基于GIS的高陵區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)估_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、    基于gis的高陵區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)估    楊彤 楊瑾摘要:本文以高陵區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為評(píng)價(jià)單元,對(duì)其土地生態(tài)狀況進(jìn)行評(píng)估,通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理分析,以土地自然條件指標(biāo)、土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)、生態(tài)保護(hù)指標(biāo)、土地退化狀況指標(biāo)4個(gè)準(zhǔn)則層為基礎(chǔ),包含7個(gè)評(píng)估指標(biāo)、18個(gè)元指標(biāo),構(gòu)建了高陵區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)估指標(biāo)體系。借助gis分析、景觀格局分析、極差標(biāo)準(zhǔn)化法和熵值法等進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理及指標(biāo)權(quán)重的測(cè)算。通過(guò)對(duì)生態(tài)狀況的綜合評(píng)估分值的計(jì)算,研究區(qū)可劃分為優(yōu)秀、良好、較差3個(gè)等級(jí),優(yōu)良等級(jí)占比近 54.28%,差的等級(jí)占比45.72%,通過(guò)對(duì)優(yōu)良、較差區(qū)域的分布情況的針對(duì)

2、性分析,對(duì)生態(tài)狀況較差的區(qū)域提出相關(guān)建議,這對(duì)高陵區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善和保護(hù)有積極的意義。關(guān)鍵詞:土地生態(tài);arcgis;評(píng)估;高陵區(qū):s181  :adoi:10.19754/j.nyyjs.2020022901321世紀(jì)以來(lái),我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛,綜合國(guó)力不斷增強(qiáng),以居全球第2大經(jīng)濟(jì)體。與此同時(shí),我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也面臨著自然資源的約束,尤其在土地資源上表現(xiàn)的更為明顯。土地資源作為人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展基本的生活、生產(chǎn)要素1,其不可移動(dòng)性及位置固定性的特點(diǎn)導(dǎo)致了土地資源成為了越來(lái)越稀缺的資源。同時(shí),土地資源作為重要的生態(tài)綜合體,在為各類生物群體提供生產(chǎn)、生活發(fā)展物質(zhì)基礎(chǔ)的同時(shí),又能反作用于

3、生物群體。而土地生態(tài)系統(tǒng)作為兩者有機(jī)結(jié)合、相互影響的載體,能夠?yàn)槿祟愄峁┓?wù)并且持續(xù)滿足人類生產(chǎn)發(fā)展的需要2。伴隨著中國(guó)人口的持續(xù)增長(zhǎng),人地矛盾越來(lái)越突出,建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張甚至已經(jīng)侵占了生態(tài)用地,這一系列行為將導(dǎo)致我國(guó)很多地區(qū)土地生態(tài)功能的退化,生態(tài)環(huán)境破壞等嚴(yán)重問(wèn)題的產(chǎn)生,這給我國(guó)的生態(tài)安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活帶來(lái)了諸多的不良影響。面對(duì)土地生態(tài)存在的嚴(yán)峻形勢(shì),需對(duì)土地生態(tài)進(jìn)行全面客觀地評(píng)估3,本文以高陵區(qū)的實(shí)地情況為依據(jù),從4個(gè)準(zhǔn)則層方向出發(fā),選取7個(gè)評(píng)估指標(biāo)、18個(gè)元指標(biāo),對(duì)高陵區(qū)的土地生態(tài)狀況進(jìn)行評(píng)估、分析,了解全區(qū)的土地生態(tài)狀況空間分布特征和存在的問(wèn)題,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,為土地資源的

4、可持續(xù)利用提供數(shù)據(jù)支撐4,保障高陵區(qū)生態(tài)資源的有序利用。1研究區(qū)概況高陵區(qū)位于西安市北部,地處陜西關(guān)中平原的腹地,東鄰臨潼區(qū),西連咸陽(yáng)市渭城區(qū),南接未央、灞橋區(qū),北鄰閻良區(qū)、咸陽(yáng)市三原縣。地理坐標(biāo)介于e 108°5616109°1115,n 34°250034°3730之間。氣候?yàn)榕瘻貛О霛駶?rùn)大陸性氣候,年平均氣溫為 14.1,年平均降水量為 386.6mm,無(wú)霜期為 231d左右。土壤以?shī)渫?、褐土、淤土、潮土為主,土層厚度?030cm之間。高陵區(qū)土地總面積 285.03hm2,轄崇皇、鹿苑、張卜、通遠(yuǎn)、涇渭和耿鎮(zhèn)6個(gè)街道辦事處,2018年高陵區(qū)常住總

5、人口為36.26萬(wàn)人,城鎮(zhèn)化率為64.6%。2研究數(shù)據(jù)與方法2.1數(shù)據(jù)來(lái)源本文以高陵區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為評(píng)價(jià)單元,采用20142018年土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒,遙感影像數(shù)據(jù),高陵區(qū)土壤普查資料等作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。運(yùn)用極差標(biāo)準(zhǔn)化法和熵值法、gis 分析、景觀格局分析法等方法進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理和指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算,通過(guò) arcgis、fragstats3.3、excel 等軟件對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行提取。2.2 指標(biāo)體系構(gòu)建由于土地生態(tài)狀況是由多種因素組成的復(fù)雜系統(tǒng)共同作用的結(jié)果,這些因素包括自然因素、結(jié)構(gòu)因素以及社會(huì)因素等,因本文依據(jù)高陵區(qū)的地域特征,以簡(jiǎn)便性、可操作性、綜合性、科學(xué)性和主導(dǎo)性為原則3,通過(guò)查

6、閱文獻(xiàn)、咨詢專家,確定了土地自然條件指標(biāo),土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo),土地退化狀況指標(biāo),生態(tài)保護(hù)指標(biāo) 4個(gè)準(zhǔn)則層,7個(gè)指標(biāo)層、18 個(gè)元指標(biāo)層作為評(píng)估指標(biāo),構(gòu)建了高陵區(qū)的土地生態(tài)狀況評(píng)估指標(biāo)體系。其中,土地自然條件指標(biāo)層反映了高陵區(qū)的氣候、土壤、以及地形地貌條件等自然屬性的狀況7;土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)層反映了高陵區(qū)景觀多樣性以及土地的利用狀況;土地退化狀況指標(biāo)層反映了高陵區(qū)的土地退化的比例;生態(tài)保護(hù)指標(biāo)層反映高陵區(qū)的生態(tài)壓力指數(shù),具體如表1所示。表1土地生態(tài)狀況評(píng)估指標(biāo)體系準(zhǔn)則層指標(biāo)層元指標(biāo)層指標(biāo)指向指標(biāo)權(quán)重土地自然條件指標(biāo)層土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)層土地退化狀況指標(biāo)層生態(tài)保護(hù)指標(biāo)層氣候條件土壤條件地形地貌條件景觀

7、多樣性指數(shù)土地利用狀況指數(shù)土地退化指數(shù)生態(tài)壓力指數(shù)年均降水量正向0.0562土壤有機(jī)質(zhì)含量正向0.0416土層厚度正向0.0455坡度負(fù)向0.0554土地利用類型多樣性指數(shù)正向0.0709土地利用格局多樣性指數(shù)負(fù)向0.0993斑塊多樣性指數(shù)負(fù)向0.0390耕地比例正向0.0481林地比例正向0.0575草地比例正向0.0346濕地比例正向0.1136建設(shè)用地比例負(fù)向0.0547耕地退化比例負(fù)向0.0475林地退化比例負(fù)向0.0406草地退化比例負(fù)向0.0765濕地退化比例負(fù)向0.0383人口密度負(fù)向0.0405gdp密度負(fù)向0.04032.3評(píng)估方法2.3.1指標(biāo)權(quán)重的確定熵值法作為一種較客觀

8、的權(quán)重確定方法8,可以排除一定的主觀因素,其可信度和精確度較高。因此,本文采用熵值法來(lái)確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重,該指標(biāo)的權(quán)重越小,表明其離散程度越大,對(duì)于土地生態(tài)狀況綜合評(píng)估結(jié)果的影響就越大9。本文通過(guò)以下各式進(jìn)行計(jì)算,從而得到各指標(biāo)的權(quán)重值(見(jiàn)表1),具體步驟如下。由于不同數(shù)據(jù)的評(píng)估指標(biāo)量綱不同,在確定指標(biāo)權(quán)重時(shí),應(yīng)對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)單元的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理10,本文使用極差標(biāo)準(zhǔn)化法,計(jì)算公式如式、:x'ij=(xij-xmin)(xmax-xmin) (正向性指標(biāo))x'ij=xmax-xij(xmax-xmin) (負(fù)向性指標(biāo))式中,i=(1,2,3n),j=(1,2,3n),x&

9、#39;ij為第i個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果,xij為第i個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。計(jì)算第i個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的比重,計(jì)算方法如式:yij=x'ijmi=1x'ijyij為第i個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的比重。再次,計(jì)算信息熵及信息熵冗余度。詳見(jiàn)式和:ej=-kmi=1(yij×lnyij)dj=1-ej式中,ej為指標(biāo)信息熵,k = 1 /lnm,dj代表信息冗余度。計(jì)算評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重,具體計(jì)算方法詳見(jiàn)式:wj=dj/nj=1dj式中,wj為指標(biāo)權(quán)重, k = 1 /lnm,m為各鄉(xiāng)鎮(zhèn),n為指標(biāo)數(shù)。2.3.2土地生態(tài)狀況的綜合評(píng)估分值測(cè)算本文采用綜合

10、指標(biāo)法對(duì)4個(gè)準(zhǔn)則層的評(píng)估分值與高陵區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)估綜合分值進(jìn)行測(cè)算11(公式如下):si=ni=1(wj×x'ij)其中,s 為土地生態(tài)狀況評(píng)估綜合分值,wj是元指標(biāo)的權(quán)重,x'ij是各指標(biāo)值經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的結(jié)果,m為元指標(biāo)的數(shù)量。3結(jié)果與分析3.1準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)3.1.1土地自然條件指標(biāo)評(píng)價(jià)土地自然條件指標(biāo)層包含的指標(biāo)有氣候條件、土壤條件及地形地貌條件,主要反映的是高陵區(qū)內(nèi)土地生態(tài)的自然條件狀況。如圖1所示,高陵區(qū)的土地自然條件指標(biāo)評(píng)估值,自南向北呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。西南方向的涇渭街辦和東南的張卜街辦評(píng)估值最高,中部的鹿苑、崇皇和耿鎮(zhèn)街辦次之,西北向的通遠(yuǎn)街辦最低。3

11、.1.2土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)評(píng)價(jià)土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)層主要包括景觀多樣性指數(shù)和土地利用狀況指數(shù)。根據(jù)圖2,高陵區(qū)的土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)值在東南方向的張卜、耿鎮(zhèn)街辦最高,西南方向的涇渭街辦次之,而中部的崇皇,北部的鹿苑、通遠(yuǎn)的土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)值最低,結(jié)構(gòu)性較為單一。3.1.3土地退化狀況指標(biāo)評(píng)價(jià)土地退化狀況指標(biāo)層是對(duì)耕地、林地、草地、濕地和建設(shè)用地的退化狀況進(jìn)行提取分析,能夠表現(xiàn)出目前高陵區(qū)土地退化的程度和情況。根據(jù)圖3,土地退化狀況指標(biāo)值自東北向西南方向呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì),東北向的通遠(yuǎn),鹿苑和張卜街辦土地退化狀況指標(biāo)值最高,土地的退化情況最為嚴(yán)重,而涇渭、崇皇街辦由于土地利用結(jié)構(gòu)較為單一,其土地的退化狀況評(píng)估

12、分值較低,退化程度較小。3.1.4生態(tài)保護(hù)指標(biāo)評(píng)價(jià)生態(tài)保護(hù)指標(biāo)層是通過(guò)高陵區(qū)的生態(tài)壓力指數(shù)來(lái)表達(dá)的,由人口密度和gdp密度組成。由圖 4 可以看出,生態(tài)保護(hù)指標(biāo)分布在整體呈現(xiàn)出北部、東西部較高,中部較低,其中涇渭街辦其值最高,通遠(yuǎn)、鹿苑、張卜和耿鎮(zhèn)次之,崇皇街辦最低。3.2土地生態(tài)狀況評(píng)估綜合結(jié)果分析通過(guò)計(jì)算,可以得出高陵區(qū)的土地生態(tài)狀況綜合計(jì)算分值為0.40300.7847,采用自然斷點(diǎn)法(jenks)將評(píng)估結(jié)果劃分為3個(gè)等級(jí)12,分別為優(yōu)秀、良好、較差3個(gè)等級(jí),得到的評(píng)分值越高,說(shuō)明該區(qū)域的生態(tài)狀況質(zhì)量越高,反之則越低(如圖5所示)。本文以高陵區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為評(píng)估單元,共6個(gè)。土地生態(tài)狀況質(zhì)量較

13、差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè),所占比例為45.72%,主要分布在中部和東北部,分別是通遠(yuǎn)、涇渭和崇皇街辦,該區(qū)域有土地的退化現(xiàn)象,土地利用的結(jié)構(gòu)較為單一,土地生態(tài)狀況質(zhì)量相對(duì)較差;土地生態(tài)狀況質(zhì)量良好的鄉(xiāng)鎮(zhèn)共2個(gè),所占比例為37.33%,分別為鹿苑和耿鎮(zhèn)街辦,地勢(shì)平坦,土壤有機(jī)質(zhì)含量含量較高,但是由于這些區(qū)域人口較多,容易受到人類活動(dòng)的干擾,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量良好;土地生態(tài)狀況為優(yōu)秀的鄉(xiāng)鎮(zhèn)共1個(gè),即張卜街辦,所占比例為16.95%。該鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤條件肥沃,景觀多樣性豐富,受到人類活動(dòng)的干擾較少,生態(tài)環(huán)境較好。從分布面積上來(lái)看54.28%面積的土地,土地生態(tài)狀況為良好或優(yōu)秀。因此,高陵區(qū)總體土地生態(tài)狀況為優(yōu)。通過(guò)土地生

14、態(tài)狀況評(píng)估,可以看出高陵區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)估綜合分值的空間分布與土地結(jié)構(gòu)狀況指標(biāo)的分布規(guī)律相近。空間分布狀況呈現(xiàn)由東南向西北漸低的趨勢(shì),張卜街辦的綜合分值較高,分值較低的縣區(qū)大多集中于高陵區(qū)的北部與中部。由此可知,高陵區(qū)的土地結(jié)構(gòu)狀況對(duì)土地生態(tài)狀況質(zhì)量影響較大,而土地利用方式的改變更容易對(duì)土地生態(tài)狀況的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。4結(jié)論與討論本文通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理分析,根據(jù)土地生態(tài)狀況的自然條件、結(jié)構(gòu)性、土地退化以及生態(tài)保護(hù)4個(gè)評(píng)估準(zhǔn)則層,構(gòu)建土地生態(tài)狀況評(píng)估指標(biāo)體系。運(yùn)用gis技術(shù)、景觀格局分析法、極差法、熵值法等,對(duì)高陵區(qū)的土地生態(tài)狀況綜合的評(píng)估。從高陵區(qū)的評(píng)估結(jié)果來(lái)看土地生態(tài)狀況總體向優(yōu),綜合分值范圍

15、為0.40300.7847。土地生態(tài)狀況結(jié)果為良好及優(yōu)秀的地區(qū)占研究區(qū)面積的54.28%。耿鎮(zhèn)、鹿苑、張卜街辦地勢(shì)平坦,耕地較多,土壤有機(jī)質(zhì)含量較高,水源充足,自然條件非常優(yōu)越,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域,該區(qū)域應(yīng)該在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí),發(fā)展現(xiàn)代化、專業(yè)化、規(guī)?;?、基地化的農(nóng)業(yè),推進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)開(kāi)發(fā),提高糧食產(chǎn)量,確保人與自然的和諧共處。生態(tài)評(píng)估結(jié)果中較差的區(qū)域占總面積的45.72%,其為高陵區(qū)的城市發(fā)展區(qū)域,該區(qū)域人口較多,人類活動(dòng)密集,社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件較好,同時(shí)該區(qū)域依托涇渭河水生態(tài)資源,是生態(tài)保護(hù)的景觀帶,但在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中不可避免的對(duì)高陵區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響,因此高陵區(qū)在發(fā)展過(guò)程中更應(yīng)該

16、注重經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的并行發(fā)展,注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù),使高陵區(qū)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中達(dá)到與生態(tài)環(huán)境高度耦合的目的。參考文獻(xiàn)1 吳次芳,徐保根.土地生態(tài)學(xué)m.北京:中國(guó)大地出版社,2003:17,19,107.2 李德勝.新型城鎮(zhèn)化背景下區(qū)域土地生態(tài)安全研究d.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2017.3 劉明遠(yuǎn),張合兵,孫江鋒,陳寧麗,李悅.典型區(qū)域土地生態(tài)狀況精細(xì)評(píng)估j.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2014,30(33):206-211.4 陳書(shū)廣.河南省土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究d.開(kāi)封:河南大學(xué),2009.5 余霞.基于生態(tài)足跡的林業(yè)生態(tài)安全測(cè)度研究及其影響因素分析d.南京:南京林業(yè)大學(xué),2017.6 程偉,吳秀芹,蔡玉梅.

17、 基于 gis 的村級(jí)土地生態(tài)評(píng)價(jià)研究以重慶市江津區(qū)燕壩村為例j. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,48(06):982-988.7李保蓮,申圣潔,陳偉強(qiáng),焦俊黨,李華超.村域土地生態(tài)狀況動(dòng)態(tài)評(píng)估以河南省新鄭市為例j.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2019,35(04):62-68.8許力飛.我國(guó)城市生態(tài)文明建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究d.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2014.9 睢黨臣,姚星宇.西安市土地生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究j.西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2018,27(05):19-24.10 董曉曉.西部生態(tài)脆弱區(qū)土地生態(tài)狀況評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)d.泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.11孟莎,陳建龍,孫瑩瑩.基于gis的土地生態(tài)狀況安全評(píng)估j.國(guó)土與自然資源研究,2018(04):4-6.12湯陽(yáng). 浙江省土地生態(tài)狀況評(píng)估及土地生態(tài)分區(qū)研究d.杭州:浙江大學(xué),2018.13鄧曉娟,李晶,殷守強(qiáng),孫子云,崔綠園,閆蕭蕭,王媛.陳巴爾虎旗土地生態(tài)狀況評(píng)價(jià)及影響因素分析j.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2019,24(11):162-17

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