基于GIS与AHP分析法的武汉木兰生态旅游区生态敏感性评价

王 聪，周 金，周明芹

（长江大学，湖北荆州 434025）

党的十九大报告中提出关于加快生态文明体制改革、建设美丽中国的发展理念与要求，昭示着生态文明建设在国家层面愈加受重视。近年来，越来越多的旅游项目开发建设将目标转向远离城市的自然生态区域，因开发过度而引发的生态失衡等系列环境问题在生态文明建设过程中饱受关注，针对这一问题提出保护策略早已迫在眉睫。生态敏感性评价作为一种景观生态学手段，在评估场地敏感性方面具有重要意义与作用，能为保护策略提供科学依据与指导。

生态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，表达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]。其在选取分析要素时，根据当地生态环境现状，选择影响敏感性的主要生态因子，最后评价该区的生态敏感性水平[3]。

目前，国内外关于生态敏感性的研究多展开在国土空间规划[4-5]、选址适宜性等领域[6-7]；尺度多聚焦于省界、市界等大尺度范围[8-9]；对象多集中在具有特定功能的区域，如自然保护区、山地城市、矿区、湿地公园等[10-14]。目前鲜有区县尺度的相关研究，对区县生态旅游地保护建设不利。本研究以武汉市黄陂区木兰山生态旅游风景区为研究区域，选取高程、坡度、坡向、土地利用、水系缓冲区作为评价指标，利用GIS 的空间分析技术和AHP 层次分析法来构建研究区的生态敏感评价体系，通过对旅游区生态敏感性的分析，确定旅游区生态敏感区域的空间分布形态，从而为更好地保护研究区生态环境提供科学依据与指导，为县市级生态旅游地开发建设提供典型模板。

1 研究区概况

木兰生态旅游区位于湖北省武汉市黄陂区东北部，总面积397.7 km2，属亚热带季风性湿润气候，雨量充沛、日照充足。研究区域内拥有丰富的自然本底资源，山峦、森林等占整个研究区域面积的90%以上，但随着旅游业的发展和旅游项目的开发，原有山体、森林及水资源等受侵蚀严重，对区域的生态保护迫在眉睫。

2 研究方法

2.1 数据来源

以地理空间数据云平台为基础，获取空间分辨率为30 m 的武汉木兰生态旅游区DEM 数据；基于全国地理信息资源目录服务系统1∶1 000 000 基础地理数据(2020 年)采集本文中的河流、土地利用数据；研究区边界数据来源于Google Earth卫星地图(2020年)。

2.2 生态敏感性评价指标体系

根据武汉木兰生态旅游区现状的生态条件选取高程、坡向、坡度、土地利用类型、水系5 个生态因子作为评价指标。在此基础上利用专家打分法将研究区生态敏感性分为4 个等级并赋值：数值1 表示不敏感，数值3表示较敏感，数值5表示敏感，数值7表示极敏感（见表1）。采用层次分析法（AHP）与德尔斐法确定各因子的权重，进而对各评价因子进行综合评价，再使用幂法计算矩阵的权重；依据矩阵的一致性查验判断举证正确与否：若一致性的比率CR 值在0～0.1，则矩阵正确，若超出范围则需要重新调整数值。根据判别矩阵计算矩阵最大特征值λmax，一致性指标CI=(λmax-n)/(n-1)，对照平均随机性一致指标，当n=5时，RI=1.12，经计算一致性比率CR=0.068＜0.1，判别矩阵通过检验，结果有效（见表2）。

表1 生态敏感性评价体系及权重

表2 CR一致性检验表

3 结果与分析

3.1 单因子生态敏感性分析

3.1.1 高程敏感性

生物多样性随着高程升高呈下降趋势，生态敏感性呈上升趋势；研究区整体地形地貌呈中部及东南部偏低，北及西北部较高的布局（见图1）。不敏感区域面积为136.2 km2，占全域面积34.2%；较敏感区域面积为258.5 km2，占全域面积64.9%；敏感区域面积为4.4 km2，占全域面积1.1%；极敏感区域面积为1.59 km2，占全域面积0.3%。较敏感区域占主导地位。

图1 武汉木兰生态旅游区高程生态敏感性分析

3.1.2 坡向敏感性

坡向对植物及土壤的朝向、光照时长、雨水径流均有显著影响，继而对该地区生态敏感性造成不同程度的影响；研究区多为山地，且以向北面的坡为主。不敏感区域面积为47.9 km2，占全域面积的12%；较敏感区域面积为108.7 km2，占全域面积27.3%；敏感区域面积为102.8 km2，占全域面积的25.8%；极敏感区域面积为138.2 km2，占全域面积34.7%。极敏感区域占主导地位。

3.1.3 坡度敏感性

坡度也是影响植物的水吸收、光照以及土壤保持中的一个因素，坡度越大生态敏感性越高。研究区的坡度以8%以下的低坡度为主，主要分布于中部以及东南部（见图2）。不敏感区域面积为244.6 km2，占全域面积61.5%；较敏感区域面积为143.4 km2，占全域面积36%；敏感区域面积为9.6 km2，占全域面积2.4%；极敏感区域面积为0.01 km2，占全域面积0.002 5%。不敏感区域占主导地位。

图2 武汉木兰生态旅游区坡度生态敏感性分析

3.1.4 水系敏感性

水系对于动植物的生长，环境温度、湿度具有重要作用，距离水系越近生态敏感性越高。本研究区域内包含人工水库、自然湖泊、河流及湿地等水系，生态敏感性极高，主要分布于中部及西北部。不敏感区域面积为271.6 km2，占全域面积68.2%；较敏感区域面积41.5 km2，占全域面积10.4%；敏感区域面积为31.7 km2，占全域面积7.9%；极敏感区域面积55.6 km2，占全域面积13.9%。不敏感区域占主导地位。

3.1.5 土地利用敏感性

土地利用描述的是植被覆盖的类型及面积，研究区以林地和森林为主要土地覆盖类型，生态敏感性整体较高（见图3）。不敏感区域面积为3.7 km2，占全域面积0.93%，多为人造地表；较敏感区域面积为2.2 km2，占全域面积0.55%，以裸地为主；敏感区域面积为160.7 km2，占全域面积40.4%，以草地和耕地为主；极敏感区域面积为233.6 km2，占全域面积58.7%，主要由森林、湿地和水体组成。

图3 武汉木兰生态旅游区土地利用类型敏感性分析

3.2 综合生态敏感性评价

基于选取的5 个生态敏感性因子及指标的权重，结合GIS 中的空间分析工具进行加权总和分析，从而得到武汉木兰生态旅游区的综合生态敏感性分级面积和比例（见表3）。由表可知，武汉木兰生态旅游区的生态敏感性总体较高，高敏感区域面积为23.7 km2，占全域面积的5.9%，主要分布在河流、水库及湿地附近，且多半都是区域的水源地、高程较高、坡度较大、物种丰富、周边林地密集的地带；敏感区域面积为253.3 km2，占全域面积的63.6%，主要分布在高程适中、坡度较缓，森林、林地较为密集的地区；较敏感区域面积为117.9 km2，占全域面积的29.6%，主要分布在高程较低、坡度平缓、林地、耕地及人造地表地带，此区域的人行动较为频繁、人为干涉较多；不敏感区域面积为2.7 km2，占全域面积的0.67%，主要分布在高程较低，坡度平缓，远离水体、人造地表、裸地区域人为活动密集的地区。

表3 武汉木兰生态旅游区各生态敏感性因子及综合生态敏感性分级情况

3.3 不同等级敏感区的生态保护策略

1）极敏感区域主要分布在西北部水体和森林密集的区域，此处是水源聚集地，物种多样性丰富、生态性良好，应重点保护，具体保护措施为：严格控制开发边界，加强水源的保护及减少人为的干预。

2）敏感区域主要分布在西部森林、林地区域，此区域面积较大，高程较高，人活动较频繁，在这片区域里要加强平衡旅游开发与生态保护的力度，并从多方面协调两者之间的关系，具体保护措施为：大力发展生态旅游，提高植被的覆盖率，提升生态景观的多元效应和观赏性，遵循“保护为先，旅游开发为次”的原则。

3）较敏感区域集中在东南区域平地，以耕地、草地及人造地表为主，此区域人的行为活动非常密集，有一定数量的耕地，生态环境受影响大，在此区域应将保护力度更多倾向于草地资源保护，整合耕地资源发展农业生态景观。

4）不敏感区域占比例较小且散布在东南部，以人造地表为主，这片区域基本是人为活动的聚集地，地势平坦，由于常年遭受频繁且过度的人为干扰，生态敏感性在适应干扰的过程中逐渐降低，抗环境干扰能力增强，但也基本失去了自然本身的生态性，此区域应该科学规划，增加绿化面积，防止水土流失，减少人造地表的面积，持续实施退耕还林。

4 结论

本研究从高程、坡度、坡向、土地利用和水系5 个生态评价因子入手，构成武汉木兰生态旅游区生态敏感性评价指标体系，将研究区划分为极敏感、敏感、较敏感、不敏感四个等级，分别占研究区总面积的5.9%、63.6%、29.6%、0.67%。

综合本文评价结果表明，武汉木兰生态旅游区的生态敏感性总体较高，高敏感区域一旦遭到破坏就难以修复，应当是全域的重点保护区域；敏感区域具备一定的抗干扰能力但生态敏感性也较高，要以保护为先；较敏感区域与不敏感区域的抗干扰能力较强，可以作为旅游建设开发的重点区域，但在开发的同时也要注重生态环境的保护，做到人与自然和谐共存。

在本研究中所选取的5 个因子集中在自然地理因素中，对于人为因素如行为对于环境的干扰，当地居民的居住点及活动范围对于生态的影响等要素的考虑尚缺乏，在今后对于区域的生态敏感性研究当中，可以更多地考虑各方面因子对于场地的影响，以便更全面更科学地考量研究区域的生态敏感性特点。