中国自然保护区与国家地质公园空间分布差异

孔石，付励强，宋慧，付国华，马建章

（东北林业大学野生动物资源学院，哈尔滨 150040）

中国自然保护区与国家地质公园空间分布差异

孔石，付励强，宋慧，付国华，马建章*

（东北林业大学野生动物资源学院，哈尔滨 150040）

基于自然保护区和国家地质公园两种保护形式的空间信息，利用Arcgis 9.3分析软件、地理集中指数和综合密度指数量化分析自然保护区和国家地质公园空间差异。通过反距离加权插值法求出自然保护区和国家地质公园与全国主要城市距离远近，讨论两种保护区形式对城市依赖性以及与生态旅游发展关系。结果表明，自然保护区和国家地质公园在空间分布上呈现“东密西疏”格局，两种保护形式都相对集中在中国中东部人口密集地区，西部较少。国家地质公园分布与城市有一定规律性，保护独特的地质遗迹，减轻旅游对自然保护区压力。

自然保护区；地质公园；空间差异；密度分布

地质遗迹是在地球演化的漫长地质历史时期，由于多种内外动力地质作用，形成、发展并遗留下来珍贵的、不可再生的地质自然遗产，是地质遗迹景观和生态环境的重点保护区域、地质科学研究与普及基地。中国为保护自然地质遗迹，在自然保护区分类体系中将其单独列出，截止2013年年底，我国共建立国家级自然保护区522处，其中地质遗迹类国家级自然保护区73处[1]。地质公园是2000年由联合国教科文组织于发起，目的是在全球建立500个值得永久保护的地质景观。目前，全球建立88个世界地质公园，中国建设218个国家地质公园[2]，其中有24处列入世界地质公园。

我国自然资源保护体系一直存在多头管理、重复建设问题，造成空间分布重叠和冲突，加剧自然资源保护成本，增加统一协调难度[3]。谢焱等探讨自然保护区研究建设现状及其空间分布情况[4-5]，但尚未找到解决办法。刘国明等研究森林公园、地质公园空间分布[6-7]，但未说明与自然保护区在利用国土资源时的矛盾关系。自然保护区和地质公园两者之间因空间分布重叠而造成的管理成本叠加与浪费，对部分资源难以很好保护等问题目前尚未见报道。本文通过对国家级自然保护区（National nature reserve）和国家地质公园（National geopark）进行空间分布差异比较，分析两者空间分布的独特性，研究两种保护类型与人口密度和城市关系，探讨两者在我国自然保护体系中位置和作用[8]，以期从宏观规划角度，为协调二者关系和对自然遗迹类资源进行保护与管理提供科学参考。

1 研究方法

1.1 数据准备

查找各个省、直辖市的国家级自然保护区和地质公园数量、地理坐标以及相关信息，建立以空间信息为基础的分布数据库，分析自然保护区和地质公园各要素空间分布格局及其特点。由于省级以下自然保护区面积小、资料不完整，没有列入；港、澳、台地区因资料缺乏及分类体系差异较大，也未列入。

1.2 空间分布分析

基于各国家级自然保护区和地质公园的空间数据，用Arcgis 9.3分析软件建立实点坐标数据库及分布图，利用空间密度分析（Density analyst）功能创建地质公园和自然保护区在全国密度分布图。

利用反距离加权（Inverse distance weighted）插值法[9]分析自然保护区和地质公园与城市的距离关系。基于相近相似的原理：即两个物体距离越近，性质就越相似，反之，距离越远则相似性越小[10]，以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均，离插值点越近的样本点赋予权值越大。因此，根据各个城市自然保护区和地质公园数量和位置，预测自然保护区和地质公园相对城市的分布趋势。反距离加权插值法的一般公式为：

其中，S0为预测值；N为预测计算过程中使用的预测点周围样点数目；λi为预测计算过程中使用的各样点权重；Z（S0）值越接近0，则两者相对距离越近。

1.3 地理集中指数

地理集中指数（Central index of geography）[11]是研究某地理事物在地域上集中程度的指标，其计算公式为：

其中，G指地理集中指数，n为省份个数，Xi为第i个省份拥有的自然保护区（或地质公园）个数，T为自然保护区（或地质公园），G值越大则表明分布越集中，反之，则越分散[12]。

将全国各省份划为东部、中部、西部[13]；东部人口密集，人均土地面积小，西部人口稀疏，土地面积大，因此，东部、中部、西部人口集聚度分别呈现为人口密集区、人口均值区、人口稀疏区[14]。改进现有的地理集中指数方法将有助于分析东、中、西部区域内自然保护区和地质公园集中程度[15]。以自然保护区（或地质公园）完全平均分布于n个省份计算出n个省完全平均情况下的集中指数：

△G为实际地理集中程度G与完全平均分布的G值之差，可称之为偏离值，以这个偏离值与G的比值G'来反映自然保护区（或地质公园）集中程度，称之为集中度系数。自然保护区（或地质公园）集中度系数G'∈(0,100)越大，表明越集中；G'越小，则表明越分散。

1.4 综合密度指数

综合密度指数[16]是将影响分布密度的区域面积和人口因素考虑在内进行综合分析的指标，计算公式为：

其中，D为综合密度；Q为自然保护区（或地质公园）个数；S为面积（万km2）；P为人口（亿人）。D值受面积大小和人口数量影响，面积越大，人口越多，综合密度就越小；D值越小，自然保护区（或地质公园）密集程度越小。

2 结果与分析

2.1 自然保护区和地质公园数量和面积差异

2.1.1 各省份自然保护区和地质公园数量对比

中国各省份间国家级自然保护区和地质公园数量存在差异性显著（见图1），地质公园主要集中在四川、河南、福建、安徽等省份，而黑龙江、四川、内蒙古、浙江等省份自然保护区的数量相对较多。总体来看，地质公园和自然保护区主要集中在我国地理分界线的东部和中部省份（见图2）。

图1 国家级自然保护区与国家地质公园数量统计Fig.1 Numbers of national nature reserves and national geoparks

2.1.2 自然保护区和地质公园的面积分布

自然保护区在新疆、西藏、青海等西北地区数量不多，但单个保护区面积均较大，因此该地区在面积分布较大；而中东部地区自然保护区数量较多，但每个保护区面积都较小。地质公园面积分布在全国范围内较均衡（见图3、4）。

2.2 自然保护区与地质公园的地理集中度差异

对我国东、中、西部三个区域分别计算国家级自然保护区和地质公园的地理集中程度，结果显示地质公园集中度系数与人口集中度呈成正相关；地质公园与自然保护区在中东部地区分布相对集中。

图2 国家级自然保护区和国家地质公园分布图Fig.2 Distribution of national nature reserves and national geoparks

图3 自然保护区面积分布Fig.3 Areas of national nature reserves

图4 地质公园面积分布Fig.4 Areas of national geoparks

表1 两种保护类型的地理集中指数Table 1 Comparing the geographic concentration index of two protection types

2.3 自然保护区与地质公园的空间密度分析

2.3.1 综合密度

国家级自然保护区和国家地质公园综合密度有一定差异，在全国范围内自然保护区的综合密度较地质公园更高（见表2）。

表2 两种保护类型的综合密度Table 2 Synthesized density index of two protection types

2.3.2 空间密度分布

国家级自然保护区和国家地质公园的空间密度图表明无论是自然保护区还是地质公园都呈现出集中分布的情况，在人口密度较大的地方，自然保护区和地质公园都相对较多（见图5、6）。

图7显示我国人口密度分布情况，地质公园与人口密度分布极为相似，都位于黑河—腾冲人口分布线右侧，而且都相对集中在华北地区、云贵川陕地区、东南沿海地区。自然保护区在黑河—腾冲人口分布沿线及右侧分布较为集中。

2.3.3 空间密度重叠

利用Arcgis 9.3分析软件得到自然保护区和地质公园的点密度图，将两种保护形式的点密度图叠加获得空间密度重叠较大的区域（见图8）。图中深色部分为自然保护区和地质公园密集程度都高于全国平均密度且相互重叠的区域，集中在京津唐地区、川陕地区、云贵高原、东南地区。

2.4 自然保护区和地质公园相对城市远近程度

根据全国各个地级市自然保护区数量和位置，运用反距离加权插值方法计算得到自然保护区和地质公园相对城市的分布预测值（见表3），自然保护区预测值远远小于0，表明自然保护区与城市距离较远；地质公园预测值接近0，表明地质公园与城市距离相对较近。

图5 国家级自然保护区密度Fig.5 Density of National Nature Reserves

图7 中国人口密度分布图Fig.7 Population density of China

表3 两种保护类型的分布预测值Table 3 Discrete degree of prediction of two protection forms

3 讨论

我国自然保护区和地质公园分布差异与自然地理地貌、人口与主要城市分布有很大关系。国家级自然保护区与国家地质公园的空间分布有明显差异：①地质公园面积都非常小，而自然保护区面积东西部差异非常大，西部新疆、西藏和青海自然保护区平均面积达3 087 000 hm2，东南沿海上海、江苏、浙江、福建和广东五省自然保护区平均面积仅26 000 hm2；②地质公园与人口集中度成正比，东部的集中度最高；③地质公园高密度分布区都集中在黑河—腾冲人口分布线右侧，而自然保护区高密度分布区则分布沿线两侧；④自然保护区与城市之间的距离相对较远，地质公园离城市较近。

图6 国家地质公园密度Fig.6 Density of National Geoparks

图8 国家级自然保护区和地质公园的密度重叠区Fig.8 Synthesized density of National nature reserves and national geoparks

中国处于欧亚板块的东南缘，与太平洋板块和印度板块相接，各地区地质环境差异较大，西高东低呈三级阶梯状[17]。在阶梯落差处，地质结构活动性大，地形变化剧烈，地形地貌丰富多样，影响地质公园分布[7]。地质公园受地质条件影响，目前我国地质公园发展还不完全成熟，存在东、西分布极不平衡问题，分布相对集中，在中、东部密集，而西部高原稀疏，因此在未来规划建设中，应对这部分薄弱区域有所侧重。

生态旅游是自然保护区保护性开发重要途径，可实现保护与发展共生、符合自然保护区发展目标[15]。因此，在保护目标得以实现情况下，科学利用自然保护区资源优势和环境优势，把保护区和当地社区发展密切结合起来，不仅能为自然保护区发展筹集资金，也有利于当地社区创造成和谐人文环境。自然保护区与地质公园相比，分布远离城市，自然资源保护尤为重要，保护区需控制游客量，减少环境压力。而地质公园建设既要有独特的、具有观赏价值的地质地貌，还要为游客提供参观游览便利，因此地质公园基本分布在城市周围，方便游客出行，有效补充自然保护区不足，缓解自然资源保护与利用矛盾。

总之，自然保护区和地质公园在我国自然资源保护中均具有重要作用，应有效保护各类自然资源，推动生态旅游发展。地质公园作为特殊资源保护地类型，在我国地质遗迹保护、科学研究以及科普教育方面应发挥重要功能。

[1]国家环境保护部自然生态司.中国国家级自然保护区名录(2013年)[Z].2014-1-10.

[2]国务院国土资源部.2013,http://www.gov.cn/gzdt/2012-2004/ 2024/content_2121158.htm.[DB/OL],2013-9-16.

[3]余久华,吴丽芳.我国自然保护区管理存在的问题与对策建议[J].生态学杂志,2003,22(4):111-115.

[4]解焱.我国的自然保护区体系空缺分析[J].绿色中国:公众版, 2005(10):60-63.

[5]海南省人大常委会调研组.我省自然保护区现状及立法建议[C].海南人大,2014(1):6-11,13.

[6]刘国明,杨效忠,林艳,等.中国国家森林公园的空间集聚特征与规律分析[J].生态经济,2010(2):131-134.

[7]刘海龙,潘运伟.我国地质公园的空间分布与保护网络的构建[J].自然资源学报,2010(9):1480-1488.

[8]Dobson A P,Rodriguez J P,Roberts W M,et al.Geographic distri⁃bution of endangered species in the United States[J].Science, 1997,275:550-553.

[9]汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京:科学出版社,2006:388-392.

[10]李虹,姜勇彪.中国地质遗迹保护现状和展望[J].东华理工大学学报:社会科学版,2011(3):250-253.

[11]保继刚,郑海燕,戴光全.桂林国内客源市场的空间结构演变[J].地理学报,2002(1):96-106.

[12]保继刚,甘萌雨.改革开放以来中国城市旅游目的地地位变化及因素分析[J].地理科学,2004(3):365-370.

[13]刘睿文,封志明,杨艳昭,等.基于人口集聚度的中国人口集疏格局[J].地理科学进展,2010(10):1171-1177.

[14]韩惠,刘勇,刘瑞雯.中国人口分布的空间格局及其成因探讨[J].兰州大学学报,2000(4):16-21.

[15]朱沁夫,李昭,杨樨.用地理集中指数衡量游客集中程度方法的一个改进[J].旅游学刊,2011(4):26-29.

[16]丁洁,吴小根,丁蕾.国家重点风景名胜区的功能及其地域分布特征[J].地域研究与开发,2008(1):70-72+87.

[17]蒋捷,杨昕.基于DEM中国地势三大阶梯定量划分[J].地理信息世界,2009(1):8-13.

Spatial distribution difference of national nature reserves and national geoparks in China

KONG Shi,FU Liqiang,SONG Hui,FU Guohua,MA Jianzhang(School of Wildlife Resources,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)

Based on the spatial information of two protection forms,by Arcgis 9.3 analysis software, geographic concentration index and the integrated density index and quantitative analysis were used to analyze the spatial difference of national geopark and Nature Reserves.By inverse distance weighted interpolation method nature reserves,national geoparks and their distance relationship with major cities were determined,the dependence of two forms on the cities and their effects were also discussed,combined with the ecotourism development model in the two kinds of protection forms.The results showed that nature reserves and national geoparks presented the pattern of"intense in East and sparse in West".Two kinds of forms were relatively concentrated in densely populated areas in the eastern China.The distribution of national geopark had certain relevance with the cities,and also had important impacts on the urbanization construction.Not only for protecting the unique geological relics,but also improving the social and economic benefits and helping alleviate the pressure of tourism on nature reserves.

nature reserves;national geoparks;spatial difference;density distribution

S590.3

A

1005-9369（2014）09-0073-06

2014-01-06

中国工程院咨询研究项目；国家自然科学基金专项基金项目（L1322010）

孔石（1977-），女，博士研究生，研究方向为自然保护区管理。E-mail:stonek633@163.com

*通讯作者：马建章，中国工程院院士，教授，博士生导师，研究方向为野生动物生态、自然保护区管理。E-mail:jianzhangma@163.com

时间2014-9-18 10:50:33[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140918.1050.016.html

孔石,付励强,宋慧,等.中国自然保护区与国家地质公园空间分布差异[J].东北农业大学学报,2014,45(9):73-78.

Kong Shi,Fu Liqiang,Song Hui,et al.Spatial distribution difference of national nature reserves and national geoparks in China[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(9):73-78.(in Chinese with English abstract)