基于ArcGIS空间分析技术的生态敏感性评价研究
——以河北省承德市清水河生态清洁小流域为例

刘川川，周连兄，武亚南，李鸣潇

(北京林丰源生态环境规划设计院有限公司，北京 100083)



基于ArcGIS空间分析技术的生态敏感性评价研究
——以河北省承德市清水河生态清洁小流域为例

刘川川，周连兄，武亚南，李鸣潇

(北京林丰源生态环境规划设计院有限公司，北京 100083)

ArcGIS；生态清洁小流域；生态敏感性；综合评价；清水河小流域；承德

在RS、GIS技术支持下，以河北省承德市清水河生态清洁小流域为例，应用ArcGIS空间分析技术评价了项目区的生态敏感性。评价结果表明，通过敏感因子选取、单因子评价、综合评价，将综合评价结果划分为极敏感、高度敏感、中度敏感和低敏感4个等级，能为区域的整体规划工作提供重要的生态数据。从研究生态敏感性评价的方法可以看出，基于ArcGIS空间分析技术的生态敏感性评价不仅简化了评价过程，提高了生态敏感性评价的可操作性，而且使得评价结果更加符合客观事实。

生态敏感性是指生态系统对区域内自然和人类活动干扰的敏感程度，它反映区域生态系统在遇到干扰时，发生生态环境问题的难易程度和可能性的大小，并用来表示外界干扰可能造成的生态后果[1]。生态清洁小流域综合治理的核心理念就是打造一个清洁的生态环境，从而促进小流域内的水源保护、产业发展和新农村建设。因此，生态敏感性分析是生态清洁小流域综合治理的前提。研究ArcGIS在河北省承德市清水河生态清洁小流域生态敏感性评价中的应用，可为今后的生态敏感性评价提供参考。

1　项目概况

清水河小流域位于河北省承德市滦平县，具有很好的区位优势，东部、东南部与双滦区、承德县为邻，西部、西南部与北京市怀柔区、密云区接壤，北部与丰宁、隆化毗连，是河北省环首都绿色经济圈14个重点县之一。项目区地处河北省燕山北麓东段，属低山丘陵区，山势较陡峭，沟谷发育，位于寒温带向暖温带过渡区，属半干旱半湿润大陆性季风型山地气候，多年平均降水量530 mm，土壤以棕壤、褐土为主，森林覆盖率一般，农业结构单一，发展方式比较传统。为此，依托滦平县整体规划，结合项目及其周边现有的白草洼、转山湖、石佛寺3个景区，大力开展生态小流域综合治理，以期打造生态资源优势，实现绿色崛起。

2　评价资料与评价方法

项目区评价采用的基础资料有1∶5万地形图、1∶5万土壤侵蚀强度图、1∶5万TIF植被覆盖图(2003年)、1∶10万TIF土地利用现状图(2013年)。

ArcGIS具有强大的空间地理数据管理和分析能力，应用ArcGIS进行生态敏感性分析过程中应主要掌握高程和坡度提取、栅格重分类、叠加分析等基本操作[2]。清水河生态清洁小流域项目的主要评价方法(图1)为：首先调查分析项目区的生态环境问题，收集生态评价基础资料并选取评价因子；然后利用项目区的地形图、土壤侵蚀强度图、植物覆盖图和土地利用现状图得到评价因子的栅格图，把各因子栅格图重采样，得到各单因子的评价图；最后将各单因子的评价图按照预定的权重值加权叠加，最终得到评价结果图。

图1　生态敏感性评价方法

3　单因子评价

首先针对特定生态环境问题进行评价，然后对多种生态环境问题的敏感性进行综合分析，明确区域生态环境敏感性的分布特征[3]。根据清水河小流域项目区的生态环境现状条件，调查分析后选取高程、坡度、土壤侵蚀强度、植被覆盖度和土地利用现状作为生态敏感性单因子评价指标。单因子评价的分级主要依据环保部2015年发布的《全国生态功能区划(修编版)》，根据各类生态问题的形成机制和主要影响因素，结合项目区的生态敏感性特征，按敏感程度划分为极敏感、高度敏感、中度敏感、低敏感 4个等级，并分别赋予4、3、2、1的分值(详见表1)。

表1　清水河小流域生态敏感性评价因子分级标准

3.1高程因子

由于不同高度有不同的气候土壤条件，并相应出现不同的森林植被，所以高程是生态敏感性评价的一个重要因子[4]。项目区高程在470～1 460 m之间，其中：470～600 m高程范围内人口集中，土地资源利用程度高，为极敏感区；600～700 m高程范围内植被覆盖相对较低，土地多用于农业，为高度敏感区；700～900 m高程范围内植被覆盖相对较好，土地基本没有被开发，人为影响因素少，为中度敏感区；900～1 460 m高程范围内基本都是有林地，自然条件比较好且基本无人为开发利用，为低敏感区(详见图2)。

图2　高程因子敏感性空间分布

3.2坡度因子

一般来说，坡度越陡越易发生水土流失，更易造成生态破坏，即生态敏感性越强。根据项目区的情况，0°～15°划为低敏感区，15°～25°划为中度敏感区，25°～45°划为高度敏感区，45°～90°划为极敏感区(图3)。

图3　坡度因子敏感性空间分布

3.3土壤侵蚀强度因子

根据项目区的土壤侵蚀强度，结合土壤侵蚀模数划分的生态敏感性等级为：0～200 t/(hm2·a)低敏感区，200～2 500 t/(hm2·a)中度敏感区，2 500～5 000 t/(hm2·a)高度敏感区，5 000～8 000 t/(hm2·a)极敏感区(图4)。

图4　土壤侵蚀强度因子敏感性空间分布

3.4植被覆盖度因子

植被覆盖对生态敏感性的影响具有重要的作用。一般来说，植被覆盖度越高，植物层次就越丰富，抗破坏能力就越强，生态敏感性降低。基于此，按照覆盖度的不同将清水河小流域划分为4个等级区域：低度值的极敏感区、中度值的高度敏感区、较高度值的中度敏感区、高度值的低敏感区(图5)。

3.5土地利用因子

根据项目区土地利用现状和特点划分生态敏感性等级：河流、旱地为极敏感区，村庄、道路、果园和其他园地为高度敏感区；天然牧草地和其他草地为中度敏感区；灌木林地和有林地为低敏感区(图6)。

4　综合评价

从系统工程的角度出发，按照层次分析法的理论要求选取合适的评价因子对项目区的生态敏感性进行综合评价[5]时，采用专家打分法确定高程、坡度、土壤侵蚀强度、植被覆盖度和土地利用现状5个评价因子的权重(表2)，再按照权重的赋值在ArcGIS中将各单因子敏感性数据进行空间叠加，可实现由单因子评价到多因子综合评价(图7)。

图5　植被覆盖度敏感性空间分布

图6　土地利用现状敏感性空间分布

表2　单因子权重

由图7可以看出，清水河小流域的生态敏感性以中度、高度敏感为主，极敏感和低敏感区比例相对较小。从生态敏感性空间分布格局来看，极敏感区主要分布于河道及河道周边区域，此区域生态环境脆弱，生态环境极易受到破坏，应该把这个区域作为生态环境重点保护区。高敏感区主要分布于人为开发较多的建设用地和农业用地区域，此区域应作为控制开发区，以“在保护中开发，在开发中保护”为指导原则进行适度开发，避免对生态环境造成破坏。中度敏感区主要分布在坡面的农业用地和草地，生态环境良好，能承受一定强度的干扰，可以在社会可持续发展和生态环境得以保护的前提下，统筹优化开发建设。低敏感区主要分布在植被覆盖度高的有林地和灌木林区域，该区域生态环境相对较好，具有重要的生态服务功能，要实行严格的保护。

图7　清水河小流域生态敏感性空间分布

5　结　语

在大力推进生态文明建设的过程中，综合运用高新技术对整个规划建设都有着极其重要的作用。计算机技术的快速发展和应用为规划工作从定性分析发展到定量分析奠定了基础，综合运用ArcGIS空间分析技术进行区域生态敏感性评价，可以大大提高评价的科学性和可靠性，为区域总体规划提供一个直观的生态评价结果。

在运用ArcGIS空间分析技术进行生态敏感性分析的过程中，要充分考虑生态因子选取和权重确定两个方面的影响，即在运用ArcGIS进行空间分析的过程中，要针对项目区特点和规划目标恰当地选取评价因子，合理地确定权重，以保证评价结果的科学性。

[1] 林涓涓,潘文斌.基于GIS的流域生态敏感性评价及其区划方法研究[J].安全与环境工程,2005,12(2):23-26.

[2] 刘嘉丽.基于ArcGIS空间分析技术的城市用地适宜性评价[J].科技风,2013(15):34.

[3] 吴金华,李纪伟,朱鸿儒.基于ArcGIS区统计的延安市土地生态敏感性评价[J].自然资源学报,2011,26(7):1180-1188.

[4] 余济云,周丹华,刘照程,等.基于GIS的万泉河流域生态敏感性分析[J].中国农学通报,2012,28(10):69-73.

[5] 王巨,谢世友,戴国富.重庆三峡库区水土流失敏感性调查研究[J].中国水土保持,2011(8):39-42.

(责任编辑张培虎)

S157

A

1000-0941(2016)08-0067-03

刘川川(1986—)，男，湖北荆门市人，助理工程师，学士，主要从事生态修复、景观设计工作。

2016-05-30