基于GIS的国家级生态县的生态敏感性评价——以安徽省霍山县为例

周晓玉，蔡 俊 ，张文文

（安徽农业大学 经济管理学院，安徽 合肥 230036）

生态环境敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度，说明发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小[1]。生态敏感性评价实质是对现状自然环境背景下潜在的生态问题进行明确的辨识，并将其落实到具体的空间区域[2]。生态敏感性评价在当前资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的背景下，已广泛应用于指导生态区划、景观规划、城市规划等领域，为区域的生态文明建设、维持生态平衡[3]，实现人与自然的和谐统一打下坚实基础。

众多研究表明，生态敏感性评价的研究日趋成熟，国内外关于生态敏感性评价聚焦点主要在四个方面：（1）从研究对象来看，范围日趋广泛，从生态环境到动物，从单一的生态环境问题扩大到城市、流域[4]、湿地、矿区[5]、公园[6]等的生态敏感性，如王浩程等通过对特色小镇的生态敏感性研究，保障生态环境的同时又实现了小镇的可持续发展[7]，武云璐对汾河上游进行生态敏感性评价，借此划定生态空间[8]，张艳红等对嫩江中下游湿地进行生态敏感性分析，进而提出可持续管理对策[9]；（2）从研究尺度来看，有分析国家、省市[3,10]等大中尺度的，也有分析湖泊[11]、公园、风景区[12]等小尺度的，如欧阳志云等对中国的生态环境敏感性及其区域差异规律进行了研究，分析了影响我国生态环境敏感性的主要因素[1]，黄心怡等以江西省为研究对象，将生态系统服务功能与生态敏感性相结合进行生态空间分区的研究[13]，潘峰等选取了新疆克拉玛依市，定量研究了该市的生态敏感性空间特征[14]，张蜜等对苍南县玉苍山风景区进行了生态敏感性评价[15]；（3）从生态因子来看，不同区域主导因子也存在差异，为提高研究的准确性，生态因子的选取要因地制宜，如吴翠等对三峡库区巫山—奉节段进行生态环境敏感性分析时，考虑到研究区的实际情况选取石漠化为评价指标[16]，李德旺等选取重要水生生物和水产种质资源保护区等生态因子对长江上游的生态敏感性进行评价[17]，潘方杰等选取降雨侵蚀力、土壤可蚀性等评价因子对三峡库区水土保持功能区进行评价[18]；（4）从评价方法来看，由于评价尺度、评价对象、评价内容等方面的不同，评价方法的选择也会有所差别，但各种评价方法并非孤立存在的，生态敏感性常用的方法有地图叠加法、加权叠加法和生态因子组合法[19]。如欧阳志云等通过各种生态环境问题分布图的叠加，总结出水土流失、酸雨、沙漠化、盐渍化的空间相关性[1]，朱东国等运用遥感和GIS，采用加权叠加法得出张家界市域综合生态敏感性的空间分布图[20]。熊善高等提取南宁市生态用地，利用GIS通过相交叠加分析生态系统重要区域和生态敏感性综合区域形成南宁市生态空间范围[21]。

近年来众多学者对生态敏感性评价进行了大量研究，研究尺度呈现多样化，而县域尺度的生态敏感性评价较少，尤其缺乏以国家级生态县的敏感性评价研究，且以往评价指标多侧重自然要素。因此，本研究以国家级生态县安徽省霍山县为研究区域，因地制宜地从自然要素和人文要素两个方面选取评价指标，更为全面的考虑到生态敏感性的影响因素，同时利用GIS的空间分析功能和层次分析法构建霍山县生态敏感性评价模型，通过对霍山县的生态敏感性进行分析，判断影响霍山县生态环境的主要因素，了解生态敏感因素和敏感区域的空间分布特征，从而进一步明确生态保护重点区域，提出针对不同生态敏感区的用地策略，更好地将“生态立县”作为统筹霍山县经济社会与环境全面发展的四大战略之首，继续强力推进，建设更高层次的国家生态文明县，为区域发展生态旅游，保障生态安全，实现生态环境的高质量发展提供一定的参考和借鉴。

一、研究区概况

霍山县位于安徽省西部大别山腹地，隶属六安市，地处皖、鄂两省的交界处，地理范围介于31°03′～31°33′N，115°52′～116°32′E之间。霍山县辖16个乡镇、144个村，全县土地总面积达2 043.75 km2，总人口达36.25万人。地形以山地为主，间有一些小型的河谷盆地，基本形态主要由丘陵岗地、低山、中山三大类型组成，地势由东南向西北地区倾斜。气候属于北亚热带湿润季风气候区，四季分明，无霜期平均为220 d，年平均气温15.3 ℃，降雨充沛，是安徽省暴雨中心区之一，年均降水量达1 300多mm，多集中于每年6—7月的梅雨季节。土壤质地良好，壤土占97%。县境光、热、水等气候资源丰富，生态环境良好，是大别山国家生态功能区的核心区域，森林覆盖率达76%，加之霍山县溪河密布，水系发达，以淮河流域的淠河水系为主，占全县总流域面积的97.3%，境内佛子岭、磨子潭、白莲崖三大水库，是合肥等城市的“大水缸”。霍山县位于安徽省大别山北麓中低山水源涵养及水土保持生态红线内，县域内生态保护红线面积达1 058.50 km2，人均林地占有量是全国均值的3倍。

二、研究方法

（一）数据来源与处理

1.数据来源

霍山县Dem数据来源于地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn/），空间分辨率为30 m，利用ArcGIS10.2软件提取高程、坡度、坡向数据；NDVI数据来源于Landsat8的2019年9月遥感影像，运用RS和GIS进行遥感图像破译后，提取植被覆盖度；道路、河流数据来源于全国地理信息资源目录服务系统1∶1 000 000的基础地理数据；地质灾害、土地利用数据来源于霍山县自然资源和规划局。

2.数据预处理

利用GIS软件将研究所需的点、线、面图层进行底图矢量化，对地图要素和属性表进行编辑，建立数据库，随后利用GIS软件中的表面分析、空间查询分析、缓冲区分析、叠加分析和统计分析等方法进行空间分析，获取霍山县的单因子生态敏感性分析图和综合生态敏感性分析图。

（二）研究方法

1.评价指标的选择与分级

由于生态系统具有复杂性和综合性的特点[22]，为减小指标之间的相关性，结合霍山县的实际生态情况，以及考虑到数据的可获得性，本着综合性、代表性、可操作性的原则，从自然和人文2个角度，筛选出对霍山生态环境影响较大的关键性因素，包括高程、坡度、坡向、水体、地质灾害、植被覆盖、道路、土地利用类型8个评价指标建立本次生态敏感性评价指标体系，根据每个评价指标对生态环境敏感性的影响程度不同，以自然断点法将生态敏感性分为4个等级：不敏感、低度敏感、中度敏感和高度敏感，并分别赋值1、3、5、7，具体分级标准详见表1。

2.评价指标权重的确定

本研究采用层次分析法（AHP）确定评价指标的权重。层次分析法是一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法，通过各指标两两比较构造判断矩阵、求得不同方案权重、通过一致性检验，从而得出可行的综合评价值。利用层次分析软件yaahp求得各个评价指标的权重，最后的一致性检验值CR=0.043 1，CR＜0.1，则判断矩阵通过一致性检验，具体权重值见表1。

表1 生态敏感性评价体系及其权重

3.GIS加权叠加

根据上文进行的单因子生态敏感性综合评价和层次分析法确定的权重，运用GIS软件进行加权叠加分析，得到研究区综合评价图及评价指数，多因子加权求和模型，计算公式如下[23-24]：

式（1）中，P表示综合敏感性评价指，Wi表示第i个评价指标生态敏感性权重，由层次分析法获得，Xi表示第i个评价指标生态敏感性等级的评价指，n表示评价指标个数。

三、结果与分析

（一）单因子生态敏感性分析

1.高程敏感性分析

海拔越高，生态系统多样性就越低，生态敏感性越高。霍山县总体为山地地貌，地势由东南向西北倾斜。如图1所示，高程敏感性以中度敏感为主，区域面积为946.22 km2，占县域总面积的46.02%，主要分布在中部低山区及中部以南地区，该区域山体破碎，坡度较缓；其次为不敏感区，区域面积为628.062 km2，占县域面积的30.54%，主要分布于东北部的丘陵地区，该地河谷宽阔，丘岗平地相间；轻度敏感区和高度敏感区面积和占比较小，其中高度敏感区主要分布在霍山县西南部的中山区，该地区山势雄峻，谷深坡陡。

2.坡度敏感性分析

坡度越大，生态系统越不稳定，生态敏感值越高。如图1所示，受霍山县山地地貌影响，坡度敏感性分布类似于高程敏感性分布，坡度敏感性以低度敏感为主，区域面积为859.79 km2，占县域总面积的41.81%；其次为中度敏感区，区域面积为641.08 km2，占县域总面积的31.18%，主要分布于中部和南部的低山区；不敏感区和高度敏感区面积相对较少，占县域总面积的21.47%和5.54%，分别集中分布于县域北部地势平坦的丘陵地区和西南部的中山区。

3.坡向敏感性分析

坡向不同，山地接受的日照时间、太阳辐射的强弱和降雨量的大小也会有所差异。如图1所示，霍山总体为山地地貌，地势由东南向西北倾斜，因此坡向敏感性4个等级之间差别不大，彼此之间面积和占比情况分布较为均匀，其中中、高敏感区都占县域面积26.48%，其次为不敏感区，占县域面积的25.16%，最后为中度敏感区，占县域面积的21.87%。

4.地质灾害敏感性分析

霍山县地处安徽省的大别山区，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害分布广泛。如图1所示，灾害点空间分布呈现出南多北少的特点，主要分布于中部和南部的中低山区，多发生在6、7月份降水较多的梅雨季节。地质灾害敏感性以中度敏感为主，区域面积为702.88 km2，占县域总面积的34.18%。不敏感区、低度敏感区、高度敏感区彼此之间差别不大，分别占县域总面积的21.06%、21.80%、22.95%。

5.水体生态敏感性分析

一般来说，距离水体越近，敏感性越高。霍山是淮河的重要支流淠河的河源区，县域内溪河密布，且县域内分布有大型水库，是重要的水源涵养区。如图1所示，霍山县高度、中度、低度敏感区占县域总面积的56.57%，整体呈枝杈状分布，遍布霍山县全域；不敏感区域面积为892.89 km2，占县域总面积的43.42%。

6.植被覆盖度敏感性分析

植被覆盖度是描述生态系统的重要数据同时也是区域生态环境发生变化的重要指示。霍山县地貌多为山地，景观丰富，植被覆盖率高，因此，如图1所示基于植被覆盖的生态敏感性总体较高，中高度敏感区占县域面积的84.47%，有林地和灌木林地等广泛分布，低敏感区占县域总面积的11.01%，不敏感区仅占县域总面积的4.52%，主要位于霍山县北部的城镇建设用地和水库等无植被覆盖的区域。

7.道路敏感性

道路对周围的生态环境的干扰时随着距离的增大而减小。霍山县中部低山区和北部丘陵地区的道路相对于西南地区，交通干线更为密集。按照不同的缓冲区距离划分敏感等级。其中敏感区占比较大，占县域总面积的58.14%，不敏感区占县域总面积的41.86%。

8.土地利用类型敏感性分析

一般来说，自然林地的生态敏感性高于建设用地的生态敏感性。如图1所示，霍山县的土地利用类型受山地地貌影响，生态敏感性以中度敏感为主，区域面积为1 663.54 km2，占县域总面积的80.90%，广泛分布于霍山县境内的山地地区；轻度敏感区和不敏感区的区域面积相对较少，分别占县域总面积的14.90%和2.30%，主要分布于地势平坦的东北部地区；高度敏感区面积最小，占县域总面积的1.89%，分布于霍山县主要河流和水库流经区域。

图1 霍山县生态敏感性单因子空间分布图

（二）综合生态敏感性评价

基于前面8个单因子生态敏感性单因子指数和指标权重加权求和，同时利用GIS中的空间分析进行加权叠加分析，得到霍山县综合生态敏感性分布图（图2）。

从图2和表2可知，霍山县生态敏感性总体较高，以中、高度敏感为主，两者占霍山县域总面积的56.48%，主要分布在中部和南部山区，该地区广泛分布着大面积的林地、水体，林木茂盛，植被覆盖度高，生物多样性丰富，地势起伏大，使得该区域整体生态敏感性偏高。低度敏感区占县域总面积的28.24%，均匀分布于霍山县境内，其中北部的丘陵地区分布更为集中，该区域地势平缓，主要为城郊和农村居民点，抗干扰能力强，旱地、水田、牧草地等农用地分布广泛。不敏感区域占县域总面积的15.28%，集中分布于东北部地势相对平坦的丘陵地区，该区域位于城镇建设用地区，人类活动集中，城镇建筑密集、植被覆盖度较低。

表2 霍山县各生态敏感性因子及综合生态敏感性分级面积

图2 霍山县综合生态敏感性空间分布图

（三）不同敏感区的用地策略

高度敏感区分布于中部低山区、南部中山区以及饮用水水源地，这些区域高程较高、坡度较大、林地茂盛、生态良好、物种丰富、水质优良，是生态环境最脆弱的区域，必须严格保护。该区域在梅雨季节等强降雨天气遭遇地表水冲刷极易发生水土流失，生态系统一旦破坏，难以恢复，需要建立自然保护区和水源保护区，严禁开展各类开发建设活动，加强水源地保护，禁止污染源的侵入，必要情况下可通过搭建森林廊道来避免对佛子岭水库、磨子潭水库等重要湿地和佛子岭自然保护区造成破坏，保障生态系统的完整性、稳定性，与此同时及时修复山体创面，特殊情况下还需要进行抢救性的建设与保护。南部中山峡谷生态区重点实施天然林保护工程，构筑绿色生态屏障。

中度敏感区同高度敏感区分布位置相对一致，面积最广，生态环境较为脆弱。该区域要正确处理好生态保护与旅游开发的关系，以生态保护为主，适度发展生态旅游、水上漂流等项目，如大别山红色生态旅游、落儿岭镇孔雀河漂流，不适宜开展破坏自然景观视觉效果的大型旅游服务设施的建设。在水土流失严重的山区实施封山育林等生态修复措施，加大水土保持林、风景林的种植面积，提高植被覆盖率，提升生态景观效果，营造具有地域特色的生态景观，将森林资源转化为旅游资源，如南岳山省级森林公园、北山森林公园等。南部低山区通过适度开垦荒山、荒草地，发展茶园、果园，着力发展优质茶园、经济林果，抓好霍山黄芽、霍山石斛基地建设。

低敏感区以丘陵为主，广泛分布于霍山县境内，其中北部丘陵岗地面积较大，该区域地势起伏不大，是耕地的集中分布区，受生态环境的约束较小，抗干扰能力较强。该区域要加强基本农田建设，提高耕地质量，同时因地制宜发展立体农业、生态农业，建立绿色食品产业加工基地，建设现代农业园与生态示范园，针对景区附近可开展休闲度假类项目建设，如农家乐、度假村、采摘园、农业观光区等，充分带动霍山的生态经济，打造全景霍山。同时进一步利用北部地区的河流堤坝，种植速生树种，增加林地面积。

不敏感区集中分布于县域东北部地区，该区域地形平坦，资源环境承载力强，属于重点开发建设区，进行城镇建设时，要科学规划，使城镇发展符合生态环境保护的需要，合理调整土地利用结构，提升园林绿化面积，加大公共绿地的配置力度，改善人居环境。节约集约用地，提高土地利用率，农村进行土地整治，撤并自然村、建设中心村，城镇秉持立体空间开发理念，合理布局旅游功能区，提高对游客的整体接待能力、提升旅游品质。加强基础设施建设，通过水利工程建设来提高饮水安全、加强防洪排涝能力；环境建设工程加大污水治理，严格控制“三废”排放；电力能源工程实现能源的可持续利用。

四、结论

本研究从自然要素和人文要素两个方面选取具有代表性的8个生态敏感性评价因子组成评价指标体系，生态敏感性综合评价将霍山县整体划分为不敏感区、低度敏感区、中度敏感区、高度敏感区4个等级，分别占研究区总面积的15.28%、28.24%、37.66%和18.82%。

总体来看，研究区生态敏感性较高，超过一半的县域面积处于中度敏感区和高度敏感区，主要分布于中部和南部山区。高程、坡度、植被覆盖度和土地利用类型为区域生态敏感性的主要影响因子。生态敏感性分布具有明显的空间规律，自东北向西南逐渐增加。

霍山县高度敏感区生态环境极其脆弱，极易受人为因素的干扰，一旦被破坏将很难恢复，这类区域应当是自然生态保护的重点区域，禁止开发建设；中度敏感区具备一定抗干扰能力，生态环境较为脆弱，应坚持生态保护优先的原则进行适度开发，发展生态旅游的同时加强生态修复；低度敏感区和非敏感区系统稳定性较好，植被覆盖率低，抗干扰能力强，可做多用途开发，加强生态环境保护的同时，促进旅游业与农业的融合发展，实现经济发展与生态保护的良性互动。