公路选线生态适宜性评价体系构建及应用——以福建省东山环岛生态路选线为例

程朝辉，衷 平

（1.福建省交通规划办公室，福建 福州350001；2.交通运输部规划研究院，北京100028）

0 引言

近年来，随着国民经济的发展和拉动内需政策的带动，我国公路建设事业得到蓬勃发展，截至2011 年底，全国公路总里程达到410.6 万km。为进一步适应经济社会发展的要求、促进城乡协调发展、提高应急保障能力、构架综合交通运输体系、实现公路可持续发展，《国家公路网规划（2013 年—2030 年）》中规划建设普通国道26.5万km，国家高速公路13.6 万km[1]，由此可见，在未来的十多年里，公路建设将以更为迅猛的速度在中国大地上展开。

公路交通建设推动了国民经济的飞速发展，但其在施工和营运过程中也以不同的形式对沿线植被、土地、自然景观、空气环境、水资源等生态环境要素造成了各种破坏和污染，加剧了区域生态环境压力。目前公路建设的生态影响已开始引起各界的广泛重视，对于公路建设的环境影响研究也已经取得了较为丰硕的成果，公路规划和工程建设的环境影响评价也已经全面开展。但是，公路对生态系统影响的现有研究，主要集中在公路建设产生的生态负效应方面，如公路对自然生境的影响、生态干扰、对动物活动的影响、通道阻隔效应等等[2-7]，基本上集中于公路工程对生态系统干扰程度的研究。而从生态系统本身出发，探索不同生态系统对公路建设的适宜性的研究目前还很少见到。

另一方面，不同生态系统本身具有不同的特性，其自然生态条件本身不一定适合于公路建设，同时生态系统自身具有一定的稳定性和恢复能力，生态系统结构和功能的不同会使其面对公路干扰时表现出不同的稳定性和恢复能力，进而表现出对于公路建设的不同适宜程度。因此从生态系统本身结构和功能出发，通过对公路选线生态适宜性的研究，可以认识生态系统的稳定机制与平衡规律，有助于判别公路工程对生态系统的干扰程度，为公路规划建设提供科学依据，对提高公路规划建设管理的决策水平有着十分重要的意义。

未来十年是福建省加快转变发展方式、推进交通运输现代化发展的重要时期，建设海西生态型、低碳型交通运输体系是福建省建设资源节约型、环境友好型社会的重要途径和载体，也是建设以人为本的绿色交通、推进福建省交通运输现代化发展的迫切需求和重大挑战。为此，福建省交通运输厅积极争取将东山环岛路列入了交通运输部“环境保护建设项目”示范点，并以建设东山环岛生态公路为案例，研究如何将工程和谐地融入区域生态系统格局中，从根本上减少公路基础设施对区域生态系统的不利影响，积极实践交通发展方式转变，探索交通可持续发展路子。

1 公路选线生态适宜性分析评价体系的构建

1.1 公路选线生态适宜性概念与内涵

生态适宜性的概念来源于土地生态适宜性评价，是指由某一用地类型的自然属性所决定其对特定用途的适宜或限制程度，它由土地具有的水文、地理、地形、地质、生物、人文等特征所决定[8]。土地生态适宜性研究从生态系统类型的结构与功能特点出发，通过研究其适应机理，最终确定不同生态系统类型对不同土地利用方式的适合程度，其主体是土地的生态特征，客体是使用方式。公路选线生态适宜性可以看作是生态系统对公路建设这一特定土地利用方式的适合程度，因此也可以将其看作是土地适宜性分析的一种，主体是生态系统特征，客体是公路建设，公路选线的生态适宜性分析就是确定地块生态特性对公路建设适宜程度的过程。简单的说，公路选线生态适宜性就是生态系统对公路建设的适宜程度。

土地生态适宜性分析的目的在于科学合理地分析土地的特征，从土地生态系统的特征出发，按照其内在适宜性进行土地的合理规划利用，使人类的建设活动对自然环境产生尽可能小的消极影响，提高其生态效益。与之对应，公路选线生态适宜性分析的目的在于分析其生态特征，评价生态系统对公路建设的适宜性，按照生态系统内在的适宜性进行公路选线，使公路建设对生态系统产生尽可能小的影响，可为公路线路规划提供科学合理的依据，最终达到公路建设与生态保护协调发展的目的。

根据公路选线生态适宜性分析的概念和目的，分析生态系统对公路建设的适宜程度，其目的在于按照生态系统内在适宜性进行公路选线。从其概念和目的出发，公路选线生态适宜性分析至少包含两层内涵：一是区域生态系统特征满足公路建设的基本需求，即从公路工程建设的角度出发，区域内各种条件适宜其工程建设需要；二是区域生态系统对公路干扰存在一定的稳定性和恢复能力，即从生态保护的角度出发，区域生态系统对工程建设存在较好的稳定性和恢复能力。

1.2 公路选线生态适宜性评价指标体系

从公路选线生态适宜性的内涵出发，公路选线生态适宜性评价包含两个部分：一是公路用地适宜性评价，二是生态系统敏感性评价。因此其评价指标体系也应该从这两个方面出发，通过两方面的综合评价分析确定公路选线的适宜程度。根据公路建设对生态系统的要求，公路用地适宜性评价从自然条件、土地利用、道路连通性3个准则出发，构建了公路用地生态适宜评价指标体系（见表1）。根据生态系统特征，从生态系统服务价值、生态系统脆弱性、气候敏感性、土壤敏感性、水文敏感性、地形敏感性6个准则出发，构建了生态系统敏感性评价指标体系（见表2）。

表1 公路用地适宜性评价指标体系

表2 生态敏感性评价指标体系

1.3 公路选线生态适宜性评价方法

1.3.1 指标权重及标准化

采用层次分析法（AHP），根据生态、环境保护、资源开发、区域规划、社会经济等方面专家的意见，将评价体系的各种要素分解成若干递阶层次，通过构造判断矩阵，进行两两的判断比较和计算，求出各要素的权重，判断矩阵的一致性检验CR 值＜0.1，认为判断矩阵的一致性是可以接受的。评价体系中各指标的类型复杂，且量纲不一，缺乏可比性，因此，评价时必须对各因子进行标准化处理。本研究中对评价指标采用归一化进行标准化处理。

1.3.2 评价模型及等级划分

首先根据各指标的现状值以及评价标准确定各指标的归一化标准值，然后采用逐级分层归并加权求和分别计算出公路用地生态适宜性和生态系统敏感性，具体计算公式如下：

式中，P为公路用地适宜性指数或生态系统敏感性指数；Wi为第i个准则层的权重；Sij为第i个准则层中第j个指标的权重；Hij为第i个准则层中第j个指标的标准化值。

根据公路用地生态适宜性和生态系统敏感性计算结果，采用叠加分析，依照生态优先的原则，按照表3所示判别矩阵识别公路选线的适宜性结果。

表3 公路选线生态适宜性判断矩阵

2 东山环岛公路选线生态适宜性比选

2.1 东山县概况

东山县位于福建省南部沿海、台湾海峡西岸，地理坐标为北纬23°33′～23°47′，东经117°17′～117°35′。东山岛由主岛和周边67 个小岛组成，状如七星拱月，形似蝴蝶栩栩如生。东山海岸线长141km，规划深水岸线42km。地势由西北向东南倾斜，地貌依序为低丘—台地—滨海小平原（海拔15m 以下）。2010 年东山县公路总里程达268km，包括省道18km、县道89km、乡道82km、村道80km。现状公路网以省道S201线、省道S309线为干线，县道X541、县道X542、县道X543、县道X544、县道X545 构成多级公路网串联的路网体系。

2.2 东山环岛路选线生态适宜性比选

2.2.1 东山环岛路选线生态适宜性评价指标

依据公路选线生态适宜性评价指标体系，结合东山岛实际情况，考虑指标的代表性、可操作性，共选取了5个指标作为区域公路用地适宜性评价指标，共选取了11 个指标作为生态敏感性评价的指标，并对指标进行归一化处理和权重计算。选取指标情况见表4和表5。

表4 公路用地适宜性评价指标权重及量化标准

表5 生态敏感性评价指标权重及量化标准

2.2.2 东山环岛路选线生态适宜性评价

（1）数据来源

准确的数据是评价的基础，本次评价数据来源有《东山城乡总体规划》（2012—2030）[10]、《东山县气象灾害防御规划（2011—2020年）》[11]、《中华人民共和国植被图》[12]、Landsat 遥感影像、东山县DEM数据等。

（2）评价结果

东山岛公路用地适宜性评价结果见图1，从图上可以看出很适宜区及适宜区集中在居民点、旅游景点附近地形平缓的地区。很不适宜区则主要为城镇中心区及岛边缘的海域区，不适宜区集中在山区和沿海盐场、滩涂。东山岛生态敏感性评价结果见图2，从图上可以看出东山岛生态敏感性高和很高的地区所占面积较大，主要集中在东山岛屿西北部地区，敏感性低和很低的地区主要为城镇建设区、西浦湾的盐场等地。

图1 公路用地适宜性评价结果

图2 生态敏感性评价结果

通过公路用地适宜性评价和生态敏感性评价结果的叠加，采用表3所示的判别矩阵得到东山环岛路选线生态适宜性评价的结果（见图3）。从图中可以看出，东山环岛路选线生态非常不适应区域主要分布于岛的西北部、东南海滩沿线、西南部分靠山区域等，公路选线时应该重点考虑。

图3 东山环岛路选线生态适宜性评价

（3）东山环岛公路选线生态适宜性线路比选

根据《东山县环岛公路工程可行性研究报告》，东山县环岛公路规划有两种选线方案——A线和K 线（见图3），通过选线方案与选线生态适宜性评价结果叠加分析（见表6）可以看出，K 线方案非常不适宜的区段略小于A线方案，在一定程度上减少了对很高生态敏感性区域的干扰，K线方案北段经较多沿海滩涂，其不适宜区段比例高于A线方案，非常适宜段比例也明显高于A线方案，因此从生态适宜性的角度来说，在生态适宜性程度上K线与A线相差不大，结合东山环岛路社会经济发展的要求，推荐方案K作为最终选线方案。

表6 选线方案生态适宜性分析

3 结语

公路选线生态适宜性评价是从土地生态适宜性评价衍伸而来，公路选线生态适宜性可以看作是生态系统对公路建设这一特定土地利用方式的适合程度。公路选线生态适宜分析是从区域生态系统特征出发，判断区域内各种因素适宜公路建设的程度，同时也从生态保护的角度出发，判断区域生态系统对工程建设是否存在较好的稳定性和恢复能力，因此公路选线的生态适宜性分析可以为公路规划选线提供科学依据，对提高公路规划建设管理的决策水平有着十分重要的意义。

通过对东山环岛公路选线的生态适宜性进行评价得出，比选方案K线的交通覆盖面积较A线多70%左右，有明显优势；同时从沿线生态适宜性来说，K线也与A线的适宜程度相当，从生态适宜度程度上可以接受。同时通过适宜性分析可以看出东山岛环岛公路建设不可避免地通过一小部分高生态敏感性地区，在环岛公路建设过程中应该加强其生态保护与修复。

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会，中华人民共和国交通运输部.国家公路网规划（2013 年—2030 年）[R]. 北京：中华人民共和国国家发展和改革委员会，中华人民共和国交通运输部，2013.

[2] 郑海峰，管东生.公路建设的主要生态影响[J].生态学杂志，2005，24（12）：1520-1522.

[3] Shine R，Lemaster M，Wall M，et a1．Why Did the Snake Cross the Roads? Effects of Roads on Movement and Location of Mates by Garter Snakes(Thamnophis Sirtalis Parietalis)[J].Ecology and Society,2004,9(1)：9.

[4] 丁宁，魏俊奇，孙崤谕，等.高速公路边坡不同地形部位沙打旺种群的生态适应对策研究[J]. 西北林学院学报，2008，2（3）：21-24.

[5] Eaglin G S，Hubert W A．Management Briefs： Effects of Logging Roads on Substrate and Trout in Streams of the Medicine Bow National Forest, Wyoming[J]. North American Journal of Fisheries Management, 1993, （13）：844-846.

[6] 董世魁，崔保山，丁宗凯，等.大保高速公路老营段路域植被生态恢复[J]. 生态学报，2008，28（4）：1483-1490.

[7] 刘杰，崔保山，杨志峰，等.纵向岭谷区高速公路建设对沿线植物生物量的影响[J]. 生态学报，2006，26（1）：83-90.

[8] Mcharg I L.Design with Nature[M].New York：Natural History Press,1969.

[9] Steinitz C, Parker P, Jordan L. Hand-Drawn Overlays：Their History and Prospective uses[J]. Landscape Architect,1976,66(5)：444-445.

[10] 东山县人民政府.东山城乡总体规划（2012—2030）[R].漳州：东山县人民政府，2013.

[11] 东山县人民政府. 东山县气象灾害防御规划（2011—2020年）[R]. 漳州：东山县人民政府，2011.

[12] 张时新.中华人民共和国植被图[M].北京：地质出版社，2008.