基于生態敏感性評價的風景名勝區生態保護對策
——以堯山風景名勝區為例

吳帛陽，高英杰，欒春鳳

（1. 湛江科技學院建筑工程學院，廣東 湛江 524094；2. 鄭州大學建筑學院，河南 鄭州 450001）

風景名勝區是自然景觀與人文勝跡相對集中的遺產保護區域［1］，在國家保護地系統中獨具特色［2］，也是我國特有的一種保護地類型。但初期風景名勝區的建設未經生態規劃指導［3］，致使內部生態問題日趨嚴重。隨著對風景名勝區研究的逐漸深入和地理信息技術的不斷完善，在生態環境評價、生態分區及生態保護等方面制定了相應的規范與政策，也完善了評價體系基本形式與相關環境評價指數的選擇依據［4-7］。生態敏感性評價對大范圍空間地域環境系統分析具有較強的適切性［8-9］，針對風景名勝區的生態敏感性評價多從自然環境視角切入，多集中于生態環境［10］、旅游功能區劃［11］、旅游適宜性開發建設［12］等方面的研究，但綜合考慮自然環境與社會人為因素的研究尚不多見，也缺乏基于生態敏感性評價指導的風景名勝區生態保護規劃研究。此外，在評價方法與因子確權上，常選用數學方法對生態敏感性進行定量分析，如層次分析法［13］、模糊賦值法［14］、變異系數法［15-16］等，但評價方法主觀性過重且評價體系的選取與構建未形成統一標準。

堯山風景名勝區經過多年發展已成為平頂山市旅游業的主要經濟支柱，維持資源開發與生態保護的平衡成為生態化建設的核心問題。但相關研究尚處于初級階段，僅集中于歷史文化［17］、旅游安全［18］及植物資源［19］等，并未對堯山風景名勝區生態保護與可持續建設提供可行性意見。鑒于此，本研究試圖從自然環境與社會人為角度構建評價體系并對堯山風景名勝區進行生態敏感性分析，繪制分級保護區劃圖并提出生態保護對策，對推動區域內經濟發展、生態保護及建設活動具有重要意義。本研究不僅為堯山風景名勝區生態建設提供針對性的參考意見，也為其生態保護與土地利用模式提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

堯山風景名勝區位于河南省平頂山市魯山縣西部邊陲，為魯山、嵩縣及南召三縣交界處（圖1～2）。研究區總面積為81.40 km2，地形起伏較大，海拔364～2 000 m，呈西高東低且南北平行延伸的形態；整體以大陸季風性氣候為主，年均氣溫為14.8 ℃，降雨量約為827.8 mm，在時空分布上極不均勻，整體由西北向東南逐漸降低，雨季集中在6～8月，占年均總降雨量的53%；土壤以黃棕壤、棕壤及棕壤性土為主。林地面積為76.47 km2，占比高達93.95%，主要分布在西部、西北部、東南部及中部。非林地面積共為4.93 km2，僅占整體的6.05%，土地利用類型包括水體、耕地及建設用地等。堯山風景名勝區是由獨具特色的山地森林景觀及豐富的歷史古跡共同構建，區域內自然及人文資源要素豐富，如野生動物、森林植被、天然水體及地質遺跡等，是保護與開發工作的基礎。但自被列入國家重點風景名勝區、國家5A級旅游景區及國家地質公園以來，社會人為因素的干擾給內部自然生態環境帶來更大壓力。因此，旅游開發建設和生態文明保護的平衡成為當前發展面臨的主要問題之一。

圖1 堯山風景名勝區區位圖Figure 1 Location map of Yaoshan Scenic Spot

圖2 堯山風景名勝區現狀分析圖Figure 2 The analysis of the current situation of Yaoshan Scenic Spot

1.2 數據來源

本研究基礎數據包括2018 年哨兵2 號影像數據、ASTER GDEM 30 m 數據、堯山風景名勝區邊界矢量圖、1∶100 00地形矢量圖、石人山（堯山）國家級風景名勝區總體規劃（2016～2030）。利用ENVI對影像數據進行預處理與監督分類，從而獲得研究區的土地利用數據及植被歸一化指數，再利用Arc-GIS 對研究區的柵格及矢量數據進行提取與分析，對道路、水域、景源等點或線源數據進行緩沖區分析（圖1～2）。

1.3 因子的選取與分級體系的確定

本研究基于科學性、綜合性、可操作性、可控性及地域代表性原則，參考《生態環境狀況評價技術規范》［4-6，20］等并結合理論分析法［21-22］與專家咨詢法，從自然環境與社會人為角度篩選12項能準確呈現生態敏感性及保護重點的評價因子。以數字1～5從低到高對其進行敏感性等級賦值并構建評價指標體系（圖3）與分級標準表（表1），分別對應低敏感區、較低敏感區、中敏感區、較高敏感區及高敏感區。

表1 評價因子生態敏感性分級標準Table 1 The ecological sensitivity classification standard of evaluation factors

圖3 堯山風景名勝區生態敏感性評價體系Figure 3 The ecological sensitivity evaluation system of Yaoshan Scenic Spot

1.4 因子權重的確定與計算

生態環境是由多因子構成的復合環境且不同地區自然環境及利用方式差異較大，致使因子對生態環境的影響及敏感程度有所區別。在進行生態敏感性等相關評價時，常用多因子綜合分析法確定權重。本研究分別運用層次分析法和熵值法計算因子權重，并采用綜合賦權公式對數據進行整合，使評價結果更具客觀性與準確性。

1.4.1 層次分析法基本計算步驟

1） 標度法構建因子判斷矩陣

通過各因子相互比較并對數據進行基本處理，以表達因子在評價體系中的重要程度。

2） 對判斷矩陣進行一致性檢驗

利用公式（1）計算判斷矩陣最大特征根，進而確定一致性指標C.I.（C.I.=λmax-n/n-1，其中n為矩陣因子個數），最后計算隨機一致性比率系數C.R.（C.R.=C.I./R.I.），若C.R.＜0.10，表明矩陣滿足一致性檢驗，代表賦權結果通過檢驗，否則需對其進行重新構建。

式中：n為矩陣因子個數，XW為判斷矩陣X與W相乘。

3） 因子權重計算

采用乘積法計算因子權重，首先運用公式（2）對每行因子進行乘積計算，（x為判斷矩陣，n為矩陣的階）；其次對wi開n次方根，即，最后運用公式（3）對判斷矩陣x中每行方根進行向量歸一化處理。

式中：x為判斷矩陣，n為判斷矩陣的階。

本研究也運用了Yaahp軟件進行層次分析法權重值的輔助計算，也便于對因子權重及相關判斷矩陣一致性檢驗進行計算。目標層及綜合評價層一致性CR值分別為0.093 6、0.037 2、0.072 3、0.000 0、0.037 2，均處于0～0.1，證明因子判斷矩陣具備可行性；綜合因子層權重W=［0.156 3、0.490 6、0.308 9、0.044 3］。

1.4.2 熵值法基本計算步驟 熵值法計算權重的基本原理是根據因子自身具有的相對效應值為其賦權；但對于變化程度較小的因子［23］，其權重值約為0，具體步驟如下：

1） 對判斷矩陣x進行標準化處理

式中：xij為標準化后的矩陣數據為第j項評價因子的均值，δj為第j項評價因子的標準方差。對于負值的數據，運用平移法消除負值，z為評價因子的平移幅度，公式如下：

2） 計算第i個樣本中第j項評價因子的比重，標準化后的判斷矩陣為Y

式中：n為判斷矩陣中因子的個數，m為因子具有的因子數據數量，根據相關計算方法，求得第j項評價因子的熵值及差異系數為：

3） 計算評價因子指標權重與指數

表2 堯山風景名勝區生態敏感性評價因子綜合權重表Table 2 The comprehensive weight table of ecological sensitivity evaluation factors in Yaoshan Scenic Spot

在堯山風景名勝區因子綜合賦權表中（表2），由權重值排序可知，植被類型、水體面積、土壤類型、高程、水域緩沖區、植被覆蓋度較為靠前，對堯山自然保護區生態敏感性影響程度較高，與研究區的保護重點契合度較高。

1.5 加權疊加分析

利用ArcGIS 10.5 柵格計算器結合綜合賦權結果對評價因子進行加權疊加分析，得到生態敏感性指數。加權疊加分析［25-26］公式如（11）：

式中：Si表示評價因子i的生態敏感性指數；Kij表示評價單元i的評價指標j的評價值，n為評價因子總數。

2 結果與分析

2.1 單因子生態敏感性分析

2.1.1 地形地貌

2.1.1.1 高程 高程是生態敏感性評價中最為重要的因子之一，海拔越高，自然環境抗干擾能力降低，敏感程度隨之升高。區域內較高及高敏感區域面積共11.71 km2，占總面積的14.38%，主要位于西北部。低敏感區域位于東部，僅占整體的0.90%，敏感程度由西北向東南逐漸降低（圖4-A）。

圖4 堯山風景名勝區地形地貌單因子生態敏感性分區圖Figure 4 The single factor ecological sensitivity zoning map of landform in Yaoshan Scenic Spot

圖5 堯山風景名勝區土壤類型生態敏感性分區圖Figure 5 The soil type ecosensitive zoning map in Yaoshan Scenic Spot

2.1.1.2 坡度 坡度對自然環境影響體現在地表徑流速率、土壤含水量等方面，坡度越大造成的影響越大，敏感性也越高。坡度≥25°的區域為較高及高敏感區，面積約為21.18 km2，占總面積的26.03%，主要集中在西部及西北部；而坡度＜25°的區域，適宜開發建設，以中、低及較低敏感區為主，僅占總面積的73.97%（圖4-B）。

2.1.1.3 坡向 坡向是導致日照時長及太陽輻射量差異的重要因子，也是構成自然生境小氣候的主要因素。陽坡日照較長且太陽輻射量較大，水分蒸發較快，敏感性較高；反之陰坡水分蒸發較慢，便于土壤蓄水，敏感性較低。研究區域內，朝南、東南及西南方向的低及較低敏感區占總面積的26.85%，約為21.85 km2，剩余區域占73.15%（圖4-C）。

2.1.2 自然條件

2.1.2.1 水體面積 因子權重排序較高，敏感程度隨面積增加逐級提升。面積≥0.73 hm2的區域包括較高及高敏感區，占總面積的40.62%，主要位于東北側，以保護及保育為主；而面積＜0.73 hm2的區域以中、較低及低敏感區為主，占總面積的59.38%，可進行旅游開發建設。

2.1.2.2 水域緩沖區 用于明確影響水體生態質量的最遠邊界距離。距水體≥30 m的區域可結合周邊環境進行開發建設，面積約為0.54 km2，占整體的85.66%；而距水體＜30 m 的區域，根據水體面積大小采取相應的保護措施，該區域以中、較高及高敏感區為主，共占14.34%。

2.1.2.3 土壤類型 根據土質疏松及植物生長狀況將其分為3類：其一是黃棕壤土，肥力較高，適宜林地生長且敏感性最低，占總面積的8.50%；其二是棕壤土，肥力良好，適宜農作物生長，敏感性良好，占整體的88.44%；最后是棕壤性土，肥力最差，土質疏松且水土流失嚴重，集中于西側山體高海拔處，敏感性最高，占整體的3.06%。

2.1.2.4 年均降雨量 降雨量≥797.95 mm 的區域包括較高及高敏感區，主要集中在研究區東南側，面積約為28.20 km2，占整體的34.66%；而降雨量＜797.95 mm 的區域以低、較低及中敏感區為主，往西北方向逐級遞減，共占整體的65.34%。

2.1.3 植被條件

2.1.3.1 植被類型 因子權重排序最高，也是研究區重點保護要素之一。研究區內中敏感區面積最大，約為64.78 km2，以落葉闊葉林為主，占整體的80.23%；較高及高敏感區位于高海拔處，以針闊混交林及針葉林為主，占總面積的14.16%；剩余區域則占5.61%（圖6-A）。

圖6 堯山風景名勝區植被條件單因子生態敏感性分區圖Figure 6 The single factor ecological sensitivity zoning of vegetation conditions in Yaoshan Scenic Spot

3.1.3.2 植被覆蓋度 因子權重排序較為靠前，主要反映地表植被生長狀況。覆蓋度≥0.109的區域，集中在西北部和北部，面積約為54.57 km2，占整體的的67.04%；覆蓋度＜0.109 的區域以高及較高敏感區為主，占整體的32.96%（圖6-B）。

2.1.4 人類活動

2.1.4.1 道路緩沖區 對周邊生境的影響強度隨距離增加而下降。緩沖區距離≥500 m 的區域以較高及高敏感區為主，面積約為20.50 km2，占整體的48.07%；緩沖區距離位于300～500 m間的區域為中敏感性，面積約為8.01 km2，占整體的18.78%；剩余區域則占總面積的33.15%（圖7-A）。

圖7 堯山風景名勝區人類活動單因子生態敏感性分區圖Figure 7 The ecological sensitivity zoning of single factor of human activities in Yaoshan Scenic Spot

圖8 堯山風景名勝區生態敏感性綜合分區圖Figure 8 The ecological sensitivity zoning of Yaoshan Scenic Spot

圖9 堯山風景名勝區敏感性重分類圖Figure 9 The sensitivity reclassification of Yaoshan Scenic Spot

圖10 堯山風景名勝區分級保護區劃圖Figure 10 The classification protection zoning map of Yaoshan Scenic Spot

2.1.4.2 土地利用類型 根據使用頻率、干擾程度將其分為3類：高敏感區以林地及水體為主，面積約為76.81 km2，占總面積的94.36%，生態環境系統組成單一，敏感程度最高；中敏感區以耕地為主，主要集中在東部，面積約為3.71 km2，占整體的4.55%；低敏感區占整體的1.09%，以較為密集的旅游開發及建設活動為主，土地利用類型包括道路、公共建筑、基礎服務設施等（圖7-B）。

2.1.4.3 景源等級 因子權重排序在社會人為因素中較為靠前，根據不同等級明確影響景源保護的最遠距離。一級景源多集中于高海拔處，以山地景觀為主，占總面積的89.60%；剩余區域為二、三景源，以人文景觀為主，共占整體的10.40%（圖7-C）。

2.2 生態敏感性綜合評價分析

高及較高敏感區面積分別為11.88 km2和16.28 km2，占整體的14.60%和20.00%，自然資源豐富，主要分布在西部和西北部；中敏感區面積最大，約為39.27 km2，占整體的48.24%，主要分布在中部、南部及北部；較低及低敏感區面積約為12.20 km2和1.77 km2，分別占整體的14.99%和2.17%，集中于中部與東部。

2.3 生態保護區劃分析

根據風景名勝區生態保護相關要求，對其生態敏感性綜合分析結果進行重分類處理，生態保護等級劃分與敏感程度分布一致性程度較高，均呈現出由西北向東南逐級遞減的趨勢，結合環境現狀與評價結果對保護區進行簡要敘述。

一級保護區面積約為31.35 km2，該區域主要受到高程、土地利用類型、坡度的影響，集中分布在西部及西北部。海拔大多處于1 000 m以上，坡度大于45°的區域較多，降雨量較高，山地景觀多聚于此，對人類建設活動干擾及自然環境變化反應較為強烈，敏感程度最高。在后續建設中應加強生態保護及保育，減少資源開發對生態環境帶來的破壞，保護對策傾向于維護山地景觀、就地或遷地保護野生瀕危植被等方面。

二級保護區面積約為36.99 km2，該區域主要受到土地利用類型、土壤類型、水體面積及坡向的影響。土地利用類型為林地、水體及少量建設用地，土壤以棕壤土為主，肥力及培育力較高，也具備充沛的雨水資源，植被長勢良好，以落葉闊葉林及針闊混交林為主，敏感程度適中。后續可進行一定程度的人工建設及科研活動，但仍要注意資源開發與生態保護的平衡，保護對策傾向于維護南坡植被群落、保護北坡植被群落、保護野生動物及森林植被資源棲息地、保護水體景觀等。

三級保護區面積約為13.06 km2，該區域主要受到土地利用類型、土壤類型、坡度的影響。土地利用類型以耕地、建設用地為主，土壤以黃棕壤土為主，肥力及培育力最高、人工建設及開發程度較高，敏感性程度最低。在滿足游客基本日?；顒有枨蟮幕A上兼顧生態保護，主要采取科學耕作、控制人為污染排放、完善基礎設施建設等措施。

3 討論

本研究主要運用ArcGIS 對堯山風景名勝區進行生態敏感性評價研究，綜合篩選12項評價因子并構建指標體系。首先，堯山風景名勝區的保護重點為自然與人文資源要素，從自然環境與社會人為兩方面篩選出的數據能夠準確呈現出研究區域的實際生態環境狀況、生態問題及開發建設與生態環境間的矛盾；同時，在因子權重計算方法上，運用層次分析法與熵值法進行綜合賦權，進一步提高評價結果的客觀性與科學性；此外，3S 技術在大范圍空間數據提取與生態系統分析方面具有適切性，在生態敏感性評價方面的技術應用與理論研究較為成熟，可直觀呈現出研究區域生態環境的敏感性程度，并提出針對性的生態保護對策。但由于研究資料與數據收集的限制，仍需對評價體系做進一步調整與完善，如缺乏地質災害、水域污染、水土流失等數據，也需對區域經濟、社會發展等社會人為方面進行深入分析，提升生態敏感性評價結果的準確性與綜合性。

4 結論

本研究基于生態敏感性評價對堯山風景名勝區進行分級保護區劃，由結果可知，一級保護區占總面積的38.52%，主要分布在西部與西北部；二級保護區占總面積的45.44%，主要分布在研究區的中部；三級保護區面積最小，占比16.04%，位于研究區東部。本研究結果直觀呈現出堯山風景名勝區生態敏感性區域與分級保護區劃，生態保護等級與生態敏感性綜合評價呈正相關，具有較高一致性，不僅為資源開發與建設活動提供有效參考，還可為堯山風景名勝區生態保護措施提供理論支持，而且為自然資源與土地資源配置提供科學依據。