全 文 ：第 33卷 第 4期 生 态 科 学 33(4): 788−796
2014 年 7 月 Ecological Science Jul. 2014

收稿日期: 2013-04-17; 修订日期: 2014-12-01
基金项目: 上海市绿化和市容管理局重大项目“上海城市绿地碳中和能力与服务功能提升技术研究”(G102407)
作者简介: 马明睿(1986—), 男, 硕士研究生, 主要从事城市生态与生态系统健康评价研究
*通信作者: 由文辉, E-mail: youwenhui1964@126.com

马明睿, 韩华, 王昊彬, 等. 基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价[J]. 生态科学, 2014, 33(4): 788−796.
MA Mingrui, HAN Hua, WANG Haobin, et al. Assessment of ecosystem health in the Chongming County based on RS and GIS[J].
Ecological Science, 2014, 33(4): 788−796.

基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价
马明睿 12, 韩华 12, 王昊彬 12, 杨洁 12, 由文辉 12*
1. 华东师范大学环境科学系, 上海, 200062
2. 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海, 200062

【摘要】 崇明地区近 20 年来, 城市化进程加快, 人为活动对生态系统干扰越来越显著, 势必会影响到该地区生态系统
健康状况。但至今还没有一个专门针对整个崇明地区生态系统健康进行的研究, 根据 1989 年、2001 年、2008 年崇明
地区遥感图像及统计数据, 建立“压力-状态-响应”生态系统健康评价模型, 并以崇明县各乡镇行政区划为评价单元,
进行生态系统健康的综合评价, 以此反映崇明县近 20 年来生态系统健康状况的时空变化情况, 为崇明地区制定可持
续发展决策提供理论依据。研究结果表明: (1)崇明地区生态系统健康状况在 1989 年至 2001 年间有较明显下降, 评价
等级变差的区域占总面积的 18.93%, 而从 2001 年至 2008 年, 则基本保持稳定。生态系统健康状况下降的原因主要是
城市化、耕地开发和滩涂围垦。后期由于崇明县一系列生态环境保护措施的实施, 使健康状况保持稳定; (2)崇明北部
及东部, 生态系统健康状况较好, 评价等级保持在二级(较好), 中南部状况较差, 有较大面积的四级单元(较差), 其原
因在于较大的建筑用地面积和大量散布在区域内的居民点导致景观的破碎化。

关键词：RS; GIS; 生态系统健康; 评价体系; 崇明县
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.04.025 中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)04-788-09
Assessment of ecosystem health in the Chongming County based on RS and GIS
MA Mingrui1, 2, HAN Hua1,2, WANG Haobin1,2, YANG Jie1,2, YOU Wenhui1,2,*
1. College of Resources and Environment Science, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2. Shanghai Key Laboratory of Urbanization and Ecological Restoration, Shanghai 200062, China
Abstract: In the past twenty years, as the urbanization process of Chongming area being accelerated, the effec of human activities on
the ecological system is more and more significant, and this would affect the ecosystem health in the region. But so far no study has
been specifically for the whole chongming area ecosystem health. Based on the 1989, 2001, 2008 remote sensing images of
Chongming and the statistical data, we established the assessment index system of “press-state-response”. Meanwhile, the
administrative units of town and village were taken for conducting a comprehensive evaluation of the ecosystem heath. The results
reflected the spatial and temporal dynamics of ecosystem health of Chongming County in these 20 years, and provide theoretical
basis for chongming area sustainable development decisions. The results are as follows. (1) The ecosystem heath index of
Chongming was decreased significantly during 1989-2001; the area in which evaluation results declined was 18.93%. From 2001 to
2008, this index remained stable. The main reasons for the decreasing are urbanization process, farmland occupation and reclamation
shallows. For the next decade, due to a series of ecological and environmental protection measures in Chongming County, the health
status remained stable. (2) The ecosystem health of the north and the east of Chongming was better than the other areas, and the
evaluation results kept in second class (fairly good). The worse area, in fourth class (relatively poor), was distributed in the central
south. On account of large area of construction land and a large number of scattered settlements, the ecosystem health is poor.
Key words: RS; GIS; ecosystem health; assessment system; Chongming County
4 期 马明睿, 等. 基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价 789
1 引言
自20世纪80年代末, 生态系统健康这个概念在
可持续发展思想的推动下产生以来[1], 它便成为近
年来生态系统管理领域的研究热点[2]。众多学者对
此进行了大量研究: Schaeffer 等首次探讨了生态系
统健康的度量问题, 但未给出明确定义。[3]。Rapport
等首次论述了生态系统健康的内涵, 认为生态系统
健康可以通过活力(vigor)、组织结构(organization)
和恢复力( resilience) 3个特征来定义[4]。随着生态系
统健康研究的不断深入, 许多学者从森林、湿地、
城市等不同类型的生态系统入手开展了健康评价研
究[5–7]。还有学者从不同地域入手, 对整个地区的生
态系统健康进行评价[8–10]。纵观前人研究, 应用遥感
RS和地理信息系统GIS等技术, 将生态系统健康概
念与其它生态学理论相结合, 建立“压力-状态-响
应”模型, 对区域进行生态系统健康的研究, 是一种
行之有效的监测、评价方式[11,12]。
崇明地区长期以来, 由于岛域自然地理的局限
以及对外交通条件的限制, 尚未进行过大规模的开
发建设活动, 基本保留着农耕特征的区域发展格
局。随着经济的发展和交通条件的改善, 近些年来
崇明政府已经开始将崇明、长兴、横沙三岛, 建设
为综合生态岛、海洋装备岛、生态休闲岛的计划逐
步实施, 在这一系列人为活动作用下, 势必要对崇
明生态系统健康状况产生较显著的影响。但是现有
相关生态系统健康的研究主要围绕长江河口湿地
或上海市进行, 如: 曾勇, 沈根祥等对上海市生态
系统健康进行评价[13]; 毛义伟对长江口沿海湿地
生态系统健康的评价[14]; 周燕峰通过3S技术对崇
明东滩生态系统健康进行评价[15]。缺乏专门针对整
个崇明县区域内的生态系统健康时空动态变化的
研究。
本文选取地崇明县作为研究区, 以崇明20个乡
镇(农场)为评价单元, 以生态系统健康与景观生态
学理论为基础, 通过遥感和地理信息系统的手段,
以联合国经济合作开发署建立的“压力-状态-响应”
(Press-State-Response, PSR)框架模型 [16]作为基础 ,
参考生态系统健康评价的相关研究[10,17,18], 并结合
崇明地区生态、经济、社会发展特征, 选取了人口
干扰度、人口密度、土地垦殖率、活力、组织结构、
恢复力、服务功能等指标。通过分析该地区生态系
统“压力-状态-响应”关系, 探究研究区生态系统健
康的时空分布规律, 及时掌握地区生态系统健康的
变化趋势, 发现崇明地区城市化发展过程中影响生
态系统健康的问题, 最大程度的降低人为活动导致
生态系统健康恶化的风险, 为崇明地区土地管理和
政策制定者提供决策的理论依据, 实现崇明地区的
可持续发展。
2 研究区概况及数据来源
2.1 研究区
崇明县, 隶属上海市, 位于长江入海口, 东经
121°09′29″—121°58′55″、北纬 31°17′42″—31°52′13″
之间, 全县面积 1 411 Km2, 人口 68.8 万, 由崇明、
长兴、横沙三岛组成(基于行政区划的完整性以及
统计资料的一致性的考虑, 本文研究区不包括崇
明岛北部隶属于江苏省的兴隆沙、永隆沙)。其中
崇明岛是世界上最大的河口冲积岛, 也是我国的
第三大岛, 全岛三面环江, 东濒东海。岛上地势平
坦、无山岗丘陵; 河网密集, 有 33 条主干河道, 其
中南横引河和北横引河东西走向 , 贯穿全岛 , 其
余大多河流皆为南北走向[19]。长兴岛与横沙岛东
西向排列于于吴淞口外长江南水道, 位于崇明岛南
部, 长兴岛水系主要为南北走向的六条河道, 横沙
岛水系则由一条南北走向河道贯穿三条东西走向
河道组成。崇明地区属于典型海洋性气候, 温和湿
润, 年平均气温 15.2 ℃, 年平均降雨量 1 025 mL,
空气相对湿度常年保持在 80%。空气中的负氧离
子含量为每立方厘米 1 000—2 000 个, 堪称天然
氧吧。
2.2 数据来源
2.2.1 影像数据
遥感影像数据有美国 Landsat 5 TM 和 Landsat
7 ETM+影像数据 3 景, 成像时间分别为 1989 年 8
月, 2001 年 7 月和 2008 年 7 月, 轨道号为 118/ 38,
采用融合图像, 分辨率 30 m×30 m。
2.2.2 其他数据
统计数据: 2008 年崇明统计年鉴, 1990 年*、
2001 年上海统计年鉴等, 2007 年崇明行政区划图,
崇明土地利用现状图[20,21], 美国 SRTM3数字高程模
型 DEM 数据(90 m 分辨率)。
790 生 态 科 学 33 卷
*注: 由于数据来源有限, 未能查寻到 1989 年
研究区统计年鉴, 本文以 1990 年数据作为替代。由
于本研究从较大的时间、空间尺度上对地区进行生
态系统健康评价 , 一年间变化相对很小 , 故认为
1990年数据可近似替代 1989年, 其误差并不影响整
体评价结果。
3 研究方法
3.1 土地利用信息提取
利用遥感图像处理软件 ERDAS 分别对 1989
年、2001 年 Landsat 5 TM 图像和 2008 年 Landsat 7
ETM+图像进行几何精校正; 再以土地利用现状图
及 DEM 高程数据为基础, 通过 GPS 采集实测数据
点, 选择训练区, 对图像进行监督分类。
由于崇明地区城市化程度较低, 土地利用类型
相对较为简单, 本文在参考国家土地利用现状分类
标准的基础上, 结合崇明地区实际土地利用现状将
土地利用类型分为耕地、绿林地、水体、建设用地、
滩涂、未利用地。其中耕地包括各种农作物用地, 绿
林地包括森林、草地、绿化用地, 水体包括湖泊、
河流、水产养殖场, 滩涂即陆地与海域接壤区, 未利
用地则是围垦备用地等。该分类系统能够表征崇明
地区实际存在的主要影响生态系统健康的各类土地
利用类型。
鉴于监督分类基于统计知识, 不能识别同谱异
物或同物异谱现象, 结果存在一定误差, 所以再通
过目视解译与监督分类结果结合的方法, 对图像进
行校正, 提高分类精度, 以更准确的反应实际状况。
将以上分类结果进行聚类统计, 再以 4 个像元为最
小图斑对图像进行去除分析。结合崇明地区土地利
用图以及随机选取野外 GPS 定位点进行实测验证,
提取信息总体精度达到 85%。
最后, 将已得到的土地利用信息分类数据与崇
明行政区划图叠加, 并使用ArcGIS软件的空间分析
功能, 得到崇明县以乡镇为单位的 6 种土地利用类
型斑块数、斑块面积数据。
3.2 评价单元
本文以崇明县 2007 年行政区划图为基础, 将崇
明县下辖 16 个镇、2 个乡、1 个国营农场和 1 个湿
地保护区共 20 个小区域作为本次研究的评价单元
(图 3)。
3.3 指标体系构建
本文采用 OECD(联合国经济合作开发署)建立
的“压力-状态-响应”框架模型, 同时结合地区生态
系统健康评估的需要, 选取指标, 设计一个简单的
压力-状态-响应模型(图 1)。
生态系统具有一定得自身调节和代谢能力 ,
这种能力主要通过景观内植被、景观结构以及其
恢复力表现, 即状态指标。当系统承受的压力超
过系统自身调节能力时, 会造成生态系统结构、
功能发生改变, 使生态系统退化。所以状态指标
所反映内容是生态系统现在及过去承受各种压
力和总和。压力的施加导致状态改变 , 其最终结
果就是生态系统服务价值的降低, 即响应指标的
降低。
3.3.1 压力指标
压力指标用以反映生态环境所面临的压力状
况, 以及承受压力的程度。压力主要来源于人为活
动的干扰, 这使生态系统演替系列发生改变。人为
干扰是多方面的 , 在生态系统健康评价中 , 常采
用人口密度、人类干扰指数和土地垦殖率作为生
态系统压力的衡量指标[10,18]。各指标计算方法如
表 1。其中, 人口数量从统计资料中查得, 建设用
地面积、耕地面积、土地总面积从遥感图像中提
取得到。


图 1 生态系统健康评价指标体系
Fig. 1 Assessment index system of ecosystem health
4 期 马明睿, 等. 基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价 791
表 1 压力指标
Tab. 1 Press index
压力指标 计算公式
人口密度 Pd=PN / A
人口干扰度 Ir = Ac / A
土地垦殖率 Lr= Af / A[22]
式中: Pd—人口密度; PN—人口数量; Ir—人口干扰度; Lr —土地
垦殖率; Ac—建设用地面积; Af—耕地面积; A—土地总面积。

3.3.2 状态指标
状态指标是表现生态功能现状的指标, 能够反
映生态系统在各种自然、人类等因素综合作用下所
表现出的一种状态, 它是生态系统内各种生物、非
生物因素长期作用的结果, 也是生态系统特性和功
能的最直接体现。表现在三个方面: 活力、结构、
恢复力。
(1) 活力指标
生态系统的活力通过测量新陈代谢和初级生产
力来表现。研究表明, 植被的生产量与归一化植被
指数(NDVI)具有明显的正相关, 因此在评价体系中,
选择 NDVI 值作为衡量生产能力的活力指标。
利用美国 Landsat5 TM 及 Landsat7 ETM+影像
的 3 波段和 4 波段, 在 ERDAS 中可计算出 NDVI
值。NDVI 计算公式如下:
4
4
TM TMANIR RNDVI= =
NIR+R TM +TMA
−− (1)
将计算得到的 NDVI 影像, 在 ArcGIS 中以政
区为单位进行统计可得到各乡镇 NDVI 均值。
(2) 结构指标
景观结构是景观功能和动态的基础, 景观格局
的复杂性和多样性对生态系统是极为重要的, 它是
生态系统适应环境变化的基础, 也是生态系统稳定
和功能优化的基础[22]。因此, 用景观结构变化和景
观多样性来表征生态系统组织结构[23]。本文选取如
下几个景观指数来表征景观结构(表 2)。数据来自于
遥感图像中提取的各土地利用类型面积、斑块数、
各斑块面积及土地总面积。
(3) 恢复力指标
生态系统受到压力胁迫后, 能够保持或恢复结
构和功能的稳定性的能力称之为生态系统的恢复
力。直接测量生态系统恢复力比较困难[12], 故本文
根据不同土地利用类型对生态恢复的贡献和作用,
表 2 结构指标
Tab. 2 Structure index
结构指标 计算公式
多样性指数 ( )
1
H ln
n
i i
i
P P
=
= −∑
均匀度指数 ( )max
1
E H / ln /
n
i i
i
H P P ln n
=
= = −∑
平均斑块面积 Ap=A / Np
式中: Pi—土地利用类型 i 所占面积比例; n—土地利用类型数;
H—多样性指数; Hmax—最大多样性指数; Ap—平均斑块面积; A—土
地面积; Np—斑块数。
并参考有关学者研究[10,18,24], 分别赋以不同级别的
生态恢复力值(表3)得出一个综合指数来反映生态系
统的恢复力。
各用地类型中, 水体、绿林地、滩涂对维持生
态系统恢复力有决定意义的地物类型。林地和水域
(包括水体、湿地等)是在维持区域的稳定性和保持区
域的调节能方面有极其重要作用的生态类型。耕地
与建设用地对维持生态系统恢复力也有重要作用,
对人类社会系统提供重要的物质和活动场所, 如果
利用不好, 则容易导致生态恢复力下降。而未利用
地侧对恢复力的贡献相对很小。
恢复力计算公式如下:
i iA FF
Ai
×=∑ (2)
式中: F—生态系统恢复力; Ai—第 i 种地类面积; Fi
—第 i 种地类恢复力系数; A—研究区总面积。
3.3.3 响应指标
响应指标是指生态环境受压力所产生的反映,
而生态系统服务功能越来越成为评价生态系统健
康的一个关键性的指标。它是指生态系统对人类
社会所提供的物质和生存环境的服务性能, 是对
生态系统响应过程的最直接体现, 而在生态系统
服务价值研究中, 涉及生态系统中植被、水源、土
壤、气候等各类型因素, 是一种生态系统响应的综
合表现, 对生态系统响应具有最全面的反映。故本
文选取生态系统服务价值作为生态系统健康评价
的响应指标。
徐冉等以生态学为原理、以遥感反演技术为手
段、借助经济学方法, 从供给、支持、调节、文化
四方面共十项指标, 对长三角海岸带的生态系统服
务价值进行了评估[25]。本文研究区属于长三角海岸
792 生 态 科 学 33 卷
表 3 各用地类型生态系统恢复力系数
Tab. 3 The values for ecological resilience of different land
use types
用地类型 恢复力
水体 1
绿林地 0.8
滩涂 0.7
耕地 0.5
建设用地 0.3
未利用地 0.1

带区域, 故根据地理学第一定律, 生态系统服务功
能指标可以用徐冉等[25]计算得到的各类用地生态服
务功能价值来近似地加以衡量。各地类服务功能价
值如表 4。
生态系统服务功能价值计算公式如下:
i ii
V A V= ×∑ (3)
式中: V—生态系统服务功能价值; Ai—第 i种地类面
积; Fi 第 i 种地类单位面积价值。
通过ArcGIS提取各地类面积, 计算各评价单元
生态系统服务功能价值。
3.4 评价指标权重确定
生态系统健康评价中对评价因子权重的分配直
接影响到评价结果, 合理对评价因子赋权重, 对于
提高评价精度有十分重要的意义。
通常根据原始数据的来源可以将指标权重确定
方法分为主观赋权法与客观赋权法两类。主观赋权
法主要依据专家经验人为主观确定指标权重, 客观
赋权法则根据原始数据运用统计方法计算而得[26],
考虑到生态系统健康评价本身就是一种人为的主观
判断, 主观赋权法有其科学合理性, 又能够反映专
家的知识经验, 虽然权重确定的过程较为主观, 但

表 4 各地类单位面积生态系统服务功能价值
Tab. 4 Ecosystem services values of different land use types
土地利用类型* 单位面积价值
(106 yuan⋅km–2⋅a–1) **
耕地 9.860
绿林地 13.087
建筑用地 5.582
水体 5.719
滩涂 8.207
*未利用地生态系统服务功能价值极低, 本文不予计算; **价格
计算以 2005 年价格为基准。
一般都能基本反映评价指标间的相对重要性差异。
其实用性要强于客观赋权法[27], 故本文选用主观赋
权法。首先, 使用层次分析法, 采用 1-9 标度方法进
行每两元素间的重要性相对比较, 即 1、3、5、7、9
分别表示两个因素相比, 一个因素与另一个因素同
样重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重
要, 2、4、6、8 分别表示各中值。将各项指标两两
对比制作打分表, 咨询专家按 1-9 标度进行打分, 对
于每位专家的打分表分别构建各层指标标度值的判
断矩阵, 利用 Yaahp 软件运算判断矩阵, 通过一致
性检验, 得出各层矩阵的特征向量, 得到各专家对
各指标赋权值, 将各指标赋权值平均值作为最终评
价指标的权重(表 5)。
3.5 综合参数评价模型
由于各参评指标的量纲各不相同, 即使是同一
量纲, 其实际数量也差异很大, 为了消除因量纲不
同而造成的影响, 首先对资料进行了无量纲化处理,
得出各评价指标的参评参数 Pi。本评价在对各指标
进行量纲统一时, 采用极值归一化的方法:
i min
i
max min
x xP
x x
−= − (4)
由于压力指标各指数值与生态系统健康都是呈
负相关关系的, 所以在进行归一化后, 再通过 1-Pi
计算后, 再与其他指标进行累加。
按以下公式(11)分别计算压力指标、状态指标、
响应指标以及生态系统健康状态综合指标, 作为对
生态系统健康的评价值。
i ii
SHI P W= ×∑ (5)
表 5 各评价指标权重值
Tab. 5 Weight of different evaluation index factors
指标 权重 单因子指标 权重
人口密度 0.1612
人口干扰度 0.1081压力指标 0.3403
土地垦殖率 0.0710
归一化植被指数 NDVI 0.0603
多样性指数 0.0975
均匀度指数 0.0653
平均斑块面积 0.1342
状态指标 0.4717
恢复力 0.1144
响应指标 0.1880 生态系统服务功能价值 0.1880
4 期 马明睿, 等. 基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价 793
式中: SHI—生态系统健康状态综合指标; Pi—归一化
处理后的各指标值; Wi—第 i 项指标权重值(见表 3)。
3.6 评价等级
经过综合参数评价模型计算出各评价单元的健康
标准化分值数据, 随机分布于 0—1 之间, 本评价采用
相对评价的方法, 即将标准化后的数据从高到低排列,
以此反应生态系统健康状况由好到差的变化。将生态
系统健康分为五级: 一级良好、二级较好、三级一般、
四级较差、五级差。各级含义如下表(表 6)。
随健康等级升高, 生态系统健康状况递减, 一
级生态系统景观结构十分合理, 植被覆盖度高, 系

表 6 生态系统健康评价等级
Tab. 6 The gradations of ecosystem health state
健康等级 健康状态 标准化分值
一级 良好 >0.8
二级 较好 0.6-0.8
三级 一般 0.4-0.6
四级 较差 0.2-0.4
五级 差 <0.2

统恢复力极强, 外界压力小, 生态系统服务功能价
值高, 生态功能完善, 系统极稳定, 处于可持续状
态, 适合人类生存; 三级生态系统接近生态阈值,
生态系统仍可维持, 但已出现不适合人类生存的制
约性因子; 四级生态系统开始退化, 出现生态异常;
而五级生态系统则处在严重恶化状态, 有大量生态
异常出现, 人类生存环境十分恶劣。
4 结果与分析
4.1 评价结果
按照以上研究方法计算得到崇明县各年份各评
价单元生态系统健康各指标均一化值, 再根据公式
(11)以及各指标权重(表 5), 计算求得各年份各评价
单元压力指标、状态指标、响应指标以及综合评价
指标, 依据表 6 对其分别进行打分, 结果如表 7; 使
用 ArcGIS 软件将各年份各评价单元等级值输入图
层属性表, 根据综合指标等级制成健康等级年间变
化专题图(图 2); 用各年份综合评价等级作为底图,
叠加根据压力、状态、响应值制作的饼状图, 制成
各年份指标空间分布图专题图(图 3~图 6)。

表 7 崇明县生态系统健康评价结果
Tab. 7 The results of ecosystem health assessment in Chongming County
健康值分布(评价单位个数、面积比例) 健康等级
1989 年 2001 年 2005 年
一级 0 0.00% 0 0.00% 0 0.00%
二级 3 26.47% 2 20.16% 2 21.39%
三级 13 58.93% 9 46.31% 8 42.81%
四级 4 14.60% 9 33.53% 10 35.80%
五级 0 0.00% 0 0.00% 0 0.00%
一级 0 0.00% 0 0.00% 0 0.00%


图 2 崇明生态健康评价等级年间变化专题图
Fig. 2 Interannual variation of Ecosystem health assess-
ment in Chongming

图 3 评价单元
Fig. 3 Assessment cell
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图 4 1989 年健康等级分布图
Fig. 4 Assessment result of 1989

图 5 2001 年健康等级分布图
Fig. 5 Assessment result of 2001

图 6 2008 年健康等级分布图
Fig. 6 Assessment result of 2008
4.2 生态系统健康状态时空结构特征分析
4.2.1 时间结构特征
从时间结构上讲, 研究区内自 1989 年至 2001
年间, 生态系统健康状况良好的评价单元个数变化
不大, 由 3 个降至 2 个, 面积则由 26.47%下降到了
20.16%, 下降了 6.31 个百分点, 健康状况一般的单
元, 由 13 个降到 9 个, 变化较大, 面积也由 58.93%
降至 46.31%, 下降了 12.62%。而健康状况较差的单
元, 从 4 个增长到了 9 个, 面积由 14.60%增长至
33.53%, 增加 18.93%。2001 年到 2008 年期间, 健康
状况良好的评价单元个数未变, 面积的少量变化是
由于滩涂面积的扩大, 导致评价单元面积发生了变
化。健康状况一般的单元, 从 9 个降至 8 个, 面积减
少 3.5%。健康状况较差的单元, 从 9 个增长到 10
个, 面积增加 2.27%。
由以上数据变化可以看出, 崇明地区生态系统
健康状况在 1989 年到 2001 年间, 整体处在一个下
滑较快的状态, 下降趋势明显, 有较大面积的地区
生态健康状况变差, 导致该结果的原因, 是上世纪
90 年代是我国大力发展经济建设的时期, 崇明地区
在此背景下, 地区经济也得到了快速的发展, 城市
化进程加快, 但又未能在发展的同时关注随之而来
的生态问题, 使得一些对生态系统健康贡献较大的
土地利用类型, 转化为较差的类型, 如绿林地转化
为建筑用地, 植被覆盖率变低、景观结构变差、生
态恢复力减弱、生态系统服务价值也有较大降低,
进而导致整了个评价单元的健康程度下降。
2001年到2008年期间, 崇明地区各健康等级斑
块、面积基本处于平稳状态, 仅有较小波动。原因
在于崇明县自 1999 年开始实施国家级生态示范区
创建工作, 并于 2002 年成为我国第二批命名的国家
级生态示范区。2005 年, 《崇明三岛总体规划》颁
布实施, 明确了要将崇明建设成为环境和谐优美、
资源集约利用、经济社会协调发展的现代化生态岛
区。通过以上手段, 基本保证了在经济飞速发展的
情况下, 又保持着生态环境的稳定与健康。
4.2.2 空间结构特征
从空间角度看, 评价单元 2、10、19、20 的健
康状况相对较好。这是由于区域 2、10 为新海镇和
东平镇, 前身为国营农场, 区域 20 为长兴乡, 三块
区域都有大面积农田及果园存在, 恢复力、植被覆
4 期 马明睿, 等. 基于 RS 和 GIS 的崇明县生态系统健康评价 795
盖度都很高、斑块完整性好, 有较高的状态指标分
值。而耕地、绿林地都具有较好的服务功能价值, 又
会产生较高的响应指标值, 这些对高等级的生态系
统健康值有较大贡献。区域 19 为东滩湿地, 人口密
度极低、人类干扰弱, 压力指标高。区域主要土地
覆被为滩涂和农田, 同样具有较高的状态指标。但
是由于有较大面积尚未开发的围垦区, 服务功能价
值低下, 导致整体区域评价等级有所下降。
评价单元 7—9, 11—15 的健康状况都相对较
差。这些区域都为崇明县主要城、镇居民区所在地,
人口密度大、干扰严重, 压力指标小。且这些区域
的大量居民区沿河而建, 散布在整个区域内, 导致
斑块破碎化严重, 均匀度差, 状态指标低。而服务价
值贡献值较高的林地只少量分散于居民点附近, 区
域内又基本没有滩涂的存在, 使响应指标也较低,
所以导致了较差的生态健康状况。
4.2.3 综合特征
总体上讲, 崇明地区生态系统健康情况较一般,
研究区内虽无极差的单元出现, 但也没有良好单元,
大都处在一个中等健康的状况, 且有恶化趋势。在
1989年到 2008年的二十年间, 前十年中生态系统健
康状况下降趋势明显, 但在后十年基本保持了经济
发展过程中生态系统的稳定。说明崇明县在 1999 年
后, 建设国家生态县的一系列措施取得了一定成效,
一些单元的健康程度有所提高, 如区域 16、19, 但
依然有如 1、5、20 的单元健康程度依然有所下降。
5 讨论
(1) 本文中所得结果均为相对结果, 是崇明地
区不同评价单元之间以及不同年份间进行比较的结
果, 与其他研究可比性较差。但因建立了针对崇明
地区较为完善的生态系统健康评价体系以及空间数
据、属性数据, 所以随时间推移, 可以通过对近期遥
感图像处理, 更新本体系中的数据, 对该地区进行
长期、持续的生态系统健康状况监测, 为政策制定
者及时更正管理措施, 制定发展规划提供了必要的
理论依据。
(2) 在响应指标的选取上, 生态系统所受到的
各种胁迫都将会从数量和质量上影响到生态系统的
服务价值[10], 所以该指标对生态系统响应有很好的
综合反映作用。一个地区生态系统服务价值的计算,
涉及到地区生物、环境、政治、经济、文化等各个
方面, 本研究未能单独对研究区内生态系统服务价
值进行计算, 而引用了包含本研究区的徐冉等[25]对
长三角海岸带的生态系统服务价值的研究结果, 因
此产生了一些误差。但是本文主要针对研究区生态
系统健康情况的时空变化进行对比研究, 所有健康
评价计算均使用相同服务价值标准, 其产生的影响
相对较小。
6 结论
(1) 本文根据“压力-状态-响应”(P-S-R)概念模
型, 分别从压力、状态、响应三个指标层考虑影响
因素, 选取具体指标, 并利用层次分析法确定各指
标权重, 构建生态系统健康评价指标体系。该方法
依据不同地区生态系统特点, 进行指标的选择, 能
够全面而又有重点的对研究区生态系统健康状况进
行综合评价。
(2) RS 和 GIS 技术具有数据量大、数据获取方
式相对简单、数据针对性强等优点, 将其应用在生
态系统健康评价中[10,18,24], 能够很好的掌握研究区
宏观状况, 取得研究区各评价指标值, 且能够避免
统计数据难以完整获取、不同数据来源数据可比性
差等传统评价指标的缺点。
(3) 从时间上讲, 崇明地区在1989至2001年间,
主要由于城市化、滩涂围垦等原因, 导致生态系统
健康状况有所下降。但在 2001 年以后, 崇明推行了
创建森林框架、建立生态网络、发展生态产业, 改
造城镇体系格局等政策, 使这个状况有所缓解, 基
本保证了经济发展与生态系统保护的平衡发展, 但
亦有降低趋势, 这警示我们要继续坚持保护生态环
境政策的实施。
(4) 从空间上讲, 崇明地区东部主要为滩涂和
国营农场, 而北部新海镇、东平镇前身也皆为国营
农场, 这些区域中分布有大片农田和滩涂, 生态系
统健康状况较为良好; 但中部靠南地区为崇明县主
要城镇所在地, 居民较多, 且布局分散, 导致生态
系统健康状况较差。在生态县整体规划时, 应当在
保持东部、北部区良好生态健康状况的基础上, 把
注意力放在中南部地区生态系统健康的恢复上, 合
理规划土地利用布局, 加强城区绿化, 推广健康的
城市化理念。
(5) 本研究中评价体系构建方法(压力-状态-响
应模型、层次分析法确定权重)、数据获取方式(遥感、
796 生 态 科 学 33 卷
地理信息系统)都可应用于不同地区、各类生态系统
中, 具有较强的理论与实践意义。评价结果可为崇
明县生态建设和生态环境管理提供技术支持并对崇
明县资源的合理利用与保护提供科学依据。
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