分析，可以監(jiān)測(cè)土地覆蓋變化、植被覆蓋度和水體分布等關(guān)鍵生態(tài)指標(biāo)；利用GIS方法，可以全面分析土地、氣候和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)敏感性的影響；通過(guò)對(duì)生態(tài)模型的模擬，可以預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)未來(lái)的變化趨勢(shì)。對(duì)比國(guó)內(nèi)外對(duì)生態(tài)敏感性的研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的區(qū)域多種多樣，方法也是各不相同。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究方法，使用較多的是利用層次分析法或者專(zhuān)家打分法對(duì)生態(tài)環(huán)境中不同的生態(tài)指標(biāo)進(jìn)行賦值^［3］，如坡度、高程、坡向、植被覆蓋度、道路、水系等，研究范圍多集中于自然保護(hù)區(qū)與?。▍^(qū)、市），但尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由于生態(tài)敏感性的變化受到多種多樣的因素影響以及不同時(shí)期環(huán)保政策的影響，因此對(duì)于生態(tài)變化的預(yù)測(cè)與模擬較為困難。

渭河流域作為中國(guó)西北地區(qū)重要的生態(tài)屏障和經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，其生態(tài)敏感性研究對(duì)于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義^［4］。渭河流域生態(tài)敏感性是指該流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀對(duì)所遭受的各類(lèi)影響所表現(xiàn)出的抗干擾能力以及生態(tài)恢復(fù)能力。因此，研究渭河流域的生態(tài)敏感性，對(duì)于制定有效的生態(tài)保護(hù)策略和可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃至關(guān)重要。筆者以渭河流域作為研究區(qū)，選取景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)、水土流失敏感性指數(shù)、生物多樣性敏感性指數(shù)來(lái)構(gòu)建綜合生態(tài)敏感性指數(shù)（CESI），對(duì)2000—2020年渭河流域整體生態(tài)狀況進(jìn)行探究，并結(jié)合GeoSoS-FLUS對(duì)渭河流域2030年的生態(tài)敏感性進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，以期為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供理論依據(jù)。

1資料與方法

1.1研究區(qū)概況

渭河發(fā)源于甘肅省渭源縣，經(jīng)過(guò)甘肅與陜西，至潼關(guān)縣流入黃河（圖1）。干流全長(zhǎng)818km，流域面積13.4萬(wàn)km2。渭河流域是華夏文明的重要發(fā)源地之一，也是我國(guó)西北地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)基地，作為黃河的最大支流，渭河流域整體處于西高東低的地勢(shì)，且處于黃河流域水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的不斷增長(zhǎng)以及環(huán)境的破壞，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，土壤受到嚴(yán)重侵蝕，水土流失面積達(dá)到了10.4萬(wàn)km使流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境遭到進(jìn)一步破壞，荒漠化加重，且流域內(nèi)土地利用變化也受到影響，多年來(lái)流域內(nèi)大面積耕地、草地以及各類(lèi)林草地轉(zhuǎn)換成建設(shè)用地，這也造成了生態(tài)環(huán)境的退化。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究所使用的數(shù)據(jù)包括：①渭河流域2000、2010、2020年30m土地利用數(shù)據(jù)。②渭河流域?。ㄊ?、縣）行政區(qū)劃數(shù)據(jù)。③渭河流域2000—2020年逐年NDVI數(shù)據(jù)。④渭河流域水系湖泊數(shù)據(jù)。⑤渭河流域各級(jí)道路數(shù)據(jù)。⑥30m渭河流域數(shù)字高程數(shù)據(jù)。⑦1∶100萬(wàn)中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集。①～⑦的數(shù)據(jù)均來(lái)源于國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http：//www.ncdc.ac.cn）。⑧中國(guó)陸地年降水量頻率分布參數(shù)數(shù)據(jù)集，來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)注冊(cè)與出版系統(tǒng)。

1.3研究方法

該研究基于格網(wǎng)尺度，選取1000m×1000m的網(wǎng)格單元，最終將所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一為1000m×1000m的網(wǎng)格尺度。選取景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)、生物多樣性敏感性指數(shù)、水土流失敏感性指數(shù)作為指標(biāo)因子，構(gòu)建綜合生態(tài)敏感性模型。技術(shù)路線如圖1所示。

1.3.1

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)。景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)可以反映研究區(qū)域內(nèi)各類(lèi)景觀在保持生態(tài)穩(wěn)定性方面的能力，它綜合考慮了景觀結(jié)構(gòu)、功能以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，其目的在于識(shí)別和量化生態(tài)系統(tǒng)中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素，從而為生態(tài)保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。

景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性評(píng)價(jià)有效地揭示了景觀結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)過(guò)程和功能的影響。深入分析不同景觀要素、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空差異和區(qū)域構(gòu)成，可以更好地了解和預(yù)測(cè)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)、時(shí)空分布和特征。俞孔堅(jiān)^［5］在哈佛大學(xué)景觀生態(tài)學(xué)家Forman指出景觀生態(tài)規(guī)劃方法的基礎(chǔ)上提出了景觀安全格局理論。該理論滿足了生態(tài)安全研究中對(duì)生態(tài)過(guò)程進(jìn)行合理調(diào)控的理論要求，成為對(duì)生態(tài)空間格局發(fā)展進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)的有效途徑^［6-7］。臧淑英等^［8］研究發(fā)現(xiàn)土地利用覆被變化對(duì)各類(lèi)景觀生態(tài)空間均存在顯著影響，并且與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。該研究利用2000、2010、2020年3期渭河流域土地利用覆被數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，公式如下：

EIR="Ni=1SkiSkEi×Fi（1）

Ei=a×FN"i+b×FD"i+c×DO"i（2）

式中： EIR 為景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)；N為景觀類(lèi)型數(shù)量；S ki是第k個(gè)網(wǎng)格單元中第i類(lèi)景觀的面積；S k為第k個(gè)網(wǎng)格單元的總面積；E i為景觀干擾度指數(shù)；F i為景觀脆弱度指數(shù)； FN "i為景觀破碎度指數(shù)， FD "i為景觀類(lèi)型分離度指數(shù)， DO "i為景觀類(lèi)型優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，a、b、c為三者權(quán)重，且a+b+c= 根據(jù)相關(guān)研究確定a、b、c 分別為0.5、0.3、0.2^［9］；在優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算中根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)確定相對(duì)蓋度的權(quán)重為0.6，相對(duì)密度的權(quán)重為0.4^［10］。

1.3.2 水土流失敏感性指數(shù)。水土流失敏感性指數(shù)是一種評(píng)估特定區(qū)域?qū)λ亮魇У拿舾谐潭鹊牧炕笜?biāo)。它基于對(duì)影響水土流失的各種自然和人為因素的深入分析，識(shí)別和量化這些因素對(duì)土壤侵蝕的潛在影響，從而為水土保持和生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)^［11］。該研究利用水土流失敏感性指數(shù)來(lái)研究渭河流域內(nèi)水土流失的現(xiàn)狀^［12］。該指數(shù)采用修正通用水土流失方程（USLE）來(lái)進(jìn)行定量分析。其公式如下：

A=R×K×LS×C×P（3）

式中：A為水土流失敏感性指數(shù)；R為降雨侵蝕力因子；K為土壤可侵蝕因子；LS為地形起伏度，其中L代表坡長(zhǎng)，S代表坡度；C為植被覆蓋因子；P為人工措施因子，根據(jù)查閱大量資料對(duì)于若干措施因子的取值一般設(shè)為有些也根據(jù)植被地形等區(qū)別進(jìn)行設(shè)置不同數(shù)值，在綜合考慮該研究區(qū)的區(qū)位特征和植被因素，決定將人工措施因子取為1。

1.3.3

生物多樣性敏感性指數(shù)。生物多樣性敏感性指數(shù)反映了研究區(qū)域內(nèi)各類(lèi)生物多樣性情況，通過(guò)生物從生態(tài)源地到達(dá)目的地所需要克服的最小阻力來(lái)表示生物多樣性敏感性^［13］。該研究利用最小累積阻力（MCR）模型來(lái)構(gòu)建生物多樣性敏感性指數(shù)。MCR模型在生態(tài)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛^［14-15］，如Knaapen等^［14］構(gòu)建了MCR模型，揭示了景觀格局與生態(tài)過(guò)程和功能之間的關(guān)系。該研究通過(guò)構(gòu)建MCR模型來(lái)反映生物遷徙或者活動(dòng)范圍的大小與阻力大小，模型阻力越高則生物流動(dòng)阻力越大，生物多樣性敏感性指數(shù)越高；反之則越低。MCR模型的表達(dá)式如下：

MCR= f ×min "^i=m j=n（D ij×R i）（4）

式中：MCR為生物從生態(tài)源地j到i的最小累積阻力；f為MCR與（Dij×Ri）之間正向關(guān)系的函數(shù)；Dij為生物從生態(tài)源地j擴(kuò)散到i的距離；Ri為目的地i向某個(gè)方向擴(kuò)散的阻力系數(shù)。

1.3.4 綜合生態(tài)敏感性模型。該研究利用空間距離分析方法，計(jì)算某一點(diǎn)影響因子到敏感性最高點(diǎn)的距離，構(gòu)建綜合生態(tài)敏感性模型^［16］。對(duì)水土流失敏感性指數(shù)、景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)、生物多樣性敏感性指數(shù)進(jìn)行歸一化處理，將處理后的3個(gè)指數(shù)作為生態(tài)空間中的三維，并將3個(gè)指數(shù)的最大值作為空間模型中的最高點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算其他點(diǎn)到最高點(diǎn)的距離來(lái)構(gòu)建綜合生態(tài)敏感性指數(shù)。其計(jì)算公式如下：

CESI=（ERI-ERImax）2+（A-A"max）2+（MCR-MCRmax）2（5）

式中：CESI為綜合生態(tài)敏感性指數(shù)；A為單元網(wǎng)格的水土流失敏感性指數(shù)；ERI是單元網(wǎng)格的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)；MCR為單元網(wǎng)格的生物多樣性敏感性指數(shù)；A"max、ERImax、MCRmax為各指數(shù)最大值。

1.3.5 元胞自動(dòng)機(jī)。元胞自動(dòng)機(jī)（cellular automata，CA）是20世紀(jì)40年代由數(shù)學(xué)家馮·諾依曼所提出的一種動(dòng)態(tài)演變模型，該模型用于表示在離散的時(shí)間與空間規(guī)則下元素進(jìn)行隨機(jī)變化，且根據(jù)局部規(guī)則影響周?chē)臻g變化，使相鄰元素互相影響，達(dá)到完全隨機(jī)的狀態(tài)；該模型可以用于復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)演變的模擬^［17］。地理模擬與優(yōu)化系統(tǒng)（GeoSoS）是黎夏等^［18］基于初始元胞自動(dòng)機(jī)模型所提出的優(yōu)化模型，近年來(lái)在生態(tài)領(lǐng)域使用較廣^［19］。GeoSOS-FLUS是對(duì)GeoSOS的傳承并在FLUS模型的原理上開(kāi)發(fā)出的集空間過(guò)程模擬、優(yōu)化、預(yù)測(cè)于一體的分析平臺(tái)，在土地利用變化分析及其未來(lái)預(yù)測(cè)中運(yùn)用廣泛，是地理空間優(yōu)化與決策的重要工具^［20］。該研究通過(guò)GeoSoS-FLUS在ArcGIS 10.8.2軟件上的相關(guān)模塊，結(jié)合2000、2010、2020年3期的綜合生態(tài)敏感性指數(shù)進(jìn)行元胞自動(dòng)機(jī)的模擬分析，對(duì)渭河流域2030年的生態(tài)敏感性狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)。GeoSoS-FLUS的工作原理如圖3所示。

2結(jié)果與分析

2.1景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性時(shí)空變化

統(tǒng)計(jì)渭河流域不同景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性變化面積發(fā)現(xiàn)，2000—2010年景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性變化不大，低敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增長(zhǎng)了5.24%，較低敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了4.57%，中度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了31.49%，重度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了31.63%，極度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了0.27%；2010—2020年景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性的變化比2000—2010年的變化大，低敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了13.48%，較低敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了20.24%，中度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了35.24%，重度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加了8.13%，極度敏感性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少了0.73%。

從圖4可以看出，景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性較高區(qū)域大多處于渭河流域北部和西北部，以及流域東部的小塊區(qū)域。結(jié)合衛(wèi)星影像與數(shù)字高程地形圖可知，流域北部大多為山脈與林地，海拔高，植被覆蓋也較流域其他區(qū)域高，但由于土質(zhì)疏松，水土流失較為嚴(yán)重，因此流域北部生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積也最大。而流域東部生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性高值是位于城市郊區(qū)，海拔較低，處于山脈林地、耕地以及河流的交接處，此處受人類(lèi)影響較大，因此生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性也較高。20年來(lái)渭河流域的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性的區(qū)域并沒(méi)有發(fā)生大的變化，但整體生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性有所下降。

2.2水土流失敏感性時(shí)空變化

渭河流經(jīng)黃土高原，水土流失的情況歷年來(lái)都較為嚴(yán)重。該研究結(jié)合各個(gè)年份的年降水量計(jì)算出不同年份的降雨侵蝕度，再利用公式（3）計(jì)算出水土流失敏感性指數(shù)。統(tǒng)計(jì)渭河流域不同水土流失敏感性變化面積發(fā)現(xiàn)，20年來(lái)渭河流域水土流失情況變化很大，2000—2010年渭河流域水土流失低敏感區(qū)域面積減少了922%，較低敏感區(qū)面積增加了16.05%，中度敏感區(qū)面積減少了2.46%，重度敏感區(qū)面積減少了2.18%，極度敏感區(qū)面積減少了23.24%；2010—2020年，低敏感區(qū)域面積增加了10.15%，較低敏感區(qū)面積減少了13.83%，中度敏感區(qū)面積增加了2.52%，重度敏感區(qū)面積增加了2.23%，極度敏感區(qū)面積增加了30.28%。

從圖5可以看出，2000—2010年渭河流域水土流失敏感性高的區(qū)域有所變化，從2000年的城市區(qū)域轉(zhuǎn)移至2010年的中西部山區(qū)，而到2020年渭河流域的水土流失敏感性又開(kāi)始增加，但總體情況來(lái)看，20年來(lái)渭河流域水土流失情況有著明顯改善。

2.3生物多樣性敏感性時(shí)空變化

生物多樣性敏感性反映了一定時(shí)間一定區(qū)域內(nèi)所有生物物種和生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性受人類(lèi)干擾及環(huán)境基質(zhì)的影響情況^［21］。該研究選取土地利用類(lèi)型中的建設(shè)用地作為阻力面，在ArcGIS 10.8.2中構(gòu)建阻力面^［22］。通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，2000—2010年渭河流域生物多樣性低敏感區(qū)面積增加了46.60%，較低敏感區(qū)面積減少了44.99%，中度敏感性面積增加了0.78%，重度敏感區(qū)面積增加54.20%，而極度敏感區(qū)面積變化最大，增加了13607%；2010—2020年，低敏感區(qū)面積減少了39.46%，較低敏感區(qū)面積增加了53.01%，中度敏感性面積增加了35.33%，重度敏感區(qū)面積減少了28.68%，極度敏感區(qū)面積減少了44.74%。

從圖6可以看出，2000—2010年渭河流域極度敏感性區(qū)域增加最大，而到2020年則有所下降；20年來(lái)渭河流域生物多樣性敏感性較低的區(qū)域沒(méi)有發(fā)生大的變化；2000—2010年生物多樣性有了明顯改善，到了2020年生物多樣性敏感性高的區(qū)域有所擴(kuò)大。

2.4綜合生態(tài)敏感性時(shí)空變化

綜合生態(tài)敏感性可以將多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，從更為可視化的角度看出各個(gè)區(qū)域生態(tài)敏感性的變化。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，20年來(lái)渭河流域綜合生態(tài)敏感性有了很大的改善。2000—2010年，低敏感區(qū)面積減少了55.21%，較低敏感區(qū)面積減少了63.41%，中度敏感區(qū)面積變化最大，增加了246.37%，重度敏感區(qū)面積增加了24.13%，極度敏感區(qū)面積減少了18.76%；2010—2020年，低敏感區(qū)面積減少了69.84%，較低敏感區(qū)面積變化最大，增加了294.56%，中度敏感區(qū)面積增加了211.97%，重度敏感區(qū)面積減少了8.24%，極度敏感區(qū)面積減少了32.17%。

從圖7可以看出，2000—2020年渭河流域生態(tài)敏感性變化較大，其中極度敏感性區(qū)域面積整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，2010—2020年下降程度更大。20年來(lái)渭河流域生態(tài)敏感性高的區(qū)域大多集中在西部、北部以及東部的小片區(qū)域，極重敏感性的區(qū)域在逐漸下降，在未來(lái)的治理下，極重敏感性的區(qū)域有很大可能會(huì)繼續(xù)減小。

2.5元胞自動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)分析

通過(guò)GeoSoS-FLUS進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的元胞自動(dòng)機(jī)模擬預(yù)測(cè)，2000—2010年的訓(xùn)練精度達(dá)到了69.75%，驗(yàn)證精度達(dá)到了70.77%。利用2000—2010年的生態(tài)敏感性進(jìn)行2020年模擬預(yù)測(cè)，精度達(dá)到了81.62%，Kappa系數(shù)為0.305，精度較高。用已驗(yàn)證精度后的2020年數(shù)據(jù)對(duì)2030年的生態(tài)敏感性進(jìn)行預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行可視化得到圖8。預(yù)測(cè)分析結(jié)果顯示，2030年低敏感區(qū)面積為298.24km占整個(gè)流域面積的0.22%，較低敏感區(qū)面積為2023.38km占整個(gè)流域面積的1.51%，中度敏感區(qū)面積為37814.04km占整個(gè)流域面積的28.24%，重度敏感區(qū)面積為44067.24km占整個(gè)流域面積的32.90%，極度敏感區(qū)面積為49721.85km占整個(gè)流域面積的37.13%。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

該研究結(jié)合了景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)敏感性指數(shù)、水土流失敏感性指數(shù)、生物多樣性敏感性指數(shù)3種空間指數(shù)，構(gòu)建了綜合生態(tài)敏感性指數(shù)（CESI），這種方法避免了只采用AHP層次分析法與專(zhuān)家打分賦值的主觀性，結(jié)果更加客觀，最終得到渭河流域2000—2020年生態(tài)敏感性變化，并通過(guò)GeoSoS-FLUS對(duì)未來(lái)10年的生態(tài)敏感性進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)論如下：

（1）渭河流域2000—2020年生態(tài)敏感性變化較大，其中極度敏感的區(qū)域總面積整體呈下降趨勢(shì)，表明渭河流域的生態(tài)狀況在20年間得到了很大的改善。

（2）渭河流域生態(tài)敏感性高的區(qū)域大多集中在西部與北部以及東部的小片區(qū)域，這些區(qū)域植被較為茂盛，在分布上呈現(xiàn)高聚類(lèi)的特征。

（3）元胞自動(dòng)機(jī)預(yù)測(cè)分析表明，在2030年渭河流域綜合生態(tài)極度敏感區(qū)面積將占整個(gè)流域面積的37.13%，重度敏感區(qū)面積占整個(gè)流域面積的32.90%，中度敏感區(qū)面積占整體流域面積的28.24%，較低敏感區(qū)和低敏感區(qū)共占整個(gè)流域面積的1.73%。相比2020年，2030年低敏感區(qū)和較低敏感區(qū)變化較小，變化不明顯；中度、重度敏感區(qū)面積有所減少，極度敏感區(qū)面積有所增加。

3.2討論

在未來(lái)的生態(tài)環(huán)境演變過(guò)程中，尚有諸多不確定因素會(huì)影響渭河流域生態(tài)狀況的變化，如政府關(guān)于生態(tài)保護(hù)的政策、未來(lái)氣候的劇烈變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都會(huì)最終影響到生態(tài)環(huán)境的改變。由于城市的發(fā)展必然會(huì)導(dǎo)致人類(lèi)活動(dòng)面積增加，但同時(shí)國(guó)家也將更加注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

渭河流域在20年來(lái)生態(tài)環(huán)境的改善得益于國(guó)家和當(dāng)?shù)卣雠_(tái)的一系列生態(tài)保護(hù)政策。2005年國(guó)務(wù)院審批通過(guò)的《渭河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃》以及多次修改完善的治理規(guī)劃為渭河流域的治理提供了方案與具體方向。

該研究的預(yù)測(cè)結(jié)果尚未達(dá)到更高精度，在進(jìn)一步的研究中會(huì)嘗試將政策因素、氣候因素與社會(huì)發(fā)展因素結(jié)合到生態(tài)環(huán)境變化的研究中，以此來(lái)得到更為精確的預(yù)測(cè)結(jié)果，以期為政府在制定城市規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)措施時(shí)提供參考。

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