基于空间距离指数的衡阳县生态敏感性综合评价及时空演变分析

骆宇傲，唐丽玄，吕梓阳

（南华大学松霖建筑与设计艺术学院，湖南 衡阳 421001）

随着城市化进程的加快和人口规模的持续扩大，生态环境问题日益突出。生态敏感性评价是一种定量评估生态系统对人类活动干扰的敏感程度的方法，对于科学地进行生态保护和可持续发展具有重要意义。衡阳县隶属于湖南省衡阳市，位于衡阳市西北部，地处湘江中游。衡阳县是一个山区县，也是一个典型的农业县，拥有丰富的自然资源和优美的生态环境。然而，随着经济社会的发展和人口的增加，该地区生态环境面临日益严峻的挑战。由于工业化、城市化进程加快，大量的废水和垃圾排放对当地的水源、土壤和空气造成严重污染。这不仅影响当地居民健康和生产生活，也破坏当地生态系统，使得很多动植物失去栖息地。农业生产方式单一和过度使用化肥农药使得土地退化严重，同时给当地水源带来污染风险。乱砍滥伐和非法采矿等行为导致大面积森林破坏，破坏生态平衡，使得当地水土流失更加严重，增加灾害发生率。因此，有必要开展区域生态敏感性评价[1-2]。

1 数据来源

随着经济的发展，衡阳县矿产资源开采规模扩大，山体被挖得千疮百孔，水土流失、风沙侵袭等问题令当地居民苦不堪言，严重影响区域生态系统。本文以衡阳县为研究区，开展生态敏感性评价，从土地荒漠化、水土流失、滑坡灾害和冻融侵蚀四个方面综合评价2000—2020年各生态敏感程度的面积变化，分析区域生态环境的总体变化。研究数据主要有4 个来源。一是衡阳县地图数据，包括衡阳县的边界数据、土地利用和覆盖数据、植被覆盖数据、水资源数据等。这些数据来自国家地球系统科学数据中心。二是气象数据，包括历史气象数据和未来气象预测数据。历史气象数据来自中国气象数据网，未来气象预测数据通过模型模拟获取。三是经济社会数据，包括衡阳县的人口、经济、社会发展等数据。这些数据通过衡阳县统计局获取。四是环境数据，如水质数据、空气质量数据等。这些数据通过衡阳市生态环境局衡阳县分局获取。数据需要进行清洗和预处理，确保准确性和可靠性。同时，数据需要进行时空分析，以便明确时空演变特征。其间，根据生态敏感性评价指标体系，得出综合生态敏感性指数。

2 研究方法

2.1 土地荒漠化敏感性指数

土地荒漠化是干旱天气、人类活动等因素综合作用的结果。衡阳县沙漠化土地面积较大，占可利用土地的18.5%。为了明确土地荒漠化敏感性指数（LDSI），利用归一化植被指数数据，采用式（1）近似计算植被覆盖度。

式中：VFC为植被覆盖度；NDVI为所求像元归一化植被指数；NDVImax和NDVImin分别表示研究区归一化植被指数的最大值和最小值。

2.2 水土流失敏感性指数

水土流失敏感性指数（SESI）是用来评价区域水土流失易发性的综合指标，通常由多个评价因子组成，包括降雨、坡度、土壤类型、植被覆盖度等。这些因子对水土流失的影响不同，要根据实际情况进行权重分配。一般来说，权重分配需要结合实地调查和专家判断，较为科学可靠的方法是层次分析法（定量分析）。研究区不同土地利用类型的人工措施因子权重（P值）如表1所示。通过对各评价因子的权重分配，根据式（2）计算每个区域的水土流失敏感性指数。指数越高，说明该区域的水土流失风险越大。在实际应用中，可以将不同区域的指数进行比较分析，以确定重点防治区，采取相应的防治措施。

表1 研究区不同土地利用类型的P 值

式中：R为降水侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；LS为坡度坡长因子；C为地表覆盖因子；P为人工措施因子。

2.3 滑坡灾害敏感性指数

采用层次分析法，综合考虑坡度、高程、土地利用类型、年均降水量、植被覆盖和人类活动六个因素对滑坡灾害敏感性的影响。通过计算滑坡灾害敏感性指数（LSI），评价不同区域的滑坡灾害风险程度。本研究结合实际情况，设置这些因子的权重。坡度权重取0.1，高程权重取0.2，土地利用类型权重取0.3，年均降水量权重取0.1，植被覆盖权重取0.1，人类活动权重取0.2。层次分析法可以将不同因素的影响程度进行比较和权重分配，最终得出每个区域的滑坡灾害敏感性指数。指数越高，该区域滑坡灾害风险越大。

2.4 冻融侵蚀敏感性指数

冻融侵蚀是指温度变化导致土壤或岩石中的水分发生结冰和融化，从而引起体积的扩大和收缩，导致土壤或者岩石的机械破坏。这种破坏过程可能会使土壤或岩石表面形成裂缝、凸起、坑洞等地貌形态，在重力等作用下被搬运和改变位置。

2.5 综合生态敏感性指数

生态环境受到多种因素的影响，单一评价指标难以全面反映各因素对区域的影响，因此要采用综合评价方法来更加准确地评估生态环境状况。综合不同的评价因素，通过式（3）计算可以得到综合生态敏感性指数（CISI）。它可以反映不同区域生态环境的脆弱程度。该指数越小，生态敏感性越高，生态环境越脆弱[3-5]。

式中：LDSI为土地荒漠化敏感性指数；SESI为水土流失敏感性指数；LSI为滑坡灾害敏感性指数；FESI为冻融侵蚀敏感性指数；LDSImax、SESImax、LSImax、FESImax分别表示4 个指数的最大值。

3 结果与分析

3.1 单指标生态敏感性时空演变特征

研究区土地荒漠化敏感性由边缘向中心递减，最大值出现在衡阳县东北部和西南部，最小值出现在中心区域，2000—2020年逐渐递增。水土流失程度较低，重度和极度敏感区分布在界牌镇、岣嵝乡和井头镇等地。整体上升幅度不大，但界牌镇和岣嵝乡等重度和极度敏感区敏感性降低，杉桥镇有所增强。滑坡灾害敏感区主要集中在衡阳县西南部和西北部，2000—2020年逐渐下降。冻融侵蚀极度和重度敏感区主要分布在界牌镇和井头镇附近，中部地区较低或不敏感。2000—2020年平均值逐渐下降，但下降程度较低，大部分地区冻融侵蚀敏感性有所下降。

3.2 综合生态敏感性时空演变特征

衡阳县综合生态敏感性在空间上呈现出由边缘向中心递减的趋势。其中，幕阜山地区的生态敏感性较高，而极度敏感区主要分布在西南地区和东北地区。不敏感区集中在衡阳县中心城区及周围区域。综合生态敏感性指数先下降后增加，生态环境整体呈现良好发展态势。2000—2020年，衡阳县各生态敏感性等级的面积如表2所示。

表2 各年各敏感性等级面积

3.3 小结

衡阳县的综合生态敏感性评估结果为轻度敏感，生态敏感性自边缘向中心城区递减。低敏感区域管控应遵守“统筹规划，科学监测”的原则，高敏感聚集区应划分为严格保护区。本文选取土地荒漠化、水土流失、滑坡灾害和冻融侵蚀进行衡阳县的综合生态敏感性评估。评价不同因素对生态环境的影响时，各种评价方法的准确性和可靠性存在差异，需要在实践中持续完善和验证。此外，研究尺度较小，可能无法覆盖区域内所有生态环境变化的因素，也无法全面反映生态环境变化的整体情况。因此，今后应进一步完善各项评价指标的评估方法，提高评估结果的可靠性和精度。另外，还需要在更大的空间尺度上进行研究，以全面反映区域生态环境，并综合考虑不同因素的相互作用，使得研究结果更具科学性。

4 结论

2000—2020年，衡阳县的综合生态敏感性有所上升，相比2000年，2020年重度敏感区域明显增多。其间，土地荒漠化无明显变化区域最多，分布在集兵镇、岣嵝乡、金溪镇；水土流失程度较低，重度和极度敏感区分布在界牌镇、岣嵝乡和井头镇等地；滑坡灾害敏感区主要集中在衡阳县西南部和西北部，面积逐渐下降。冻融侵蚀敏感区主要分布在长安乡、演陂镇、板市乡等地，库宗桥镇、金兰镇出现明显减少。未来，衡阳县应更加注重可持续发展，切实保护生态环境。