全 文 ：第 34卷 第 1期 生 态 科 学 34(1): 97−102
2015 年 1 月 Ecological Science Jan. 2015

收稿日期: 2013-11-12; 修订日期: 2014-12-02
基金项目: 高等学校学科“111 创新引智计划”(B08044)；中央民族大学 985 工程项目(MUC98504-14)
作者简介: 陈卓雅(1988—), 女, 硕士研究生, 研究方向生态规划, Email:czystella@sina.com
*通信作者: 郭泺, 女, 教授, 研究方向生态规划, Email:guoluo2010@163.com

陈卓雅, 郭泺, 薛达元. 基于 GIS 的新县生态敏感性分析[J]. 生态科学, 2015, 34(1): 97−102.
CHEN Zhuoya, GUO Luo, XUE Dayuan. GIS-based ecological sensitivity analysis in Xin County[J]. Ecological Science, 2015, 34(1):
97−102.

基于 GIS 的新县生态敏感性分析
陈卓雅 1, 郭泺 2,*, 薛达元 3
中央民族大学 生命与环境科学学院, 北京 100081

【摘要】 运用 GIS 技术, 基于新县 2012 年的土地利用数据, 选取河流水库、生物多样性、土地利用类型、自然保护区(含
森林公园及风景名胜区)、历史遗址和文物古迹 5 个有针对性的生态因子, 采用因子矢量叠加的方法, 对新县生态敏感性
进行分析。按敏感度高低将新县分为高敏感区、中敏感区、低敏感区和非敏感区, 并提出分区保护与发展的建议, 为新
县土地利用规划及生物多样性保护提供重要依据。结果表明: 新县生态敏感性在空间分布上呈显著差异, 高敏感区、中
敏感区、低敏感区和非敏感区分别占全县总面积的 75.12%、16.84%、3.45%、4.59%, 新县生态敏感性整体较高。

关键词：GIS; 生态敏感性; 生物多样性; 新县
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2015.01.015 中图分类号：Q149 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)01-097-06
GIS-based ecological sensitivity analysis in Xin County
CHEN Zhuoya1, GUO Luo2,*, XUE Dayuan3
College of Life and Environmental Science, Minzu University of China, Beijing 100081, China
Abstract: With GIS technology and the factor-overlay method, using the land use data of 2012, the ecological sensibility
analysis in Xin County, Henan Province, is conducted based on five selected factors, including rivers and reservoirs,
biodiversity, land use types, nature reserves (including forest parks and scenic spots), historical sites and cultural relics. Xin
County is divided into 4 kinds of zones: highly sensitive, moderately sensitive, low sensitive, and insensitive areas, which is
according to the comprehensive sensitivities. Advice for every zone is provided for land use planning and biodiversity
conservation. The results showed that there were significant differences in spatial distribution of ecological sensitivity in Xin
County, and the highly sensitive areas, moderately sensitive areas, low sensitive areas and insensitive areas occupied 75.12%,
16.84%, 3.45%, 4.59%, respectively. The ecological sensitivity of Xin County is relatively high on the whole.
Key words: GIS; ecological sensitivity; biodiversity; Xin County
1 前言
新县地处江淮分水岭, 属于淮河源头区域。淮
河源在 2008 年被确定为国家重要生态功能区, 是中
国南北过渡地带生物多样性最丰富的地区之一[1]。
新县是一个山区县, 森林覆盖率较高。县域内自然
保护区、森林公园、历史文化古迹及风景区较多, 全
县有 24%的土地被划为特殊保护区。近年来, 随着
经济的发展、工业化以及城市化进程的加快, 对自
然资源的过度开发及土地资源的不合理利用的同时
也带来了一系列生态环境破坏的问题。因此, 对新
县的土地开发建设必须立足于土地利用规划, 避开
98 生 态 科 学 34 卷

生态敏感性较强的地区, 在保护环境的同时发展社
会经济。
生态敏感性是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[2]。生态敏感性越高的区
域, 对外界环境变化越敏感, 其生态系统容易受损,
因此应该是生态保护的重点区域。目前, 国内对生
态敏感性的综合性研究多集中在大尺度上, 如万忠
成等[3]以辽宁省生态系统为研究对象进行生态敏感
性评价, 刘康等[4]以甘肃省为研究对象从水土流失、
土地沙漠化、土壤盐渍化方面入手分析其生态敏感
性, 贾良清等 [5]以安徽省域尺度生态系统为对象,
在对其生态敏感性评价的基础上进行生态功能区划,
贺秋华等[6]对黔中地区生态敏感性进行了综合分析,
陶星名等[7]对杭州市生态系统敏感性进行了评价并
提出环境保护对策。黄静等[8]以厦门市作为沿海城
市的代表, 对近 20 年土地利用变化下的生态敏感性
进行系统研究。而以县级及镇级的小尺度的生态敏
感性研究较少。
本文以新县为研究对象, 以新县生态环境调查
的资料为基础, 在 ArcGIS10.0 的支持下, 根据新县
特殊的地理位置及自然条件, 选取能代表新县生态
敏感性的因子: 河流水库、生物多样性、土地利用
类型、自然保护区(含风景名胜区)、历史遗址和文物
古迹, 通过因子矢量叠加求取最大值法, 对其生态
敏感性进行研究, 以期为新县土地利用规划及生物
多样性保护提供科学依据。
2 研究区概况
新县位于河南省信阳市东南部, 地理坐标东经
114°33′—115°12′, 北纬 31°28′—31°46′。全县总面积
1612 km2, 主要包括 15 个乡镇、1 个管理区、205
个行政村, 总人口为 35.8 万。县境轮廓近似长方形,
大别山主脉经境内中间横贯东西, 境内平均海拔
350 m。新县地处北亚热带向暖温带过渡地带, 气候
类型为大陆性湿润季风气候, 年平均气温 15.2 , ℃
年平均降水量 1313.8 mm。县域内有 6 大水系, 大、
小河流 92 条[9]。
2011 年新县生产总值达到 69.11 亿元, 工业企
业产值达到 23.9 亿元, 3 大支柱产业是医药制造业、
农副食品加工业、机械制造业。未来工业发展主要
以市场为导向, 以发展轻型工业为主。茶产业发展
较快, 茶园总面积达到 12.0 万亩。新县是一个山区
县, 林地面积占土地总面积的 59.67%, 林业总产值
达 16.1 亿元。
新县位于淮河源头区域, 是我国南北过渡地带,
因而动植物资源十分丰富。新县动物共有 1296 种;
植物共有 2389 种, 其中维管植物 171 科 695 属 1907
种, 国家级珍稀濒危保护植物 18科、22属、24种, 其
多样性无论在种类和数量上在河南省均极为罕见,
是河南省的“标本库”。新县具有得天独厚的自然资
源及区位优势, 因此在城市建设及土地开发过程中
加强对其生态环境的保护尤为重要。
3 研究方法
3.1 生态敏感因子的选择
本研究中的生态敏感性分析主要针对新县土地
利用建设中可能出现的生物多样性保护的问题, 结
合新县山地面积较大、保护区较多以及人类活动易
对生物资源影响等现实情况, 考虑到数据的可获得
性, 从自然条件和人类活动两个方面选取了对生物
资源影响较大的河流水库、生物多样性、土地利用
类型、自然保护区(含森林公园及风景名胜区)、历史
遗址和文物古迹 5 个因子作为新县生态敏感性分析
的主要影响因子。
3.1.1 河流水库
新县县域内河流水库密布, 有 6 大水系(潢河水
系、白露河水系、竹竿河水系、寨河水系、倒水水
系、举水水系), 大、小河流 92 条, 作为淮河源重要
生态功能区的组成部分, 优先保护其水源涵养功
能、保护湿地刻不容缓, 因此河流水库能够很好的
反映当地的生态敏感性。
3.1.2 生物多样性
新县地处我国南北过渡带, 动植物资源十分丰
富。境内有国家重点保护植物: 银杏(Ginkgo biloba
L.)、水杉(Metasequoia glyptostroboides Hu et W. C.
Cheng)、红豆杉(Taxus chinensis (Pilger) Rehd.)、球果
香榧(Torreya grandis Fort. ex Lindl. cv. Merrillii Hu)、金
钱松(Pseudolarix amabilis (J. Nelson) Rehder)等; 国家
一级珍贵树种: 香果树(Emmenopterys henryi Oliv.); 国
家二级珍贵树种: 刺楸(Kalopanax septemlobus (Thunb.)
Koidz.)、杜仲(Eucommia ulmoides Oliver)、楠木(Phoebe
zhennan S. Lee et F. N. Wei)、水青树(Tetracentron
1 期 陈卓雅, 等. 基于 GIS 的新县生态敏感性分析 99

sinense Oliv.)、榉树(Zelkova serrata (Thunb.) Makino)
等; 国家重点保护动物有白鹳(Ciconia ciconia L.)、
金雕(Aquila chrysaetos)、金钱豹(Panthera pardus
L.)、小灵猫(Viverricula indica Desmarest)、水獭(Lutra
lutra L.)等[9]。这些生物的生境都是应该重点保护的
区域, 属于生物生存的环境敏感区。
3.1.3 土地利用类型
新县的土地利用类型主要有耕地、园地、林
地、城乡建设用地、水域等, 组成了农田生态系统、
森林生态系统、城市生态系统、湿地生态系统。
不同的土地利用类型对生态环境的影响也不同。
因此, 要从土地利用类型上对地域的生态敏感性
进行分析。
3.1.4 自然保护区(含森林公园及风景名胜区)
研究区内有金兰山国家级森林公园、连康山国
家级自然保护区、香山湖国家水利风景区、黄毛尖
省级森林公园、将军山风景区、天台山风景区、九
龙潭等众多风景名胜区, 其生态价值较高, 所以将
自然保护区(含森林公园及风景名胜区)作为生态敏
感性分析的评价因子之一。
3.1.5 历史遗址和文物古迹
新县红色历史厚重, 历史遗址和文物古迹较多,
其中国家级 7 处, 如中共中央鄂豫皖分局旧址、红
四方面军总部旧址、中国工农红军二十五军司令部
旧址等; 省级保护地有 16 处, 如鄂豫皖边区苏维埃
旧址、许世友将军故居、中国工农革命军第七军司
令部旧址等。部分遗址位于保护区及风景区内, 也
是生态敏感的地区。
3.2 评价指标体系的构建
本研究采用层次分析法[10-11]及因子矢量叠加求
取最大值法对新县生态敏感性进行研究, 构建评价
指标体系。目标层为新县综合生态敏感性, 指标层
分别为 5 个敏感性因子: 河流水库、生物多样性、
土地利用类型、自然保护区(含森林公园及风景名胜
区)、历史遗址和文物古迹。考虑到实际中各因子和
各因子要素对生态敏感性的重要程度不同, 将上述
5 个因子(一级指标)和其对应的二级指标赋予不同
的等级: 高度敏感、中度敏感、低度敏感和非敏感
(见表 1)。

表 1 新县生态敏感性评价指标体系
Tab. 1 Ecological sensitivity evaluation system for Xin County
评价因子 分级因子 分级赋值 敏感性等级
河流、水库及周边 100 m 范围以内核心区 10 高度敏感
距离河流、水库周边 100-200 m 范围以内缓冲区 7 中度敏感
距离河流、水库周边 200-500 m 范围以内影响区 4 低度敏感
河流水库
距离河流、水库周边 500 m 范围以外 1 非敏感
植物和动物物种总数为 2000 种及以上的地区 10 高度敏感
植物和动物物种总数在 900-2000 种之间的地区 7 中度敏感
植物和动物物种总数在 500-900 种之间的地区 4 低度敏感
生物多样性
植物和动物物种总数在 500 种以下的地区 1 非敏感
林地、河流、水库 10 高度敏感
草地、耕地 7 中度敏感
园地、其他农用地 4 低度敏感
土地利用类型
城乡建设用地 1 非敏感
保护级别为国家级 10 高度敏感
保护级别为省级 7 中度敏感
保护级别为市级 4 低度敏感
自然保护区(含森林公园及
风景名胜区)
非保护区 1 非敏感
历史遗址和文物古迹及周边 100 m 范围以内 10 高度敏感
距离历史遗址和文物古迹周边 100-500 m 范围以内 7 中度敏感
距离历史遗址和文物古迹周边 500-1500 m 范围以内 4 低度敏感
历史遗址和文物古迹
距离历史遗址和文物古迹周边 1500 m 范围以外 1 非敏感
100 生 态 科 学 34 卷

为了便于在 GIS 空间分析中获得计算结果, 需
要把描述性的等级转化成数值, 在 ArcGIS10.0 平台
建立各因子的图形库和属性库, 绘制各单因子的生
态敏感性图, 然后用空间叠加分析的方法得到新县
综合生态敏感性图(所用数据见表 2)。由于各单因子
的生态敏感性存在一定的差异, 如果用传统的因子
加权求和叠加方法研究新县综合生态敏感性, 其单
因子的研究结果有可能会局部抵消或放大, 同时权
重的确定有一定的主观性, 从而会影响评价结果。
本研究结合新县河流水库及保护区较多等现实情
况, 选用因子矢量叠加求取最大值法进行分析, 相
对于传统的栅格叠加具有更准确、保证区块完整性
等优点[12–14]。计算公式为: ESI=max(ESi)[15], i=1,2,
3,4,5, ESI为生态敏感性总指数, ESi为第 i个因子的
得分值。
4 结果与分析
4.1 单因子生态敏感性
4.1.1 河流水库的生态敏感性
河流在县域内的分布较广, 水库主要分布在泗
店乡、浒湾乡、周河乡、陈店乡等地。河流水库的
高敏感区面积为 255.36 km2, 占总面积的 15.84%,
主要为河流水库及周边 100 m 核心区的范围; 中
敏感区面积为 284.12 km2, 占总面积的 17.63%,
主要为河流水库周边 100 m至 200 m的范围; 低敏
感区面积为 469.52 km2, 占总面积的 29.13%, 主
要为河流水库 200 m至 500 m的范围; 非敏感区面
积为 603 km2, 占总面积的 37.41%, 现状用地主要
为建设用地、林地等(图 1)。
4.1.2 生物多样性的生态敏感性
分乡镇按物种量对生态敏感性分级赋值, 其中
新县生物多样性高敏感区面积为 309.46 km2, 占总
面积的 19.20%, 主要分布在新集镇、沙窝镇; 中敏
感区面积为 695.84 km2, 占总面积的 43.17 %, 主要
分布在苏河镇、卡房乡、八里畈镇、周河乡、田铺
乡、郭家河乡、泗店乡; 低敏感区面积为 427.24 km2,
占总面积的 26.50%, 主要分布在千斤乡、陡山河乡、
陈店乡、浒湾乡、吴陈河镇、箭厂河乡; 非敏感区
面积为 179.46 km2, 占总面积的 11.13%, 主要分布
在各乡镇的建设用地。新县生物多样性的生态敏感
性总体较高(图 2)。
4.1.3 土地利用类型的生态敏感性
新县土地利用生态敏感性总体很高, 高敏感区

图 1 新县河流水库生态敏感性空间分布
Fig. 1 Spatial distribution of ecological sensitivity of rivers
and reservoirs in Xin County

表 2 新县生态敏感性分析所用数据
Tab. 2 Data of ecological sensitivity analysis in Xin County
序号 名称 格式 来源 备注
1 新县土地利用规划数据 文本 新县国土局 制表格
2 新县土地利用类型图 jpg 新县国土局 配准、矢量化
3 新县旅游规划数据 文本 新县旅游局 制表格
4 新县河流水库图 jpg 新县水利局 配准、矢量化
5 新县生物多样性分布表 文本 新县林业局 结合行政图制分布图、矢量化
6 新县自然保护区、森林公园、风景区分布情况 文本 新县环保局 结合行政图制分布图、矢量化
7 新县历史遗迹和文物分布情况 Word 新县旅游局 结合行政图制分布图、矢量化
8 新县行政边界图 jpg 新县住建局 配准、矢量化
1 期 陈卓雅, 等. 基于 GIS 的新县生态敏感性分析 101


图 2 新县生物多样性生态敏感性空间分布
Fig. 2 Spatial distribution of ecological sensitivity of bio-
diversity in Xin County
面积为 1156.32 km2, 占总面积的 71.73%, 主要分布在
卡房乡、新集镇、田铺乡、沙窝镇, 这些地区现状用
地主要以林地、河流、水库为主, 对维持生态系统的
稳定性有重要作用; 中敏感区面积为 253.35 km2, 占
总面积的 15.72 %, 主要分布在周河乡、八里畈镇等地,
这些地区现状用地主要以草地、耕地为主; 低敏感区
面积为 138.28 km2, 占总面积的 8.58%, 主要分布在吴
陈河镇、浒湾乡、陡山河乡、郭家河乡、箭厂河乡, 这
些地区现状用地主要是园地和其他农用地; 非敏感区
面积为 64.05 km2, 占总面积的 3.97%, 主要分布在新
集镇、苏河镇等地, 现状用地主要是建设用地(图 3)。
4.1.4 自然保护区(含森林公园及风景名胜区)的生
态敏感性
新县自然保护区的生态敏感性以以非敏感为
主, 面积为 1578.95 km2, 占总面积的 97.95%; 高敏
感区面积为 24.51 km2, 占总面积的 1.52%, 主要分
布在新集镇的金兰山国家森林公园、新集镇和陡山河

图 3 新县土地利用类型生态敏感性空间分布
Fig. 3 Spatial distribution of ecological sensitivity of land
use types in Xin County
乡的连康山国家自然保护区、泗店乡的香山湖国家
水利风景区; 中敏感区面积为 7.59 km2, 占总面积
的 0.47%, 主要分布在新集镇的九龙潭风景区、田铺
乡的黄毛尖省级森林公园、箭厂河乡的江淮岭生态
园、卡房乡的老君山风景区、周河乡的长洲河风景区
等; 低敏感区面积为 0.95 km2, 占总面积的 0.06%,
主要分布在新集镇的宏桥西山森林公园、将军山风
景区、卧佛山风景区(图 4)。
4.1.5 历史遗址和文物古迹的生态敏感性
新县历史遗址和文物古迹的生态敏感性总体不
高, 高度和中度敏感区面积为 17.14 km2, 占总面积
的 1.06 %, 集中在新县的中南部, 主要分布于陈店
乡、箭厂河乡、新集镇; 低敏感区面积为 138.73 km2,
占总面积的 8.61 %, 主要分布在各历史遗址及文物
古迹的周边 500 m 至 1500 m 的范围内; 非敏感区的
面积为1456.13 km2, 占总面积的90.33 %, 主要分布
在各历史遗址及文物古迹 1500 m以外的范围(图 5)。

图 4 新县自然保护区生态敏感性空间分布
Fig. 4 Spatial distribution of ecological sensitivity of nature
reserves in Xin County

图 5 新县历史遗址和文物古迹生态敏感性空间分布
Fig. 5 Spatial distribution of ecological sensitivity of
historical sites and cultural relics in Xin County
102 生 态 科 学 34 卷

4.2 新县综合生态敏感性
根据各个单因子生态敏感性数据及空间分布图,
在 ArcGIS10.0 中用矢量叠加求取最大值的方法, 得
到新县综合生态敏感性分布图(图 6)。新县生态敏感
性整体较高, 其中高敏感区面积为 1210.96 km2, 占
总面积的 75.12%, 主要分布在卡房乡、新集镇、田
铺乡、沙窝镇等地; 中敏感区面积为 271.43 km2, 占
总面积的 16.84%, 主要分布在千斤乡、苏河镇、吴
陈河镇、箭厂河乡、浒湾乡、周河乡等地; 低敏感
区面积为 55.56 km2, 占总面积的 3.45%, 分布广且
零散 ; 非敏感区面积为 74.05 km2, 占总面积的
4.59%, 主要分布于各乡镇的建设用地。
5 结语
生物多样性丰富的地区生态环境往往较脆弱,
因此在土地开发之前进行规划, 对新县生态敏感性
进行分析评价, 确定需要保护的区域及适宜建设区
域是十分必要的。本文选取 5 个有代表性的生态因
子, 在实地调研数据和 ArcGIS10.0 技术支持下构
建生态敏感性评价指标, 计算出新县高敏感、中敏
感、低敏感、非敏感区占全县总面积的比例分别为
75.12%、16.84%、3.45%、4.59%, 在此基础上进行
生态分区, 保护生物多样性的同时对城市建设及土
地开发利用具有一定的科学指导作用。
新县生态高度敏感区面积占总面积的 75.12 %,
主要分布在卡房乡、新集镇、沙窝镇等地, 现状用
地多为林地、河流, 属于生态极脆弱地区, 极易被人
为活动干扰破坏从而造成不可逆的生态损失, 因此
在土地利用规划时应该将该区域列为禁止建设区,
以水源涵养和生态保护为主, 在保护自然生态系统

图 6 新县综合生态敏感性空间分布
Fig. 6 Spatial distribution of comprehensive ecological
sensitivity in Xin County
的同时对生物多样性加以保护, 达到社会经济自然
协同发展的良性循环。
新县生态中度敏感区面积占总面积的 16.84 %,
主要分布在苏河镇、箭厂河乡、周河乡等地, 属于生
态较脆弱地区, 应被列为限制建设区, 开发和保护同
时进行并将土地开发控制在一定范围内, 可以适当发
展生态旅游、生态园等生物多样性友好型的生态产业。
新县生态低度敏感和非敏感区是适宜建设区, 可
以将城镇建设用地、农村居民点和采矿企业在此区域内
布局, 在重点土地开发利用发展县域经济的同时改善
生态条件、提高城乡绿地质量、创造和谐的人居环境。
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