吳明珠，張 昆

(華東師范大學(xué)地理信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241)

天目山保護(hù)區(qū)人為干擾分析及選址規(guī)劃

吳明珠，張 昆

(華東師范大學(xué)地理信息科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241)

對(duì)天目山保護(hù)區(qū)的空間形態(tài)及人工設(shè)施的空間分布進(jìn)行研究，結(jié)果表明保護(hù)區(qū)的形狀狹長(zhǎng)、面積過(guò)小，內(nèi)部的人工設(shè)施占地面積大且分布廣。同時(shí)基于道路的緩沖區(qū)分析揭示出噪聲對(duì)生態(tài)環(huán)境存在較大的潛在干擾。提出對(duì)天目山保護(hù)區(qū)進(jìn)行擴(kuò)建的設(shè)想，并借助遙感與GIS技術(shù)進(jìn)行合理的選址規(guī)劃。以保護(hù)區(qū)周?chē)?0 km的范圍為研究區(qū)域，用非監(jiān)督分類(lèi)提取植被與人工設(shè)施，以NDVI指數(shù)為參考，利用山脊線與山谷線對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行功能區(qū)劃分，規(guī)劃出保護(hù)區(qū)的核心區(qū)、緩沖區(qū)以及實(shí)驗(yàn)區(qū)的具體空間范圍。

選址規(guī)劃；山脊線；山谷線；功能區(qū)；天目山保護(hù)區(qū)

自然保護(hù)區(qū)主要是對(duì)保護(hù)區(qū)的珍貴物種及生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，避免其受外界干擾。我國(guó)自然保護(hù)區(qū)自1956年建立以來(lái)，發(fā)展十分迅速，截至2013年底，共建了2697個(gè)自然保護(hù)區(qū)，總面積達(dá)14631萬(wàn)hm2，超過(guò)世界的平均水平。其中，國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)407個(gè)，面積約9404萬(wàn)hm2，占保護(hù)區(qū)總面積的64.27%[1]。自然保護(hù)區(qū)發(fā)展迅速的同時(shí)也存在一些問(wèn)題，其中最突出的是人為干擾現(xiàn)象嚴(yán)重，這主要是由于不合理的旅游業(yè)開(kāi)發(fā)與自然資源利用導(dǎo)致的。如2010年河南丹江濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)開(kāi)發(fā)度假酒店、建別墅等，嚴(yán)重干擾了當(dāng)?shù)貏?dòng)植物的生長(zhǎng)；同年，江蘇鹽城國(guó)家自然保護(hù)區(qū)內(nèi)違規(guī)建設(shè)大面積的養(yǎng)殖基地，嚴(yán)重干擾了丹頂鶴的生存，導(dǎo)致丹頂鶴的棲息數(shù)量大大降低[2]。

目前已有許多學(xué)者對(duì)自然保護(hù)區(qū)受到的人為干擾進(jìn)行研究：于澎濤等[3]將人為干擾分為點(diǎn)、線、面3種方式，分別評(píng)價(jià)不同方式的干擾對(duì)松山自然保護(hù)區(qū)植被的影響；劉明時(shí)等[4]從干擾的類(lèi)型、強(qiáng)度以及時(shí)空變化角度評(píng)價(jià)了太白山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)大熊貓的棲息地質(zhì)量；Christian Kerbiriou等[5]評(píng)估了旅游踩踏行為對(duì)法國(guó)西部的伊洛瓦茲生物圈保護(hù)區(qū)的海濱植被的影響程度；楊忠興等[6]對(duì)西雙版納國(guó)家自然保護(hù)區(qū)內(nèi)森林的人為干擾因素(種植經(jīng)濟(jì)作物、采伐林木、建設(shè)工程設(shè)施等)進(jìn)行分析，并采用相對(duì)值法評(píng)價(jià)了各個(gè)子保護(hù)區(qū)的森林干擾度；Zhang Lu[7]利用層次聚類(lèi)分析法對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江流域人為干擾的影響程度進(jìn)行量化分析，并利用MARXAN軟件對(duì)各個(gè)保護(hù)區(qū)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分。本文以天目山自然保護(hù)區(qū)為研究對(duì)象，采用GIS、遙感技術(shù)分析保護(hù)區(qū)人為干擾因素的空間布局與現(xiàn)狀，并根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求對(duì)保護(hù)區(qū)重新進(jìn)行功能區(qū)劃分。旨在減少人為干擾影響，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然保護(hù)之間的沖突，為今后的保護(hù)區(qū)選址規(guī)劃提供參考。

1 研究區(qū)概況

天目山自然保護(hù)區(qū)位于浙江省臨安市西北部(北緯30.33°、東經(jīng)119.43°)，離臨安市市中心約30 km；距省會(huì)杭州市約90 km(圖1)。主峰仙人頂海拔1506 m，是浙江省西北部的主要高峰之一。天目山保護(hù)區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充足，氣候溫暖濕潤(rùn)，自然條件非常優(yōu)越，生長(zhǎng)著大量的珍貴物種，如稱(chēng)為“活化石”的野生銀杏；“地球獨(dú)生子”的天目鐵木(全球僅在天目山遺存5株)[8]；以及鵝掌楸、夏臘梅、黃山梅、金錢(qián)松等國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物；云豹、華南虎、梅花鹿、白頸長(zhǎng)尾雉等國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物也在此生存繁衍[9]。

具有“物種基因庫(kù)”和“文化遺產(chǎn)寶庫(kù)”美稱(chēng)的天目山自然保護(hù)區(qū)，早在1986年就被審批為我國(guó)國(guó)家級(jí)的自然保護(hù)區(qū)，1994年進(jìn)行擴(kuò)建，并于1996年加入聯(lián)合國(guó)教科文組織“人與生物圈”保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)，成為世界級(jí)自然保護(hù)區(qū)。保護(hù)區(qū)雖進(jìn)行擴(kuò)建，但擴(kuò)建的區(qū)域多數(shù)是以居民區(qū)為主的集體所有土地，并且功能區(qū)劃分不明確，這樣不僅擴(kuò)建成本高、管理難，而且造成保護(hù)工作與當(dāng)?shù)鼐用竦拿芡怀鯷12-13]。因而本文以1994年前的天目山保護(hù)區(qū)范圍為研究對(duì)象，分析其人為干擾現(xiàn)狀，試圖規(guī)劃出一個(gè)沖突最小化、保護(hù)效益最大化的保護(hù)區(qū)擴(kuò)建方案。

2 保護(hù)區(qū)人為干擾現(xiàn)狀的空間分析

天目山保護(hù)區(qū)的人為干擾因素主要來(lái)源于保護(hù)區(qū)內(nèi)的旅游業(yè)發(fā)展(人工設(shè)施、人為噪聲)和當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活活動(dòng)(種植經(jīng)濟(jì)作物、采薪燒炭)，其中旅游業(yè)的干擾尤為明顯。由于天目山自古以來(lái)就是旅游勝地，早在20世紀(jì)30年代就被浙江省政府列為 “浙江省第一批風(fēng)景名勝區(qū)”[13]。至今保護(hù)區(qū)的旅游業(yè)已經(jīng)發(fā)展了80多a，并且保護(hù)區(qū)內(nèi)的旅游人工設(shè)施建設(shè)比較完善，所以每年都會(huì)吸引大量的游客來(lái)此游玩，僅2010年天目山的農(nóng)家樂(lè)就接待了游客20萬(wàn)人次[14]，由此引發(fā)的保護(hù)與開(kāi)發(fā)的矛盾也就十分突出。本文主要從人工設(shè)施和人為噪聲2個(gè)因素的空間分布特征對(duì)保護(hù)區(qū)的人為干擾進(jìn)行分析。

2.1 人工設(shè)施分布的影響

保護(hù)區(qū)內(nèi)人工設(shè)施主要包括游客接待設(shè)施和景區(qū)參觀建筑，以及配合旅游業(yè)發(fā)展而開(kāi)通的盤(pán)山公路和旅游步行道等。其中游客接待設(shè)施主要有天緣大酒店、壹口天飯店、海鑫賓館、旅客中心等；參觀建筑多為寺廟和庭院，如禪源寺、一里亭、普同塔、開(kāi)山老殿等；盤(pán)上公路由景區(qū)入口直通龍鳳尖停車(chē)場(chǎng)，為雙車(chē)道水泥道路，寬約6 m；旅游步行道多由石塊鋪設(shè)，寬約2 m。這些人工設(shè)施的用地面積約有14.17 hm2。從圖1可以看到人工設(shè)施分布非常廣，并且保護(hù)區(qū)的中部都有設(shè)施覆蓋，其中旅游接待設(shè)施多分布于保護(hù)區(qū)南面，景區(qū)參觀設(shè)施多位于北面，保護(hù)區(qū)內(nèi)的旅游道路分布最廣，幾乎貫穿整個(gè)保護(hù)區(qū)，導(dǎo)致人類(lèi)活動(dòng)范圍大大增加，而動(dòng)物生存范圍卻在大量減少。并且這些人工設(shè)施將整塊的保護(hù)區(qū)劃分成多個(gè)區(qū)塊，不僅增大了保護(hù)區(qū)的破碎度，也成為動(dòng)物活動(dòng)的人工屏障，不利于保護(hù)區(qū)內(nèi)物種多樣性的發(fā)展。

2.2 人為噪聲的影響

噪聲會(huì)使野生動(dòng)物的活動(dòng)區(qū)域縮小，生活環(huán)境島嶼化，危害到野生動(dòng)物的生存與繁殖[15]。保護(hù)區(qū)內(nèi)的人為噪聲有游客說(shuō)話聲，機(jī)動(dòng)車(chē)的喇叭聲，建設(shè)施工產(chǎn)生的噪聲，寺廟的鐘聲等，本文主要分析游客說(shuō)話產(chǎn)生的噪聲。由于人們?cè)谟瓮鏁r(shí)處于興奮狀態(tài)，說(shuō)話聲音比較大，大聲說(shuō)話時(shí)，聲音響度能夠達(dá)到60～70分貝。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，以人的聽(tīng)力為依據(jù)，測(cè)出人大聲說(shuō)話時(shí)聲音的傳播距離約為110 m左右。游客在保護(hù)區(qū)的活動(dòng)范圍非常大，一般分布有人工設(shè)施的區(qū)域都會(huì)有游客游玩，由于旅游道路是保護(hù)區(qū)內(nèi)分布最廣的人工設(shè)施，因此只選取旅游道路進(jìn)行人為噪聲分析，并且只考慮游客說(shuō)話產(chǎn)生的噪聲。即基于保護(hù)區(qū)內(nèi)的游覽路線，采用QGIS(Quantum Geographic Information System)軟件[16]進(jìn)行110 m的緩沖區(qū)分析，計(jì)算出噪聲傳播的影響范圍為265.56 hm2，占保護(hù)區(qū)總面積的27.03%(圖2)。

3 保護(hù)區(qū)選址規(guī)劃

鑒于以上分析，本文認(rèn)為目前天目山保護(hù)區(qū)人為干擾較大且分布廣，保護(hù)區(qū)的功能區(qū)劃分不明顯，沒(méi)有明顯的核心區(qū)界線，動(dòng)植物生存的區(qū)域過(guò)小且分布破碎，并且保護(hù)區(qū)面積與當(dāng)?shù)匚锓N的保護(hù)價(jià)值不成比例，可通過(guò)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建并且重新劃分功能區(qū)具體空間范圍的方式，使保護(hù)區(qū)內(nèi)的動(dòng)植物得到最有效的保護(hù)。

選取保護(hù)區(qū)周?chē)?0 km的緩沖區(qū)作為選址范圍，利用RS與GIS技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，綜合考慮植被覆蓋和地形因素，并按照國(guó)家對(duì)保護(hù)區(qū)功能分區(qū)的大小規(guī)定，依據(jù)NDVI值與自然地形分界線對(duì)天目山的核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行選址規(guī)劃。

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與分析

NDVI計(jì)算結(jié)果顯示，NDVI最大值為0.98，最小值為-0.94，均值為0.33。由圖3可知，緩沖區(qū)內(nèi)的人工設(shè)施(以房屋、道路為主)多數(shù)位于原保護(hù)區(qū)的東面與南面，雖西面和西北方向也有一定規(guī)模的人工設(shè)施，但距離原保護(hù)區(qū)較遠(yuǎn)，并且這些區(qū)域的植被覆蓋度較高，植被長(zhǎng)勢(shì)茂盛(NDVI>0.33)。因此保護(hù)區(qū)的擴(kuò)建方向重點(diǎn)應(yīng)放在西、北面。

最后，基于分辨率為90 m的DEM數(shù)據(jù)，利用GRASS (Geographic Resources Analysis Support System)的watershed命令提取出自然的地形分界線—山脊、山谷(圖4)。山脊線是山脊的棱線，與分水嶺的位置是一致的；山谷線位于山體凹陷的底部，是集水線。山脊、山谷作為天然形成的界線，對(duì)人類(lèi)活動(dòng)具有較大的影響。例如，人類(lèi)活動(dòng)區(qū)域一般位于山谷，因該區(qū)地勢(shì)較低且平坦，水系發(fā)達(dá)；而山脊區(qū)域地勢(shì)高且陡峭，人類(lèi)活動(dòng)一般較少。

3.2 保護(hù)區(qū)選址及功能區(qū)劃分

依據(jù)我國(guó)1994年頒布的《中華人民共和國(guó)自然保護(hù)區(qū)條例》，自然保護(hù)區(qū)的功能區(qū)一般分為核心區(qū)、緩沖區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)。核心區(qū)是保護(hù)區(qū)的核心地區(qū)，是珍稀動(dòng)植物的集中分布地，一般也是植物生長(zhǎng)較茂盛地區(qū)，該區(qū)禁止任何單位和個(gè)人進(jìn)入；緩沖區(qū)位于核心區(qū)外圍，主要功能是消減人類(lèi)活動(dòng)對(duì)核心區(qū)的干擾；實(shí)驗(yàn)區(qū)一般位于保護(hù)區(qū)最外圍，為了方便人類(lèi)對(duì)保護(hù)區(qū)物種的研究，該區(qū)允許從事科學(xué)試驗(yàn)、教學(xué)實(shí)習(xí)、旅游參觀等活動(dòng)。并且根據(jù)我國(guó)2006年頒布的《自然保護(hù)區(qū)總體規(guī)劃技術(shù)規(guī)程》[19]規(guī)定，像天目山這樣小型的野生動(dòng)植物類(lèi)型保護(hù)區(qū)，其核心區(qū)面積不得小于保護(hù)區(qū)總面積的35%。

重新規(guī)劃的天目山功能區(qū)具體空間范圍見(jiàn)圖5，核心區(qū)范圍主要由NDVI>0.33的區(qū)域與山脊線確定，并且面積不得小于保護(hù)區(qū)總面積的35%；實(shí)驗(yàn)區(qū)主要由NDVI>0.33的區(qū)域與山谷線確定，并且包含原保護(hù)區(qū)的范圍；緩沖區(qū)應(yīng)位于核心區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū)中間，并與核心區(qū)保持一定的保護(hù)距離。重新規(guī)劃的天目山保護(hù)區(qū)總面積為8732.80 hm2，人工設(shè)施僅占162.03 hm2。核心區(qū)面積為3586.56 hm2，占總面積的41.07%，并且植被覆蓋度高達(dá)97.77%；保護(hù)區(qū)形狀指數(shù)S值為1.21，與最佳保護(hù)區(qū)形狀較接近，大大增加了保護(hù)區(qū)的緊湊度，有利于保護(hù)區(qū)管理。本文規(guī)劃的保護(hù)區(qū)范圍是原保護(hù)區(qū)的8.9倍左右，并且多數(shù)珍貴物種已劃入其內(nèi)，且具有明確的功能區(qū)界線，雖然有少數(shù)人工設(shè)施歸入到核心區(qū)，但可以對(duì)其進(jìn)行拆除或者遷移。從人為干擾的空間分析可知，歸入核心區(qū)的設(shè)施多數(shù)是寺廟和庭院，可以將其遷移到允許進(jìn)行旅游發(fā)展的實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)，這樣既不會(huì)影響保護(hù)區(qū)的旅游發(fā)展，也可以帶動(dòng)保護(hù)區(qū)周?chē)用竦慕?jīng)濟(jì)發(fā)展；對(duì)于核心區(qū)內(nèi)的居民房屋，可以考慮采取補(bǔ)助遷出或“拆屋還林”。

圖4 緩沖區(qū)內(nèi)山脊、山谷線的分布圖5 天目山功能區(qū)范圍分布圖

4 結(jié)論

本文主要從人工設(shè)施和人為噪聲的空間形態(tài)與布局的角度分析天目山保護(hù)區(qū)人為干擾的現(xiàn)狀，指出保護(hù)區(qū)形狀過(guò)于狹長(zhǎng)，內(nèi)部旅游設(shè)施分布廣泛導(dǎo)致保護(hù)區(qū)整體破碎度較高，人為干擾范圍大，人與自然間矛盾突出。為減少這種矛盾，基于NDVI值，借助RS與GIS技術(shù)，利用自然分界線對(duì)保護(hù)區(qū)進(jìn)行功能區(qū)劃分，旨在有效保護(hù)動(dòng)植物的前提下，最大化地減少人與自然的沖突。文中功能區(qū)劃分所使用的山脊、山谷線是大自然賦予的天然分界線，可以有效地約束人類(lèi)活動(dòng)，此方法也可以推廣到其他保護(hù)區(qū)的選址規(guī)劃中。

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[2]中國(guó)網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái).有多少自然保護(hù)區(qū)成了“經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)”?[EB/OL].[2010-09-04].http：//news.cntv.cn/program/xinwen1jia1/20100904/102264.shtml.

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Analysis of Human Disturbances and Site Planning in Mount Tianmu Nature Reserve

WU Ming-zhu，ZHANG Kun

(LabofGeographicInformationScience，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200241，China)

The spatial arrangement of Mount Tianmu Nature Reserve and the distribution of artificial facilities inside have been studied in this paper.The results show that the existing Mount Tianmu Nature Reserve is too small，and the shape of it is long and narrow.Based on the buffer analysis，it is revealed that the man-made noise from widely distributed artificial facilities has a large potential interference on the ecological environment.Therefore，a proposal of expanding Mount Tianmu Nature Reserve is presented according to the principle of maximized protection benefit and minimized conflict.Employing the techniques of remote sensing and GIS，the vegetation and artificial facilities in a 10-kilometers-buffer area of existing Nature Reserve are extracted.And the specific locations of core，buffer and experimental zone are designed according to NDVI index，ridge and valley lines.

site planning；ridge；valley；functional zone；Mount Tianmu Nature Reserve

2015-03-19；

2015-04-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41174003)

吳明珠(1991—)，女，江西上饒人，華東師范大學(xué)在讀碩士研究生，從事自然保護(hù)區(qū)選址規(guī)劃研究。E-mail：mzwu_ecnu@163.com。

張昆，華東師范大學(xué)副教授，博士，從事空間統(tǒng)計(jì)、三維GIS、空間分析研究。E-mail：kzhang@geo.ecnu.edu.cn。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.036

S759.9

A

1002-7351(2016)01-0170-05