基于资源空间分布特征的湖南省国家公园选址研究

梁莉莉，杨 波，黄 钦，王 敏，龚熊波

(湖南师范大学地理科学学院，地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室，中国 长沙 410081)

2017年中共中央、国务院办公厅印发的《建立国家公园体制总体方案》指出，“建立国家公园是我国生态文明建设的重要内容，对于推进自然资源科学保护和合理利用，促进人与自然和谐共生，推进美丽中国建设，具有极其重要的意义”。到2020年，我国已经完成十个国家公园试点建设工作，第一批国家公园已经在我国逐渐整合设立，国家公园总体布局初步形成。建立国家公园的主要目的是为了保护自然生态系统的原真性、完整性，是以国家利益为主导，坚持国家所有，全民共享的一种生态系统最高保护形式。2019年发布的《关于建立以国家公园为主体的自然保护地体系的指导意见》表明要对现有的自然保护区、地质公园、森林公园等各类自然保护地进行综合评价，按其属性进行调整和归类，逐步形成以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的自然保护地系统。目前已经建立的十大国家公园试点也多依托于现有的各类保护地进行建设，对生态系统进行更加全面的保护，例如长城依托于国家级风景名胜区、森林公园、世界级地质公园，神农架国家公园依托国家级自然保护区、地质公园、森林公园和湿地公园等[1]。由于现有的自然保护区及森林公园等自然保护地较为分散，对生态系统的保护不够完善，因此可以考虑基于现有的自然保护地对国家公园的选址进行研究。

目前对于国家公园的研究更多是对已经建立的国家公园(试点)进行现状分析或者经验总结，张华等人基于谷歌地球平台，以Landsat遥感影像为基础，反演祁连山国家公园的生态环境质量并进行评价[2]；李志飞等人从贫困人口感知视角出发调查了神农架国家公园地区贫困居民对旅游扶贫经济、社会、文化和环境收益的感知差异，并针对国家公园可持续发展与旅游扶贫提出建议[3]；石伊博等人通过对国家公园体制背景进行阐述，以自然保护地整合优化为出发点，总结了河南省三门峡市的自然保护地的现状及问题[4]；Islam等人通过遥感影像计算NDVI，对孟加拉国的拉瓦拉查拉国家公园2001—2018年间的植被覆盖度进行研究，发现国家公园体制下植被覆盖度有所提高[5]；Austin等人以英国的诺森伯兰国家公园管理局为例，讨论了如何评估国家公园的管理绩效[6]；李洪义等人对国内外国家公园研究现状进行总结，发现目前对于国家公园的研究主要集中在国家公园游憩的功能分区、业态发展、设施建设、评价、主体、环境影响及管理等7个方面[7]；蔡庆华 等人梳理了神农架国家公园试点建设过程中的主要问题，从生态保护角度出发，在行政区域调整、管理体系完善、关键生态修复等方面提出建议，为以后神农架国家公园的生态文明建设和管理发展建言献策[8]。还有学者对国家公园体制下的自然保护地整合、生态产品价值实现和生态福利供给系统等国家公园体制带来的变化和价值进行研究[9-12]，孙琨等人以钱江源国家公园为例，在系统梳理并探索显性化揭示国家公园价值、公众对其价值响应特征观测点的基础上，通过货币换算的形式将国家公园价值显性化，并采用结构方程模型分析公众对相应价值的响应状况[13]。Greenfield等学者根据对祁连山国家公园的调查发现，围栏会引起有蹄类动物的死亡，建议在不影响人类生活安全的情况下，适当拆除围栏，以减少野生动物的死亡[14]。还有学者对国家公园的治理体系、发展目标以及遇到的问题等进行深入总结与研究[15-17]。

纵观国内外学者对国家公园的研究，发现目前对于国家公园的研究更多的是基于现状以及国家公园产生的影响进行研究，但是在国家公园选址问题方面的研究较少。国家公园的选址不仅要考虑到区域内生态系统的完整性、原真性以及资源的保护价值，还要考虑到区域内经济、文化和社会等各种因素，是一个综合性问题。因此，本文选取了湖南省现有的自然保护区、森林公园、地质公园、国家级湿地公园和国家级水利风景区共5类自然保护地，对其进行空间分布特征研究，然后使用CrimeStat IV软件探测湖南省适合建立国家公园的区域，根据国家文件并结合现有的国家公园试点区域以及相关文献，建立国家公园选址指标体系对探测到的区域进行分析，最终选出最适合建设国家公园的区域。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

湖南省位于东部沿海地区和中西部地区过渡带，经纬度范围108°47′～114°15′E，24°38′～30°08′N，全省以山地丘陵为主，占总面积的70%，自然资源十分丰富，生态系统多样性较高，稀有动植物种类繁多。湖南省属亚热带常绿阔叶林，主要自然生态系统类型为森林和湿地生态系统，森林覆盖率达59.82%，全省森林湿地生态系统生态服务价值为1.22万亿元，在全球范围内具有很高的代表性和典型性，到2018年，湖南省内已经批准建立国家级自然保护区23个。湖南省生物资源丰富多样，是全国乃至世界珍贵的生物基因库之一，有华南虎、云豹、麋鹿等13种国家一级保护动物；省内分布维管束植物1 089属、5 500多种，占热带属性的47.9%，被誉为自白垩纪以来变动不大的古老植物王国。2016年8月湖南省邵阳市城步苗族自治县境内建立南山国家公园(试点区)，主要保护对象为国家保护动植物、草原、森林、湿地、水体、传统村落以及古代及近代遗迹等。

1.2 数据来源

本文基于湖南省现有自然保护地对国家公园进行选址分析，主要用到湖南省各类自然保护地的POI数据、基础地理数据和统计数据。其中湖南省行政区划数据、湖南省土地利用现状数据来自资源环境科学与数据中心网站；湖南省自然保护区名录来源于湖南省生态环境厅，湖南省森林公园名录来自湖南省林业局官网，地质公园名录来自湖南省自然资源厅，湖南省国家级湿地公园和水利风景区来自于博雅旅游分享网，所有POI数据坐标来自百度地图坐标拾取工具；人口数据来自湖南省统计局官网。

2 研究方法

2.1 POI数据清洗

将湖南省各类自然保护地数据导入ArcGIS 10.6软件进行数据清洗，由于有些地区属于多种保护地(比如既是自然保护区又是森林公园)，因此需要对重复的保护地进行去重。数据去重原则为：世界级>国家级>省级>县市级，自然保护区>各类公园。数据清洗后得到349个POI数据，详见表1。

表1 湖南省自然保护区及各类公园数量(已去重)

2.2 资源分布空间分析

湖南省自然保护地众多，覆盖范围广，但是其在空间上的分布并不均匀，因此需对其空间分布特征进行研究。首先使用ArcGIS 10.6工具分析自然保护地的分布状态。

(1)利用平均最近邻分析法研究湖南省自然保护地在空间尺度范围内的集聚特征[18]，具体公式如下：

(1)

(2)采用核密度分析法分析湖南省自然资源的空间分布特征，以判断现有自然资源点要素的面状集聚、扩展或者多中心分级特征[19]。

(2)

式中，f(x)为密度函数，n为样本数，h为搜索半径，k(·)为核函数，x为自然资源的位置，xi为圆心的自然资源位置。

2.3 热点聚类

热点聚类采用最近距离层级聚类法，使用CrimeStat IV软件，通过限定聚类单元的最小数目、距离阈值，来界定空间中某一点位是否纳入集聚单元。若纳入，则在满足阈值条件的情况下与其相邻点位形成椭圆区域，作为热点区域，以展示各个点位在空间上的聚集表现[1]。

3 结果与分析

3.1 资源空间分布

图1 自然保护地空间分布(a)及核密度分析(b)Fig. 1 Spatial distribution (a) and nuclear density analysis (b) of natural protected areas

图2 湖南省资源热点探测Fig. 2 Exploration of resource hot spots in Hunan province

3.2 热点区域探测

使用CrimeStat IV软件对湖南省349个自然保护地进行热点空间探测，共获得6个热点区域(图2)，分别位于长沙岳麓区-天心区-雨花区-芙蓉区-开福区-长沙县，张家界武陵源区-永定区-桑植县-慈利县，湘西花垣县-吉首市，湘西凤凰县-邵阳麻阳苗族自治县，永州祁阳县-冷水滩区，衡阳衡山县-衡阳县-衡东县。由于各个热点区域面积较大，涉及多个县市区，因此以其主体部分或中心部分所在县区为其命名，即6个资源热点区分别为：长沙市热点区、武陵源热点区、花垣-吉首热点区、凤凰县热点区、祁阳县热点区、衡阳衡山热点区。

3.3 国家公园选址

热点探测获得的6个区域为湖南省自然保护地分布较为集中的地区，但是国家公园的选址是一个复杂的问题，不仅要考虑保护地分布现状及特征，还要综合考虑环境、人文、社会等因素。根据《国家公园资源调查与评价规范》等国家文件，同时参考现有的10个国家公园(试点区)和相关文献，建立包含基础条件、生物资源、自然资源和人文资源4个方面一级指标共16个二级指标的国家公园选址指标体系(表2)，对热点区域的各类资源进行综合评价分析，以筛选出最佳的国家公园建设区域。

表2 湖南省国家公园选址指标体系

国家公园的建立首先要考虑基础条件，根据《国家公园总体规划技术规范》和《国家公园建立规范》等文件，国家公园的总面积应不小于100 km2，并且人类生产活动区域面积占比原则上不大于15%，人类集中居住区占比不大于1%，核心区没有永久或明显的人类聚居区(有戍边等特殊需求除外)。生物资源是国家公园建立的必要条件，国家公园内的生态系统要具有完整性和原真性，稀有动植物要具有世界或国家代表性，对公众具有极高的吸引力和号召力，通过物种的保护可以促进社会对生物多样性的保护和关注。公园内要具有中国或者世界罕见的自然奇观和自然遗迹，或者具有独特的民族风俗文化等。基于指标体系，对各个热点区进行国家公园建立的可行性分析。

首先基于指标体系中的基础条件指标对6个热点区域进行初步筛选，图3为6个热点区土地利用现状，表3为各热点区基础条件指标的汇总；由表3可知，长沙市热点区内，建筑和居民用地占比为53.61%，人类活动占比为73.8%，严重超过国家公园建设标准，因此长沙市热点区不能建设国家公园。祁阳县热点区内建筑和居民用地占比5.18%，人类活动用地占比50.84%，同样超出国家公园建设标准，因此也不适合建设国家公园。衡阳衡山热点区建筑和居民用地占比1.88%，人类活动用地占比31.69%，超过国家公园建设标准两倍，不适合建设国家公园。

表3 各资源热点区域基础条件指标分析

图3 资源热点区土地利用现状Fig. 3 Current situation of land use in resource hot spots

通过对6个热点区的基础条进行分析发现，基础条件适合国家公园建设的热点区域有3个，分别为武陵源区、花垣-吉首和凤凰县3个热点区域。然后基于国家公园选址指标体系分别对3个热点区的各类资源进行汇总(见表4)，由于统计数据的限制，其中B2(动物资源)、B3(植物资源)数据为热点区域所在县(市/区)的资源统计数据。

表4 资源热点区各类资源汇总统计

结合表3、表4和图3，武陵源热点区位于张家界中部的武陵源区，此处动植物资源十分丰富，有国家一类、二类保护动物28种，国家一类、二类保护植物有21种，区域内有世界级的石英砂岩柱峰地貌，建筑和居民用地仅占总面积的1.17%，森林和草地占比73.06%，从图3可以看出森林为连片式分布，干扰相对较小，虽然武陵源热点区内的基础条件和资源条件都符合国家公园的建设，但是旅游业是武陵源区的支柱产业，旅游收入带动当地的经济发展，如果建设国家公园，势必会对当地旅游业产生影响，因此出于现实因素考虑，武陵源区不适合建设国家公园。

凤凰县热点区位于湘西州西南部，此处居民多为苗族，苗族风俗文化浓郁，并分布有凤凰城古建筑区等人文资源景区。此区域内建筑和居民用地占比仅为2.51%，人类活动用地占比25.71%，人类活动范围相对较小。花垣-吉首热点区位于湘西州西北部，该热点区主体部分位于吉首市，另一部分位于湘西州花垣县，区域内建筑和居民用地占比仅为5.14%，人类活动用地占比24.39%，且此处自然资源非常丰富，国家一类、二类保护动物有30种，国家一类、二类保护植物有16种，也有森林公园、国家级水利风景区等分布。2020年7月湘西地质公园成功申报为世界级地质公园，地质公园中有全球寒武纪系标准剖面、全球规模最大的奥陶系红色碳酸盐岩石林以及7个高原型岩溶台地。湘西世界地质公园位于湖南省湘西土家苗族自治州的武夷山脉腹地，涉及范围广泛，部分位于凤凰县、吉首市和花垣县。综合考虑基础条件及各种资源，将湘西州的花垣县、吉首市和凤凰县的两个热点区域进行整合，以三地交界处为中心，依托于湘西世界地质公园及两头羊、齐心金雕和德夯地质公园等地建立国家公园，可以对当地的多个自然保护地进行整合保护，同时使当地的少数民族文化风俗得以延续。

4 结论与讨论

本文通过对湖南省的自然保护区、地质公园、湿地公园、森林公园和国家级水利风景区5类自然保护地进行分析，发现湖南省自然保护地空间分布特征呈现出多中心点式聚集分布，尤其在长沙中部、湘西州西北部和永州市东南部保护地分布最为密集。使用CrimeStat IV软件共探测出6个热点区，其中长沙市、永州市祁阳县和衡阳市衡山县3个资源热点区域内虽然有丰富的自然资源，但是因其城镇化程度较高、人口较为密集且人类活动区域广泛，对生态系统的影响较大，因此不适合建立国家公园；武陵源区、花垣-吉首和凤凰县3个热点区域人口较少，人类活动区域比重较小，在基础条件方面是比较适合建设国家公园的区域。然后通过对国家文件进行梳理，结合现有国家公园(试点区)的建设经验以及参考相关文献，建立国家公园选址指标体系，对武陵源区、花垣-吉首和凤凰县3个热点区进行详细的资源总结分析发现，3个热点区中，武陵源区虽然生物多样性较高、资源丰富，并具有世界级的石英砂岩林景观，但是此区域内以旅游业为支柱产业，带动当地的经济发展，因此不适合建立国家公园。湘西州的花垣-吉首热点区和凤凰县热点区内人类活动范围较小，且资源非常丰富，并且有湘西世界地质公园穿过，因此整合两个热点区，将花垣-吉首-凤凰三地交界处作为中心，依托于湘西世界地质公园及两头羊、齐心金雕和德夯地质公园等地建立国家公园，不仅能对区域内多个自然保护地实现整合保护，同时也能有效延续当地的少数民族文化，实现人与自然的完美融合。

湖南省目前已经在邵阳市城步苗族自治县内建立南山国家公园(试点区)，南山国家公园总面积635.94 km2，其中林地面积569.28 km2，占总面积的85.92%[20]。公园涵盖城步苗族自治县7个乡镇，金紫山林场、云马林场和南洞林场6个国有林场，南山牧场41个村；常驻人口2.97万人，主要保护对象为国家保护动植物、草原、森林、湿地、水体、传统村落以及古代及近代遗迹等。相比南山国家公园(试点区)，本文热点探测筛选湘西自治州的花垣-吉首-凤凰热点区域总面积达2 107.71 km2，其中林草地占总面积的74.8%，林地草地覆盖面积广，且区域覆盖早岗、高岩河、连台山等多个自然保护区，同时涵盖了2020年7月获批的湘西世界地质公园部分区域，综合对比来看，本文探索的湘西州花垣-吉首-凤凰热点区域比较适合建立国家公园。

国家公园是对园内生态系统的完整性和原真性进行严格保护，严格控制人类活动范围以达到保护效果，因此国家公园的建立需要综合考虑各方面的因素，本文中涉及的资源多为国家级、省级或县级的资源，与实地具体资源存在一定差异；由于县级统计信息以及各县物种资源分布等信息较难获取，因此在本文建立的指标体系不够全面，在今后的研究中还需要进一步细化完善。