北京八达岭林场森林多功能评价指标体系探讨

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© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net2010年6月第3期林业资源管理FORESTRESOURCESMANAGEMENTJune2010No13

北京八达岭林场森林多功能评价指标体系探讨赵学明,刘东兰,郑小贤(北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室,北京100083)

摘要:探讨了地理信息系统(GIS)在八达岭林场多功能评价中的应用,筛选出水源涵养、水土保持和观赏游憩功能的评价因子,建立一套适合八达岭林场的森林多功能评价指标体系。利用GIS的空间分析功能和专家打分确定不同的评价因子对小班功能的影响程度,制作林场森林功能区划图。结果表明:划分为水源涵养功能区的小班呈面状分布,占研究区总面积的6318%;划分到水土保持功能区的小班呈零星点状分布,占研究区总面积的2016%;划分到观赏游憩功能区的小班主要沿道路线分布,占研究区总面积的1516%。该研究可为八达岭林场森林多功能经营提供参考。关键词:水源涵养;水土保持;观赏游憩;八达岭林场中图分类号:S718155 文献标识码:A 文章编号:1002-6622(2010)03-0045-04

DiscussionontheEvaluationIndicatorSystemofForestFunctionsforBeijingBadalingForestFarm

ZHAOXueming,LIUDonglan,ZHENGXiaoxian(TheKeyLaboratoryforSilvicultureandConservationofMinistryofEducation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

Abstract:Thisarticlediscussestheapplicationofgeographicinformationsystem(GIS)inBadalingforestfarmmulti-functionevaluation1Thepurposewastoscreenthefactorswhichwereusedtoevaluatethefunctionsofwaterconservation,soilandwaterconservation,sightseeingandrecreationandestablishasetofforestmulti-functionevaluationsystemsuitablefortheBadalingForestFarm1TheGISspatialanalysisfunctionandtheexpertscoringmethodareusedtodeterminethedifferentinfluenceofevaluationindica2torsonthesubcompartmentfunctionsandtoproducethefarm’sforestfunctiondivisionmap1Theresultsshowedthatthesubcompartmentsinthewaterconservationareawasintheformofplanardistribution,whichaccountedfor6318%ofthetotalarea;thesubcompartmentsinsoilandwaterconservationareawasscattered,accountingfor2016%ofthetotalarea;Thosesubcompartmentsintherecreationareawasdisrtibutedalongtheroad,accountingfor1516%ofthetotalarea1ThisresearchprovidedareferenceforBadalingforestfarmtocarryoutmanagementofforestmulti2functions1Keywords:waterconservation,soilandwaterconservation,sightseeingandrecreation,BadalingForestFarm

收稿日期:2009-12-29;修回日期:2010-04-14

基金项目:北京市科委重大科技项目“北京山区森林健康经营关键技术研究与示范”(D0706001000091)作者简介:赵学明(1985-),男,安徽蒙城人,硕士生,研究方向为3S技术在森林资源中的应用。Email:zhxm0710@1631com© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

林业资源管理第3期  森林的主要功能有涵养水源、保持水土、净化空气、观赏游憩等。研究资料表明:森林涵养水源、保持水土、防止土壤侵蚀的功能,取决于森林结构特性及所处的土壤、地形与气候条件。换言之,森林防护功能的大小,在相同的土壤、地形、气候条件下,其功能由林分结构特性所决定[1-9]。目前,对森林多功能的评价以定性评价为主,较少用定量方法构建评价指标体系[10-15],尤其是使用GIS的手段,对森林多功能进行评价。本文选取北京市八达岭林场作为研究对象,以ArcGIS为平台,对林场的森林多功能进行评价并制作了林场森林功能区划图。1 研究驱概况八达岭林场位于北京市延庆县境内,距市区60km,处于万里长城居庸关和八达岭之间,是首都西北交通要道八达岭高速、京张公路和京包铁路的必经之地。属大陆性季风气候,具有半湿润,半干旱的暖温带的气候特点。山地基岩以花岗岩为主,属于中山地形区,西高且陡,东低而缓,山岭纵横,沟深谷远,平均海拔780m,最高海拔1238m,最低海拔450m,相对高差788m。典型褐土的垂直分布和水平分布最广,腐殖质层厚为2~5cm。阳坡和半阳坡多为薄土和中土,阴坡和半阴坡多为中土和厚土。2 研究方法构建林场的森林多功能评价指标体系,主要是通过整合国内外对森林结构与功能之间的研究成果和实践经验,筛选出森林功能的评价因子。在ARCGIS平台上,对林场的电子林相图和等高线图进行处理,建立林场森林小班功能评价管理数据库,通过空间分析和专家打分,对影响森林功能的评价因子进行分级,用层次分析法确定评价因子权重。在小班属性数据库中,以小班为单位,按评价指标逐项计算指标分值,并进行标准化,比较评价结果,确定小班的主导功能,将林场的小班按照其主导功能进行区划,制作林场森林功能区划图。211 资料收集及数据预处理1)收集八达岭林场的2004年森林资源二类调查数据、1∶1万等高线图、林相图和林场交通道路图。2)对等高线图进行矢量化,获取等高线矢量图,建立数字高程模型(DEM),提取山脊线、山谷线以及矢量河流网。利用二类调查数据建立小班属性和图形数据库,包括对属性字段值设置、属性数据输入编辑、图形分层、注记标注等。212 评价指标体系的构建21211 构建的原则1)科学性。在对森林的涵养水源、保持水土和

观赏游憩等功能的作用机理、影响因子、以及森林结构与功能的正确理解的基础上,利用科学的理论和方法构建的指标体系,才能比较客观、准确地反映森林的主导功能。2)可操作性。评价指标的选择要易于量化,数据容易获取,具有技术和经济的可行性。3)相对独立性。指标体系作为一个有机整体,在符合评价目标要求的前提下,将评价目标和评价指标有机的结合起来,组成一个层次分明的整体。同时尽可能选择相对独立的指标,避免指标间信息的重叠和重复。21212 构建的思路森林的结构决定其功能,然而森林功能的发挥不但受到森林结构的影响,还与其所处的地理位置有关。根据许兰霞等对八达岭林场森林功能的研究表明[14],八达岭林场的森林具有涵养水源、保持水

土和观赏游憩等功能。森林层次结构复杂程度、生物多样性的高低和所处地理位置的差异等都影响着森林功能的发挥。21213 评价指标的选取与分级在系统分析和整合国内外现有研究成果的基础上[1-18],结合八达岭林场的实际情况,经过比较分

析,并利用GIS的空间分析功能和专家打分对选取的评价因子进行分析和分级(表1)。GIS的空间分析主要是按照表1中的标准对林场的土壤厚度、坡度、林地生物量进行重分类,对林场道路和河流进行缓冲区分析。

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 第3期赵学明等:北京八达岭林场森林多功能评价指标体系探讨表1 林场森林功能评价因子分级表功能评价因子分级水源涵养水土保持观赏游憩土壤厚度/cm林地生物量/(t/hm2)距河流的距离/m林分起源坡度/(°)树种组成林分起源林分起源距道路距离/m树种组成≥6030~59<30≤3031~55≥56≤60>60天然林人工林≤1516~2526~35≥36纯林混交林天然林人工林天然林人工林≤200>200常绿树落叶树21214 评价指标体系与权重将研究对象的森林功能层(A)划分成水源涵养(B1)、水土保持(B2)和观赏游憩(B3),利用层次分析法,来确定林场森林多功能的评价指标因子的权重(图1,表2)。图1 八达岭林场森林多功能评价因子图表2 八达岭林场森林多功能评价指标因子权重表Ⅰ级指标权重Ⅱ级指标权重

涵养水源015756

保持水土0.2263

观赏游憩0.1981土壤厚度010898距河流距离012440林分起源0.0699林地生物量011719坡度011246树种组成010458林分起源010560距道路距离010972林分起源010358

树种组成010651

注:判断矩阵一致性比例为010688。

21215 标准化采用公式(1)对各小班的功能进行评价,并采用公式(2)对各小班的评价结果进行标准化。

Xi=∑ni=1Xij×Wj(1)

Zi=(Xi-Xi)/Si(2)

式(1)中,Xi为各小班功能评价得分,Xij为各小班因子的评价得分,Wj为j指标的权重,i为小班,

j为森林多功能评价指标。式(2)中,Zi为标准化后的各小班评价得分,X

i

为各小班功能评价得分的平均值,Si为各小班评价

值的标准差。

3 结果与分析在ArcGIS平台上,根据公式(1)和(2)对小班属性数据库进行操作,将评价结果分别添加到属性列“水源涵养得分”、“水土保持得分”和“观赏游憩得分”中。通过比较确定小班的主导功能。以“主导功能”区划结果,生成林场的功能分区图(图2)。林场的121个小班进行评价,结果见表3。