基于GIS的环滆湖地区生态敏感性分析

曹先密,陶 钧

(常州市武进规划与测绘院，江苏 常州 213159)

基于GIS的环滆湖地区生态敏感性分析

曹先密,陶 钧

(常州市武进规划与测绘院，江苏 常州 213159)

生态敏感性分析是城市规划编制研究的重要依据，运用GIS空间分析技术可以有效地实现生态敏感性定量分析。文中以环滆湖地区为研究区，选择海拔、水域、农田、水源保护区、生态保护区和建成区六项有区域代表性的生态因子，借助GIS空间缓冲区分析、叠加分析等功能，采用因子叠加取最值法得到规划研究区的总体生态敏感性区划，对研究区生态敏感性进行定量化分析与评价，为环滆湖地区的生态环境保护和空间管制规划策略制定与用地空间合理布局提供科学依据、方法支撑和决策支持。

生态敏感性；GIS；环滆湖地区；生态因子；空间分析

城市与区域生态敏感性分析就是通过综合考虑城市与区域生态环境的基本构成要素，包括地形地貌、河流水系、植被覆盖、生态保护区、地质灾害、矿产资源等，辨识对规划研究区总体生态环境起决定性作用的生态实体和生态要素，并对这些生态实体和生态要素进行分析，进而综合辨识生态环境敏感区域，为规划研究区国民经济与社会发展规划、土地利用总体规划、城市与区域规划、生态环境保护规划等规划中的用地空间布局提供重要的科学依据[1-2]。由于GIS技术应用日趋成熟，基于GIS综合建模和空间分析为实现生态敏感性定量和科学分析实现提供了有效的解决方案。

本文通过选择有区域代表性的生态因子，借助GIS空间缓冲区分析、叠加分析等功能，采用多因子叠加取最值法对环滆湖地区的生态敏感性进行了深入分析，并对研究区按生态敏感度的高低进行分级，为环滆湖地区城市规划建设和发展提供科学依据。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

本文以环滆湖地区为研究区(见图1)，包括143 km2滆湖湖区和94 km2环湖陆域。研究区地处长江三角洲太湖平原西北部，地势地平，平均海拔为4.31 m；滆湖是苏南地区仅次于太湖的第二大淡水湖，沿湖河网密布，研究区内水面面积占69.06%；气候属北亚热带湿润季风气候，年平均降水量为1 308.3 mm，年平均气温为16.3 ℃；原生植被少，绝大部分为农田、苗木种植等人工植被。该区域属于快速城市化的江南水乡，景观破碎化程度较高。

图1 项目研究区示意图

1.2 研究方法

城市与区域生态环境问题的形成与发展往往是多因子综合作用的结果，目前城市生态敏感性的定量测度通常采用基于GIS空间叠置的多因子综合分析方法，由于不同研究区的影响因子不同，在GIS空间叠置分析时采用的叠置方法亦不同，主要分为两大类：取最值法和因子加权叠置法，需要根据研究区实际情况和所选因子的限制性程度合理选取多因子综合分析方法[3-10]。

本研究结合环滆湖地区湖泊、河流等水域面积大的现实情况，若采用因子加权叠置方法将会削弱水域斑块的敏感性程度，因而本文选用多因子叠加求取最值法进行环滆湖地区生态敏感性分析。计算公式如下：

ESmax=MAX(ESi)，i=1,2,3,…,n,

ESmin=MIN(ESi)，i=1,2,3,…,n.

式中:ESmax为取最大值算法下的生态敏感性总指数，ESmin为取最小值算法下的生态敏感性总指数，ESi为第i个生态因子的打分值。

1.3 技术路线

在总结生态敏感性相关研究成果的基础上，结合环滆湖地区实际情况，构建了基于GIS的生态敏感性分析技术路线,如图2所示。

图2 研究技术路线图

2 研究区生态敏感性分析

2.1 数据来源与预处理

本文生态敏感性分析所用到的数据具有多源性，主要包括研究区1∶1 000现势地形图，0.1 m分辨率航摄影像图(2015)；规划部门提供的1∶1 000城市建设用地现状图，江苏省滆湖保护规划(2006)，江苏省生态红线区域保护规划(2013)，滆湖生态环境保护规划(2014—2020)等；国土部门提供的土地利用规划图(2014)和土地利用现状图等资源。对上述收集到的数据进一步编辑与处理，包括错误消除、数学基础变换(通过GIS空间校正技术将各类数据基准统一到常州市独立坐标系)、数据结构与格式的重构、拓扑生成、数据压缩、质量评价与控制等操作，保证各类数据符合数据入库及空间分析的需求，最终入库形成标准统一的生态敏感性因子地理信息数据库。

2.2 影响因子选取及分级赋值体系

考虑生态敏感性受多方因素的联合影响，针对研究区对象的实际情况，评价因子的筛选也应当有所侧重。通过对环滆湖地区自然生态本底特征分析与关键生态资源的识别，结合研究区水域面积大、海拔与坡度小等实际情况，根据区域特殊性、综合性、代表性与可操作性原则，选用海拔、水域、农田、水源保护区、生态保护区和建成区六大要素作为生态敏感性分析的主要影响因子，并按重要性程度划分为5级[11]，分别赋值9,7,5,3,1(见表1)。

2.3 单因子分析

基于GIS软件平台，根据构建的敏感性因子得分赋值体系，组合使用字段计算器、缓冲区分析、要素转栅格、栅格计算器、栅格重分类等工具，得到不同单因子的敏感性分析结果(见图3—图8)。

环滆湖地区生态敏感性因子中，海拔因子对生态敏感性的影响较小，因为研究区在平原地区，海拔落差小，主要在滆湖北部海拔高程低于0 m的局部区域体现出中度生态敏感性；其他生态因子中，水域因子对该地区生态敏感性影响较大，区域内滆湖及各类水源保护性区域众多，水资源丰富；农田因子的敏感性则是生态因素和社会因素相结合的结果，基本农田为国家明确控制保护地区，敏感性为最高，一般农田则为中等敏感性；生态保护区为比较明确的高敏感性地区；建成区因子属于社会作用后的非自然因子，作为对现有生态非敏感区的参照因子。

表1 研究区生态敏感性因子及其分级赋值体系

图3 海拔单因子图

图4 水域单因子图

图5 农田单因子图

图6 水源保护区单因子图

图7 生态保护区单因子图

图8 建成区单因子图

2.4 多因子综合分析

在对不同敏感性影响因子进行空间叠置分析时，首先采用“取最大值”法将海拔、水域、农田、水源保护区、生态保护区5个因子进行镶嵌叠合；接下来，考虑到城市现状建设用地为现实已建成区域，生态敏感性低，且基本不可恢复，故采用“取最小值”法将建成区因子与上一步结果进行镶嵌叠合，得到总的生态敏感性区划图(见图9)。研究区生态敏感性统计见表2。

图9 生态敏感性区划总图

表2 研究区生态敏感性统计

由表2可见，环滆湖地区生态敏感性等级总体上较高，极高敏感性的面积约161.97 km2，高敏感性的面积约32.6 km2，分别占到总面积的68.40%和13.77%，这些区域应以保护修复为主，提高生态涵养功能，其他区域合理控制开发强度，根据土地适宜性布置用地功能。

3 结束语

在城市与区域土地利用总体规划、国民经济与社会发展规划、城市总体规划、生态环境保护规划等规划中，进行生态敏感性分析是科学辨识规划研究区生态底线、划定生态红线、制定综合空间管制策略的重要依据。本文以环滆湖地区为研究区，选择海拔、水域、农田、水源保护区、生态保护区和建成区六项有区域代表性的生态因子，借助GIS空间缓冲区分析、栅格计算、叠加分析等功能，采用多因子叠加取最值法得到规划研究区的总体生态敏感性分区，为环滆湖地区的空间管制规划策略制定与用地空间合理布局提供了科学依据、方法支撑和决策支持。通过生态敏感性分析，实现环滆湖地区场地综合条件的趋吉避害，为产业及空间布局优化提供指导依据，实现土地价值合理利用，同时，也是将GIS空间分析方法融入城市与区域规划的有益尝试。

[1] 尹海伟,徐建刚,陈昌勇，等.基于GIS的吴江东部地区生态敏感性分析[J].地理科学,2006,26(1):64-69.

[2] 尹海伟,罗震东,耿磊.城市与区域规划空间分析方法[M].南京:东南大学出版社,2015.

[3] 王越,彭胜巍.基于GIS的深圳市坪山新区生态敏感性评价及其应用研究[J].环境科学与管理,2014,39(2):192-194.

[4] 陈卓雅,郭泺,薛达元.基于GIS的新县生态敏感性分析[J].生态科学,2015,34(1):97-102.

[5] 陈柄任， 叶成名， 李永树，等. 基于遥感影像与GIS的宝兴县生态服务功能评估[J].测绘与空间地理信息，2016,39(8)：49-51.

[6] 曹建军,刘永娟.GIS支持下上海城市生态敏感性分析[J].应用生态学报,2010,21(7):1805-1812.

[7] 曾朝平，付翔，代翔宇，等. 基于GIS和RS的郑州黄河湿地生态健康评价[J].测绘与空间地理信息，2016,39(5)：189-191.

[8] 高洁宇.基于生态敏感性的城市土地承载力评估[J].城市规划,2013,37(3):39-43.

[9] 关颖,赵荣,陶坤旺，等.基于格网GIS的地质灾害地形因子危险评估方法[J].测绘工程,2015,24(9):19-24.

[10] 周颖智，魏江龙，邵怀勇. 基于RS与GIS的茂县地区干旱河谷范围变化监测[J].测绘与空间地理信息，2016,39(1)：38-40.

[11] 尹海伟,孔繁花.城市与区域规划空间分析试验教材[M].南京:东南大学出版社,2014.

[责任编辑：刘文霞]

GIS-based ecological sensitivity analysis in Huan’gehu Lake area

CAO Xianmi ,TAO Jun

(Changzhou Wujin Planning and Surveying Institute, Changzhou 213159，China)

Ecological sensitivity analysis is an important basis for the study of urban planning which can effectively realize the quantitative analysis of ecological sensitivity by using GIS spatial analysis technology. This paper, taking the area of Huan’ge Lake as the study area，seleets six representative ecological factors including elevation, water area, farmland, water source protection area, ecological protection area and built-up area. With the help of GIS spatial buffer analysis, overlay analysis function, a factor superposition method is used to obtain the max or min value of overall ecological sensitivity division of planning in the study area. Through the quantitative analysis and evaluation of the study area of ecological sensitivity, it provides the scientific basis, support methods and decision support for the ecological environment protection for the space control planning strategy and land space layout.

ecological sensitivity; GIS; the area of Huan’gehu Lake; ecological factors; spatial analysis

2017-02-14

曹先密(1987-)，男，工程师，硕士研究生.

著录：曹先密,陶钧.基于GIS的环滆湖地区生态敏感性分析[J].测绘工程，2017，26(9)：56-59.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.09.012

P208

A

1006-7949(2017)09-0056-04