基于ArcGIS的山东省潍坊市蔡家沟村生态敏感性差异分析

张寒　王浩程　王琳

摘要：生态敏感性是指生态系统应对环境问题干扰的难易程度，是制定景观规划的重要参考。本研究选取影响蔡家沟村生态环境的5个影响因子（高程、坡度、水域、用地类型和植被覆盖度），运用层次分析法（AHP），结合ENVI土地利用类型提取和ArcGIS加权叠加分析技术，对蔡家沟村生态敏感性进行评价分析，最终获取蔡家沟村在不同敏感性因子影響下的空间分布，并进行功能分区。结果显示：蔡家沟村生态敏感性在不同空间分布上具有显著差别，极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区所占总面积比分别是6.10%、22.54%、37.56%、26.09%、7.71%。根据生态敏感性评价和功能分区的结果，提出蔡家沟村生态规划的相关措施，以期推动乡村生态环境的可持续发展。

关键词：GIS;生态敏感性;ArcGIS加权叠加分析;功能分区;山东省潍坊市蔡家沟村

中图分类号：S127文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）05-0092-08

Abstract Ecological sensitivity reflects the degree of ecosystem responding to the external disturbance， and it is an important basis for developing landscape plan. In this study， five factors affecting the ecological environment including elevation， slope， water， land use type and vegetation coverage were selected to comprehensively assess the ecological sensitivity of Caijiagou Village， Weifang City， Shandong Province using the analytic hierarchy process （AHP） method combined with ENVI land use type extraction technology and ArcGIS weighted superposition analysis technology. Finally， the spatial distribution of ecological sensitivity of Caijiagou Village was obtained under the influence of different factors and the functional zoning was carried out. The results showed that the ecological sensitivity of Caijiagou Village was significantly different in spatial distribution. The extremely sensitive， highly sensitive， medium sensitive， low sensitive and non-sensitive areas were 6.10%， 22.54%， 37.56%， 26.09% and 7.71%， respectively. According to the results of ecological sensitivity evaluation and functional zoning， relevant measures for ecological planning of Caijiagou Village were proposed to promote the sustainable development of rural ecological environment.

Keywords GIS;Ecological sensitivity;ArcGIS weighted superposition analysis;Functional zoning;Caijiagou Village of Weifang City in Shandong Province

优良的景观生态环境是人类赖以生存和发展的基础。经济的快速发展和不合理的土地开发，导致生态环境日趋恶化，进而影响人类的生存[1]。随着我国生态意识的不断增强，生态修复理念日益受到重视。规划合理的生态环境保护措施是当前环境治理普遍采用的策略。

生态敏感性是生态系统面临人类活动干扰的适应性，是生态环境问题所发生的可能性[2-5]，包括地质灾害、土地沙化、水体污染、物种多样性等方面。作为生态环境修复的重要参考，生态敏感性对区域环境的评价和研究具有重要意义。近年来，生态敏感性的研究方法和评价体系不断创新，并在生态城市的要素评价[6]、景观格局规划[7-9]、环境承载力评估[10]等方面得以应用。丁振民等[11]运用经济学理论构建生态敏感性评价模型，将生态系统服务价值的实际值与预测值之比的绝对值作为区域生态敏感性评价指数。刘军会等[12]针对土地沙漠化等环境问题开展生态敏感性研究工作，揭示敏感性的空间差异。研究对象从单一生态环境问题拓展到宏观大尺度生态环境问题[13，14]。Wiik等[15]对Hawes湖沉积物、叶绿素、水生生物群落等的变化进行监测和分析，论证了Hawes湖富营养化程度与生态敏感性间的关系。Li等[16]将空间弹性理念引入生态规划，并着重于生态敏感性评价、水质安全及植被覆盖等方面的研究。目前，国内生态敏感性研究尺度日趋精细，包括省[17]、市/区[18-21]、县[22，23]、镇[24]域等，多集中于镇域规模以上的区域，对村庄尺度生态敏感性的研究较少，研究方法和标准尚未成体系。

3.1.3 水域水域是对人为干扰相对敏感的因子之一，也是生态环境的基本元素，水域可以很好地反映研究区的生态敏感性。由图3、表4可见，研究区域内水域高敏感区的面积为24.32 hm2，占总面积的17.17%，主要分布在村域的河沟和水渠;非敏感区面积为97.72 hm2，占总面积的69.00%，分布在村域全境;中敏感区面积为19.58 hm2，占总面积的13.83%。可见，距离水体越近，生态敏感性越高，需设立缓冲区加强对水域的保护。

3.1.4 用地类型蔡家沟村的用地类型主要包括水体、林地、园地、耕地、草地、建筑用地和未利用地，土地利用生态敏感性分析结果见图4、表4。极高、高敏感区面积16.59 hm2，占总面积的11.72%，且分布相对集中，主要因为蔡家沟村的水域范围较少。中敏感区面积为105.79 hm2，占总面积的74.70%，遍布于除中部外的其他区域，用地类型以耕地为主。低、非敏感区面积为19.24 hm2，占总面积的13.58%，低敏感区用地类型主要包括园地、草地等农用地，而非敏感区用地类型为建筑用地和其他未开发用地，主要分布在居住区和道路附近。总体来说，该村域土地利用类型敏感性程度中等，作为蔡家沟村优良生态本底的中部地区应加强生态保护，其他地区在科学有效的生态规划下可适当开发建设。

3.1.5 植被覆盖度蔡家沟村整体植被覆盖度较低，其中，耕地面积所占比例最大，多分布于村域西部、南部及东南部地区;林地集中于中部地区，草地零散分布于全村。植被覆盖度敏感性分析结果见图5、表4。其中，非、低敏感区面积分别为12.84 hm2和18.86 hm2，分别占总面积的9.07%和13.32%;中敏感区面积为31.91 hm2，占总面积的22.53%;高、极高敏感区面积分别为44.40 hm2和33.61 hm2，分别占总面积的31.35%、23.73%。耕地分布越广阔的区域敏感性越高，因此，极高、高敏感区附近的耕地等农用地应着重保护，不宜开发建设。

3.2 综合敏感性分析

利用GIS的空间分析功能，根据已确定的各因子权重对蔡家沟村单因子生态敏感性分布图叠加，得到蔡家沟村综合生态敏感性分布图[36-38]。蔡家沟村综合生态敏感性评价指数（S）介于1.14～7.85之间，采用Nature Breaks法，将该指数区间划分为5个分级标准，从而将蔡家沟村划分为5类生态敏感区（图6），其中，1.14

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综合分析表4、表5可知，蔡家沟村生态敏感性以低敏感和中敏感為主，两者占村域总面积的63.65%，主要是林地和部分耕地。极高和高敏感区占总面积的28.64%，其中，极高敏感区主要分布在水域和坡度较大的地区，占总面积的6.10%;高敏感区主要是高程较高地区和水体周边的缓冲区，占总面积的22.54%。非敏感区占总面积的7.71%，在村域内零星分布，主要集中于居住区、道路及其周边区域。

蔡家沟村是农业村，耕地面积大，自然景观丰富。优良的生态景观是蔡家沟村发展的优势，因此，可以借助自然景观发展生态产业，在维护村域生态基底的同时，提升蔡家沟村的经济实力。

3.3 生态分区

根据蔡家沟村综合生态敏感性研究结果，提取蔡家沟村生态框架，以在该框架下进行分区保护或开发，结果将蔡家沟村划分为保护区、限建区和适建区（图7）。生态保护区包括极高敏感区和高敏感区，面积为40.56 hm2，占总面积的比例为28.64%;中敏感区划归限制建设区，面积为53.19 hm2，占总面积的37.56%;适建区包括低敏感区和非敏感区，面积为47.87 hm2，占总面积的33.80%。表明，蔡家沟村三分之一左右的区域可以进行合理的生态规划，可适当与原有的景观生态相结合，合理促进生态产业的发展;同时要对村庄西北部和东部地区加强生态保护，进而实现全村经济与环境的协调发展。

4 结论与建议

通过5个单一生态因子敏感性分析及综合敏感性分析，得出研究区蔡家沟村的生态敏感性空间分布规律。蔡家沟村整体生态敏感性较高，空间分布差异较大。区位方面，村域东部和西部区域较高，中部区域较低;评价因子方面，水域及周边缓冲区敏感性较高，建筑用地较低。极高敏感区和高敏感区占全村总面积比例分别为6.10%和22.54%;中敏感区和低敏感区占全村总面积比例分别为37.56%和26.09%;非敏感区占全村总面积的7.71%。

极高和高敏感区敏感反应程度强，修复能力差，生态环境极其脆弱，容易受到人为干扰，短期内难以恢复，不宜开发，应重点保护。极高、高敏感区主要分布在坡度较大区域、水体缓冲区及高程较高的地区，可开辟为生态保护区，建立人工湿地，用于涵养水源和维持水土，同时结合景观植物造景的相应原理，达到生态性与观赏性的统一;同时，蔡家沟村的过境河道应建立河道缓冲区，搭建河流廊道，避免周围环境对河道造成破坏，河流廊道结合人工湿地，构建成村域的生态网络系统，以此维持蔡家沟村生态系统的完整性。

中度敏感区能在一定程度上承受人为干扰和开发，但容易受到人为活动的影响，要遵循既开发又保护的理念，并控制一定的范围，例如农业用地、林地、湿地以及水体缓冲区等应重点保护，杜绝开发。对于中度敏感区的其他地域，应在生态保护的基础上，发展农业生态经济，例如建立景观生态公园，发展特色农产品、农家乐、乡村观光旅游等产业。此举既可以发展经济，又可以增加村域的大型景观斑块，从而提高生态环境承载力和抵御自然灾害的能力。

低敏感区和非敏感区植被覆盖度相对较低，主要由居住区、道路、水工建筑和未利用地等构成，包括部分园地和林地。低敏感区要注重土地建设的生态化，部分园地和林地加以保护，禁止占用，其他用地类型需在已有构筑物的基础上，继续加强水文和植被的建设，力求达到构筑物的景观化，同时要谨防“三废”污染对低敏感区的影响。非敏感区要进行科学合理的规划，首先应合理利用蔡家沟村水资源和土壤资源，对于被污染的水体和贫瘠的土壤环境，应利用工程或生物措施加以修复和改善，例如筛选适合蔡家沟村环境的农业资源作物，提升作物逆境生长的能力;其次要加强村庄的基础设施建设，改善道路交通、住房建筑等条件，大力发展休闲旅游度假项目，促使蔡家沟村经济与生态协调发展。

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