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Ecological sensitivity of Shanghai City based on GIS spatial analysis.

GIS支持下上海城市生态敏感性分析


选取影响上海市生态环境的5个敏感性因子(河流湖泊、文物古迹及森林公园、地质灾害、土壤污染和土地利用),利用层次分析法(AHP)确定敏感性因子权重,结合GIS空间分析技术,把5个因子的敏感性划分为高度敏感、中度敏感、低度敏感和不敏感4个等级,最后得到上海城市生态敏感性的空间分布.结果表明:上海城市生态敏感性在空间分布上呈显著差异;不敏感区、低度敏感区、中度敏感区和高度敏感区分别占城市总面积的37.07%、5.94%、38.16%和18.83%.对上海城市生态敏感性进行研究,并提出其分区保护与建设措施,为上海市生态保护和经济发展提供科学参考.

In this paper, five sensitivity factors affecting the eco-environment of Shanghai City, i.e., rivers and lakes, historical relics and forest parks, geological disasters, soil pollution, and land use, were selected, and their weights were determined by analytic hierarchy process. Combining with GIS spatial analysis technique, the sensitivities of these factors were classified into four grades, i.e., highly sensitive, moderately sensitive, low sensitive, and insensitive, and the spatial distribution of the ecological sensitivity of Shanghai City was figured out. There existed a significant spatial differentiation in the ecological sensitivity of the City, and the insensitive, low sensitive, moderately sensitive, and highly sensitive areas occupied 37.07%, 5.94%, 38.16%, and 18.83%, respectively. Some suggestions on the City’s zoning protection and construction were proposed. This study could provide scientific references for the City’s environmental protection and economic development.


全 文 :GIS支持下上海城市生态敏感性分析*
曹建军**摇 刘永娟
(南京晓庄学院生物化工与环境工程学院, 南京 211171)
摘摇 要摇 选取影响上海市生态环境的 5 个敏感性因子(河流湖泊、文物古迹及森林公园、地质
灾害、土壤污染和土地利用),利用层次分析法(AHP)确定敏感性因子权重,结合 GIS 空间分
析技术,把 5 个因子的敏感性划分为高度敏感、中度敏感、低度敏感和不敏感 4 个等级,最后
得到上海城市生态敏感性的空间分布.结果表明:上海城市生态敏感性在空间分布上呈显著
差异;不敏感区、低度敏感区、中度敏感区和高度敏感区分别占城市总面积的 37郾 07% 、
5郾 94% 、38郾 16%和 18郾 83% . 对上海城市生态敏感性进行研究,并提出其分区保护与建设措
施,为上海市生态保护和经济发展提供科学参考.
关键词摇 生态敏感性摇 空间分析摇 GIS摇 上海市
文章编号摇 1001-9332(2010)07-1805-08摇 中图分类号摇 X171. 1摇 文献标识码摇 A
Ecological sensitivity of Shanghai City based on GIS spatial analysis. CAO Jian鄄jun, LIU
Yong鄄juan (School of Bio鄄chemical and Environmental Engineering, Nanjing Xiaozhuang Universi鄄
ty, Nanjing 211171, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(7): 1805-1812.
Abstract: In this paper, five sensitivity factors affecting the eco鄄environment of Shanghai City,
i. e. , rivers and lakes, historical relics and forest parks, geological disasters, soil pollution, and
land use, were selected, and their weights were determined by analytic hierarchy process. Combi鄄
ning with GIS spatial analysis technique, the sensitivities of these factors were classified into four
grades, i. e. , highly sensitive, moderately sensitive, low sensitive, and insensitive, and the spatial
distribution of the ecological sensitivity of Shanghai City was figured out. There existed a significant
spatial differentiation in the ecological sensitivity of the City, and the insensitive, low sensitive,
moderately sensitive, and highly sensitive areas occupied 37郾 07% , 5郾 94% , 38郾 16% , and
18郾 83% , respectively. Some suggestions on the City爷s zoning protection and construction were pro鄄
posed. This study could provide scientific references for the City爷 s environmental protection and
economic development.
Key words: ecological sensitivity; spatial analysis; GIS; Shanghai City.
*江苏省高校“青蓝工程冶项目(2154005)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jjuncaol@ 163. com
2009鄄11鄄19 收稿,2010鄄04鄄19 接受.
摇 摇 生态敏感性指生态系统对人类活动干扰和自然
环境变化的反映程度,表征发生区域生态环境问题
的难易程度和概率大小[1] . 在自然状态下,各种生
态过程维持着一种相对稳定的耦合关系,保证着生
态系统的相对稳定,而当外界干扰超过一定限度时,
这种耦合关系将被打破,某些生态过程会趁机膨胀,
导致严重的生态问题.事实上,生态敏感性就是生态
系统对由于内在和外在因素综合作用引起的环境变
化的响应的强弱程度[2-3] .敏感性高的区域,生态系
统容易受损,应该是生态环境保护和恢复建设的重
点,也是人为活动受限或禁止的地区.目前对生态敏
感性的研究主要集中在对单一环境要素的研究,如
国内有关土壤和生态系统对酸沉降敏感性[4-5]、盐
渍化的动态敏感性[6]、地质环境敏感性、流域生态
的敏感性及恢复力研究[7-8]等. 生态敏感性的综合
性研究不多,仅见生态环境脆弱态势评价研究[9]、
黔中地区生态环境敏感性评估[10]、中国北方 13 省
生态敏感性分析[11]、北京市域生态敏感性综合评
价[12]等.研究尺度上以大尺度居多,如流域[13]、地
区或省级区域[14-18]等,以县级或镇级的小尺度的研
究较少[19-20] .关于城市生态敏感性的研究则更少,
研究方法尚处于探索与发展阶段,指标体系的选择
也存在较大的随意性,没有统一标准. 基于这种情
形,本文在市级尺度上,以上海市为例,在借鉴相关
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 7 月摇 第 21 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
C`hinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2010,21(7): 1805-1812
研究成果的基础上[21],选取能反映上海生态敏感性
的因子:河流湖泊、文物古迹及森林公园、地质灾害、
土壤污染和土地利用,对上海市生态敏感性进行研
究,得出上海生态敏感性区域以及今后的生态发展
空间,为上海的城市建设和发展提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
上 海 市 ( 30毅 40忆—31毅 53忆 N, 120毅 51忆—
122毅12忆 E)地处长江三角洲前缘,东濒东海,南临杭
州湾,西接江苏和浙江两省,北界长江入海口. 全市
总面积 8239郾 01 km2 .上海境内绝大部分为平原,是
长江三角洲冲积平原的一部分,平均海拔 4 m,依地
貌形态及其成因可划分为河口三角洲平原、西部湖
沼平原、东部滨海平原和黄浦江漫滩冲击平原.该区
属亚热带季风气候,春暖干旱、夏无酷暑、秋季凉爽、
冬无严寒,年温差小、日温差大;干湿分明,每年 5—
10 月为雨季,年均气温 15 益 ~ 21 益 .目前,全市绿
化覆盖率已达 27% ,人均公共绿地面积超过 7 m2 .
但在城市化过程中,滩涂围垦、外来生物入侵、环境
污染等生态环境问题日益严重.
1郾 2摇 数据来源
生态敏感性分析所用数据主要来源于统计、遥
感和规划 3 大类(表 1).由于遥感和规划等空间数
据出自不同单位,具有不同数据类型,在统一到 Arc鄄
GIS平台过程中存在投影信息丢失、无法匹配等问
题,因此,首先利用 ArcGIS 软件对相关数据和图件
进行重新配准、投影变化、矢量化等处理,统一为 Al鄄
bers投影下的 shapefile数据格式,并统一比例尺.统
一使用 2008 年或年份较接近的数据.
1郾 3摇 研究方法
生态敏感性通常是生态系统受到多因子共同作
用而呈现出的抗干扰能力,往往需要定性和定量方
法相结合进行评价. 本文采用层次分析法( analytic
hierarchy process, AHP)对上海市的生态敏感性进
行评价.由于生态系统具有综合性和复杂性,生态敏
感性指标的选取不宜过细,否则难免交叉重叠.为减
小指标之间的相关性,并考虑数据的可获得性,
AHP只包括目标层和指标层. 其中,目标层为综合
生态敏感性;指标层为生态环境的 5 个敏感因子:河
流湖泊、文物古迹及森林公园、地质灾害、土壤污染
和土地利用.研究区域河流湖泊密布,而水体能够很
好地反映生态敏感性;上海的文物古迹和森林公园
众多,多数处于保护区内,也是生态敏感的地区;上
海市位于软土盖层发育的临江滨海平原,其自身的
地貌地质环境特征,决定了在外动力作用下其产生
的地质灾害对生态环境具有很高的生态敏感性;随
着城市化的进程,城市土壤污染趋于严重,对生态环
境造成了很大影响,所以生态环境对土壤污染具有
很高的敏感性;另外,不同的土地利用方式对生态环
境也有不同的影响.因此,选取以上 5 个生态环境问
题作为 AHP指标层要素.
表 1摇 上海市生态敏感性分析所用数据
Tab. 1摇 Data of ecological sensitivity analysis in Shanghai City
序号
Number
名 称
Name
格 式
Format
投 影
Projection
备 注
Note
1 上海市土地利用规划数据Data of land use planning in Shanghai City Word
无投影
No projection
表格
Table
2 上海市人口统计数据Data of demographic in Shanghai City Excel
无投影
No projection
表格
Table
3 上海 2008 年土地利用类型图Map of land use of 2008 in Shanghai City Grid
无投影
No projection
投影转换、研究区提取
Projection conversion, extrac鄄
tion of the study area
4 覆盖研究区的 TM遥感影像图Remote sensing image of TM covered study area Tiff UTM
图像拼接
Image mosaic
5 上海市主要河道图Map of main rivers in Shanghai City Jpg
无投影
No projection
重新配准、矢量化
Image re鄄registration, vector
6 上海市文物古迹分布图Spatial distribution map of historical relics in Shanghai City Shape file
无投影
No projection
重赋投影
Re鄄projection
7 上海市森林公园分布图Spatial distribution map of forest parks in Shanghai City Shape file
无投影
No projection
重赋投影
Re鄄projection
8 上海市地质灾害分区图Spatial distribution map of geological disasters in Shanghai City Shape file
无投影
No projection
重赋投影
Re鄄projection
9 上海市土壤污染等级分布图Spatial distribution map of grade of soil pollution in Shanghai City Shape file
无投影
No projection
重赋投影
Re鄄projection
10 上海市行政边界图Map of administrative boundary in Shanghai City Shape file
无投影
No projection
重赋投影
Re鄄projection
6081 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
摇 摇 利用 GIS空间分析方法,针对河流湖泊、文物古
迹及森林公园、地质灾害、土壤污染和土地利用等生
态问题,分别得出敏感性分布图,并进行单因子生态
敏感性评价.结合相应的现状评价标准,参考刘耀龙
等[22]、曹小娟等[23]的研究成果,以及作者在上海市
生态环境规划项目的研究成果,考虑实际中各因子
与生态环境问题之间的关系,将各因子的敏感性分
为 4 级:高度敏感、中度敏感、轻度敏感和不敏感
(表 2).
单因子分析得出的生态环境敏感性只能反映某
一因子的作用,不能综合反映生态环境敏感性区域的
变异.对上述 5个因子分别赋值,计算敏感性指数:
SS j = n 仪
n
i = 1
C i (1)
式中:SS j为 j空间单元生态敏感性指数,其空间栅格
单元为 50 m 伊 50 m;C i 为 i因素敏感性等级值;n为
因子数.利用 GIS中的空间叠加分析功能,得到上海
市综合生态敏感性空间分布图. 根据综合生态敏感
值划分敏感性等级:其值在 6郾 1 ~ 8郾 0 为高度敏感,
4郾 1 ~ 6郾 0 为中度敏感,2郾 1 ~ 4郾 0 为低度敏感,1郾 0
~ 2郾 0 为不敏感.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 单因子生态敏感性
2郾 1郾 1 河流湖泊的生态敏感性 摇 研究区内水网密
集,河流湖泊众多,基于水域因子的生态敏感性总体
较高.其中,高度和中度敏感区占研究区总面积的
47郾 07% ,主要为湖泊、骨干河道及其周边 1 km 范
围、重要河道及其周边 1 km 范围,主要分布在中心
九城区以外的其他区县,特别是淀山湖水源地;低度
敏感区占研究区的 40郾 63% ,主要为一级河道及其
周边 1 km 范围;不敏感区占研究区的 12郾 30% ,主
要为建设用地及居住用地等(图 1、表 3).
2郾 1郾 2 文物古迹及森林公园的生态敏感性摇 上海市
文物古迹及森林公园的保护名录见表 4. 上海市文
物古迹及森林公园的生态敏感性总体不高,高度和
中度敏感区占研究区总面积的 9郾 31% ,集中在城市
东北和西北部,主要分布于宝山、嘉定、青浦和松江
区.上海市现有的 3 种国家重点野生保护植物,即香
樟(Cinnamomum camphora)、舟山新木姜子(Neolit鄄
sea sericea)和天竺桂(Cinnamomum japonicum)均分
布于高度生态敏感区. 低度敏感区占研究区总面积
的 12郾 41% ;不敏感区占研究区总面积的 78郾 23% ,
集中在城市中部地区,主要为上海市中心九城区,其
商业发达、人口稠密(图 2、表 3).
2郾 1郾 3 地质灾害的生态敏感性摇 上海市地质灾害的
生态敏感性总体较高,高度敏感区占研究区总面积
的 28郾 31% ,主要分布在城市东北部的崇明县以及
中心九城区.其中,崇明县由于紧靠长江口经常会遭
受潮灾和涝灾的影响;中心城区建筑工程高度集中,
表 2摇 上海市生态敏感性影响因子及其分级
Tab. 2摇 Impact factors and grades of ecological sensitivity in Shanghai City
影响因子
Impact factor
生态敏感性分级 Classification of ecological sensitivity
高度敏感
Highly sensitive
中度敏感
Moderately sensitive
低度敏感
Low sensitive
不敏感
Insensitive
河流湖泊
Rivers and lakes
湖泊、骨干河道及其周边
1 km范围 Lakes, key riv鄄
ers and 1 km around them
重要河道及其周边 1 km
范围 Important rivers and
1 km around them
一级河道及其周边 1 km
范围 General rivers and
1 km around them
其他区域 Other regions
文物古迹及森林公园
Historical relics and
forest parks
500 m 范围以内 Range
within 500 m
500 m ~ 2 km 范围以内
Range between 500 m and
2 km
2 ~ 5 km 范围以内 Range
between 2 and 5 km
5 km范围以外 Range out鄄
side the 5 km
地质灾害 Geological disasters 地面沉降>10郾 5 mm Sub鄄
sidence was over than
10郾 5 mm
地面 沉 降 < 10郾 5 mm,
>8郾 0 mm Subsidence be鄄
tween 8郾 0 mm and 10郾 5
mm
地 面 沉 降 < 8 mm,
> 3 mm Subsidence be鄄
tween 3 mm and 8 mm
地面沉降<3 mm Subsid鄄
ence was less than 3 mm
土壤污染 Soil pollution 不能有任何重金属、农药
的污染 No heavy metal
and pesticide pollution
允许有少量重金属、农药
的 污 染 Allow a small
amount of heavy metal and
pesticide pollution
允许有重金属、农药轻度
的污染 Allow mild heavy
metal and pesticide pollu鄄
tion
重金属、农药的污染严重
Serious pollution of heavy
metal and pesticide
土地利用 Land use 绿地、林地、坑塘养殖水
面、河流、湖泊水库 Green
space, forest land, aqua鄄
culture pond, rivers, lakes
and reservoirs
滩涂、苇地、沼泽地 Tidal
flat, reed field, swamp
耕 地、 园 地 Cultivated
land, orchard
建设用地、未利用土地
Construction land, unused
land
70817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 曹建军等: GIS支持下上海城市生态敏感性分析摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 上海市 5 个生态敏感性因子及综合生态敏感性
Tab. 3摇 Five ecological sensitivity factors and comprehensive ecological sensitivity in Shanghai City
分区
Subregion
河流湖泊
Rivers and lakes
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
文物古迹及森林公园
Historical relics
and forest parks
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
地质灾害
Geological
disasters
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
土壤污染
Soil pollution
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
土地利用
Land use
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
综合生态敏感性
Comprehensive
ecological sensitivity
面积
Area
(km2)
所占比
例 Rate
(% )
高度敏感
Highly sensitive 1202郾 07 14郾 59 397郾 94 4郾 83 2332郾 46 28郾 31 478郾 69 5郾 81 1576郾 12 19郾 13 1551郾 41 18郾 83
中度敏感
Moderately sensitive 2676郾 03 32郾 48 369郾 11 4郾 48 3578郾 20 43郾 43 4673郾 17 56郾 72 402郾 89 4郾 89 3144郾 01 38郾 16
低度敏感
Low sensitive 3347郾 51 40郾 63 1022郾 46 12郾 41 2084郾 47 25郾 30 2692郾 51 32郾 68 3131郾 65 38郾 01 489郾 40 5郾 94
不敏感
Insensitive 1013郾 40 12郾 30 6449郾 50 78郾 28 243郾 87 2郾 96 395郾 47 4郾 80 3127郾 53 37郾 96 3055郾 02 37郾 07
图 1摇 上海市河流湖泊生态敏感性空间分布
Fig. 1摇 Spatial distribution of ecological sensitivity of rivers and
lakes in Shanghai City.
地下水开采较集中,地面下沉较大.上海市地面沉降
是加速潮灾、涝灾等自然灾害的风险源.中度敏感区
占研究区总面积的 43郾 43%,主要分布在闵行区、浦
东区以及南汇区的南部,这些地区的工程地质条件较
差,地下水开采量较多.低度敏感区占研究区总面积
的 25郾 30%,主要集中在金山区、奉贤区、青浦区以及
南汇区北部,这些地区的工程地质条件较好,地下水
开采量较少.不敏感区占研究区总面积的 2郾 96%,主
要分布在松江区北部和金山区南部,这里湖沼、滨海
平原基底隆起,地下水开采量少(图 3、表 3).
2郾 1郾 4 土壤污染的生态敏感性 摇 伴随城市化进程,
上海市土壤污染趋于严重,主要污染物为重金属、有
机氯农药、多环芳烃、农业营养元素、放射性类等.上
海市土壤污染的生态敏感性总体较高,高度敏感区
占研究区总面积的5郾 81% ,主要集中在淀山湖和沿
图 2摇 上海市文物古迹及森林公园生态敏感性空间分布
Fig. 2摇 Spatial distribution of ecological sensitivity of historical
relics and forest parks in Shanghai City.
图 3摇 上海市地质灾害生态敏感性空间分布
Fig. 3摇 Spatial distribution of ecological sensitivity of geological
disasters in Shanghai City.
8081 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 4摇 上海市文物古迹及森林公园保护名录
Tab. 4摇 Protection list of historical relics and forest parks in Shanghai City
序号
Number
名称
Name
地点
Location
序号
Number
名称
Name
地点
Location
1 秋霞圃
Qiuxiapu Park
嘉定镇
Jiading Town
15 唐经幢
Tang Pillar Column
仓桥镇
Cangqiao Town
2 法华塔
Fahua Tower
嘉定镇
Jiading Town
16 醉白池
Zuibai Pond
松江镇
Songjiang Town
3 孔庙
Confucian Temple
嘉定镇
Jiading Town
17 方塔园
Fangta Park
松江镇
Songjiang Town
4 吴兴寺
Wuxing Temple
外冈镇
Waigang Town
18 天马山护珠塔
Tianmashan Care Pearl Tower
天马山镇
Tianmashan Town
5 南翔双塔
Nanxiang Double鄄Tower
南翔镇
Nanxiang Town
19 松江清真寺
Songjiang Mosque
佘山镇
Sheshan Town
6 宝山古城墙遗址
Baoshan Ancient City
Wall Ruins
杨行镇
Yangxing Town
20 报国寺
Baoguo Temple
朱家角镇
Zhujiajiao Town
7 吴凇西炮台遗址
Wusong West Barracks Site
宝山镇
Baoshan Town
21 崇明学宫
Chongming Learning Palace
湄洲新村
Meizhou New Village
8 钦赐仰殿
Chincheeyang Temple
陆家嘴金融贸易区
Lujiazui Finance and Trade
Zone
22 唐一岑庙
Tangyicen Temple
城桥镇
Chengqiao Town
9 万佛阁
Wanfo Temple
奉城镇
Fengcheng Town
23 寿安寺
Shouan Temple
老校港渔民粗村
Laojiaogang Fishermen爷s
Village
10 福泉寺
Fuquan Temple
老港镇
Laogang Town
24 海湾国家森林公园
Gulf National Forest Park
11 通津桥
Tongjin Bridge
新寺镇
Xinsi Town
25 佘山国家森林公园
Sheshan National Forest Park
12 拓林古文化遗址
Tuolin Ancient Cultural Sites
拓林镇
Tuolin Town
26 东平国家森林公园
Dongping National Forest
Park
13 华严塔
Huayan Tower
松隐镇
Songyin Town
27 共青国家森林公园
Gongqing National Forest
Park
14 李塔
Li Tower
李塔汇镇
Litahui Town
28 滨江森林公园
Binjiang Forest Park
图 4摇 上海市土壤污染生态敏感性空间分布
Fig. 4摇 Spatial distribution of ecological sensitivity of soil pollu鄄
tion in Shanghai City.
黄浦江两岸的带状区域以及沿江、沿海的滩涂地,这
些区域是上海主要的水源地和自然保护区. 中度敏
感区占研究区总面积的 56郾 72% ,主要分布在中心
城区以外的其他区县,为建设用地与农用地的混合
地区.低度敏感区占研究区总面积的 32郾 68% ,分布
在崇明县大部、南汇区南部和金山区南部,这些地方
远离城区,人口密度较小,主要是耕地、林地和园地.
不敏感区占研究区总面积的 4郾 80% ,主要集中在上
海中心城区以及周边局部工业地区,土壤污染最严
重(图 4、表 3).其中玉类土壤主要分布在上海三岛
及上海东南部地区,芋类和超芋类土壤主要分布在
上海市区.污染重点地区是浦东、宝山、嘉定、闵行和
南汇 5 区,土壤污染的比例达 30% ~ 52% (数据为
上海市生态环境规划项目研究成果).
2郾 1郾 5 土地利用的生态敏感性摇 上海市的土地利用
类型主要有耕地、林地、园地、水体、其他建设用地
等,组成了城市生态系统、农田生态系统、森林生态
系统和湿地生态系统. 上海土地利用生态敏感性总
体不高,高度和中度敏感区占研究区总面积的
90817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 曹建军等: GIS支持下上海城市生态敏感性分析摇 摇 摇 摇 摇 摇
24郾 02%,主要分布在上海三岛及市东南和西南部地
区,以及西部地区的淀山湖、沿黄浦江两岸地区的水
体和沿海、沿江的潮滩.这些地区的土地类型主要是
林地、绿地、水体,对于城市生态环境的改善起到非常
重要的作用.低度敏感区占研究区总面积的 38郾 01%,
主要为郊区(县)的耕地和园地.不敏感区占研究区的
37郾 96%,主要集中在中心城区,还包括其他区县的居
民点、工矿和商业建设用地(图 5和表 3).
2郾 2摇 综合生态敏感性
2郾 2郾 1 生态敏感因子权重的确定摇 选择 20 位生态
学、环境科学、地理科学、土地科学等领域的专家,使
用 AHP方法,两两比较单因子对生态环境的重要
性,对各敏感性因子按照 7 分制进行打分.相对很重
要:赋值 7,相反赋值 1 / 7;相对重要:赋值 5,相反赋
值 1 / 5;相对比较重要:赋值 3,相反赋值 1 / 3;同等
重要:赋值 1. 统计多个专家的打分结果,取众数分
值,得到 5伊5 判断矩阵.将矩阵的最大特征根= 5郾 44
和 n=5 代入一致性检验公式,CI=(姿max-n) / (n-1)
得到 CI = 0郾 11. 5 阶矩阵在理论上的平均随机一致
性指标 RI = 1郾 12,判断矩阵的随机一致性比,CR =
CI / RI= 0郾 11 / 1郾 12 = 0郾 098 <0郾 10,故认为判断矩阵
具有令人满意的一致性. 再求出最大特征根对应的
特征向量,归一化处理后得到单因子的重要性权重
值 W=[0郾 2769,0郾 0876,0郾 0334,0郾 2156,0郾 3865] .
2郾 2郾 2 综合生态敏感性分析摇 根据各个单因子的生
态敏感性空间分布数据,按照式(1)计算综合生态
敏感性指数.将利用 AHP方法得到的各个单因子的
权重值在 ArcGIS中进行叠加处理,即[河流湖泊]伊
图 5摇 上海市土地利用生态敏感性空间分布
Fig. 5摇 Spatial distribution of ecological sensitivity of land use
in Shanghai City.
0郾 2769+[文物古迹及森林公园] 伊0郾 0876+[地质灾
害]伊0郾 0334+[土壤污染] 伊0郾 2156 +[土地利用] 伊
0郾 3865,得到综合性生态敏感性的分值在 1郾 5 ~
7郾 2,参照上海市综合生态敏感性评价标准对综合生
态敏感性图进行重新分类,得出 4 个敏感等级的分
值分别为:高度敏感 7郾 2、中度敏感 4郾 8、低度敏感
2郾 9、不敏感 1郾 5. 最后得出上海市综合生态敏感性
空间分布图.
研究区生态敏感性总体较高,总的分布规律为
中心城区低郊区区县高;高度和中度敏感区占研究
区总面积的 56郾 99% ,主要分布在崇明县三岛以及
城市南部、西北部和西南部,为面积较大的湖泊、水
塘和河流、生态建设及农用地;低度敏感区仅占研究
区总面积的 5郾 94% ,主要是沿江、沿海的滩涂地以
及城市中的大面积的绿地;不敏感区占研究区总面
积的 37郾 07% ,主要为中心城区的居民、商业、工业
等建设用地(图 6 和表 3).
高度生态敏感区属脆弱生态环境区,极易受到
人为干扰,而且一旦破坏很难短期恢复,此类区域可
作为保护区.对于高度敏感区内的保护区,应当禁止
开发建设活动,保持原生生态系统的完整性,避免人
为干扰.如对黄浦江上游准水源地的保护,上海市城
市规划建设用地在文物古迹及森林公园高度敏感区
内的面积比例不足 2% ,充分考虑了对文物古迹、历
史文化遗产的保护. 中度生态敏感区属于较脆弱的
生态环境区,较易遭受人为干扰,从而造成生态系统
的扰动与不稳定,此类区域可以作为控制发展区.对
于中度敏感区,应当提高区域森林覆盖率,促进生态
图 6摇 上海市综合生态敏感性空间分布
Fig. 6摇 Spatial distribution of comprehensive ecological sensitiv鄄
ity in Shanghai City.
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产业的发展,如积极发展风景林、经果林,营建独特
的湿地林,以及线、面结合的防护林带和构建海岛防
护林带.在部分区域,如城镇防护林带,结合人居、产
业环境建设,可以发展成为防护林公园.低度生态敏
感区和不敏感区,对生态环境的影响不大,可作为适
宜发展区,可作强度较大的开发,但必须严格控制
“三废冶.对于低度敏感区,应当加强河流、湖泊、海
岸、山坡等地的绿化建设,维持和恢复河道及滨水地
带的自然形态,保护和恢复湿地系统;充分利用地
形、水体、原有植被和历史文物等条件,加强区内植
物引种、育种研究,提高区域内绿地质量和生态效
益.对于生态不敏感地区,应当努力改善城市生态状
况,创造良好的人居环境,为市民提供游憩休闲园
地,完善城市可持续发展的重要基础设施.
3摇 结摇 摇 语
本研究以上海市为例,选取 5 个有代表性的生
态环境因子,在 GIS 空间分析技术的支持下,依据
AHP方法构建生态敏感性评价指标体系,计算出上
海市高度敏感、中度敏感、低度敏感、不敏感区占城
市总面积的比例分别为 18郾 83% 、38郾 16% 、5郾 94%
和 37郾 07% . 高度和中度敏感区主要分布在自然保
护区和风景名胜区,如崇明县三岛以及上海南部、西
北部和西南部,大部分是面积较大的湖泊、水塘和河
流、生态建设及农用地,这些地区为重点保护区域,
禁止开发活动;低度敏感区主要分布在沿江、沿海的
滩涂地以及城市中的大面积绿地,这些地区对开发
活动要适当限制和优化;不敏感区主要为中心城区
的居民、商业、工业等建设用地. 将生态敏感性分析
和建设用地适宜性分析相结合,能有效指导城市规
划,从而减小城市发展对生态环境破坏的风险.
目前,生态敏感性评价的理论和方法还不成熟,
在国家、省、县等尺度上亟待建立相对统一的生态敏
感性评价指标体系,形成生态敏感性评价技术导则,
客观指导在不同自然本底、不同发展水平、不同尺度
上的生态敏感性评价,从而形成由国家到地方(分
辨率由粗到细)的生态敏感性分区标准,不但使地
区间具有较好的可比性,更可为不同层次的主体功
能区划分、生态功能区划分、城市总体规划提供科学
依据.
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作者简介摇 曹建军,男,1976 年生,博士研究生. 主要从事
GIS空间决策支持和生态经济模拟研究,发表论文 10 篇.
E鄄mail: jjuncaol@ 163. com
责任编辑摇 肖摇 红
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