汉中市生态脆弱性评价及空间分布规律研究*

田海宁

(陕西理工大学土木工程与建筑学院,汉中 723001)

·持续农业·

汉中市生态脆弱性评价及空间分布规律研究*

田海宁

(陕西理工大学土木工程与建筑学院,汉中 723001)

[目的] 通过评价汉中市生态系统的脆弱性，掌控其空间分布差异，以促进其资源的合理利用、实现其可持续发展。[方法] 确定30m×30m的栅格为基本评价单元，建立汉中市各数据资料的栅格数据库，以此作为生态脆弱性评价的基础数据资料，构建生态脆弱性评价指标体系，并通过计算评价值来最终反映生态脆弱性的高低，以及区域脆弱性的空间分布状况。[结果] 将汉中市生态脆弱性评价结果结果划分为潜在脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱等4个级别，其中轻度脆弱所占比例最大，为38.46%，轻度脆弱区主要集中分布在汉中市东部，涉及县域主要包括略阳县东部地区，宁强县、勉县及南郑县大部分地区，留坝县北部地区；占比最小的为重度脆弱，仅为11.28%，重度脆弱区集中在镇巴县。[结论] 汉中市生态脆弱性以轻度脆弱为主，其生态脆弱性呈现出由西北部地区向东南部地区逐渐增强的趋势。

生态脆弱性 评价 空间分布 汉中市

0 引言

生态环境是人类立存于世的基础，也是社会得以发展和进步的基石，只有保证生态环境的良好，实现资源的合理利用，才能实现可持续发展的目标[1]。而生态环境作为一个相互依存的统一的整体，必须深入研究其内在运行规律，才能更好地利用其中的资源，使其再为人类社会进步作出贡献的同时，保证环境的良性健康发展。任何一个生态系统都不是绝对稳定的存在，都存在一定的脆弱性与不稳定性，只是由于相异的构成与特征，不同的生态系统会表现出不同程度的脆弱性[2]。而事实上，经济社会的迅速发展，城市化进程的不断推进使得生态环境首当其冲，相对脆弱的生态系统不断涌现出新的问题，致使环境恶化，人类的生存条件受损。面临日益严重的生态问题，生态系统的脆弱性研究受到各界研究学者的重视[3-7]。因此，对生态系统的脆弱性进行评价研究，在明确其脆弱性高低的基础上，整体掌控其空间分布差异，可以有效地促进资源的合理利用，实现其可持续发展。

1 研究区概况

汉中市因位于中国行政版图的中心而得名，隶属于陕西省，位于其西南部，地理位置为105°30′50″E～108°16′45″E，32°08′54″N～33°53′16″N，下辖共11个县区。汉中市属于亚热带气候区，年均气温14℃，湿度整体呈现北小南大的趋势。汉中市属于中西部两大经济区域的重要结合部，战略位置及其重要。随着城镇化与经济的快速发展，其生态环境受到严重影响，生态问题频现，严重制约了汉中市的经济发展，对其生存环境造成了威胁。因此，研究其生态脆弱性状况，进而探究其内在的空间分布规律，对促进汉中市的可持续发展意义重大。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

该文基础数据资料情况如下：高程、坡度等数据通过汉中地理所下载DEM数据，借助ArcGIS的空间数据处理功能获得； 景观数据资料通过借助ArcGIS、Fragstats软件平台进行相关图像资料处理获得； 社会经济数据主要来源于汉中市统计年鉴(2016年)。

2.2 研究方法

2.2.1 评价单元的确定

评价单元是反映土地资源综合属性特征的基本单元，其划分与确定是适宜性评价工作的重要任务，也是结果准确与否的关键。该文在参考相关文献资料的基础上，结合研究需要，确定30m×30m的栅格为基本评价单元。在此基础上，建立汉中市各数据资料的栅格数据库，以此作为生态脆弱性评价的基础数据资料。汉中市划分栅格效果如图2所示。

图1 汉中市行政区划

图2 汉中市生态脆弱性评价单元划分

2.2.2 评价指标选取原则

生态系统是由多种因素共同构成的统一整体，并且受到自然条件和人为活动的多重影响，它们之间相互作用，相互影响着生态系统的稳定性[8]。因此，在选取生态脆弱性评价指标时，需要遵循一定的原则，以保证评价结果的准确性与科学性[9-11]。该文在选取评价指标时，主要遵循以下几个原则。

(1)科学性原则

在进行生态脆弱性评价时，需要科学的选取指标因子，然后选定一定的研究方法进行计算才能获得。在指标数据的获取方面，必须保证其来源的真实可靠，只有真实的数据才能反映真实的情况，并且要尽量避免人为因素的干扰，以保证评价结果的科学可靠。

(2)全面性原则

生态脆弱性是多种因素共同影响作用的结果，为保证评价结果的科学性与准确性，需要综合考虑影响生态脆弱性的各个方面，以全面反应各相关因素对生态脆弱性的影响程度及大小。

(3)主导性原则

虽然生态脆弱性是多种因素一同作用的结果，但各个影响因素对其脆弱性高低的影响是不尽相同的。不同地区具有不同的自然环境条件，并且会受到不同人类活动的影响。因此，在选取评价指标时，需要考虑研究区的具体实际，选取主要影响因素，以反映其对生态脆弱性的重要影响。

(4)定性与定量相结合原则

在反映生态脆弱性的评价指标中，有些因素尽管其具体数值难以量化，但其对生态脆弱性影响较大，所以不能忽略。对于这些因素，只能在保证科学性的基础上对其进行定性表述。因此，在评价时需要结合定性与定量评价，以综合反映各个相关要素的作业。

表1 生态脆弱性评价指标体系

目标层准则层指标层权重生态脆弱性评价自然条件高程0094坡度0081年均气温0103年降水量0105土壤有机质含量0106社会经济条件人均耕地面积0090人口密度0092人均生产总值0077景观条件土地利用类型0081香农多样性指数0091分维度指数0080

2.2.3 评价指标体系构建

在以上原则的指导下，该文采用目标法与专家咨询相结合的方法来选取脆弱性评价指标[12-13]。结合研究区的具体实际情况，该文从自然条件、社会经济条件与景观条件等3个方面切入，选取各相关的指标因素来进行生态脆弱性评价。其中，自然条件包括高程、坡度、年均气温、年降水量与土壤有机质，社会经济条件包括人均耕地面积、人口密度、人均生产总值与土地利用类型，景观条件包括香农多样性指数与分维度指数。生态脆弱性评价指标体系具体如表1所示。

2.2.4 指标权重的确定

为明确反映各指标对生态脆弱性的影响大小，该文选用主成分分析法以进行各评价指标权重值的确定。主成分分析法是在系统分析与层次分析思想的指导下，将众多的评价因子根据其相互之间的相关关系，有侧重、有针对性的将其组合，以结合为少数几个综合因子，以此来减少参评对象的数量，同时又能保证各指标所反映信息的一种权重确定方法。在具体确定权重时，主要包括以下几个步骤。

(1)首先，为突破评价因子因量纲不同而无法统一计算处理的问题，将其数值进行标准化处理，具体计算公式如下：

(1)

(2)

(2)根据因子矩阵计算各评价因子的公因子方差，具体计算公式如下：

(3)

式中，Hj为公因子方差，m为主成分数量，j为原指标数量，λjk为指标j在主成分k上的特征值，其他符号含义同上。

(3)最后，将特征向量进行线性组合以输出n个主成分因子。

(4)

该文最终确定的各评价因子权重值如表1所示。

2.2.5 生态脆弱性综合评价

在对数据进行标准化处理及确定指标权重以后，即可构建生态脆弱性评价指标体系。通过计算评价值来最终反映生态脆弱性的高低以及区域脆弱性的空间分布状况。该文以生态脆弱度值EVD(Ecological Vulnerable Degree)来反映生态脆弱性的高低，计算公式如下：

(5)

式中，EVD为生态脆弱度值，Si为i指标标准化后的数值，Wi为i指标的权重值，其他符号含义同上。

3 结果分析

3.1 生态脆弱性评价结果等级划分

根据公式(5)计算求得汉中市生态脆弱性评价结果，结合相关研究成果，借助ArcGIS的重分类法，将结果划分为4个级别，包括潜在脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱。具体分级标准如表2所示。

表2 汉中市生态脆弱性评价结果分级

级别生态脆弱性分级生态脆弱度范围1潜在脆弱EVD<0222轻度脆弱022067

表3 汉中市生态脆弱性分级结果

图3 汉中市各级生态脆弱区占比情况统计

图4 汉中市生态脆弱性等级分布情况

3.2 生态脆弱性结果分析

3.2.1 生态脆弱性数量特征

汉中市各级生态脆弱性数量统计结果如表3和图3所示。由表3及图2可以看出，数量分布上，汉中市生态脆弱性轻度脆弱区的面积范围最广，占汉中市总面积的38.46%； 其次为中度脆弱区，占比达到33.16%； 重度脆弱区所占比例最小，仅为11.28%。

3.2.2 生态脆弱性空间分布特征

空间分布上，汉中市生态脆弱性呈现出由西北部地区向东南部地区逐渐增强的趋势。潜在脆弱区集中分布在汉中市西北部地区，主要包括略强县西部、宁强县南部、西乡县南部及勉县西部部分地区； 轻度脆弱区分布面积最大，所占比例达到38.46%，主要集中分布在汉中市东部，涉及县域主要包括略阳县东部地区，宁强县、勉县及南郑县大部分地区，留坝县北部地区； 中度脆弱区次之，主要聚集在汉中市中西北部地区，包括城固县、洋县、佛坪县及西乡县的大部分地区； 重度脆弱区分布面积最小，仅占11.28%，集中在镇巴县。

4 结论与讨论

为明晰汉中市生态脆弱性状况及其空间分布规律，以便更有针对性的指导其土地资源的合理利用，该文在参考相关文献研究的基础上，从自然条件、社会经济条件与景观条件等3个方面切入，选取相关的指标因素，构建生态脆弱性评价指标体系，并从数量特征、空间分布特征两方面对结果进行分析，以增强评价结果的应用性与针对性。

(1)数量分布上，汉中市生态脆弱性以轻度脆弱为主，占比达到38.46%，其次为中度脆弱，占比达到33.16%，重度脆弱面积最少，仅占11.28%。

(2)空间分布上，汉中市生态脆弱性呈现出由西北部地区向东南部地区逐渐增强的趋势。潜在脆弱区集中分布在汉中市西北部地区； 轻度脆弱区分布面积最大，所占比例达到38.46%，主要集中分布在汉中市东部； 中度脆弱区次之，主要聚集在汉中市中西北部地区； 重度脆弱区分布面积最小，仅占11.28%，集中在镇巴县。

由于生态系统是由各种要素共同构成的复杂的统一整体，因而在对其脆弱性进行评价时，很难有一个统一的标准。该文只是在结合汉中市实际情况的基础上，选取相应的指标进行评价，由于数据获取的限制，有些指标未能入选，在今后的研究工作中需进一步深入。

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THE ECOLOGICAL VULNERABILITY ASSESSMENT AND SPATIALDISTRIBUTION OF HANZHONG CITY*

Tian Haining

(School of Civil Eegineering and Architecture Shaanxi Sci-Tech University, Hanzhong 723001, China)

The objective of this paper is to evaluate the fragility of ecological system and reveal the spatial distribution difference in order to promote the rational use of its resources and realize its sustainable development. Taking 30 m by 30 m grid as the basic evaluation unit, it built the data of grid database as the ecological vulnerability evaluation data, and constructed an evaluation index system of ecological vulnerability, and ultimately calculated the value reflecting the high and low ecological fragility and the spatial distribution of regional vulnerability. The results showed that: the ecological vulnerability in Hanzhong could be divided to 4 classes, i.e., vulnerable, mildly vulnerable, moderately vulnerable, and seriously vulnerable. The mildly vulnerable area occupied the most proportion with 38.46%, where mainly distributed in east Hanzhong city, such as Ningqiang, Mianxian, Nanzheng, and Liuba county. The seriously vulnerable area occupied the least proportion with 11.28%, where mainly distributed in Zhenba county. It concluded that the ecological system in Hanzhong city was mild fragile, which presented an increased trend from the northwest to the southeast region.

ecological vulnerability; assessment; spatial distribution; Hanzhong city

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170323

2015-10-19

田海宁(1981—)，女，陕西渭南人，硕士、讲师。研究方向：人居环境。Email： 1348179928@qq.com

*资助项目：陕西理工学院校级科研项目“移民背景下陕南生态聚落营建策略研究”(SLGKJ14-04)； 陕西省教育厅项目“秦巴山地传统民居生态适应性与绿色更新模式研究”(16JK1156)

X87; X821

A

1005-9121[2017]03148-05