天目山保护区人为干扰分析及选址规划

吴明珠，张 昆

(华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室，上海 200241)

天目山保护区人为干扰分析及选址规划

吴明珠，张 昆

(华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室，上海 200241)

对天目山保护区的空间形态及人工设施的空间分布进行研究，结果表明保护区的形状狭长、面积过小，内部的人工设施占地面积大且分布广。同时基于道路的缓冲区分析揭示出噪声对生态环境存在较大的潜在干扰。提出对天目山保护区进行扩建的设想，并借助遥感与GIS技术进行合理的选址规划。以保护区周围10 km的范围为研究区域，用非监督分类提取植被与人工设施，以NDVI指数为参考，利用山脊线与山谷线对保护区进行功能区划分，规划出保护区的核心区、缓冲区以及实验区的具体空间范围。

选址规划；山脊线；山谷线；功能区；天目山保护区

自然保护区主要是对保护区的珍贵物种及生态环境进行保护，避免其受外界干扰。我国自然保护区自1956年建立以来，发展十分迅速，截至2013年底，共建了2697个自然保护区，总面积达14631万hm2，超过世界的平均水平。其中，国家级自然保护区407个，面积约9404万hm2，占保护区总面积的64.27%[1]。自然保护区发展迅速的同时也存在一些问题，其中最突出的是人为干扰现象严重，这主要是由于不合理的旅游业开发与自然资源利用导致的。如2010年河南丹江湿地自然保护区内开发度假酒店、建别墅等，严重干扰了当地动植物的生长；同年，江苏盐城国家自然保护区内违规建设大面积的养殖基地，严重干扰了丹顶鹤的生存，导致丹顶鹤的栖息数量大大降低[2]。

目前已有许多学者对自然保护区受到的人为干扰进行研究：于澎涛等[3]将人为干扰分为点、线、面3种方式，分别评价不同方式的干扰对松山自然保护区植被的影响；刘明时等[4]从干扰的类型、强度以及时空变化角度评价了太白山自然保护区内大熊猫的栖息地质量；Christian Kerbiriou等[5]评估了旅游踩踏行为对法国西部的伊洛瓦兹生物圈保护区的海滨植被的影响程度；杨忠兴等[6]对西双版纳国家自然保护区内森林的人为干扰因素(种植经济作物、采伐林木、建设工程设施等)进行分析，并采用相对值法评价了各个子保护区的森林干扰度；Zhang Lu[7]利用层次聚类分析法对我国长江流域人为干扰的影响程度进行量化分析，并利用MARXAN软件对各个保护区进行优先级划分。本文以天目山自然保护区为研究对象，采用GIS、遥感技术分析保护区人为干扰因素的空间布局与现状，并根据国家规范要求对保护区重新进行功能区划分。旨在减少人为干扰影响，降低经济发展与自然保护之间的冲突，为今后的保护区选址规划提供参考。

1 研究区概况

天目山自然保护区位于浙江省临安市西北部(北纬30.33°、东经119.43°)，离临安市市中心约30 km；距省会杭州市约90 km(图1)。主峰仙人顶海拔1506 m，是浙江省西北部的主要高峰之一。天目山保护区地处亚热带季风气候区，雨量充足，气候温暖湿润，自然条件非常优越，生长着大量的珍贵物种，如称为“活化石”的野生银杏；“地球独生子”的天目铁木(全球仅在天目山遗存5株)[8]；以及鹅掌楸、夏腊梅、黄山梅、金钱松等国家重点保护植物；云豹、华南虎、梅花鹿、白颈长尾雉等国家一级保护动物也在此生存繁衍[9]。

具有“物种基因库”和“文化遗产宝库”美称的天目山自然保护区，早在1986年就被审批为我国国家级的自然保护区，1994年进行扩建，并于1996年加入联合国教科文组织“人与生物圈”保护区网络，成为世界级自然保护区。保护区虽进行扩建，但扩建的区域多数是以居民区为主的集体所有土地，并且功能区划分不明确，这样不仅扩建成本高、管理难，而且造成保护工作与当地居民的矛盾突出[12-13]。因而本文以1994年前的天目山保护区范围为研究对象，分析其人为干扰现状，试图规划出一个冲突最小化、保护效益最大化的保护区扩建方案。

2 保护区人为干扰现状的空间分析

天目山保护区的人为干扰因素主要来源于保护区内的旅游业发展(人工设施、人为噪声)和当地居民的生产、生活活动(种植经济作物、采薪烧炭)，其中旅游业的干扰尤为明显。由于天目山自古以来就是旅游胜地，早在20世纪30年代就被浙江省政府列为 “浙江省第一批风景名胜区”[13]。至今保护区的旅游业已经发展了80多a，并且保护区内的旅游人工设施建设比较完善，所以每年都会吸引大量的游客来此游玩，仅2010年天目山的农家乐就接待了游客20万人次[14]，由此引发的保护与开发的矛盾也就十分突出。本文主要从人工设施和人为噪声2个因素的空间分布特征对保护区的人为干扰进行分析。

2.1 人工设施分布的影响

保护区内人工设施主要包括游客接待设施和景区参观建筑，以及配合旅游业发展而开通的盘山公路和旅游步行道等。其中游客接待设施主要有天缘大酒店、壹口天饭店、海鑫宾馆、旅客中心等；参观建筑多为寺庙和庭院，如禅源寺、一里亭、普同塔、开山老殿等；盘上公路由景区入口直通龙凤尖停车场，为双车道水泥道路，宽约6 m；旅游步行道多由石块铺设，宽约2 m。这些人工设施的用地面积约有14.17 hm2。从图1可以看到人工设施分布非常广，并且保护区的中部都有设施覆盖，其中旅游接待设施多分布于保护区南面，景区参观设施多位于北面，保护区内的旅游道路分布最广，几乎贯穿整个保护区，导致人类活动范围大大增加，而动物生存范围却在大量减少。并且这些人工设施将整块的保护区划分成多个区块，不仅增大了保护区的破碎度，也成为动物活动的人工屏障，不利于保护区内物种多样性的发展。

2.2 人为噪声的影响

噪声会使野生动物的活动区域缩小，生活环境岛屿化，危害到野生动物的生存与繁殖[15]。保护区内的人为噪声有游客说话声，机动车的喇叭声，建设施工产生的噪声，寺庙的钟声等，本文主要分析游客说话产生的噪声。由于人们在游玩时处于兴奋状态，说话声音比较大，大声说话时，声音响度能够达到60～70分贝。通过模拟实验，以人的听力为依据，测出人大声说话时声音的传播距离约为110 m左右。游客在保护区的活动范围非常大，一般分布有人工设施的区域都会有游客游玩，由于旅游道路是保护区内分布最广的人工设施，因此只选取旅游道路进行人为噪声分析，并且只考虑游客说话产生的噪声。即基于保护区内的游览路线，采用QGIS(Quantum Geographic Information System)软件[16]进行110 m的缓冲区分析，计算出噪声传播的影响范围为265.56 hm2，占保护区总面积的27.03%(图2)。

3 保护区选址规划

鉴于以上分析，本文认为目前天目山保护区人为干扰较大且分布广，保护区的功能区划分不明显，没有明显的核心区界线，动植物生存的区域过小且分布破碎，并且保护区面积与当地物种的保护价值不成比例，可通过对其进行扩建并且重新划分功能区具体空间范围的方式，使保护区内的动植物得到最有效的保护。

选取保护区周围10 km的缓冲区作为选址范围，利用RS与GIS技术，对数据进行分析处理，综合考虑植被覆盖和地形因素，并按照国家对保护区功能分区的大小规定，依据NDVI值与自然地形分界线对天目山的核心区、缓冲区和实验区进行选址规划。

3.1 数据准备与分析

NDVI计算结果显示，NDVI最大值为0.98，最小值为-0.94，均值为0.33。由图3可知，缓冲区内的人工设施(以房屋、道路为主)多数位于原保护区的东面与南面，虽西面和西北方向也有一定规模的人工设施，但距离原保护区较远，并且这些区域的植被覆盖度较高，植被长势茂盛(NDVI>0.33)。因此保护区的扩建方向重点应放在西、北面。

最后，基于分辨率为90 m的DEM数据，利用GRASS (Geographic Resources Analysis Support System)的watershed命令提取出自然的地形分界线—山脊、山谷(图4)。山脊线是山脊的棱线，与分水岭的位置是一致的；山谷线位于山体凹陷的底部，是集水线。山脊、山谷作为天然形成的界线，对人类活动具有较大的影响。例如，人类活动区域一般位于山谷，因该区地势较低且平坦，水系发达；而山脊区域地势高且陡峭，人类活动一般较少。

3.2 保护区选址及功能区划分

依据我国1994年颁布的《中华人民共和国自然保护区条例》，自然保护区的功能区一般分为核心区、缓冲区、实验区。核心区是保护区的核心地区，是珍稀动植物的集中分布地，一般也是植物生长较茂盛地区，该区禁止任何单位和个人进入；缓冲区位于核心区外围，主要功能是消减人类活动对核心区的干扰；实验区一般位于保护区最外围，为了方便人类对保护区物种的研究，该区允许从事科学试验、教学实习、旅游参观等活动。并且根据我国2006年颁布的《自然保护区总体规划技术规程》[19]规定，像天目山这样小型的野生动植物类型保护区，其核心区面积不得小于保护区总面积的35%。

重新规划的天目山功能区具体空间范围见图5，核心区范围主要由NDVI>0.33的区域与山脊线确定，并且面积不得小于保护区总面积的35%；实验区主要由NDVI>0.33的区域与山谷线确定，并且包含原保护区的范围；缓冲区应位于核心区与实验区中间，并与核心区保持一定的保护距离。重新规划的天目山保护区总面积为8732.80 hm2，人工设施仅占162.03 hm2。核心区面积为3586.56 hm2，占总面积的41.07%，并且植被覆盖度高达97.77%；保护区形状指数S值为1.21，与最佳保护区形状较接近，大大增加了保护区的紧凑度，有利于保护区管理。本文规划的保护区范围是原保护区的8.9倍左右，并且多数珍贵物种已划入其内，且具有明确的功能区界线，虽然有少数人工设施归入到核心区，但可以对其进行拆除或者迁移。从人为干扰的空间分析可知，归入核心区的设施多数是寺庙和庭院，可以将其迁移到允许进行旅游发展的实验区内，这样既不会影响保护区的旅游发展，也可以带动保护区周围居民的经济发展；对于核心区内的居民房屋，可以考虑采取补助迁出或“拆屋还林”。

图4 缓冲区内山脊、山谷线的分布图5 天目山功能区范围分布图

4 结论

本文主要从人工设施和人为噪声的空间形态与布局的角度分析天目山保护区人为干扰的现状，指出保护区形状过于狭长，内部旅游设施分布广泛导致保护区整体破碎度较高，人为干扰范围大，人与自然间矛盾突出。为减少这种矛盾，基于NDVI值，借助RS与GIS技术，利用自然分界线对保护区进行功能区划分，旨在有效保护动植物的前提下，最大化地减少人与自然的冲突。文中功能区划分所使用的山脊、山谷线是大自然赋予的天然分界线，可以有效地约束人类活动，此方法也可以推广到其他保护区的选址规划中。

[1]环境保护部.2013年中国环境状况公报[EB/OL].[2014-06-05].http：//jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/2013zkgb/201406/t20140605_276529.htm.

[2]中国网络电视台.有多少自然保护区成了“经济开发区”?[EB/OL].[2010-09-04].http：//news.cntv.cn/program/xinwen1jia1/20100904/102264.shtml.

[3]于澎涛，刘鸿雁，陈杉.人为干扰对松山自然保护区植被的影响[J].林业科学，2002(4)：162-166.

[4]刘明时，代拴发.太白山自然保护区大熊猫及其栖息地的干扰因素及保护对策[J].陕西师范大学学报：自然科学版，2006(S1)：207-210.

[5]Kerbiriou C，Leviol I，Jiguet F，et al.The impact of human frequentation on coastal vegetation in a biosphere reserve[J].Journal of Environmental Management，2008，88(4)：715-728.

[6]杨忠兴，尹五元，艾建林.西双版纳国家级自然保护区森林干扰因素及其干扰度评价[J].福建林业科技，2011(3)：21-24.

[7]Zhang L，Xu W，Ouyang Z，et al.Determination of priority nature conservation areas and human disturbances in the Yangtze River Basin，China[J].Journal for Nature Conservation，2014，22(4)：326-336.

[8]中国文化网.天目铁木[EB/OL].[2014-06-28].http：//www.chinaculture.org/gb/cn_zggk/2004-06/28/content_55820.htm.

[9]天目山自然保护区管理局.天目山自然保护区自然资源综合考察报告[M].杭州：浙江科学技术出版社，1990.

[10]宇振荣.景观生态学[M].北京：化学工业出版社，2008.

[11]傅伯杰，陈利顶，马克明，等.景观生态学原理及应用[M].北京：科学出版社，2001.

[12]储胜，金许刚.浙北区土地利用与生态保护的冲突与协调机制研究[J].长江流域资源与环境，2004，1(13)：24-28.

[13]姜春前，吴伟光，沈月琴，等.天目山自然保护区与周边社区的冲突和成因分析[J].东北林业大学学报，2005(4)：85-87.

[14]浙江日报.天目山农家乐年接待游客20万人次[EB/OL].http：//www.zszs.cn/xcnq/201004/01/100594.htm.

[15]唐勤.云南思小高速公路交通噪声对生态敏感区的影响分析[J].环境科学导刊，2013(1)：95-97.

[16]QGIS软件官网.QGIS使用手册[EB/OL].[2014-05-14].http：//docs.qgis.org/1.8/en/docs/user_manual/.

[17]MultiSpec软件官网.MultiSpec使用手册[EB/OL].[2016-02-08].https：//engineering.purdue.edu/～biehl/MultiSpec/index.html.

[18]梅安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2010.

[19]中华人民共和国国家标准.自然保护区总体规划技术规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

Analysis of Human Disturbances and Site Planning in Mount Tianmu Nature Reserve

WU Ming-zhu，ZHANG Kun

(LabofGeographicInformationScience，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200241，China)

The spatial arrangement of Mount Tianmu Nature Reserve and the distribution of artificial facilities inside have been studied in this paper.The results show that the existing Mount Tianmu Nature Reserve is too small，and the shape of it is long and narrow.Based on the buffer analysis，it is revealed that the man-made noise from widely distributed artificial facilities has a large potential interference on the ecological environment.Therefore，a proposal of expanding Mount Tianmu Nature Reserve is presented according to the principle of maximized protection benefit and minimized conflict.Employing the techniques of remote sensing and GIS，the vegetation and artificial facilities in a 10-kilometers-buffer area of existing Nature Reserve are extracted.And the specific locations of core，buffer and experimental zone are designed according to NDVI index，ridge and valley lines.

site planning；ridge；valley；functional zone；Mount Tianmu Nature Reserve

2015-03-19；

2015-04-28

国家自然科学基金项目(41174003)

吴明珠(1991—)，女，江西上饶人，华东师范大学在读硕士研究生，从事自然保护区选址规划研究。E-mail：mzwu_ecnu@163.com。

张昆，华东师范大学副教授，博士，从事空间统计、三维GIS、空间分析研究。E-mail：kzhang@geo.ecnu.edu.cn。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.036

S759.9

A

1002-7351(2016)01-0170-05