孙彬淳，丁兆连，王大庆，王宏燕*

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省测绘局国家第二航测遥感院，哈尔滨 150086）

土地生态功能分区是根据地貌等环境要素的同一性、土地资源与土地利用的相似性、土地生态环境现状与未来发展趋势以及治理措施的相对一致性，将某区域内土地划分为不同的生态功能区。GIS技术在空间数据采集、编辑和处理、空间查询与空间分析、图形处理和制图以及输出与转化等方面具有技术优势[1]，为生态功能区划提供了可靠的技术手段和平台。

双鸭山市是以生产煤炭为主的新兴工业城市，近年来，经济增长速度不断加快，但随着工业的发展使得双鸭山市生态环境连年恶化。因此，本文基于GIS平台，结合双鸭山市遥感影像图，矢量数据库，对双鸭山市生态环境进行功能分区，以便调整土地利用方式和土地利用结构，为合理利用土地资源提供科学依据针对各个区域的不同特点进行因地制宜的环境保护。

1 研究方法与研究区

1.1 研究方法

本研究采用定性定量相结合的方法进行功能分区，主要是对区划指标的选取和界限划定。定性分区运用叠置法、主导因素法、景观制图法；定量分区运用多变量聚类法、模糊判别法和数字成像法等[2]。

1.1.1 用ARCGIS对遥感影像进行配准

影像配准后遥感影像“行政界线”、“公路”、“县乡界线”与双鸭山土地利用数据库中的双鸭山行政界线、公路、县乡界线坐标系统一致[3]，且符合要求，基本上吻合。并且通过已知点坐标对影像坐标进行修正，精度控制为0.05 mm，使其达到所需要的标准。

1.1.2 专题影像图分析

主要提取植被覆盖、地形分析、土壤类型及分布、水资源分布数据:

①分析不同的植被覆盖分布状况；

②土壤分析按照土壤特定波段进行分析，得到主要土壤类型在各个区域的分布状况；

③分析坡度、坡向、高程，得到平原缓坡、高山陡坡、低山丘陵区主要分布；

④提取研究区域面状、线状水体信息。得出地表水资源的分布状况，划分出水源丰富区、水源贫乏区[4]。

1.1.3 利用部分二调数据库成果，建立专题图数据库

数据库中主要圈定各类用地区权属范围、面积、划定界线[5]。

1.1.4 按照多重属性、应用聚类分析对矢量数据进行分类，并进行数据提取

在界面窗口中同时表达得到绿色植被覆盖率相对较高的区域范围，地形相对陡峭、平缓的区域，土壤有机质含量较高的区域范围界线，河流分布密集，水流充沛和水流贫瘠的区域范围界线。

1.1.5 基础数据源

地形、地貌、河流、坡度坡向属性数据见表1。

提取双鸭山市及所辖县区的土流失面积属性数据、森林覆盖率属性数据、耕地面积属性数据。

1.2 研究区概况

双鸭山市双鸭山市位于黑龙江省东北部、三江平原南端。其地理座标为:东经 130°39′30′～134°20′12′，北纬45°47′8′～47°34′24′。市域地貌属半山区，西南高，东北低。市域土地中，山地面积有8632 km2，平原面积10791 km2，湿地面积2114 km2，水域面积946 km2。主要土壤类型为暗棕壤、白浆土、黑土、草甸土、沼泽土。其中，耕地土壤占土壤总面积的34.6%；非耕地土壤占65.4%。丰富的土壤资源为农林牧各业用地提供了有利条件。双鸭山市是以生产煤炭为主的新兴工业城市，生态景观特色明显，矿产、植被、耕地资源丰富，该区域生态环境复合多样，研究生态功能分区可以将双鸭山市划分成多个生态功能区，针对各个区域进行生态保护，对双鸭山市生态环境建设有着重要的意义。

表1 地形、地貌、河流、坡度坡向属性数据Table1 Topography,landforms,rivers and attribute data

2 结果与分析

2.1 双鸭山市生态功能分区结果

根据叠合运算结果提出了三大叠合程度较高的交汇区域:

①植被覆盖率高地域与高程高、地势高的区域叠合程度大；

②土壤有机质含量高、土质肥沃的区域和水资源丰富区域、地形相对平缓的区域叠合程度大；

③地势处于丘陵地带的区域水资源不充沛且植被资源贫瘠的区域叠合程度大。

根据上述方法中圈定的地理界线范围结合模糊判别法确定出三大功能分区。即:完达山脉南部森林涵养水源生态功能区；三江平原中南部湿地生物多样性保护与农田生态功能区；丘陵、山前漫岗森林水土保持生态功能区，如图1所示。

图1 ARCGIS矢量数据分析Fig.1 ARCGIS vector data analysis

2.2 功能区域特点及发展方向分析

2.2.1 完达山脉南部森林涵养水源生态功能区

位置范围:市中心以南，由西至东，完达山脉至乌苏里江沿岸四区四县所辖的山区、半山区，总面积9400 km2。

生态环境特征及生态功能:该区域现有林业用地面积356243 hm2，有林地面积303338 hm2，人工林面积22824 hm2。本区属完达山植物区，林分类型为阔叶林、针叶林、针混交林等，生物多样性丰富，是典型温带森林生态系统。该区域为众多河流发源地，是巨大的天然水库，对涵养水源、控制水土流失、改善区域气候、减少自然灾害、提高生态环境质量具有重要作用。

建设重点和发展方向:加大对现有林地的保护，实施天保工程，重点为河流源头和原始森林，积极营造人工林、用材林、速生林，提高森林资源质量，保护和恢复生物多样性，合理开发利用林木资源[4]。

2.2.2 三江平原中南部湿地生物多样性保护与农田生态功能区

位置范围:该区位于市中心区北部，属三江平原，总面积11919 km2。

生态环境特征和生态功能:该区属冲击平原，气候温和，土壤肥沃，水环境质量优良，有大小河流60余条、水库40座，河流均为季节性老年河流，河床狭窄径流小，堤岸防护能力弱，洪涝灾害频繁。该区为全市的粮收渔产区，是全国重要的粮食生产基地。该区域有全国最大的沼泽型湿地—三江湿地的重要组成部分，省级以上湿地自然保护区面积达2.34 hm2，生物多样性极为丰富，是天然的基因库。该区域内的河流、湖泊、水库等水利设施，对调节本区的水资源、控制洪水，保证人民的生产生活具有重要作用。

建设重点及发展方向:加强河流堤防和水库等控制性工程建设，特别是中俄界江乌苏里江，要大力营造堤防防护林，提高水资源的调控能力。依托生态环境优势，重点发展绿色有机和特色农产品，发展生态农业、设施农业、精细农业和优质高效农业。

2.2.3 丘陵、山前漫岗森林水土保持生态功能区

位置范围:市域内完达山以北、三江平原以南山前高地和丘陵漫岗。

生态环境特征:该区域坡度陡而长、表土疏松、森林覆盖率低，在降水集中时，易产生水土流失，耕地水土流失面积为135047 hm2，平均侵蚀模数为17.19 t·hm-2，近几年水土流失面积有扩大趋势。

建设重点及发展方向:本区生态功能恢复的重点是治理坡耕地，工程、耕作和生物措施相接合，进行综合治理。大力营造生态公益林和生态经济林，实现乔、灌、草相结合、林地网格化。建立科学的耕地培肥制、土壤耕作制和作物轮作制。逐步改善丘陵漫岗地的生态环境，发挥其保持水土，涵养水源的生态系统服务功能。加大湿地自然保护区管理力度，改善保护区基础设施条件，扩大保护区面积，并打破各湿地自然保护区界限，尽快实施集中管理，减少人类活动的影响，保持其原始的状态。

3 讨论

a.土地生态系统是自然、社会、经济的综合复杂系统，其生态环境不仅包括自身的生态系统问题，而且包括社会经济和社会压力的诸多方面。因此，区域生态环境建设涉及到自然、经济和社会等多方面，其综合评价也相应的需要生态、社会、经济等多方面的指标。本文只是从双鸭山市实际生态问题的角度出发，针对目前的生态环境状况进行研究，因此对本区域未来生态环境的预测是需要进一步深化探究的问题。本文根据土地利用类型的变化对区域生态环境的影响，简单地进行空间布局和调整土地利用优化结构，得到了能够保障区域生态安全的土地利用格局。但如何更合理地应用景观生态学理论和手段，在空间上进行多目标规划，也是需进一步探讨的重要问题。

b.在土地利用生态功能分区时，对气候因素考虑比较少，这主要是因为只有整个城市的气候资料，但细化到乡镇的气候资料缺乏，随着我国统计资料的逐渐完善和详细，功能分区的基础数据会更加详实。

c.应用ARCGIS空间数据分析功能时，如果能应用ArcScene分析模块的3D分析将立体地形属性数据与其他属性相结合会有更好的表达效果，这种数据处理手段需要以DEM数据为支持，因此，在今后的研究中要着重进行这方面的探索。

d.现阶段，国内外土地利用与生态环境建设研究中新的理论与方法层出不穷，如:战略环境评价（SEA）、环境影响评价（EIA）等等，这些新方法主要从决策的源头防止环境污染和生态破坏。应将这些研究深入下去，使其在实践中丰富学科研究理论与方法，在满足实际工作中发挥一些作用，切实将可持续发展理念落实到土地利用总体规划。

4 结论

本文介绍了双鸭山市区域生态功能区划的程序，基于区域生态系统本身的复杂性、模糊性与不确定性，依据不同指标的数据来源及精度要求，界定了适宜的区划单元。这种区划方法完善了生态功能区划的方法体系，可减少区划中的主观性和人为干扰，有利于提高生态功能区划的精确度和可信度，使区划结果更科学,更符合管理需求。文章结合双鸭山生态地域特征，将双鸭山市划分为三个生态功能区，即:完达山脉南部森林涵养水源生态功能区、三江平原中南部湿地生物多样性保护与农田生态功能区、丘陵、山前漫岗森林水土保持生态功能区。对各生态功能区的生态环境问题进行了全面的分析，提出了相应的生态保护与修复对策[6]，明确了双鸭山市区域生态保护和建设的方向，为区域生态适应性管理提供科学依据。

[1]白占雄,张丽君.ARCGIS在台州生态市建设规划中的应用[J].中国水土保持,2006(4):47-48.

[2]党安荣.ARCGIS Desktop地理信息系统应用指南[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析试验教程[M].北京:科学出版社,2006:43-51.

[4]ESRI中国有限公司.ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集[C].北京:地震出版社,2006:744-787.

[5]薛恒,安尚明.GIS在城市规划设计应用中的理性分析[J].城市勘测,2004(1):6.

[6]王大庆,白涛,陈春锋,等.黑龙江省2005年可持续发展状况的生态足迹分析[J].东北农业大学学报,2008,39(8):47-52.