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基于生态敏感性的抚松县生态安全格局构建研究

2023-01-17 09:15:08

王邦鉴,史明远

(吉林建筑大学 测绘与勘查工程学院,吉林 长春 130118)

近年来抚松县生态环境脆弱,区域内物种资源丰富,随着社会发展,环境资源利用负荷大,急需开展生态安全格局的研究。以抚松县作为研究对象,采用2020 年的遥感数据和生态环境数据来构建生态敏感性评价因子体系,在综合生态敏感性评价基础上提取生态源地,阻力因子叠加构建阻力面,最小累计阻力模型提取生态廊道,最终形成生态安全格局。该格局可以为抚松县的生态环境保护提供借鉴。

基于生态敏感性评价体系的相关研究,如李芮芝等[1]在保护动植物生境状况的基础上,建立了保护动植物的生态敏感性评价体系,对韶关南雄市自然保护区进行生态敏感性评价,并进行了相关的生态功能区划。但李芮芝等人未从人与自然的角度思考生态问题。而本文从人与自然和谐共生的角度出发,注重生态化发展。采用特尔斐专家评价法[2]邀请15 位生态环境学专家从社会性、自然性两大维度进行指标的选择,选取出具有代表性的指标因子,共确定了水域、坡向、地表含水率、地表温度、土地利用5 个评价指标,来构建辽通地区的敏感性指标评价体系,并将敏感性划分为不敏感、低度敏感、中度敏感、高度敏感、极度敏感5 个等级(表1)。

表1 辽通地区评价因子指标体系表

博弈论组合赋权法[3]来求得评价因子权重,此方法指分析多个决策主体行为相互作用时的理性行为及其决策均衡的问题。通过博弈论组合赋权法得出的因子权重分别为水域:0.29;
坡向:0.26;
地表含水率:0.17;
地表温度:0.15;
土地类型:0.13。

水系保护数据(水域缓冲区)、生境保护数据(坡向、植被覆盖率、土壤类型)均来源于地理空间数据云所获取的Landsat8 遥感影像与DEM数据分析处理得出,社会保护数据(土地利用)则是通过《全球地表覆盖网站》获取得到,空间分辨率均为30 m×30 m,并对以上三类五种生态因子的生态敏感性进行评价,评价结果见图1。

图1 抚松县各单因子和综合生态敏感性分布

基于水系保护的水域敏感性差异明显,敏感性由西北和东南两端向中心依次递减,其中极度敏感区域主要分布于研究区西北部、东南部,中高度敏感区域主要分布研究区中部,低值敏感区分布于研究区东北部;
基于生境保护的敏感性空间差异明显,这与坡向、植被覆盖率、土壤类型有关;
基于社会保护的敏感性空间差异明显,与土地利用类型有关。把单项生态因子指标按照赋予的权重进行相加求和得到研究区生态敏感性综合评价结果,加权求和(式(1)),并按自然间断点法进行分级赋值生成等级区划评价图,如图1(f)所示,综合生态敏感性评价结果见表2,不敏感面积为1 146.3 255 km2,占比7%,主要集中分布于研究区西北部;
低度敏感面积为4 310.1 371 km2,占比25%,主要分布于研究区中部及西北部;
中度敏感面积为4 462.5 782 km2,占比26%,中部和东部地区均有分布;
高度敏感面积为4 534.7 822 km2,占比27%,极度敏感面积为2 564.1 151 km2占比15%,都主要分布于东北部和西南部;
整体敏感性以高度敏感为主,由东北部和西南部两端向中心敏感性逐渐降低[4]。

表2 综合生态敏感性评价结果

式中:P 为易发性数值;
Wi为评价因子Hi的权重值;
Hi为各单因子重分类后分级量化值。

4.1 生态源地

提取综合生态敏感性评价结果中的极度敏感和高度敏感作为生态源地,中度敏感和低度敏感作为一般生态源地,不敏感作为非生态源地。如图3(a)所示,生态源地面积为,14 863.26 km2,占比41.39%,一般生态用地面积为18 189.28 km2,占比50.65%,非生态用地面积2 856.93 km2,占比7.96%。研究区内生态源地数量由东北、西南向中心逐渐递减,反映了东北、西南部地区植被覆盖较高,生态敏感性较高,而中部地区植被覆盖较少,生态敏感性较低。

图3 生态源地、生态廊道和阻力面、生态安全格局分布图

4.2 生态阻力面

选取高程、坡度、植被覆盖率、水域缓冲区、道路缓冲区、土地利用6 个阻力因子加权叠加形成生态阻力面,阻力值见图2。高程阻力值和植被覆盖率阻力值皆以低阻力为主,占研究区50%以上;
坡度、水域高阻力值主要分布于东北部;
道路缓冲区高阻力值集中分布于中西部;
土地利用阻力值主要以西北向东南递减,其中以低阻力值为主。由图2(b)可知,综合生态阻力值整体北高南低。

图2 抚松县各单因子阻力分布图

4.3 生态廊道

基于最小累计阻力模型的相关研究,如位宏[5]等在利用GIS 分析博斯腾湖流域结构特征的基础上,运用最小累计阻力模型对其景观进行风险评价,并提出相应优化措施,但局限于小范围的景观划分。而本文秉持人与自然和谐发展的理念,把最小累计阻力模型运用到生态安全格局中,定位并提取出生态廊道,构建出有利于辽通地区可持续发展的生态安全格局。最小累计阻力模型(RMC)见式(2)

式中:RMC 为生态源地间某点的最小累计阻力值,fmin为最小阻力值与生态过程之间正相关函数,Dαβ为生态物源β到景观单元α之间空间距离,Rα为物种通过景观单元 α的阻力值。

经统计抚松县生态源地间共有657 条生态廊道,总长度为7 679.90 km,广泛分布于研究区四周,见图3(b)。大部分南部和中部的生态廊道长度大于研究区北部,西部的生态廊道长度为1 941.24 km,占比25%,中部的生态廊道长度为3 513.73 km,占比46%,而东部的生态廊道长度为2 224.93 km,占比29%。

4.4 生态安全格局形成

生态源地主要分布在植被覆盖率高,水系发达的东北、西南部地区。生态廊道由中部向东北、西南、东南部等方向发散延伸,呈由“中心向四周”树枝状的分布格局,形成了“一廊三圈”的生态安全格局,见图3(c),其中“三圈”分别指的是东南部、西南部、东北部的生态圈,“一廊”指由中心向四周连接的生态走廊。构造“一廊三圈”生态安全格局可促进区域生态安全良好运行。

(1) 通过对抚松县进行因子选取、确定权重、加权求和得出抚松县生态敏感性评价结果,整体敏感性以高度敏感为主。

(2) 通过研究表明抚松县生态源地占比41.39%,一般生态用地占比50.65%,非生态用地仅占7.96%,生态源地数量由东北、西南向中心逐渐递减,反映了东北、西南部地区植被覆盖较高,生态敏感性较高,而中部地区植被覆盖较少,生态敏感性较低。

(3) 通过选取地形地貌(高程、坡度)、自然环境(植被覆盖率、水域缓冲区)、社会发展(道路缓冲区、土地利用)6 个阻力因子并分级赋值、博弈论赋权、加权叠加形成生态综合阻力面,综合生态阻力值整体北高南低,高生态阻力值主要分布于东北、西北地区,低阻力主要分布于东南地区。

(4) 通过构建最小累计阻力模型计算出最小累计阻力值,提取出生态廊道,最终建立了“一廊三圈”的生态安全格局。此格局促使抚松县生态安全良好运行,为生态环境保护和旅游经济发展提供参考指南。

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