基于GIS的生態敏感性評價與產業路徑選擇研究:以江西省吉安市為例
確立綠水青山就是金山銀山的理念,建立生態經濟體系,是新時代生態環境保護與經濟發展的協調之道。對產業規劃而言,與生態同行,構建綠色產業體系,是推動地區高質量發展的根本要求。鑒于此,文章從實證角度出發,以江西省吉安市為研究對象,采用生態敏感性評價方法,選取對應的生態敏感性評價因子,運用GIS地理空間數據可視化技術,對吉安市地質地貌特征進行圖形呈現,以期能夠為地區產業規劃路徑明確指導方向。文章試圖從地理學角度闡述地區產業生態規劃邏輯,找到鏈接地理空間與產業發展的“橋梁”,這一工作可為產業規劃者提供有益的思考。
一、GIS的概念
地理信息系統(Geographic Information System,簡稱GIS)是在計算機軟硬件資源的支持下,對地球表面事物或現象的地理屬性數據進行采集、管理、分析、展示的計算機系統。它是一種決策支持系統。隨著技術的不斷發展與研究應用的拓展,目前GIS技術與RS(遙感)、GPS(全球定位系統)技術深度結合,廣泛應用于社會發展各領域。從技術角度出發,對GIS的全面理解有三個維度:
(1)從空間數據存儲的角度看,GIS是一套用以存儲和表達空間數據相關的空間數據庫,區別于其他計算機數據庫,GIS重點存儲和管理的是具有空間地理意義的數據和信息,功能包括數據的采集、存儲、分析、運算、展示等(牛強,2012)[1]。
(2)從空間數據處理的角度來看,GIS是基于現有基礎數據,通過一定的模型構建和數學運算,挖掘其他知識和信息的分析工具。
(3)從數據可視化的角度來看,GIS不僅提供簡單的地圖展示功能,更重要的是可以對要素之間的空間關系、局部與整體的空間關系進行多方位、多維度、多視角展示。同時,GIS還可以基于底層地理信息,以各類地圖形式進行表達要素間關系的視圖(余澤健,2020)[2]。
*參考文獻
[1]牛強.城市規劃GIS技術應用指南[M].北京:中國建筑工業出版社,2012.
[2]余澤健.基于GIS的城市交通網絡可達性與分形特征研究[D].長安大學,2020.
二、數據來源與說明
本文所涉及的數據來源說明如下所示。
圖表1:數據來源于說明
三、GIS技術的實踐與應用
(一)研究區域概況
吉安市地處江西省中西部,東與閩江三角洲毗鄰,南與華南經濟圈呼應,北與長江三角洲對接,是舉世聞名的革命搖籃井岡山所在地。吉安地理位置介于北緯25°58′32″至27°57′50″,東經113°46′至115°56′之間,全市長約218千米,東西寬約208千米,總面積2.53萬平方公里,占全省總面積15.14%。
吉安市東、南、西三面環山,境內山體由羅霄山脈和雩山山脈兩大山脈構成。境內河流眾多,以贛江為中軸,有30條大小支流匯入,各河上游植被茂密,山高水陡,水量充盈,水力資源充沛。礦產資源方面,現發現的有鐵、鎢、煤、金、螢石、石膏、巖鹽、硅石、瓷土、高嶺土、耐火粘土、飾面用石料、水泥用灰巖、鹵水、礦泉水、地熱水等,累計達55種,占全省已發現礦種數的33%。轄區內主要野生植物有3,513種,占全國總數的11%。
圖表2:吉安市地形圖
圖片來源:作者自繪
(二)地形地貌分析
1、DEM高程
高程可以宏觀反映某一區域地勢高低、地表形態等內容。因此,本文對吉安市高程劃分為5個等級:-105 -0 m、0 -300 m、300 -500 m、500 -1,000 m、1,000 -2,128 m。
國家測繪局對我國基礎地理技術規程做出了相應分類標準,按照高差大小可以將地貌類型分為:平原(高差<80m),丘陵地(高差80-300m),山地(高差300 -600m),高山地(高差>600m)。依據該分類標準,并結合圖表3呈現的效果圖,可看出:高地勢主要分布在毗鄰吉安市行政界限之處,尤其集中于安福縣、永新縣、井岡山市和遂川縣四地,其他區域地勢較低;地貌類型以丘陵地和山地為主,山巒起伏低緩,山地與平原的過渡帶較長,屬于典型的山地丘陵盆地地貌。
圖表3:吉安市DEM高程圖
圖片來源:作者自繪
2、坡度
水土保持生態安全格局是各地守護好綠水青山,處理好發展與保護的復雜矛盾,實現人民對生產發展、生活富裕、生態良好的“綠色期待”。坡度控制著滑坡、崩塌、泥石流等地質災害的發生,對于坡度較高的地帶,地質災害也相對容易發生,水土流失現象也會頻繁出現。
依據國際地理學聯合會地貌調查與地貌制圖委員會關于地貌詳圖應用的坡地分類來劃分坡度等級,規定:0°-0.5°為平原,0.5°-2°為微斜坡,2°-5°為緩斜坡,5°-15°為斜坡,15°-35°為陡坡,35°-55°為峭坡,55°-90°為垂直壁。我國規定大于25°不能耕種。為了更加直觀的了解吉安市地形地貌的坡度,本文將參照以上坡度劃分依據,將其劃分為8大坡度區間,分別為:0°-0.5°、0.5°-2°、2°-5°、5°-15°、15°-25°、25°-35°、35°-55°及>55°。
從圖表4可看出:吉安市地形坡度主要集中在25°以下,絕大多數土地屬于可耕種類型;進一步分析發現,全市擁有相當比重面積的地形坡度在15°以下,表明全市地形坡度中平原、斜坡是構成當地的主要地貌。
圖表4:吉安市地形坡度圖
圖片來源:作者自繪
3、坡向
就坡向而言,不同的坡向對應的日照時間和熱量的吸收不同,影響著坡體地質條件與經濟產出。本文根據太陽的日照方向,將吉安市地貌劃分為陽坡、陰坡、半陽坡、半陰坡4大類。
從圖表5可看出:全市陰坡主要分布在行政界線周邊,與其DEM高差顯著相關;吉安市區及外圍區域以陽坡為主;半陽坡、半陰坡覆蓋整個市域。
圖表5:吉安市地形坡向圖
圖片來源:作者自繪
(三)生態敏感性評價
生態敏感性是生態系統對人類活動干擾和自然環境變化的敏感程度,即當生態系統遇到干擾時,生態環境問題出現的概率大小。通過生態敏感性指標值可以判別出研究區域生態環境的脆弱度及環境的恢復速度,用于衡量地塊的生態承載力。
在生態敏感性指標評價基礎上,可將研究地塊劃分為敏感區域和不敏感區域兩大類,針對敏感區域則需要加以控制或保護,涵蓋包括區域生物、土壤、氣候、水資源、地質、地貌、生態環境等屬于生態范疇的所有內容。
1、基于GIS的生態敏感性分析技術路線圖
運用GIS技術對區域生態敏感性分析具體技術路線圖如下所示:
圖表6:生態敏感性分析技術路線圖
2、生態敏感性評價指標構建
自然生態問題大多是由于自然因素和人為活動綜合作用所引發的結果,因此在選取生態評價因子時需同時兼顧自然和人為因素(王凱等,2009)[3]。吉安作為山水城市,自然環境因素的特殊性主要表現為地形結構復雜,水網、水庫密布,植被覆蓋廣泛。2015年11月,原環境保護部發布的《全國生態功能區(修編版)》將吉安劃定為“羅霄山脈水源涵養與生物多樣性保護重要區”,并提出“…保護恢復森林生態系統,加大水源涵養林保護力度…,…嚴格執行封山育林,禁止無序采礦、毀林開荒等行為”。可見,森林、水、礦產、土地等自然資源對地區生態環境的重要性不言而喻。
鑒于此,本文在選取生態敏感性評價因子時將同時兼顧吉安生態條件和城市規劃學派的通常做法,選取植被覆蓋度因子、坡度因子、水環境因子、燈光指數因子、土地利用類型因子5大指標,以此構建吉安市生態敏感性評價體系。各生態因子的具體含義及敏感性分級如下表所示:
圖表7:生態敏感性指數分級標準
*參考文獻
[3]王凱,田國行,崔莉.RS和GIS支持下的銅山風景區生態敏感性分析[J].西北林學院學報,2009,24(05):200-203+228.
[4]武鵬達,魯學軍,侯偉,嚴長清.GIS支持下土地生態環境敏感性評價——以金壇市為例[J].測繪科學,2016,41(02):81-86.
[5]楊雪,張文忠.基于柵格的區域人居自然和人文環境質量綜合評價——以京津冀地區為例[J].地理學報,2016,71(12):2141-2154.
3、生態敏感性因子與產業選擇路徑關系
通過生態敏感性程度對區域進行敏感性劃分,根據不同敏感性級別選擇適合產業,有助于城市規劃者布局適宜產業,是一種有效的產業選擇手段。
圖表8:各生態因子對產業選擇路徑的影響
4、吉安市生態敏感性評價與產業發展路徑選擇
利用GIS軟件將各生態敏感性因子轉變為像元大小為30m*30m的柵格數據圖,再利用吉安市行政區域矢量圖對柵格進行單元數據統計,最終得到各單因子生態敏感性分析結果。各因子具體結果表征如下。
(1)植被覆蓋度因子
吉安市植被覆蓋高度敏感區主要分布在西南方向,以湘贛兩省交界處的羅霄山脈為主,涉及井岡山市、遂川縣和永新縣三地,市區周邊敏感度較低;整個區域中度和高度敏感區占比分別為23.25%、50.09%,不敏感和低度敏感區合計占比不到27%。表明吉安市植被覆蓋率高,生態環境較好,具有發展林下經濟的潛力。
圖表9:吉安市植被覆蓋度因子生態敏感性圖
圖片來源:作者自繪
(2)坡度因子
坡度越大的區域,水土流失后治理難度越大,因此區域敏感性越高。坡度因子中度和高度敏感地區集中于行政邊界四周,占整個吉安市轄域面積約73%,不敏感地區面積占比不到14%,說明在產業載體建設時,應傾向于吉安市區、泰和縣、吉安縣等周邊區域。
圖表10:吉安市坡度因子生態敏感性圖
圖片來源:作者自繪
(3)水環境因子
水環境中高度敏感區域同水體走勢息息相關。從圖中可發現,距離水域1公里以內(中高敏感區域)的區域面積占全市約40%,表明吉安市水資源豐富,在布局相關產業時應當充分考慮所布局產業對區域水資源的承載壓力。
圖表11:吉安市水環境因子生態敏感性圖
圖片來源:作者自繪
(4)燈光指數因子
全市人類活動主要聚集在城區范圍,形成了以吉安市區為主,各縣城區為輔的格局。整個區域的高度敏感地區(人類活動不頻繁)占比最高,達到95%以上,表明吉安市經濟活動具有顯著的聚聚現象,各類要素集中于主城區,在布局相關產業(商服業、工業)時應優先傾向于城區。
圖表12:吉安市燈光指數因子生態敏感性圖
圖片來源:作者自繪
(5)土地利用類型因子
轄區范圍內林地、草地、水體、濕地土地類型(中高度敏感)占比最高,達到73.60%;除去耕地外,建設用地占比不足3%,且主要集中于吉安市區周邊城區。吉安在產業布局上,應當依據地區土地類型合理選擇產業,工業和服務業類產業應優先在吉安市周邊城區進行落位,而依托于生態環境發展的農林牧漁及康養旅游產業可布局在井岡山市、遂川縣縣等區域。
圖表13:吉安市土地利用類型因子生態敏感性圖
圖片來源:作者自繪
(四)結論及建議
1、結論
通過對吉安市生態敏感性評價研究,可發現:
1)吉安市屬于山地丘陵盆底地貌,大部分地形坡度在25°以下,可耕種面積規模較大,但在建筑物載體方面,可直接建設的面積不足14%。
2)吉安市植被覆蓋率高、水資源豐富,轄區超過70%面積的土地植被覆蓋率在50%以上。
3)全市經濟活動主要聚集在市區及各縣城區域,具有顯著的集群現象。
4)區域建設用地較少,占全市面積不足3%,且主要分布于吉安市區及周邊城區。
5)轄區內濕地、林地、草地、水體的面積占比超過70%,具有良好的生態資源稟賦。
2、建議
針對以上結論,從產業規劃角度出發,提出以下建議。
1)吉安市具有良好的生態本底,生態用地占比高,適宜發展農林牧漁業、醫養康游及林下經濟等產業,在產業空間布局上,可重點瞄準井岡山市、遂川縣等區域。
2)在建設用地和地質坡度的約束條件下,工業項目、商服項目應布局在吉安市區及各縣城區,可重點瞄準吉安市區、泰和縣、吉安縣三地。
展望
目前,GIS技術廣泛應用于自然環境資源管理、城市與區域管理、基礎設施管理及商務、規劃和工程領域,并在環境影響評價、環境修復、土地利用規劃、城市管網布局、市場區域分析、項目選址等細分板塊應用愈發深入,取得的成果汗牛充棟。
隨著產業數字化、數字產業化及數字化治理趨勢的快速推動,筆者認為:未來,GIS技術將深度鏈接地區產業發展,把產業規劃、產業招商、產業運營通過空間可視化方式進行變革,從而實現規劃更生態、招商更精準、運營更有效的目標愿景。
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