都市圈城乡交错区生态敏感性研究
——以广州市白云区为例

文/吴少锋、 周君佐、朱珍芳 华南农业大学 广东广州 510642

都市圈城乡交错区生态敏感性研究
——以广州市白云区为例

文/吴少锋、 周君佐、朱珍芳 华南农业大学 广东广州 510642

在对广州市白云区实地调研的基础上，本文选取地形地貌、生态环境、经济发展、农业生产、人口情况5个方面13个指标构建白云区生态敏感性评价指标体系，并运用主成分分析法确定各生态敏感性评价因子的权重。在ArcGIS支持下，对广州市白云区生态敏感性进行评价与分区。结果表明：白云区分为极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区和不敏感区五个区域，分别占白云区总面积的5.88%、9.28%、19.77%、30.26%、34.81%。白云区总体生态敏感性较低，以不敏感区和轻度敏感区为主。从总的空间分布来看，白云区生态敏感性分布呈现出自北向南的逐渐过渡的趋势，且南部地区整体比北部地区敏感。结合白云区生态敏感性综合评价结果和实际情况，本文将白云区分为保护提升区、优化保护区和保护防治区。最后，本文提出了提升白云区生态环境的政策建议。

都市圈；城乡交错区；生态敏感性；ArcGIS

随着我国工业化和城市化的快速推进，大量人口涌入城市，造成城市规模不断扩张，大量农地转变为非农用地，给生态造成极大的压力。城乡交错区作为既不同于城市，也不同于农村的独特区域，土地过度开发、生态破坏严重、人口急剧膨胀等问题逐渐凸显，城乡交区生态环境问题越来越受到关注。

生态敏感性是指生态系统对外界自然环境变化和人类行为的敏感程度，反映了区域生态系统发生生态问题的难易程度和可能性大小。【1】生态敏感性不仅取决于生态系统的内部结构，也取决于生态系统外部受到的胁迫程度。生态系统内部结构越不稳定，对外部环境反应就越敏感。生态敏感性评价是诊断区域发生潜在生态问题，识别生态敏感性因子的重要手段，也是生态环境整治的必要环节之一。【2】生态敏感性的研究最早见于美国学者麦克哈格1967年在《设计结合自然》一书中对纽约斯塔腾岛生态环境评价的研究。【3】随后大量学者对生态敏感性做了广泛研究，但是大多集中于某一具体的生态问题。【4】在研究方法上比较成熟，而且广泛运用遥感、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS等技术手段。【5】国内对生态敏感性研究兴起于1999年左右，这个时段主要研究某一生态问题的生态敏感性，例如土壤盐渍化【6】、地质环境敏感性【7】等。2007年开始，相关研究开始增多。通过中国学术期刊全文数据库（CNKI）能够搜到16篇以生态敏感性为关键字的核心期刊论文，研究对象扩展到某一流域【8】、某一城市【9】和某一地类特征区域【10】等。2010对生态敏感性的研究达到顶峰，之后一直保持着较高的水平。

广州市作为国际化的大都市，随着经济社会的快速发展和区域经济一体化的加速，大量人口涌入、城市边界不断扩张，城乡交错区生态环境问题也越来越受到关注。但是，以往学者对生态敏感性的研究大多针对某一场地【11】，如某一湿地【12】、某一流域【13】、某一生态保护区【14】或者针对某一生态问题区域【15】，如水土流失【16】、土地沙化【17】等。在研究尺度上，主要集中在国家级【18】、省级【19】、市级层面【20】，县（区）级、镇级尺度的研究较少，而都市圈城乡交错区的研究更尚不多见。同时，在评价因子的选择上，以往的研究对自然因素关注较多，对社会经济发展因素关注较少。白云区是一个典型的都市圈城乡交错区，对该地区的生态敏感性进行研究，既可为该地区生态环境保护提供依据，也可为也可以为该地区的社会经济发展提供指导。

1、研究区域概况

白云区位于广州市中心城区的北面，北接花都、从化，东邻增城，西接南海，面积795.79平方公里，南连黄埔区、天河区、越秀区、荔湾区，下辖4个中心镇、118个村民委员会和247个居民委员会。2010年全区完成生产总值930.36亿元，同比增长13%。2010年白云区外来流动人口和外来常住人口均超过百万，给生态环境带来极大的压力。白云区主要以平原和丘陵为主，北部和东北部的地势较高，低山丘陵地区主要分布在广从断裂带以东和瘦狗岭断裂带以北。白云区的平原主要为流溪河冲积形成的平原和珠江三角洲本身固有平原，多处位于广从断裂带以西。东北部及北部的基岩是坚硬的、块状变质岩和花岗岩，以低山为主，谷深，坡陡。丘陵因为基岩是中粗粒花岗岩，抗风化能力较弱，常年风蚀情况下，容易形成山坡平缓，而且山顶浑园的地势。白云区肩负着广州的生态环境修复重任，计划将其作为中心城区北部的重要生态核心区，中央绿色休闲区和广州市生态涵养区。

2、评价过程

2.1 评价因子选择

对生态敏感性评价，评价因子的选择至关重要。由于所评估的是都市圈城乡交错区生态敏感性，在选择评价因子的时候要充分考虑到社会经济活动对生态敏感性的影响。通过参考相关文献和实地调研，选取地形地貌、生态环境、经济发展、农业生产、人口情况5个评价因子共13个指标构成白云区生态敏感性评价指标体系。具体如表1所示：

2.2 评价单元划分

评价尺度的选择是生态敏感性评价，包括单因子评价和多因子评价的前提条件。评价尺度的确定通常要求最低精确到米的级别，在此基础上结合实际评价要求进行选择。本文对白云区进行评价的过程中选择行政边界和栅格两种选择方式。行政边界，顾名思义就是以行政区划为导向进行生态敏感区域的分级划分，本论文研究当中结合白云区的行政区划情况，再依据白云区的统计年鉴资料，把镇级和街道看成同一个级别。白云区总共有14个街道和4个镇，本文根据行政边界的划分，对白云区的流动人口，常住人口，耕地面积，林业种植，农业总产值，人口自然增长率，产业布局现状，发展战略等八个社会经济生态因子进行生态敏感性评价。栅格是遥感地图的最小组成单元，而且在地理信息系统软件中，每个栅格都有自身独特的代码，这样的话，栅格的选择具有自身独特的优势，容易在软件中进行计算和规划。本文结合白云区内的实际地理情况和现有的遥感地图数据，最后选136.7m×136.7m栅格尺度为最小格式进行后期评价，主要运用于高程，坡度，植被，生态多样性，功能区划，共五个生态敏感性评价因子的评价过程。

2.3 数据处理

本研究所收集的有关数据和参考文献主要有：《2010年广州市白云区的土地运用现状数据》、《2010年白云区高程坡度数据》、《广州市白云区风景名胜区总体规划（2009-2025）》，《白云区临空产业发展规划》、《2010年广州市白云区统计年鉴》。研究过程中主要使用的软件：ARCGIS9、ERDAS8.9、YAAHP0.5.2。采用的遥感图像是从QuickBird（快鸟）卫星上面获得的，QuickBird作为全球领先的遥感数据传送卫星，其提供的遥感数据往往比其他一般的商业卫星的分辨率更高，相对也更能反映白云区的实际情况。为保证数据的准确性，本文对遥感数据主要采用辐射校正和几何校正。结合白云区土地运用的实际情况，参考国家土地分类系统，对遥感影像进行细化分割后，将土地运用类型分类为：水库水、湖泊水、河流水、坑塘水、农田水、滩涂、水浇地、水田、水工建筑用地、铁路用地、采矿用地、设施农用地、自然修复区、灌木林、民用机场、林地、旱地、城镇用地、园地、农村道路、农村居民地、其他林地、其他建设用地、公路用地等。

2.4 评价方法

生态系统的对外界反应的敏感程度往往是多个影响因子共同作用形成的，既取决于各个单因子的分布状况和各个单因子的影响强度，也取决于各个单因子结合形成的对外界干扰的综合反应情况。所以，在进行生态敏感性评价的时候多采用生态敏感性单因子评价和多因子评价相结合的综合评价方法。生态敏感综合性评分公式如下：

式中，ssj为j空间单元某评价因子的生态敏感性指数；C(i,j)为j空间单元i评价因子的生态敏感性分级数值；Wi为i因子的权重；n为因子个数。

2.5 评价指标权重确定

确定评价指标权重的方法很多，但经验法等等方法为主观权重赋值方法。本文运用主成分分析法确定各生态敏感性评价因子的权重，相对于其他主观权重赋值法具有更强的客观性。最终确定各个指标的权重如表1所示：

表1 指标赋值及权重

3、评价结果

根据各个单因子生态敏感性指数和权重，在ArcGIS中进行叠加处理，得到白云区综合生态敏感性分布图如图1所示：

图1 生态敏感性综合评价结果

图2 生态敏感性综合评价结果分区面积比例

通过统计分析可知，白云区内生态敏感性可以分为不敏感，轻度敏感，中度敏感，高度敏感和极敏感五种类型，其中不敏感区和轻度敏感区主要位于白云区的西北部，两者相互交替混杂，没有明显规律。而中度敏感区，高度敏感区和极敏感区主要位于白云区的东南部，三者也是相互交替，没有明显规律，占地面积相对小于不敏感区和轻度敏感区。不敏感区占地面积为277平方千米，占整个白云区面积的34.81%，轻度敏感区占地面积为240.8平方千米，占整个白云区面积的30.26%，中度敏感区占地面积为157.3平方千米，占整个白云区面积的19.77%，高度敏感区占地面积为73.8平方千米，占整个白云区面积的9.28%，极敏感区占地面积为46.89平方千米，占整个白云区面积的5.88%。

4、生态保护策略

经济发展要同生态环境相适应，生态越敏感的区域越需要在发展经济的同时注重生态环境的保护。结合上述对白云区生态敏感性分析结果和白云区实际情况，本文将白云区划分为生态保护提升区、生态优化保护区和生态保护防治区。

4.1 生态保护提升区

生态极敏感区和高度敏感区属于保护提升区，主要位于白云区的东南部。生态保护提升区易受到人为干扰，而且一旦破坏很难短期恢复。生态保护提升区应严格保护现有生态用地，尽量压缩建设用地空间，增加生态用地比例，禁止一切破坏生态系统服务功能的开发活动。同时要提高森林覆盖率，改善土地利用模式，适度开拓水体、森林等，增强水源涵养、水土保持等功能，全面保障生态安全。

4.2 生态优化保护区

中度生态敏感区属于优化保护区，主要位于白云区的东南部和西南部。这部分地区可适度进行建设用地与生态用地的空间置换，优化生态空间布局和城市规划。在建设用地开发过程中应仍以“保护自然生态环境为指导原则进行适度开发”，保证景观生态用地在土地利用结构中比例不下降。对于人类行为活动过度的区域应当安排专职人员进行限制。加大环境保护执法力度，对违规违法建筑坚决拆除。

4.3 生态保护防治区

轻度生态敏感区和不敏感区属于生态保护防治区，主要位于白云区的西北部，两者相互交替混杂。这部分地区可适当鼓励建设用地开发利用，但必须严格控制“三废”的排放。在土地开发过程中，需要加强土地开发过程中及开发后对生态空间的污染预警及其防治，统筹优化土地利用结构和布局，注重人与自然环境的协调发展。要重点关注生态保护防治区的绿地修复情况，尽可能的提高植被覆盖率，在提高植被覆盖率的基础上，建设防护绿地。发展循环经济，加快产业结构升级，通过建设生态示范区、完善城市可持续发展的基础设施等途径努力改善人居环境。

结论：

本文选取地形地貌、生态环境、经济发展、农业生产、人口情况5个方面13个指标构建白云区生态敏感性评价指标体系，并运用主成分分析法确定各生态敏感性评价因子的权重。在ArcGIS支持下，对广州市白云区生态敏感性进行评价与分区。白云区总体生态敏感性较低，以不敏感区和轻度敏感区为主。从总的空间分布来看，白云区生态敏感性分布呈现出自北向南的逐渐过渡的趋势，且南部地区整体比北部地区敏感。依据白云区生态敏感性综合评价结果，结合白云区实际情况，将白云区分为主要修复区、次要修复护区、修复过渡区和经济修复区四个分区。

白云区的经济发展要与生态环境保护相结合，要在经济结构转型升级上有新的作为和新的突破，坚决杜绝那些对生态环境构成威胁的企业落户白云区。同时，要发挥区位优势和丰富的资源禀赋优势，积极发展观生态产业。加大生态环境保护和修复力度，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展。

[1]潘峰，田长彦.新疆克拉玛依市生态敏感性研究[J].地理学报，2011（11）：1497-1507.

[2]徐晓伟，雷国平，等.镜泊湖风景名胜区旅游用地开发适宜性分区研究[J].水土保持研究，2012,19(2):142-147.

[3]Rodriguez E, VilaL.Ecological sensitivity atlas of the Argentine continenmtal shelf[J].International Hydrographic Review ,Monaco,1991,69(2):47-53

[4]Horne R,Hickey J.Ecological sensitivity of Australian rainforests to selective logging[J],Australian Journal of Ecology ,1991,16(1):119-129

[5]SUFFLING R.An index of ecological sensitivity todisturbance based on ecosystem age and related tolandscape diversity[J].journal of Environmental Management,1980, 10(3):253-263.

[6]陈定茂，谢绍东.生态系统对酸沉降敏感性评价方法与进展[J].环境科学，1998,19(5):92-96.

[7]郝 吉 明， 段 雷， 谢 绍 东.中 国 土壤对酸沉降的相对敏感性区划[J].环境科学,1999,20(4):1-5.

[8]杨世凡，安裕伦.贵州赤水河流域生态红线区划分研究[J].长江流域资源与环境，2015（08）：1405-1411.

[9]张晶，陈新明.宜城市生态环境敏感性评价及空间分布[J].中国土地科学，2011（06）：76-85

[10]凡非得，王克林.西南喀斯特区域生态环境敏感性评价及其空间分布[J].长江流域资源与环境，2011（11）：1394-1399.

[11]杨志峰，徐俏，何孟常.城市生态敏感性分析[J].中国环境科学，2002（04）：360-364.

[12]孙才志，杨磊.基于GIS 的下辽河平原地下水生态敏感性评价[J].生态学报，2011（12）.

[13]卢远，苏文静.基于景观格局和生态敏感性的左江流域生态脆弱性分析[J].2011(03)：78-84.

[14]冉圣宏，宋晓龙.衡水湖国家自然保护区生态敏感性分析[J].地域研究与开发，2009（04）：129-133.

[15]彭羽，高英.半干旱区生态恢复关键生态系统识别—以内蒙古自治区和林县为例[J].生态学报，2013（03）：1822-1831.

[16]刘康，欧阳志云.甘肃省生态环境敏感性评价及其空间分布[J].生态学报，2003(12)：2711-2718.

[17]杨美玲，米文宝.宁夏限制开发生态区生态敏感性综合评价与保护对策[J].水土保持研究，2014（03）：103-110.

[18]欧阳志云，王效科.中国生态环境敏感性及其区域差异规律研究[J].生态学报，2000（01）：9-13.

[19]颜磊，许学工.北京市域生态敏感性综合评价[J].生态学报，2009（06）：3117-3125

[20]徐广才.阜康市生态敏感性评价研究[J].北京师范大学学报（自然科学版），2007（02）：88-93.

Study on the ecological sensitivity of Metropolitan urban-rural areas ——with the example of Baiyun District of Guangzhou City

based on the investigation of the Baiyun District of Guangzhou City，the ariticle choose 5 indicators including 13 indexes to build the evaluation index system of ecological sensitivity of Baiyun District.Principal component analysis (PCA) and ArcGIS are applied.Research results show that Baiyun District is divided into five regions, which are extremely sensitive area, highly sensitive area, moderate sensitive area, light sensitive area and non sensitive area, respectively，accounting for 5.88%, 9.28%, 19.77%, 30.26%, 34.81%, of the total area of Baiyun District.The overall ecological sensitivity of Baiyun District is relatively low, the sensitive area and the light sensitive area are the main areas.From the total spatial distribution, the eco sensitivity distribution of Baiyun District showed a gradual transition from north to south, and the southern region was more sensitive than the northern area.Combined with the results of the comprehensive evaluation of the ecological sensitivity and Specific circumstances of Baiyun District, Baiyun District is divided into three zones, Protection and promotion area, Optimized and protection area, Protection and Prevention area.Finally, the ariticle put forward some policy suggestions for improving the ecological environment of Baiyun District.

Metropolitan—Urban areas Ecological sensitivity ArcGIS