松嫩平原农牧渔交错区生态敏感性评价研究——以杜尔伯特蒙古族自治县为例

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第10卷第3期 2008年6月 地球信息科学 GEO.INFORMATION SCIENCE Vo1.10,No.3 Jun.,2008 

松嫩平原农牧渔交错区生态敏感性评价研究 

——以杜尔伯特蒙古族自治县为例 

魏文侠 ,王衍臻 ,陈秀万 ,江淼 ,李立平 

(1北京大学遥感与地理信息系统研究所,北京100871;2轻工业环境保护研究所,北京100089; 

3黑龙江省杜尔伯特蒙古族自治县农业技术推广中心,166200) 

摘要:生态敏感性评价对区域生态环境建设治理具有重要实践意义和科学价值。本论文在RS、GIS技术支持 

下,采用ETM影像、土壤分布特征以及其他相关地理信息,选用土壤类型、植被覆盖程度、土地利用现状等作 

为生态敏感性评价的主要因子,并利用层次分析法确定评价因子的权重值,建立生态敏感性评价模型,对农牧 

渔交错区(以杜尔伯特蒙古族自治县为例)进行生态敏感性评价的研究。该文的研究结论是:低度生态敏感区 

以湿地生态系统和湖泡生态系统为主,包括生态状况维持较好的草原区域,抗自然灾害能力较强;中度生态敏 

感区以农田、草原复合生态系统为主,具有一定的生态恢复能力,能抵抗适度的人为扰动;高度生态敏感区以 

沙土农田、沙地草原以及湖泡周围的盐碱地生态系统为主,自我调节能力弱,相对稳定性较差。本文研究表明, 利用遥感技术获取影像信息,结合地理信息系统相关空间分析方法进行区域的生态敏感性评价,具有实际可操 

作性,评价结果合理可靠,可以为区域生态建设提供科学依据。 

关键词:农牧交错区;生态敏感性评价;RS;GIS 

1 引言 

随着人类对自然环境影响范围和强度的不断 

加大,加剧了区域生态环境问题,严重威胁人类 

赖以生存的各类自然资源 J。自然生态系统的可 

持续发展是社会经济系统可持续发展的基本保证。 

区域生态系统可持续发展在时间上受到生态敏感 

因子的影响,在空间上则主要受到生态敏感区域 

的控制 』。因此,探讨生态环境敏感性时空分布 

规律,对区域生态环境建设和治理具有重要的实 

践意义和研究价值。 

生态环境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,说明发生区域生 

态环境问题的难易程度和可能性大小。具体来说 

就是在相同的人类活动强度影响或外力作用下, 

各个生态系统出现区域生态环境问题的概率大 

小 。目前国内外关于生态敏感性评价的方法主 

要有两种:一是使用德尔菲法通过生态因子评分 

法对生态敏感性进行分析评价,然后根据不同区 域的生态敏感性等级采取相应的保护及开发措 

施,该方法操作简单、直观易懂,适用于区域性 

生态敏感性分析 ,属于定性和半定量研究,具 

有一定的人为主观因素;二是利用GIS系统平 

台,制定生态敏感性各个单因子的标准及其权 

重,对单项生态因素敏感性等级及其权重进行 

评估,再用加权多因素分析公式进行分析,得 

到综合生态敏感性评价结果。该方法客观全面, 

但对于单因子的选择和权重划分具有一定的主 

观性 , 。 

遥感技术可以实时获得大范围、多时相的地 

表信息。地理信息系统对地理数据进行各种处 

理、分析、统计、模拟,输出成各种地图及辅助 

说明文件 。由于生态敏感性影响因子的复杂 

性、综合性,本论文研究拟采用遥感技术和GIS 

空间分析方法,采用ERSI公司开发生产的遥感 

图像处理软件ERDAS 8.4以及GIS软件ARCGIS 

9.0进行数据处理和评价分析,研究杜尔伯特蒙 

古族自治县区域生态环境敏感性的影响因素,选 

收稿日期-2007—07—05;修回日期:2007—12—10. 基金项目:黑龙江自然科学基金项目松嫩草地景观一植被一土壤的耦合机制与精准生态恢复研究(ZJN0502-02)。 

作者简介-魏文侠(1973一),女,汉族,河南人,博士研究生,主要从事遥感影像处理与地理信息系统方向研究。 E—mi

al:hnzzwwx@163.eom 维普资讯 http://www.cqvip.com 3期 魏文侠等:松嫩平原农牧渔交错区生态敏感性评价研究 37l 

择评价因子,采用层次分析法设置权重, 

案,进行敏感性评价和结果分析。 

2研究区概况 设计方 资源缺乏,北部扎龙湿地面积萎缩,水质下降, 

芦苇退化,生物多样性遭到严重破坏。杜蒙县的 

生态环境比较脆弱,已经成为制约杜蒙县可持续 

发展的重要因素。 

杜尔伯特蒙古族自治县(简称杜蒙县)位于 

黑龙江省西南部,地理坐标北纬45。53 一47。8 ,东 

经123。45 一124。42 ,南北长约102.9km,幅员总面 

积约6 176km ,平均海拔高152m。该区域是大庆外 

围重要的采油区和生态保育区,北部是已列入国际 

湿地名录的著名的扎龙湿地自然保护区_】 。 

杜蒙县处于中纬度带区域,属温带大陆性季 

风气候。属我国典型农牧交错带,是东北西部草 

甸草原典型代表地区。其植被类型主要包括草甸 

草原类、沼泽草甸类和草本沼泽类。近年来由于 

毁草开荒、乱砍滥伐、过度放牧和石油开采等不 

合理的经济行为,加上气候干燥,降雨量小,常 

年大风等自然因素的影响,土地荒漠化面积增加, 

草原退化、沙化、盐碱化日趋严重;同时由于水 

图1杜蒙县土壤图 

Fig.1 The soil map of Duerbete County 3生态敏感性评价 

3.1数据来源及处理 

研究采用的数据为杜蒙县2004年8月18日 

TM影像、杜蒙县20世纪90年代土壤分布图(图 

1)以及所收集相关地理信息。选用TM影像的1、 

2、3、4、5、7波段合成为彩色影像图,结合国土 

资源部全国土地分类标准¨ 以及杜蒙地区县域实 

际情况,根据表1所列的土地利用分类系统,采 

用监督分类中的最大似然分类法,提取制作了土 

地利用现状图(图2);另利用2004年TM影像数 

据生成了植被指数NDV1分布图(图3)。为了便 

于查询分析,本研究中所有的地理数据全部采用 

UTM/WGS84坐标系。 

图2杜蒙县土地利用现状图 

Fig.2 The land use map of Duerbete Count

y 维普资讯 http://www.cqvip.com 地球信息科学 2008焦 

图3杜蒙县植被指数NDV1分布图 Fig.3 The NDVI map of Duerbete County 

表1杜蒙县土地类型分类表 

Tab.1 Land type classification for Duerbete County 

3.2评价流程 

具体流程见图4。 确定生态敏感性评价目的和评价准则 

I 

收集处理空间数据 

选取评价因子,确定评价等级及权重 I 

进行生态敏感性评价 

j 

初步分析评价结果 J, 

成果图件、文字及统计结果输出 

图4生态敏感性评价流程图 

Fig 4 The flow chart of ecological sensitivity evaluation 

3.3选取评价因子 

生态系统敏感性影响因子建立在一定的生态 

系统结构基础上。首先要深入分析生态系统特征, 

从中选取对整个生态系统的稳定性具有重要意义 

的影响因子¨ 。然后从最具影响力的因子着手, 

分析各个评价指标的级别和各自所占权重。 

(1)土壤类型:杜蒙县处于温带半干旱干草 

原地带,主要土壤类型为风沙土、黑钙土、草甸 

土、碱土、盐土、冲积土、沼泽土。绝大部分土 

壤呈现不同程度的碱性,土壤有机质含量、全氮 

含量普遍低,土壤养分条件差。土壤是联系生物 

环境和非生物环境的过渡带,土壤性质由气候条 

件和生命物质共同作用形成 ,因此土壤的化学 

性质对生态环境的影响作用较大,是生态敏感性 

评价的重要因素。 

(2)土地利用:对杜蒙县土地利用分类结果 

进行统计分析,其2004年土地总面积556 728hm , 

其中农用地349 370hm ,占62.75%;建筑用地 

17 476hm ,占3.14%;未利用地189 880hm ,占 

34.11%,主要包括荒草地、盐碱地、沼泽地、沙 

地、裸土及其他未利用土地、河流、湖泊、滩涂 

等。土地利用存在的问题主要是耕地减少、耕地 

不足、沙化和盐碱化严重、湿地面积减少、土地 

利用效率低、结构不合理,对生态敏感性影响较 

大。土地利用状况反映人类对土地资源的影响程 

度,是生态敏感性评价中的必要因素。 

(3)植被覆盖程度:受地势、地貌和土壤水 一一一 一

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分的影响,杜蒙县呈现不同的植物群落,形成了 

独特的地带性植被和沙地草原自然景观。其草原 

类型主要有草甸草原和典型草原,其中草甸草原 

在本地分布最为广泛,包括典型草甸、盐生草甸、 

丛生禾草盐生草甸等类型;典型草原有冰草草原 

和冷蒿草原等。沼泽植被类型主要是草本沼泽, 

包括水葱沼泽和芦苇沼泽两种植被类型。植被指 

数是表征地表植被覆盖和生长状况的度量参数 , 

采用植被指数NDVI来表征植被覆盖程度。植被覆 

盖情况是保护生物多样性和改善生态环境的重要 

因素,对生态敏感性评价具有一定的作用。 

本研究根据杜蒙县生态系统的区域环境、资 

源分布、开发利用状况,结合已有资料的可利用 

性,选择土壤类型、土地利用、植被覆盖程度作 

为生态系统敏感性评价评价因子。 

3.4因子分级及权重设置 

(1)敏感因子分级 

根据影响杜蒙县生态环境因子自身固有的特 

点和对生态敏感性的影响程度,参考已有的相关 

研究成果 ,将每个因子指标划分为4个等 

级,具体分级情况见表2。 

表2生态敏感性评价因子分级表 Tab.2 Classification for ecological sensitive factors 

(2)设置因子权重 

设置因子权重的主要有主观赋权法和客观赋 

权法两大类 ,前者包括专家分析法,层次分析 

法(AHP)等;后者包括主成分分析法、因子分 

析法、相关法、熵值法等。其中层次分析法(ana— 

lytic hierarchy process,AHP)是美国运筹学家Sat— ty.T.L在2O世纪8O年代提出的,属于系统工程 

的一个分支 ¨。其基本原理是将评价系统的各 

种要素分解成若干层次,同一层次的各种要素按 

照上一层要素为准则,进行两两判断比较,进而 

计算出各个要素的权重。 

本次生态敏感性评价的实质是对各个评价因 

素对生态敏感影响程度的高低进行评定,因此可 

以将定性和定量分析相结合,采用层次分析法进 

行评价因子的权重设置。具体方法是建立层次结 

构图,构造判断矩阵,对各个指标进行逐项比较, 

确定判断矩阵的系数值,最后计算矩阵最大特征 

向量,特征向量的3个分量即为目标层中3元素 

M1、M2、M3的权重。计算过程见图5、表3。 

图5生态敏感性评价层次结构图 

Fig.5 The level map of ecological sensitivity evaluation 

表3生态敏感性评价层次判断矩阵 Tab.3 The estimation matrix of ecological sensitivity 

evaluation level 

计算矩阵s—M的最大特征向量w,W= 

(w1,w2,w3)=(0.618,0.297,0.086),得到 

土壤类型、土地利用、植被覆盖程度的权重分别