汶川县生态保护红线人类活动本底调查评估

邓地娟，杨 渺，王静雅，徐 伟，吴 瑕

(1. 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，成都 610059；2.四川省生态环境科学研究院，成都 610041；3.成都理工大学环境学院，成都 610059；4.西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都 610059)

前 言

生态保护红线是指依法在重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区等区域划定的严格管控边界，是国家和区域生态安全的底线[1]，当前全国大部分地区已经完成了生态保护红线划定，生态保护红线监管平台也在国家统一安排部署下开始建设，开展典型县域或县域生态保护红线人类活动本底调查，明确人类活动类型、数量、空间分布及相关属性信息，是生态保护红线综合管理的重大需求。本文以阿坝州汶川县划定的生态保护红线区为案例，利用遥感影像与GIS开展了生态保护红线人类活动本底调查，建立了本地调查与评估指标体系和评估方法，调查评估结果对了解汶川县红线人类活动、科学进行红线管理提供了科学依据。

汶川县隶属于四川省阿坝藏族自治州，位于青藏高原东部边缘。辖区内有卧龙国家级自然保护区，主要保护对象为大熊猫，和草坡省级自然保护区。岷江干旱河谷纵穿汶川县全境，其次，汶川县又是“5.12”汶川地震的震源地。生态地位极为重要，生态脆弱性特征明显。因此，对汶川县生态保护红线实施监管，开展典型县域或县域人类活动本底调查，有利于生态保护红线管理的合理制定，同时有利于及时准确的摸清生态保护红线的开发建设活动，防治不合理的开发建设活动对生态功能和生态环境造成损害，对于促进生物多样性保护、加强生态文明建设具有重大意义。

1 区域概况

1.1 自然概况

汶川县位于阿坝羌族藏族自治州东南部，四川盆地西部边缘。地处岷江上游，扼成都平原、川西北高原的交通要道，素有“阿坝门户”和“川西锁钥”之称。土地资源总面积4 083km2，辖6个镇，7个乡。研究区地势由西北向东南倾斜，西部多分布海拔3 000m 以上的高山，其中四姑娘山海拔为6 250m；东南部地势较低，其中漩口地区的岷江出口处海拔仅780m。随着东南向西北地势不断上升，呈现出比较完整的垂直气候带，可分为8个自然气候区，南湿(漩口、映秀地区)北旱(威州、绵虒地区)趋势明显，光、热、水分布不均。汶川县地质构造复杂，地层发育完整，岩浆岩分布广泛，矿产资源丰富[2]。

1.2 汶川县红线划定情况

根据2018年7月发布的《四川省生态保护红线划定方案》，划定生态保护红线总面积14.80万km2，占国土面积30.45%。其中汶川县生态保护红线面积2 829.95km2，占县域面积的69.28%。分属岷山生物多样性维护-水源涵养生态保护红线。区域内红线由四川卧龙国家级自然保护区及四川草坡省级自然保护区核心区、缓冲区和部分实验区、三江省级风景名胜区核心景区、地质灾害点及科学评估区组成。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本文研究区域遥感数据选取2018年国产GF-1和ZY-3卫星分辨率为2m、5m和10m，云量小于10%的高质量遥感影像。

2.2 调查方法

利用ArcGIS、ENVI软件对选取的原始影像图进行预处理，包括配准、融合、几何校正、正射校正、镶嵌、裁切等步骤，预处理后得到汶川县2018年地理位置较为准确且地物清晰的数字正射影像(DOM)，形成数据准备阶段的调查影像成果，然后结合野外调查成果，获取汶川县红线范围内人类活动信息。

2.3 技术方法

2.3.1 人类活动分级分类

为准确提取红线内的人类活动，需要对红线内的人类活动类型进行分级分类，人类活动的变化不仅与人类活动有关，同时也与人类活动的土地利用类型相关，因此本研究参照GQJC-01-2017《基础性地理国情监测数据技术规定》及国家标准GB/T 21010-2017《土地利用现状分类》，利用地理国情监测数据(2018年)及土地利用现状调查数据(2018年)及森林资源调查数据(2018年)分类结果对红线内人类活动进行分类，将红线人类活动划分为2级，一级地类分为耕地、房屋建筑、道路、构筑物、人工堆掘地5大类，在此基础上，通过构建人类活动指标，将人类活动二级指标分为水田、旱地、经济苗木、简易搭建房屋、商业用途房屋建筑、基础设施房屋建筑、废弃房屋建筑、国、省道、高速、乡道、内部道路、硬化地表、水工设施、城墙、堤坝、固化池、工业设施、其他构筑物、露天采掘场、堆放物、建筑工地、废弃人工堆掘地等22类。

2.3.2 人类活动评价指标

根据人类活动的分级分类标准，对红线人类活动进行内业解译、外业核查、内业修正后，得到人类活动的监测结果；并统计各人类活动的面积、数量、百分比状况以及不同功能区的人类活动状况，再根据《自然保护区人类活动遥感监测技术指南(试行)》的监测与评价指标进行人类活动的分析评价。主要评价指标为红线人类活动的面积、数量、百分比，不同保护区人类活动的面积、数量、百分比，不同类型人类活动的空间分布，以及红线内人类活动影响程度与空间分布规律等[3]。

2.3.3 人类活动影响强度评价

2.3.3.1 评价指标体系

人类活动的影响指标包括红线内的建设开发活动、基础民生工程、旅游活动、居民及企业的生活生产排污等[4]，利用统计学和GIS空间分析方法统计红线人类活动，分析空间分布状况、规律以及影响状况。参考自然保护区人类活动影响程度评价模型，构建红线的人类活动影响指数，计算汶川县人口密度、路网密度、旅游活动强度及生活生产排污影响程度从而对红线内人类活动影响强度进行评价[4]。

(1)人类活动影响指数

根据红线内人类活动解译及调查结果，计算红线内人类活动的影响指数NRHI，再根据其分级结果对红线内人类活动影响进行评价[5]。评价模型为：

NRHI=(a1b1x1+a2b2x2+···+aibixi)/x

式中，xi为人类活动类型面积；ai、bi为权重，ai由各类人类活动斑块所在功能区确定，bi由不同人类活动类型对红线影响程度确定；x为红线总面积。

经过专家咨询，将核心区、缓冲区、实验区的人类活动影响权重依次设定为0.4、0.2和0.15，风景名胜区核心景区内的人类活动影响权重设定为0.15，科学评估区内的人类活动影响权重设定为0.1。

根据对生态保护红线的影响程度不同，设定人类活动类型的权重为耕地0.1、房屋建筑0.25、道路0.1、构筑物0.25、人工堆掘地0.3，二级指标权重见表1。

表1 不同人类活动类型对红线的影响权重Tab.1 Influence weights of different types of human activities on the red line

(2)人口密度

人口密度是指红线区内原住民人数占红线区总面积的比例，计算公式为：

(3)路网密度

路网密度是指铁路和高等级公路总长度占生态保护红线的面积，计算公式为：

(4)旅游活动强度

旅游活动强度是指红线区内所有有门票收入的景区全年旅游人次占生态保护红线的面积，计算公式为：

其中，j为有门票收入的景区。

(5)生活生产排污强度

生活生产排污程度主要是用红线区内原住民以及旅游开发活动带来的生产生活污水和垃圾排污量与生态保护红线面积比例来反应，计算公式为：

2.3.3.2 综合评价模型

对指标体系的综合评价，采取权重加权法，按不同指标所占的权重进行加权，最后得出评判可持续发展的综合指数[6]。

由于人类活动的类型之间的量纲有所不同，无法对其进行直接计算和比较, 因此要对获得的原始数据进行无量纲化。常用的指标无量纲化方法有极差正规化、标准化变换、对数变换和比重[5]，选择规格化变换，将个指标原始数据变换为规格化数据，即对每一指标按以下公式计算：

其中xij为第i个指标第j个原始数据，i=1，2，3，…，m，j =1，2，3，…，n；m为指标个数，n为第i个指标的原始数据个数；xmax和xmin分别为第i个指标的最大和最小值；fij为第i个指标和第j个原始数据的规格化数据，又称单项指数。

由于各个指标对环境影响的程度不同，通过专家调查法得出各项指标的主观权重Wi,以表示其在整个指标体系中的相对重要性。

W=(W1,W2,W3,…Wm)T

为了综合各指标的影响，采用人类活动强度进行定量表达，综合的方法为指数加权法，即将上述个单项指数加权算术平均得到人类活动强度Fj，其无量纲计算公式为：

1.1 一般资料 在中国知网的“文献来源”中检索输入“大理学院学报”“大理大学学报”，按照被引频次由高至低排序，将被引频次≥20次的论文纳入研究范围，共计54篇论文纳入统计分析范围，在统计范围内的论文发表时间自2002年8月30日至2013年1月15日，而以《大理大学学报》为刊名的第1期发表于2016年1月，并且在《大理大学学报》上发表的论文最高被引频次为5次，无符合统计要求的论文，故将检索词“大理大学学报”剔除。统计截至2017年10月22日。

将人类活动强度5级分类：强(大于0.5)、较强(0.4～0.5)、一般(0.3 ～0.4)、轻微(0.2～0.3)、和弱(小于0.2)，具体分类情况见表2。

表2 生态保护红线人类活动影响强度分级Tab.2 Classification of the impact intensity of human activities on the ecological protection red line

3 结果与分析

3.1 人类活动遥感解译结果

3.1.1 草坡省级自然保护区人类活动

草坡省级自然保护区内的人内活动主要以耕地、道路为主(见表3)，耕地面积为24.67hm2，占保护区内人类活动面积比例的68.39%。道路面积为7.06hm2，占保护区内人类活动面积的19.57%。房屋建筑和构筑物面积为1.28hm2和0.15hm2，仅占该保护区内人类活动面积比例的3.55%和0.42%，保护区内房屋建筑和构筑物主要为牛棚子，供老百姓放牧休憩所用。

表3 位于草坡省级自然保护区及红线内人类活动解译面积Tab.3 Area of interpretation of human activities in provincial nature reserves and red lines on grassy slopes

3.1.2 卧龙国家级自然保护区人类活动

表4 位于卧龙国家级自然保护区及红线内人类活动解译面积Tab.4 Area of interpretation of human activities in wolong national nature reserve and red line

3.1.3 三江省级风景名胜区核心景区、科学评估区人类活动

位于三江省级风景名胜区核心景区、科学评估区的人类活动主要以耕地及园地为主(见表5)，其中耕地面积33.59km2，园地面积25.26km2，分别占该区域人类活动面积比例的49.72%，37.39%，道路和房屋建筑及构筑物仅占人类活动面积的9.16%、2.15%及1.58%。

表5 位于红线内保护区外的人类活动解译面积统计Tab.5 Interpretation area of human activities outside the protected areas within the red line

3.2 人类活动实地调查结果

汶川生态保护红线人类活动遥感解译斑块数量共计281个(见表6)，位于卧龙国家级自然保护区的人类活动斑块共计85个；草坡省级自然保护区人类活动斑块数量共计90个斑块。三江风景名胜区内25个，科学评估区内人类活动斑块数量为81个。汶川生态保护红线人类活动遥感解译斑块面积共计144.08hm2，位于卧龙国家级自然保护区面积为40.45hm2，占汶川县人类活动总面积的28.07%；草坡省级自然保护区人类活动面积为36.07hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的25.03%；三江省级风景名胜区核心景区内面积26.62hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的18.48%；科学评估区人类活动面积40.94hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的28.41%。

表6 汶川县红线人类活动本底调查斑块与面积占比情况Tab.6 Patch and area proportion of red line human activity background survey in Wenchuan County

汶川县生态保护红线区内人类活动类型主要为耕地、道路和园地(见表7)，道路总面积为37.8hm2，占保护区内人类活动面积的26.24%，其中道路主要分布在卧龙国家级自然保护区；其次耕地和园地面积分别为58.32hm2和27.95hm2，分别占汶川县生态保护红线内人类活动面积的40.48%和19.40%，耕地和园地主要分布在科学评估区。房屋建筑和构筑物总面积为19.68hm2，总占比13.66%。

表7 位于汶川县红线内人类活动面积及占比Tab.7 Area and proportion of human activities within the red line in Wenchuan County

3.3 人类活动影响强度评价结果

通过人类活动影响指数模型，计算了汶川县红线区的人类活动影响指数为0.019，人类活动影响强度弱，红线区内人类活动强度较大的区域分为两类，一类是位于自然保护区内由于旅游活动较多造成的影响，一类是位于三江省级风景名胜区核心景区、科学评估区内的人类活动，主要为耕地、道路及居民点。

4 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 汶川生态保护红线人类活动遥感解译斑块数量共计281个，面积共计144.08hm2。位于卧龙国家级自然保护区的人类活动斑块共计85个，面积为40.45hm2，占汶川县人类活动总面积的28.07%；草坡省级自然保护区人类活动斑块数量共计90个，斑块面积为36.07hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的25.03%；三江风景名胜区内25个，面积26.62hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的18.48%；科学评估区内人类活动斑块数量为81个，活动面积40.94hm2，占汶川县生态保护红线区内人类活动面积的28.41%。

4.1.2 汶川县生态保护红线区内人类活动类型主要为耕地、道路和园地，道路总面积为37.8hm2，占保护区内人类活动面积的26.24%，其中道路主要分布在自然保护区内；其次耕地和园地面积分别为58.32hm2和27.95hm2，分别占汶川县生态保护红线内人类活动面积的40.48%和19.40%，主要分布在科学评估区。房屋建筑和构筑物总面积为19.68hm2，总占比13.66%。

4.1.3 通过对汶川县生态保护红线内人类活动进行的遥感解译和实地调查结果，构建人类活动影响指数模型，计算得出汶川县红线区域的人类活动影响指数为0.019，人类活动影响强度等级为弱，红线内人类活动较少。就人类活动的斑块数和面积而言，人类活动类型主要分为两类，一类是道路，另外一类是耕地和园地、居民点，道路为红线划定前已有，园地和耕地零星分布其中，居民点主要是废弃的牛棚子。

4.2 建议

汶川县生态保护红线区包括了生态功能极重要区域、生态环境极敏感和禁止开发区，红线区应实施严格的综合管理和基于生态系统的保护管理，制定严格的政策和法规。基于红线内现有主要人类活动影响，提出以下建议。

4.2.1 红线内道路对生态环境造成的影响主要是旅游活动，道路不仅是原住民生产生活的必需，也是旅游活动的重要基础设施，对道路的管控不当会给红线区内的生态环境带来严重影响，在无法实施生态移民、生态恢复的情况下，应该对红线内穿越自然保护区的道路进行严格管控，降低旅游及其它人类活动的扩张对生态环境带来的影响。

4.2.2 红线内的耕地、园地对红线内生态环境影响较大，尤其是汶川县在经历“5.12”地震后，地质灾害风险较大，因此需要对这些区域加强生态保护和生态建设，需要严格控制红线区内农业活动，对受到破坏的生态系统进行恢复、修复和重建，加大红线区内的生态补偿力度，重点实施生态恢复工程，进一步加强生态修复和保护。

4.2.3 红线内严禁一切有损生态系统功能、破坏生物多样性及加大灾害风险的人类活动，对生态保护红线内非法人类活动加以清理和整治，对合法的人类活动应该加以合理管控。