赵丽侠，陆　林，周慧敏，喻　霞　王　原(安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖　241000)



基于GIS的城市湿地公园生态敏感性区划研究——以长治湿地公园为例

赵丽侠，陆林，周慧敏，喻霞王原
(安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖241000)

摘要:城市湿地是城市重要的自然资源，是城市生态系统的重要组成部分.近年来，随着我国城市化进程的进一步加快，城市湿地受到各种自然和人为的干扰和胁迫，出现了多种生态环境问题.本文以长治湿地为例，选取对湿地生态影响较大的因子:土地利用、植被覆盖、地形地貌、洪水分析等4个方面7个指标，建立了多要素的空间评价模型.利用GIS空间分析模块和叠置分析模块，采用空间多成分综合分析方法，进行生态敏感度单因子分析和敏感度综合评价，并将评价结果划分为四个等级:低敏感区、一般敏感区、较高敏感区以及高敏感区，获得了长治湿地公园生态敏感度空间分布规律.在此基础上，提出针对各敏感度等级的控引方案，可以为长治湿地公园规划及生态环境保护措施的实施提供依据.

关键词:GIS;湿地公园;生态敏感度;生态区划

引用格式:赵丽侠，周慧敏，王原，等.基于GIS的城市湿地公园生态敏感性区划研究——以长治湿地公园为例［J］.安徽师范大学学报:自然科学版，2015，38(2) :167－172.

城市湿地公园是指纳入城市绿地系统规划且适宜作为公园的天然湿地，通过合理的保护利用，形成集保护、科普、休闲等功能于一体的公园［1］，具有巨大的的生态效益、经济效益和社会效益.国外城市湿地建设与研究始于20世纪70年代，湿地保护研究较多地关注湿地的功能、生态需水、植被生长状况等［2－4］，在湿地敏感性与适应能力研究以及政策研究等方面也取得许多成果［5－8］.Elias D，Ioannis K et al［9］通过地下水敏感性和风险制图，评估城市区湿地蓄水层对地下水的保护能力以及人为活动引起的污染状况，指出工业化对地下水影响较大.Johnston et al.［10］提出了以湿地应对外部变化(如气候变化、人口增长、上游的土地和水资源管理的发展)的适应能力为核心的量化指标框架，并指出外部影响超出系统适应能力，系统将越来越脆弱，反之亦然.国内对城市湿地的研究起步较晚，主要集中于湿地资源特征、生态功能、生物多样性保护、评价及建设规划等方面，评价方法从定性转变为定性与定量相结合，GIS与RS技术的应用也日益广泛.目前国内对城市湿地公园的评价主要集中在景观评价、生态旅游资源开发评价、生态效益评价以及敏感性评价等方面.如杨雯［11］结合城市湿地公园特征，提取景观评价的指标要素，建立城市湿地公园景观评价指标体系，并以杭州西溪湿地为例进行综合评价.薛亮、任志远［12］以灞柳生态湿地公园为例，综合考虑湿地对城市生态安全影响的因素，建立湿地公园对城市生态安全影响评价指标体系，并运用层次分析法，建立评价模型;结果表明，城市湿地公园对于城市生态安全有着积极影响.薛亮，徐映雪［13］以GIS为技术支持，对灞柳湿地公园进行规划和评价，总结其功能分区、景观格局等设计构造，分析评价其生态、经济和社会效益，对湿地建设有借鉴意义.宋珂等［14］从长治湿地公园自身的承受能力出发，综合旅游生态容量与旅游空间容量两方面因素评估区域生态旅游环境容量，并据此提出三种不同的湿地公园规划建设和管理的情境方案.

长治市位于山西省东南部，地处我国中部能源重点开发地区，在全国经济战略布局中担负着承东启西作用.同时，它又是环渤海经济区和陇海、兰新经济区的重要组成部分，其生态敏感程度及发展趋势将影响区域的可持续发展.生态敏感度评价的目的是维持系统的持续发展，减轻外部胁迫对系统的不利影响并为退化系统的综合整治提供策略依据［15］，故在该区域进行生态敏感性评价是非常必要的.本文在参考大量文献和进行实地调查的基础上，以长治市湿地公园为依托，选取对其生态环境影响程度较高的评价因子，对城市湿地公园生态敏感度做了详细研究和探讨，为长治湿地公园规划提供指导.

1　研究区与研究方法

1.1研究区概况

长治湿地公园位于长治市主城区西北3公里处，与新区相邻，东依长北干线、西接屯留县境内绛河下游长太高速，南至长晋高速下秦村，北达漳泽湖大坝，总面积68.9km2.长治湿地属于内陆湿地，包括三种湿地类型:河流湿地、库塘湿地和沼泽湿地.河流湿地主要位于绛河、漳河边缘，受河流径流周期性的变化影响，地表常年有水;库塘湿地指漳泽湖水库，主要通过水库高水位进行水量补充，而在低水位情况下，库塘通过地下水向海河进行补给;沼泽湿地主要位于漳泽湖水库的库周区域，在高水位季节湿地淹没，部分区域通过地下水进行物质和养分的补充，而在水库畅泄季节处于干旱状态.长治湿地公园有近万亩芦苇、菖蒲、草荡和上千亩湿地防护林，是三晋大地独一无二的城市湿地、也是全省乃至华北地区湖泊、河流湿地的典型代表，属全国保护最完好的原生态、天然沼泽湿地之一，具有较高的保护、开发、利用和游览价值.由于多年来城市建设与景区开发都没有涉及到该地区，所以动植物资源保存得比较完整，湿地及周边环境还有许多地方保持着原始状态.但近年来，随着周边村镇建设的不断发展，工业、农业等人类活动均在不同程度上影响了湿地生境.

1.2研究方法

1.2.1生态系统服务价值评估方法湿地生态系统具有调节气候、涵养水源、生物多样性保护、废物处理等作用，长治市湿地公园的生态服务功能评估采用Costanza价值评估模型，其技术路线为:首先，根据一定的标准，如人类对土地的开发利用方式或生态系统的自然状况，将研究区域内的生态系统进行分类;其次，根据不同的测算方法，计算各种类型生态系统服务的单位面积资本;最后，计算总资本，汇总得到总资本结构表.因此，区域生态系统服务的总价值为

式中: R为区域生态系统服务功能的总价值; Vij为第i类生态系统第j项生态系统服务功能的单位; Ai为第i种类型的生态系统的面积.

1.2.2敏感性综合评价方法利用GPS卫星导航系统，进行现场调研调查，记录典型航点和航迹;利用高分辨率遥感影像资料结合电子地形图，分析区域土地利用、植被覆盖、地形地貌、洪水分析等，为规划提供量化依据.根据各评价指标特征，采用2种分级方法:1)根据数据的统计特征，采用GIS自带的詹克斯自然间断点分级法(Jenks Natural Breaks) ;2)专家咨询法.采用第一种分级方法的指标有:地形地貌、水鸟保护、水位变化、生态服务功能;采用第二种方法的指标有植被分布、水域保护、基本农田保护.依据上述分级方法，将各单因子分成不同的等级，分别赋予1－5的数值.在此基础上，运用GIS空间叠置模块，结合AHP层次分析法确定的各级评价指标的权重，生成敏感性综合区划图.各单因子空间数据分析主要涉及缓冲区分析、栅格运算等相关模块.

2　长治湿地生态敏感度评价体系的建立

2.1评价模型的建立

根据区域特征以及评价数据的分辨率、数据的可操作性等原则，选择易于进行制图分析的敏感度评价指标，选择地形地貌、生境资源、水域水文以及土地利用4个方面共7项影响因子建立评价指标体系.考虑长治湿地的具体情况，并结合专家咨询，从低到高分为若干级并赋值，根据敏感程度的大小，从低到高依次为一级区域、二级区域、三级区域、四级区域以及五级区域.各单因子的敏感性等级分类见表1，数值越高表示敏感度越高.

表1　长治湿地公园生态环境敏感性单因子评价等级分类标准Table 1 The level classification of ecological sensitivity single factor evaluation of Changzhi wetland park

2.2生态敏感度的空间分析

考虑到GIS的空间分析的能力，对原始数据进行必要的处理后，按照确立的评价模型进行重分类后得到生态敏感度单因子评价结果图，将各单因子赋权叠加后得到长治湿地生态敏感度综合分析图.

3　生态敏感度评价

3.1单因子评价

3.1.1区域地形地貌敏感度分析地形地貌作为一种相对稳定的要素，其高低起伏、不同的部位对生态系统的发展演替和生态环境的稳定等有重要影响.基于区域高程坡度及地貌异质性分析，可将湿地公园分成四类地形地貌区域，其中一级地形区域主要是湿地公园内的水域部分，这部分占总区域面积的43.58%;二级区域主要包括部分农田和大部分滩涂区域，是湿地较为平坦且地势较低的陆地区域;三级区域是少部分高地势区域，包括部分农田和建设用地等;四级区域则是高地势平地或台地向低洼区域过渡的区域，其地势变化较为明显，属于地形地貌上最为敏感的区域，这部分区域占湿地总面积的15.93%.

3.1.2区域植物分布敏感度分析在生态系统中，植物群落是构成整个系统的重要组成成分之一，其在系统生产力，区域性气候调节，景观舒适等方面均占有重要地位.基于长治湿地公园内的植被覆盖状况，按其生态敏感度高低可分为五类区域.一级区域主要是公园内的水库水域，地表植被较少，生态响应不高，属于生态轻度敏感地区，这部分区域占42.16%;二级区域主要是农田，属于人工植被区，受人为因素影响较大，其生态敏感度也不高，这部分区域占湿地总面积的26.04%;三级区域主要是人工林地，森林对区域气候调节，生物多样性等有较大影响，但林地在整个区域中只占6.30%，其受周围区域的胁迫较大.四级区域是自然陆生植物区，所占面积为9.20%.五级区域主要包括了湿地公园内的湿地植物群落，在整个区域生态系统中，属于生态敏感度较高的区域，应予以重点保护.

3.1.3区域基本农田保护敏感度分析土壤是自然地理环境中无机界和有机界相互作用的自然体，是地表物质与能量转化的场所.土壤类型及其空间分布从一定程度上指示了生态环境的优劣，并且关系到人们对土地资源利用的程度.长治国家湿地公园内有大量农田，其面积为区域总面积的29.21%.但由于湿地周边开发强度的不断增大，大量土地成为建设用地，湿地内的农田势必成为相对脆弱的区域.

3.1.4区域水域保护敏感度分析水体在区域生态系统中具有重要地位，其在水源涵养，废物处理、生物多样性保护等多个方面起到重要作用.以常年水位902.4m为依据计算，长治湿地公园内的水域面积为33.50km2，约占区域总面积的41.34%，包括水库，河流和常年淹水的滩涂.

3.1.5生态服务功能保护敏感度分析生态系统服务功能价值可作为一项量化指标，对土地利用总体规划目标及规划方案的生态效益进行综合评估.基于长治湿地公园内不同的土地利用形式，通过计算其生态服务功能价值，重分类后将该区域分为四级敏感区.一级区域的生态功能单位面积系数为0－13872元/hm2，面积为21.69km2;二级区域生态功能单位面积系数为13872－27744元/hm2，面积为0.56km2;三级区域生态功能单位面积系数为27744－41616元/hm2，面积为11.2km2;四级区域生态功能单位面积系数为41616－55489 元/hm2，面积为29.37km2. 3.1.6水位变化敏感度分析水位变化是影响长治湿地公园生境保护的重要因素之一，其在植被分布，土壤类型，生物多样性等方面均有重要的影响.基于长治湿地常年水位分区现状，按其水位变化程度，将湿地公园分为三级敏感区域.其中，一级区域常年水位基本无变化，水位在901m以下和大于903.5m，面积为49.87km2;二级区域为水位小幅变化区域，水位在902.4m和903.5m之间，面积为7.23km2;三级区域为水位明显变化区，水位在901m和902.4m之间，面积为9.21km2.

3.1.7水鸟栖息地保护敏感度分析长治湿地水鸟主要分布在漳泽湖南部大片泥沼地，根据现状水禽栖息地分布，在GIS平台下以400m进行多级缓冲分析.其中一级区域为一般区域，面积为46.23km2;二级区域为水鸟栖息一类缓冲区(800m－1200m)，面积为7.89km2;三级区域为二类缓冲区(400m－800m)，面积为8.38km2;四级区域为三类缓冲区(0 －400m)，面积为3.01km2.

3.2区域生态敏感度综合评价

根据长治湿地生态敏感度综合评价模型，基于上述单因子评价结果，通过GIS空间叠置模块和栅格运算，最终获得长治湿地公园生态敏感度综合分布图.根据生态敏感度指数的分异，将长治湿地公园分为四级生态敏感区域(图1)，分别为低敏感区、一般敏感区、较高敏感区以及高敏感区.各敏感区域的特征、面积以及区域保护控引见表2.

4　结论

本文对长治湿地公园生态特征及整体功能特征进行分析，结合实地调查和相关分析研究，建立了长治湿地公园生态环境敏感性评价指标体系，采用空间多成分综合分析方法，对长治湿地公园的生态环境敏感性特征进行了分析.

(1)结合长治湿地公园研究现状数据，从地形地貌、生境资源、水域水文以及土地利用4个方面，选取了7项指标，构建了长治湿地公园生态环境敏感性评价体系，在GIS空间分析功能支持下，将长治湿地公园划分为四个敏感等级.

(2)在长治湿地公园生态环境敏感性综合评价的基础上，确立各等级生态环境特点，据此选择合适的控引方案.在高敏感区和较高敏感区，可通过生态建设，提高植被覆盖度、限制或杜绝人为活动等措施，保护生态系统多样性，降低生态环境问题发生的概率;在一般敏感区需要保护原有植被和改善植被生长环境，防止其向高敏感区转变;在低敏感区可以进行保护性开发建设，协调环境保护和区域发展.

(3)相关研究结果表明，人类活动对长治湿地公园的发展有着非常重要的影响，所有对湿地不合理的开

表2　区域生态敏感度综合评价Table 2 Comprehensive evaluation on the regional ecological sensitivity

发利用模式都会使湿地萎缩.人们的过度开发、污染等均会影响和破坏湿地原生的生态环境、加剧湿地生态环境的敏感性.因此，在长治湿地公园未来发展规划中，应合理控制人为活动.在未来研究中，有必要深化人为活动影响分析评价，从而为指导湿地公园可持续、和谐发展提供科学依据.

参考文献:

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GIS-Based Ecological Sensibility Zoning of Urban Wetland Park
——A Case of Changzhi Wetland Park

ZHAO Li-xia，LU Lin，ZHOU Hui-min，YU Xia，WANG Yuan
(College of Territorial Resources and Tourism，Anhui Normal University，Wuhu 241000，China)

Abstract:As an important natural resource of city，urban wetland is a significant component of the urban ecosystem.In recent years，with the continually speeding up of the urbanization，urban wetlands have been interfered and threatened by various natural and man-made factors，and appeared a variety of ecological problems.This paper takes Changzhi wetland as an example; selecting 7 indicators of 4 influential factors to wetland ecological environment: land use，vegetation，topography，flood analysis，building a spatial evaluation model of multi-factor; Based on the spatial analysis and superimposed analysis module of GIS，using comprehensive analysis method-space composition，carrying on the sensibility assessment of single factor and comprehensive indicators，and the evaluation results is divided into four levels: low sensitivity，the general sensitive area，high sensitivity and higher sensitivity，obtaining the spatial distribution of Changzhi Wetland Park＇s ecological sensitivity.On the basis of sensibility assessment，this paper puts forward some control schemes corresponding to different sensibility，and provides the basis for changzhi wetland park＇s developping plan and the implementation of the ecological environment protection measures.

Key words:GIS; wetland park; ecological sensibility; zoning

作者简介:赵丽侠(1992－)，女，安徽阜阳人，硕士研究生.通讯作者:王原(1981－)，男，安徽芜湖人，副教授，主要从事生态评价规划等方向的研究.

基金项目:国家自然科学基金(41171115) ;国家自然青年基金(41201544) ;教育部人文社科基金(12YJCZH208) ;教育部博士学科点专项科研基金(20123424120004) ;安徽省博士后岗位基金.

收稿日期:2014－05－20

DOI:10.14182/J.cnki.1001－2443.02.013

文章编号:1001－2443(2015) 02－0167－006

文献标志码:A

中图分类号:X144