專利名稱：一種區域生態敏感性評價方法
技術領域：
本發明涉及環境科學、城市生態規劃與管理領域，尤其涉及一種利用GIS技術，綜 合評價區域生態環境對多種生態問題敏感性的方法。該評價方法廣泛應用于區域產業布局 調整、生態修復與自然保護區建設以及土地利用與生物多樣性保護等規劃中。
背景技術：
隨著社會發展和技術進步，人類對自然環境的影響范圍和強度都在不斷加大，由 此引起的區域生態環境問題也在不斷擴大和加劇，如沙漠化、水土流失、鹽漬化和酸雨等。 這些區域生態環境問題正在嚴重威脅著人類賴以生存的大氣、土地和水資源，每年由此造 成的損失是相當可觀的。據估計，我國每年由于風沙危害造成經濟損失達45億元，水土流 失造成的損失大于100億元以上，酸雨造成的經濟損失更是高達140億元。因此，生態環境 問題的預防和整治已經變得非常迫切。區域生態敏感性評價的目的就是分析與評價區域內 各生態系統對人類活動的反應，從而對現狀自然環境背景下潛在的生態環境問題進行明確 的辨識，并將其落實到具體的空間區域，為預防和治理生態環境問題的區域政策提供科學 依據。國外關于生態敏感性評價的工作開展的比較早，主要研究包括雨林對選擇性伐木 的生態敏感性(Home and Hickye，1991)，大陸架生態敏感性(Rodriguez E Vila，1996)， 關于水文系統對氣候變化的敏感性研究(Muzik，2001)，農業和氣候的敏感性(Kumar and Parikh，2001)，濕地和濕地植物對于氣候變化的敏感性(Carrington et al.，2001)，以及 根據大量目標結果決定的空間相似模型制定生態敏感性區域指標(Barreto，1984)；在國 內，歐陽志云等(2000)在分析中國的主要生態環境問題基礎上，探討了中國生態環境敏感 性的區域分異規律；楊志峰等(2002)進行了城市生態敏感性研究；劉康等(2003)選擇水 土流失、沙漠化、鹽漬化敏感性等指標，同時考慮了各指標的發生機制，利用多因子綜合并 結合GIS空間分析方法，辨識了甘肅省的生態環境敏感區域；湯小華等(2005)以福建省域 生態系統為研究對象，在生態環境敏感性評價的基礎上，形成了福建省生態功能區劃方案。 萬忠成等(2006)根據遼寧主要生態環境問題的形成機制，分析了生態系統敏感性的區域 分異規律，并對多種生態環境問題的敏感性進行了綜合分析。從上述研究看，我國的有關生 態敏感性的研究呈現出從單一生態敏感性研究向綜合生態敏感性研究發展的趨勢，且相關 研究成果已經應用于區域生態規劃中。近年來，隨著生態理論和計算機技術的日趨成熟，GIS技術強大的空間數據輸入、 存儲、管理、分析能力，為遙感數據的處理、分析解譯提供了有力的支持，基于GIS技術的生 態服務功能研究可以對資源、環境、社會經濟等進行綜合分析，可以對區域和時間序列的生 態環境問題進行具體化研究；借助GIS的空間分析功能，可對區域進行完整空間分析，特別 是針對大氣、水資源、土壤等方面的研究，進行多要素的定量分析，使生態環境質量評價的 單元從行政到地理單元，從而可以更完整的了解環境質量的區域分異規律，便于指導資源 的合理利用和制定環境保護規劃，進而對區域生態環境狀況實現多要素的綜合分析和整體
3評價，GIS在生態研究中的優勢也越來越受到重視。郝吉明、段雷等(1996,1999)以土壤類型、土地利用和濕度為生態因子，評價了 土壤對酸沉降敏感性，并利用地理信息系統的工具繪制了相對敏感性區劃圖；王思敬等 (1997)從人類活動與地質環境的協調關系出發，討論了不同工程類型的工程作用特點和地 質環境系統的指標體系，探討了地質環境的適宜性和敏感性分析原理與方法，并提出了人 類工程活動與地質環境不協調時的對策及地質災害管理戰略；王讓會，樊自立(1998)從景 觀生態學的干擾性質理論和恢復生態學的觀點出發，選擇水資源系統、土地資源系統及植 被資源系統及其10個綜合性敏感因子對流域生態的敏感性及恢復力進行分析，并確定敏 感因子的定量指標，定性代碼及其權值和閥值，通過算術對數插值對敏感因子實際值進行 規范化處理，并構建生態脅迫度；陳定茂等(1998)評述水體、土壤和整個生態系統對酸沉 陷敏感性評價的各種方法；黃光宇等(1999)以廣州科學城發展用地的生態適宜度、生態敏 感性分析評價為例，運用GIS技術研究生態規劃在城市規劃中應用的方法與程序，探討了 我國城市規劃與生態規劃相結合的問題和可能途徑；傅伯杰等(1999)在進行生態區劃時 把生態敏感性區劃作為一個重要的生態要素，并提出生態敏感性區劃就是從區域生態系 統的特點入手，分析區域生態環境對人類活動的敏感性及生態系統的恢復能力其突出特征 就是將特征區劃與功能區劃相結合，自然環境特征與人類活動相結合，生態與經濟相結合。 在要素區劃的基礎上，利用專家集成和定量分析相結合的方法進行綜合生態區劃。羅先香、 鄧偉(2000)應用灰色關聯分析及徑向基函數網絡等方法，分析了各個影響因子對土壤鹽 演化的動態敏感程度，并通過土壤積鹽動態預報模型的建立，為土壤鹽演化預測及防治工 作提供了依據；尹海偉、徐建剛等(2006)利用GIS的矢量疊加技術對吳江市東部地區作了 生態敏感性區劃并提出了分區保護與建設的建議，為研究區的空間功能區劃和生產力布局 提供有價值的參考；張春梅等(2006)以重慶市璧山縣為例，以TM遙感影像為主要數據源， 對土壤侵蝕進行遙感調查與監測，建立了生態敏感性評價指標體系，對區域生態敏感性進 行綜合評價，明確了生態敏感性分布規律及其地域差異，還進一步提出了生態恢復與重建 對策。楊晶等(2007)選取了 2005年的IKONOS高分辨率遙感影像作為數據源，在ArcGIS 支持下對荊州市區生態環境系統敏感性進行了綜合分析與評價，并對各區域提出了相應的 生態環境保護對策。從以上這些研究中可以看出，基于GIS技術的生態環境敏感性分析研究已經在國 內外有相關開展，并取得一定成果，國內也已有將其應用于城市或區域生態區劃的案例，研 究證明，利用GIS對生態環境敏感性評價數據處理與空間分析，可以克服分析方法的不足， 實現生態環境信息分析的空間與屬性信息一體化分析與綜合處理的功能，提高生態環境 敏感性分析與評價的精度，同時GIS技術對生態環境的監測與分析的效率高、成本低、精度 高、用途廣，較傳統方法在各方面都有較大的優越性。但是目前尚未有對這一方法進行系統歸納并將其制定為一套完備的方法體系的， 隨著人們環境與生態保護意識的不斷增強，以及對生活環境質量要求的不斷提高，建設生 態城市已日趨白熱化，成為當前城市發展的迫切需要，也成為社會發展不可逆轉的趨勢，促 使區域生態敏感性分析這一新的研究領域急待豐富，充實與完善。因此在前有成果的基礎 上開發一種科學全面的生態環境敏感性評價方法，并使之能高效、經濟、廣泛的適用于我國 區域生態規劃管理具有非常現實的意義。
發明內容
本發明針對當前區域生態環境敏感性評價中涉及較多敏感因子及空間分析的現 狀，提供了一種基于GIS技術的區域綜合評價生態系統敏感性的方法。該方法包括如下三 個步驟首先，確定研究區可能會發生的生態環境問題類型，確定生態敏感點；然后，建立 生態環境敏感性評價指標體系；最后，在確定敏感性評價標準并劃分敏感性等級后，基于 GIS技術應將環境影響因子圖用直接疊加法或者加權疊加法等計算方法進行空間疊加，得 出研究區生態環境敏感性分級圖，實現了對多種環境問題敏感性的綜合性評價，具有對生 態系統的評價綜合全面、科學、適用范圍廣等特點。本發明的特征在于根據生態環境問題的形成機制，分析生態環境問題敏感性的區 域分異規律，明確特定生態環境問題，運用GIS技術，實現對多種生態環境問題的敏感性的 綜合評價。本發明的目的在于提供一種綜合全面、科學、適用范圍廣、操作性強的區域生態系 統評價方法，以解決現有的評價方法的不足，與現有評價方法相比，本發明專利具有以下優點。(1)對生態系統的評價綜合而全面本發明是根據生態環境問題的形成機制，分 析生態環境問題敏感性區域的分異規律，確定特定的生態環境問題，選擇相應的評價指標， 建立綜合的評價指標體系，實現了對區域生態系統綜合而全面的評價。(2)適用范圍廣本發明適用于任何區域生態系統敏感性評價(3)科學本發明是基于GIS技術平臺，首先對指標體系的單因子進行評價計算， 劃分為4個評價等級，得到各單因子分級圖。等級劃分的依據是根據各指標數據的正態分 布特征，同時要考慮各因子對生態敏感性的影響方式與影響強度。然后根據因子權重的不 同在GIS平臺進行圖層計算、疊加，得出綜合因子的生態環境敏感性分析圖，并將求出的敏 感度值重新分為4級，在計算過程中，因子的權重值是根據具體區域的自然生態條件，并征 詢有關專家的意見確定的，實現了對區域生態系統科學全面的評價。
圖1為區域生態敏感性評價方法的技術路線圖；圖2為給出的研究區生態環境敏 感性分級圖
具體實施例方式以下詳細的說明本發明的工作原理和實施方式首先確定研究區可能會發生的生態環境問題類型，確定生態敏感點，然后建立生 態環境敏感性評價指標體系，最后在確定敏感性評價標準并劃分敏感性等級后，應用直接 疊加法或者加權疊加法等計算方法得出研究區生態環境敏感性分級圖。即在實施過程中， 首先對指標的單因子進行評價計算，劃分為4個評價等級，得到各單因子分級圖。等級劃分 的依據是根據各指標數據的正態分布特征，同時要考慮各因子對生態敏感性的影響方式與 影響強度。然后根據因子權重的不同在GIS平臺進行圖層計算、疊加，得出綜合因子的生態 環境敏感性分析圖，并將求出的敏感度值重新分為4級，完成對生態系統的綜合評價。在計 算過程中，因子的權重值是根據包頭的自然生態條件，并征詢有關專家的意見確定的。
實施例1某地區主要的生態敏感問題是土地沙漠化、鹽漬化、水土流失問題、濕地保護問題 和文化遺存保護問題，根據各個生態環境問題的影響因素建立相應的評價指標體系，然后 確定敏感性評價標準并劃分敏感性等級，如表1所示，最后基于GIS平臺應用直接疊加法或 者加權疊加法等計算方法得出研究區生態環境敏感性分級圖，如圖1所示該地區生態敏感值基本上處在1. 12 3. 61之間這個區域，平均值為1. 72。敏感 區域面積，占總面積的21. 06%，較敏感區域占總面積的19. 35%，較不敏感的區域分布較 多，占總面積的36. 23%，不敏感區域分布較少，只占總面積的23. 36%。表1某地區生態敏感性評價因子 圖1某地區生態敏感性評價圖Barreto L S. A regional index of Ecological Sensitivity[J]. An inst Super Agron,1984,41 :379_387.Carrington D P, Gallimore R G, Kutzbach J E. Climate sensitivity to wetlands and wetlandvegetation in mid—Holocene North Africa. Climate DynamicClim Dyn，2001，17(2/3) 151-157. Horne R，Hickey J.Ecological sensitivity of Australian rainforest to selective logging[J]. Australian Journal of Ecology, 1991，16(1) :119-129.Kumar KSK, Parikh J. Indian agriculture and climate sensitivity [J]. Global EnvironmentalChange, Prat A Human and Policy Dimensions，2001，1(2) 147-154.Muzik I. Sensitivity of hydrologic systems to climate change[J]. Canadian Water ResourcesJournal,2001,26(2) :233-25.Rodriguez E Vila. Eeological sensitivity atlas of the Argentine continental shelf[J]. InternationalHydrographic Review，1996，69(2) :47_53.陳定茂，謝紹東，胡永濤.生態系統對酸沉降敏感性評價方法與進展[J].環境科 Ψ, 1998,19(5) 92-96.傅伯杰，陳利頂，劉國華.中國生態區劃的目的，任務及特點[J].生態學報，1999， 19(5) 591-595.郝吉明，謝紹東，賀克斌.生態系統對酸沉降相對敏感性評價原理與方法[J].環 境科學，1996，17(3) 77-80.郝吉明，段雷，謝紹東.中國土壤對酸沉降的相對敏感性區劃[J].環境科學， 1999，20 (4) 1-5.黃光宇，陳勇.生態規劃方法在城市規劃中的應用_以廣州科學城為例[J].城市 規劃，1999，(6) 48-51.劉康，歐陽志云，王效科，等.甘肅省生態環境敏感評價及空間分布[J].生態學 報，2003，23 (12) 2711-2718.羅先香，鄧偉.松嫩平原西部土壤鹽漬化動態敏感性分析與預測[J].水土保持學 報，2000，14 (3) 36-40.歐陽志云，王效科，苗鴻.中國生態環境敏感性及其區域差異規律研究[J].生態 學報，2000，20 (2) 9-12.湯小華.福建省生態功能區劃研究[D].福建師范大學，2005.萬忠成，王治江，董麗新，等.遼寧省生態系統敏感性評價[J].生態學雜志，2006， 25(6) 677-681.王讓會，樊自立.塔里木河流域生態脆弱性評價研究[J].干旱環境監測.1998， 12(4) 218-223.王思敬，戴福初.環境工程地質評價，預測與對策分析[J].地質災害與環境保護， 1997，8(1) 27-34.楊晶.荊州市生態環境系統敏感性評價方法及應用研究[D].華中農業大學， 2007.楊志峰，徐俏，何孟常，等.城市生態敏感性分析[J].中國環境科學，2002，22 (4) 360-364.尹海偉，徐建剛，陳昌勇，等.基于GIS的吳江東部地區生態敏感性分析[J].地理 科學，2006，02 64-69.
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權利要求
一種區域生態環境敏感性分析方法，其特征在于該方法利用GIS技術，由區域生態敏感點識別，區域生態環境名感性評級指標體系建立，敏感等級劃分串聯組成，最后利用GIS技術將各單項因子通過直接疊加法或者加權疊加法進行空間疊加，得出研究區生態環境性分級圖。
全文摘要
本發明針對當前區域生態環境敏感性評價中涉及較多敏感因子及空間分析的現狀，提供了一種基于GIS技術的區域綜合評價生態系統敏感性的方法。該方法包括如下三個步驟首先，確定研究區可能會發生的生態環境問題類型，確定生態敏感點；然后，建立生態環境敏感性評價指標體系；最后，在確定敏感性評價標準并劃分敏感性等級后，基于GIS技術應將環境影響因子圖用直接疊加法或者加權疊加法等計算方法進行空間疊加，得出研究區生態環境敏感性分級圖。該評價方法廣泛應用于生態城市綠地系統規劃、景觀格局規劃、自然生態系統規劃、生物多樣性保護規劃、生態保護區規劃等規劃中。具有效率高、成本低、精度高、適用范圍高的優點。
文檔編號G06F17/30GK101894120SQ20101000024
公開日2010年11月24日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者張力小, 楊志峰 申請人:北京師范大學