本溪市生态敏感性变化分析

伦思宇，刘艳，张泽林，李冉

摘要：生态敏感性指在外界干扰下，通过区域内环境对其他生态系统所处干扰来解决问题的难易程度。生态敏感性分析能为区域生态环境和生态景观规划提供科学依据。选取高程、坡度、坡向、归一化植被指数、土地利用5个生态敏感因子，运用层次分析法和GIS技术对本溪市生态敏感性进行评价分析。结果表明：本溪市生态敏感程度总体偏高，空间分布具有显著差异，东部及北部区域生态敏感性较高，西北部区域较低。通过生态敏感性空间分布格局分析，以期为本溪市的生态环境建设和规划设计提供一定的科学依据。

关键词：层次分析法;遥感;地理信息系统;生态敏感性

0 引言

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，表示区域生态环境问题发生的难易程度和可能性大小，通过生态敏感性评价，可以识别遭遇干扰后不易恢复的地区，为区域生态保护提供指导。通过文献整理可以发现，有关生态敏感性的研究一直是近些年的热点。选取本溪市为研究对象，以本溪市生态环境调查的资料为基础，选取能代表本溪市生态敏感性的因子[1]，植被覆盖率、水系、土地利用、坡度、高程，并运用GIS空间分析技术对其生态敏感性予以分析，为今后本溪市的生态环境建设和规划设计提供一定的科学依据。

1 测区概况

本溪位于辽东半岛的东南部。地理坐标为东经123°34′～125°46′，北纬为40°49′～41°35′。本溪市管辖五个区两个县。如图1所示，总面积8411km²。本溪多山，且矿产资源十分丰富。全市每年水资源储量达32.6亿m3，可利用水量达29亿m3，人均水资源占有量居全省首位。本溪高达73.5%的森林覆盖率，位于全省首位，是辽宁省东部重要的水源涵养地。本溪市的地貌类型主要是山地丘陵、河谷平原和高原三种类型。全市总面积的71.42%，其中高山区面积为127.27km2;河谷平原占全市总面积的21.11%，其中平山区面积778.08km2;高原面积为0.37km2。

图1 本溪市地区图

2 研究数据及研究方法

2.1 研究数据

对本溪市生态敏感性的评价，将选取5个评价因子，分别为土壤侵蚀等级、坡度等级、植被覆盖等级、河流水系等级，每一个因子又分为极敏感因子和高度敏感因子。其中，土壤侵蚀等级评价指标包括土壤侵蚀强度指数（Ai）和土壤侵蚀模数（Mc）；坡度等级评价指标包括坡度因子（S）和坡向因子（F）；植被覆盖等级评价指标包括植被覆盖度指数（N）和植被覆盖度均值（M）；河流水系等级评价指标包括水系密度指数（D）和河道弯曲度指数（L）；植被覆盖等级评价指标包括植被覆盖度指数（G）和植被覆盖度均值（M）。最后利用 ArcGIS软件对各因子进行叠加分析。

2.2研究方法

2.2.1敏感等级划分

本次研究将各生态因子对应敏感性等级划分为5级，由高到低分别为极高敏感性、高敏感性、中敏感性、低敏感性和非敏感性[2]，赋值分别为5、4、3、2、1，如表1所示。

表1 各生态因子及其对应敏感性等级划分

生态因子	二级因子	分类	敏感性等级	赋值
地形因子	坡度/°	>20	极高敏感性	5
		15⁓20	高敏感性	4
		10⁓15	中敏感性	3
		5⁓10	低敏感	2
		0⁓5	非敏感	1
	高程/m	>400	极高敏感性	5
		300⁓400	高敏感性	4
		200⁓300	中敏感性	3
		100⁓200	低敏感	2
		<100	非敏感	1
	坡向	正北	极高敏感性	5
		东北、西北	高敏感性	4
		正东、正西	中敏感性	3
		东南、西南	低敏感	2
		平地、正南	非敏感	1
用地类型	植被指数	NDVI>0.6	极高敏感性	5
		NDVI<=0	高敏感性	4
		0.4<=NDVI<=0.6	中敏感性	3
		0.2<=NDVI<=0.4	低敏感	2
		0	非敏感	1
	土地类型	水域	极高敏感性	5
		林地、草地	高敏感性	4
		耕地	中敏感性	3
		城镇用地	低敏感	2
		未利用土地	非敏感	1

2.2.2层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一种多标准决策分析方法，用于解决复杂问题中的决策和评估。在研究本溪市生态敏感性变化时，AHP可用于确定影响生态系统的各种因素的重要性，并帮助评估它们之间的相对优先级。在AHP中，首先确定问题的层次结构，将复杂的问题分解为若干个层次，从总体目标到具体因素。然后，通过两两比较不同级别的因素，使用专家判断或数据分析确定它们之间的相对重要性，最终计算出每个因素的权重。这些权重可以用于评估不同因素对生态系统变化的影响程度，进而指导制定相应的管理和保护措施。在本溪市生态敏感性变化的研究中，可以使用AHP来确定影响因素的权重，例如土地利用变化、气候变化、人类活动等，从而更准确地评估生态系统的敏感性变化及其原因，并提出针对性的管理建议。

2.3评价指标权重的确定

因各指标因子对土地敏感性的影响程度不同，所以需要根据其影响程度赋予其相应的权重，权重是反映各因子重要程度的依据所以本次研究利用层次分析法来确定因子权重。计算公式如下

[3]。

式（1）中，S为土地生态敏感值，S为第i个评价因子敏感性等级赋值，Wi为第i个评价因子的权重，n为评价因子的个数。首先对之前的因子根据评价指标进行重分类，再通过栅格计算工具计算出

因子的权重。最终得到本溪市土地各因子的权重数值。得到本溪市的因子权重值后根据评价模型建立的指标对本溪市的植被覆盖度、水系、土地利用、坡度、高程等因子进行分析和重分类。得到处理过的本溪市综合因子评价的专题图。根据评价指标划分敏感区域，对不同的敏感区域进行分析和处理[4]，如表2所示。

表2 生态敏感性评价因子权重系数

评价因子	植被覆盖率	水系	土地利用	坡度	高程	权重
植被覆盖率	1	1/3	3	1/7	1/5	0.3245
水系	3	1	1/3	1/5	1/5	0.1646
土地利用	1/3	3	1	3	1/3	0.2228
坡度	7	5	1/3	1	2	0.1489
高程	5	5	3	1/2	1	0.1391

3 综合分析

本次研究通过选取合适的评价指标，结合GIS技术，采用多因子加权求和的方法，对地形地貌评价、水文河流水系评价、生态要素敏感性评价进行计算[5]，可获得本溪市生态综合敏感程度统计表（表3），并绘制生态敏感性综合分析评价图（图2）。本溪市生态敏感性整体较高，其中极高敏感区面积为2715.34km2,占总面积的32.69%；高敏感区面积为2792.99km2,占总面积的33.61%；中敏感区面积为1717.25km2,占总面积的20.66%；低敏感区面积为860.11km2,占总面积的10.35%；非敏感区面积为223.65km2,占总面积的2.69%。

图2 本溪市生态敏感性结果评价图

表3 本溪市生态综合敏感程度统计表

分类	极高敏感	高敏感	中敏感	低敏感	非敏感	市域面积
面积（km2）	2715.34	2792.99	1717.25	860.11	223.65	8309.34
占比（%）	32.69	33.61	20.66	10.35	2.69	100.00

4 结论

生态敏感性评价是自然、社会、经济多种因素综合作用下的结果，评价结果依赖于敏感因子和评价方法的选择，本研究仍存在一定局限性，在敏感因子的选择上还不够全面，同时层次分析法在确定各因子权重方面存在一定的主观性，可以结合多种方法确定组合权重，在今后研究中加以改善，使评价结果更加客观精确。从本溪市生态敏感性综合评价结果来分析，生态环境高和较高敏感地区面积占32.69%，在土地利用规划时应将该区域列为禁止建设区，需保护区域生态、生产和生物平衡；生态环境中低敏感地区面积占10.35%，该区属于生态较脆弱地区，可划为限制建设区，应在一定保护的前提下适度利用与开发；生态环境不敏感地区面积占2.69%，在土地利用规划中，可划为适宜发展区进行合理利用。

参考文献

[1]王鹏宇,蒲希希,罗充.基于RS和GIS的贵阳市花溪区生态敏感性分析[J].园林,2022,39(11):85-90.

[2]陆艺杰.江苏省生态敏感性时空分布及其影响研究[J].农业与技术，2021，41（16）：91-94.

[3]郭惠娟，唐南奇，林金宝. 基于GIS的仙游县土地利用与滑坡灾害敏感性分析[J].福建农林大学学报（自然科学版),2010，39(04):417-420.

[4]王钰,董亚坤,曾维军.2000-2020年洱源县生态敏感性时空变化分析[J].湖北农业科学,2024,63(01):11-17.

[5]张欣,孙贤斌,赵立辉,朱旺生.基于GIS的霍邱县生态敏感性分析[J].安徽农学通报,2019,25(18):125-127.

支持项目：2024年辽宁科技学院大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号：D202312071758107420）