基于GIS與AHP分析法的武漢木蘭生態旅游區生態敏感性評價

王 聰，周 金，周明芹

（長江大學，湖北荊州 434025）

黨的十九大報告中提出關于加快生態文明體制改革、建設美麗中國的發展理念與要求，昭示著生態文明建設在國家層面愈加受重視。近年來，越來越多的旅游項目開發建設將目標轉向遠離城市的自然生態區域，因開發過度而引發的生態失衡等系列環境問題在生態文明建設過程中飽受關注，針對這一問題提出保護策略早已迫在眉睫。生態敏感性評價作為一種景觀生態學手段，在評估場地敏感性方面具有重要意義與作用，能為保護策略提供科學依據與指導。

生態敏感性是指生態系統對人類活動干擾和自然環境變化的反映程度，表達發生區域生態環境問題的難易程度和可能性大小[1]。生態敏感性評價實質是對現狀自然環境背景下潛在的生態問題進行明確的辨識，并將其落實到具體的空間區域[2]。其在選取分析要素時，根據當地生態環境現狀，選擇影響敏感性的主要生態因子，最后評價該區的生態敏感性水平[3]。

目前，國內外關于生態敏感性的研究多展開在國土空間規劃[4-5]、選址適宜性等領域[6-7]；尺度多聚焦于省界、市界等大尺度范圍[8-9]；對象多集中在具有特定功能的區域，如自然保護區、山地城市、礦區、濕地公園等[10-14]。目前鮮有區縣尺度的相關研究，對區縣生態旅游地保護建設不利。本研究以武漢市黃陂區木蘭山生態旅游風景區為研究區域，選取高程、坡度、坡向、土地利用、水系緩沖區作為評價指標，利用GIS 的空間分析技術和AHP 層次分析法來構建研究區的生態敏感評價體系，通過對旅游區生態敏感性的分析，確定旅游區生態敏感區域的空間分布形態，從而為更好地保護研究區生態環境提供科學依據與指導，為縣市級生態旅游地開發建設提供典型模板。

1 研究區概況

木蘭生態旅游區位于湖北省武漢市黃陂區東北部，總面積397.7 km2，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量充沛、日照充足。研究區域內擁有豐富的自然本底資源，山巒、森林等占整個研究區域面積的90%以上，但隨著旅游業的發展和旅游項目的開發，原有山體、森林及水資源等受侵蝕嚴重，對區域的生態保護迫在眉睫。

2 研究方法

2.1 數據來源

以地理空間數據云平臺為基礎，獲取空間分辨率為30 m 的武漢木蘭生態旅游區DEM 數據；基于全國地理信息資源目錄服務系統1∶1 000 000 基礎地理數據(2020 年)采集本文中的河流、土地利用數據；研究區邊界數據來源于Google Earth衛星地圖(2020年)。

2.2 生態敏感性評價指標體系

根據武漢木蘭生態旅游區現狀的生態條件選取高程、坡向、坡度、土地利用類型、水系5 個生態因子作為評價指標。在此基礎上利用專家打分法將研究區生態敏感性分為4 個等級并賦值：數值1 表示不敏感，數值3表示較敏感，數值5表示敏感，數值7表示極敏感（見表1）。采用層次分析法（AHP）與德爾斐法確定各因子的權重，進而對各評價因子進行綜合評價，再使用冪法計算矩陣的權重；依據矩陣的一致性查驗判斷舉證正確與否：若一致性的比率CR 值在0～0.1，則矩陣正確，若超出范圍則需要重新調整數值。根據判別矩陣計算矩陣最大特征值λmax，一致性指標CI=(λmax-n)/(n-1)，對照平均隨機性一致指標，當n=5時，RI=1.12，經計算一致性比率CR=0.068＜0.1，判別矩陣通過檢驗，結果有效（見表2）。

表1 生態敏感性評價體系及權重

表2 CR一致性檢驗表

3 結果與分析

3.1 單因子生態敏感性分析

3.1.1 高程敏感性

生物多樣性隨著高程升高呈下降趨勢，生態敏感性呈上升趨勢；研究區整體地形地貌呈中部及東南部偏低，北及西北部較高的布局（見圖1）。不敏感區域面積為136.2 km2，占全域面積34.2%；較敏感區域面積為258.5 km2，占全域面積64.9%；敏感區域面積為4.4 km2，占全域面積1.1%；極敏感區域面積為1.59 km2，占全域面積0.3%。較敏感區域占主導地位。

圖1 武漢木蘭生態旅游區高程生態敏感性分析

3.1.2 坡向敏感性

坡向對植物及土壤的朝向、光照時長、雨水徑流均有顯著影響，繼而對該地區生態敏感性造成不同程度的影響；研究區多為山地，且以向北面的坡為主。不敏感區域面積為47.9 km2，占全域面積的12%；較敏感區域面積為108.7 km2，占全域面積27.3%；敏感區域面積為102.8 km2，占全域面積的25.8%；極敏感區域面積為138.2 km2，占全域面積34.7%。極敏感區域占主導地位。

3.1.3 坡度敏感性

坡度也是影響植物的水吸收、光照以及土壤保持中的一個因素，坡度越大生態敏感性越高。研究區的坡度以8%以下的低坡度為主，主要分布于中部以及東南部（見圖2）。不敏感區域面積為244.6 km2，占全域面積61.5%；較敏感區域面積為143.4 km2，占全域面積36%；敏感區域面積為9.6 km2，占全域面積2.4%；極敏感區域面積為0.01 km2，占全域面積0.002 5%。不敏感區域占主導地位。

圖2 武漢木蘭生態旅游區坡度生態敏感性分析

3.1.4 水系敏感性

水系對于動植物的生長，環境溫度、濕度具有重要作用，距離水系越近生態敏感性越高。本研究區域內包含人工水庫、自然湖泊、河流及濕地等水系，生態敏感性極高，主要分布于中部及西北部。不敏感區域面積為271.6 km2，占全域面積68.2%；較敏感區域面積41.5 km2，占全域面積10.4%；敏感區域面積為31.7 km2，占全域面積7.9%；極敏感區域面積55.6 km2，占全域面積13.9%。不敏感區域占主導地位。

3.1.5 土地利用敏感性

土地利用描述的是植被覆蓋的類型及面積，研究區以林地和森林為主要土地覆蓋類型，生態敏感性整體較高（見圖3）。不敏感區域面積為3.7 km2，占全域面積0.93%，多為人造地表；較敏感區域面積為2.2 km2，占全域面積0.55%，以裸地為主；敏感區域面積為160.7 km2，占全域面積40.4%，以草地和耕地為主；極敏感區域面積為233.6 km2，占全域面積58.7%，主要由森林、濕地和水體組成。

圖3 武漢木蘭生態旅游區土地利用類型敏感性分析

3.2 綜合生態敏感性評價

基于選取的5 個生態敏感性因子及指標的權重，結合GIS 中的空間分析工具進行加權總和分析，從而得到武漢木蘭生態旅游區的綜合生態敏感性分級面積和比例（見表3）。由表可知，武漢木蘭生態旅游區的生態敏感性總體較高，高敏感區域面積為23.7 km2，占全域面積的5.9%，主要分布在河流、水庫及濕地附近，且多半都是區域的水源地、高程較高、坡度較大、物種豐富、周邊林地密集的地帶；敏感區域面積為253.3 km2，占全域面積的63.6%，主要分布在高程適中、坡度較緩，森林、林地較為密集的地區；較敏感區域面積為117.9 km2，占全域面積的29.6%，主要分布在高程較低、坡度平緩、林地、耕地及人造地表地帶，此區域的人行動較為頻繁、人為干涉較多；不敏感區域面積為2.7 km2，占全域面積的0.67%，主要分布在高程較低，坡度平緩，遠離水體、人造地表、裸地區域人為活動密集的地區。

表3 武漢木蘭生態旅游區各生態敏感性因子及綜合生態敏感性分級情況

3.3 不同等級敏感區的生態保護策略

1）極敏感區域主要分布在西北部水體和森林密集的區域，此處是水源聚集地，物種多樣性豐富、生態性良好，應重點保護，具體保護措施為：嚴格控制開發邊界，加強水源的保護及減少人為的干預。

2）敏感區域主要分布在西部森林、林地區域，此區域面積較大，高程較高，人活動較頻繁，在這片區域里要加強平衡旅游開發與生態保護的力度，并從多方面協調兩者之間的關系，具體保護措施為：大力發展生態旅游，提高植被的覆蓋率，提升生態景觀的多元效應和觀賞性，遵循“保護為先，旅游開發為次”的原則。

3）較敏感區域集中在東南區域平地，以耕地、草地及人造地表為主，此區域人的行為活動非常密集，有一定數量的耕地，生態環境受影響大，在此區域應將保護力度更多傾向于草地資源保護，整合耕地資源發展農業生態景觀。

4）不敏感區域占比例較小且散布在東南部，以人造地表為主，這片區域基本是人為活動的聚集地，地勢平坦，由于常年遭受頻繁且過度的人為干擾，生態敏感性在適應干擾的過程中逐漸降低，抗環境干擾能力增強，但也基本失去了自然本身的生態性，此區域應該科學規劃，增加綠化面積，防止水土流失，減少人造地表的面積，持續實施退耕還林。

4 結論

本研究從高程、坡度、坡向、土地利用和水系5 個生態評價因子入手，構成武漢木蘭生態旅游區生態敏感性評價指標體系，將研究區劃分為極敏感、敏感、較敏感、不敏感四個等級，分別占研究區總面積的5.9%、63.6%、29.6%、0.67%。

綜合本文評價結果表明，武漢木蘭生態旅游區的生態敏感性總體較高，高敏感區域一旦遭到破壞就難以修復，應當是全域的重點保護區域；敏感區域具備一定的抗干擾能力但生態敏感性也較高，要以保護為先；較敏感區域與不敏感區域的抗干擾能力較強，可以作為旅游建設開發的重點區域，但在開發的同時也要注重生態環境的保護，做到人與自然和諧共存。

在本研究中所選取的5 個因子集中在自然地理因素中，對于人為因素如行為對于環境的干擾，當地居民的居住點及活動范圍對于生態的影響等要素的考慮尚缺乏，在今后對于區域的生態敏感性研究當中，可以更多地考慮各方面因子對于場地的影響，以便更全面更科學地考量研究區域的生態敏感性特點。