基于GIS技术的甘谷县林地资源影响力值研究

裴俊华

(甘肃林业职业技术学院，甘肃 天水 741020)

1 研究区概况

华夏第一县甘谷县位于甘肃省东南部，天水市西北部，渭河上游。地处东经104°58′～105°31′，北纬34°31′～35°03′之间。县境内地表形态主要为山地、丘陵、河谷，渭河自西向东横贯全境，中部为断陷河谷，地势平坦；南部为秦岭山脉西延石质山区，海拔较高；北部为六盘山余脉黄土梁峁沟壑区，山势较低。全县平均海拔1 972 m，最低1 228 m，最高2 716 m，相对高差1 488 m。甘谷县属温带大陆性季风气候，四季分明，光照充足，雨量偏少，夏无酷暑，冬无严寒。2016年平均气温12.6℃，其中极端高温36.9℃，极端低温-14.9℃。全年降水量365.6 mm，但分布极不均匀，一至三月雨量偏少，七至九月降水较多。全年日照2 055.2 h，无霜期215天左右。截至2018年末，全县辖 15个乡镇 405 个行政村，总人口62.904万，总面积1 582.016 km2[1]。

2 研究方法

2.1 数据来源及分析

本研究数据来源于甘谷县2018年度土地利用现状变更调查数据库和文献《甘谷年鉴(2018)》[2]，其中，林地(包含林地、灌木林地和其它林地三类)面积207.908 km2，图斑2 186个；村镇(包含村庄和建制镇)面积100.878 km2，图斑4 016个；全县总人口62.904万。各乡镇人口、林地及村镇统计如表1所示，空间分布如图1所示。

表1 甘谷县各乡镇人口、林地及村镇统计 (面积：km2)

图1 甘谷县林地及村镇空间分布

图2 影响力值点密度分布

通过对表1数据简单运算可知：全县森林覆盖率为13.14%，略低于甘肃省的13.77%[3]，远低于全国的22.08%[4]，一方面反映了甘谷县森林资源匮乏，这与全县土地面积少，人口多，气候相对干旱有关，但另一方面，第二次土地利用现状调查时，由于林业与国土部门对林地的界定标准不一,导致统计结果也存在一定差异，甚至很大，如福建省福安市，林业与国土两者的面积比例约为4.58:1[5]。从各乡镇来看：森林覆盖率高于10%的占7个，低于5%的占5个，介于两者之间的占3个，前三的分别为：武家河乡63.67%、古坡乡19.35%、大像山镇13.73%；后三的分别为：金山乡2.24%、新兴镇2.34%、安远镇2.64%，除武家河乡外，其余均低于全国水平。

从人均林地面积来看：全县人均333.33 m2，武家河乡、古坡乡分别为5 920 m2和1 373.33 m2，其余乡镇人均都小于666.67 m2，最少的新兴镇和金山乡仅为26.67 m2和60 m2。总体上人均林地面积少。

从图斑的破碎程度看：全县51 766.67 m2/图斑，前三的为磐安镇、古坡乡和武家河乡，每图斑面积分别为：62 760 m2、152 620 m2和691 280 m2，后三的为新兴镇、金山乡和八里湾乡，分别为6 793.33 m2、7 240 m2和11 300 m2。总体上图斑林地面积不大，分布较分散且破碎。

从林地与村镇面积比例来看：全县为2.06，超过1.00的乡镇8个，前三分别为武家河乡43.64、古坡乡11.17、礼辛乡2.94，后三分别为新兴镇0.19、金山乡0.29、安远镇0.43，各乡镇比例不高且不均，呈南高，西北、东北次之，中部小的状态。

2.2 研究方法

在康维斯(Converse.P.D,1949)“断列点”公式[6]，即两城市引力计算模型的基础上，综合考虑林地类型、林地图斑面积、村镇图斑质心到林地图斑质心距离、乡镇人口、村镇数量等因素，计算全县林地资源对各乡镇的影响力值。具体方法为：

(1)在ArcMap10.2中，导入“地类图斑.shp”数据，打开属性表，新建保存X坐标值和Y坐标值两个字段，并计算出每个林地和村镇图斑的质心坐标。

(2)利用公式(1)计算出所有林地图斑对每个村镇图斑的影响值。

(1)

式中，K为常数：有林地取0.5，灌木林地取0.3，其它林地取0.2；Si为林地图斑面积，单位m2；Dij为林地图斑与村镇图斑质心之间的距离，单位m。

需要说明的是：K值是根据第二次全国土地调查土地利用分类中对不同林地类型的定义进行主观取值的。即有林地是指树木郁闭度≥0.2的乔木林地，包括红树林地和竹林地； 灌木林地是指灌木覆盖度≥40%的林地；其它林地是指疏林地(指树木郁闭度≥0.1、<0.2的林地)、未成林地、迹地、苗圃等林地。

(3)对计算出的Fij按乡镇进行汇总，求出每个乡镇的F值。

(4)每乡镇的汇总值F除以乡镇村镇图斑数，再除以乡镇总人口数，求出每乡镇的人均值，本文称为林地资源影响力值，其值越大，则全县林地资源空间分布对该乡镇的影响越大，对村镇的贡献越大，环境越好，反之则差。

林地资源影响力值计算技术流程如图3所示。

图3 林地资源影响力值计算技术流程

3 数据分析

基于ArcGIS平台数据，借助Microsoft Excel 2016，通过对林地和乡镇*.dfb文件中相关数据的处理，最终得到每个乡镇的影响力值，各乡镇人均影响力值从大到小依次为：古坡乡：1 052.19 ；武家河乡：426.50；礼辛乡：268.39；西坪乡：144.99；大庄乡：137.32；白家湾乡：125.91；谢家湾乡：82.50；八里湾乡：75.56；磐安镇：53.61；六峰镇：43.77；大石乡：43.02；安远镇：27.19；金山乡：25.15；大像山镇：24.43；新兴镇：11.28。全县林地资源对各乡镇人均影响力值点密度分布如图2所示。各乡镇林地覆盖率与林地资源影响力值统计如表2所示，对比关系如图4所示。

图4 各乡镇森林覆盖率与林地资源影响力关系图

表2 各乡镇林地覆盖率与林地资源影响力值统计

从图2可以直观的看出，新兴镇、大像山镇、金山乡、安远镇、大石乡、六峰镇的人均影响力值小，在50以下，说明本乡镇林地资源少，人口数量相对多，且全县其它乡镇的林地资源对以上乡镇的影响力也小，应加强植树造林，改善生态环境。从图3可以看出，除大像山镇、武家河乡、古坡乡、礼辛乡林地覆盖率与人均影响力值之间稍有差异外，其余乡镇均同步变化，呈正比关系，这说明了使用森林资源影响力值来衡量全县森林资源空间分布对各乡镇的影响具有一定的参考意义。

4 结论与建议

随着生活水平的提高，人们对空气质量的要求越来越高，由于森林具有制造氧气、净化空气、过滤尘埃、杀灭细菌、消除噪声、调节气候等作用，因此常将森林覆盖率作为反映一个国家或地区森林面积占有情况或森林资源的丰富程度和生态平衡状况的重要指标[7]，但该指标仅仅反映了该地区林地占有的比率，没有顾及林地和村庄的空间分布、林地种类、人口等因素，基于此，作者参照两城市引力计算模型，提出了计算林地资源影响力值的方法步骤，通过对甘谷县15个乡镇计算结果进行分析，提出以下结论和建议：

(1)提出的林地资源影响力是在全县范围内计算林地资源空间分布对村庄的影响，其值较客观地反映出对人们居住环境的影响程度，较森林覆盖率或林地占有率内涵更加丰富。

(2)通过与乡镇林地覆盖率的对比分析可知，在数据值上基本呈一致性，这也从侧面反映了林地资源影响力作为衡量全县林地资源对村庄的影响指标是可靠的、真实客观的。

(3)建议将采集到的能反映各乡镇空气质量指标值与林地资源影响力进行相关性研究，进一步完善林地资源影响力计算模型，同时，对其值大小表示的内涵也进行相关研究，形成量化指标体系。