趙雪磊

（遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧沈陽110122）

遼寧省青山保護(hù)分區(qū)區(qū)劃方法的研究

趙雪磊

（遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧沈陽110122）

該文主要研究如何將遼寧省青山保護(hù)區(qū)科學(xué)合理地區(qū)劃為重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)及合理利用區(qū)的技術(shù)方法，以生態(tài)優(yōu)先為原則建立青山保護(hù)分區(qū)決策樹模型，估算出重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)面積；其次，以兼顧經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展為原則，合理調(diào)整重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)，最終確定遼寧省重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)和合理利用區(qū)范圍。

決策樹；重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)；合理利用區(qū)；反規(guī)劃理論

遼寧省青山保護(hù)以推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)為目標(biāo)，依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，按照生態(tài)區(qū)位的重要性和自然恢復(fù)能力，合理地將全省范圍內(nèi)的山體和山體以外的林地分區(qū)，進(jìn)行保護(hù)和管理，從而實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展。青山保護(hù)較之林地保護(hù)有更加寬泛的生態(tài)保護(hù)作用，是遼寧省實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的又一重要舉措。本文將以生態(tài)優(yōu)先與兼顧經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相結(jié)合為原則，堅(jiān)持“生態(tài)環(huán)境保護(hù)優(yōu)先，開發(fā)利用服從于保護(hù)”，將遼寧省青山劃分為重點(diǎn)青山保護(hù)區(qū)與合理利用區(qū)。

1 劃分青山類型小區(qū)

通過柵格數(shù)據(jù)提取技術(shù)，將遼寧省DEM數(shù)據(jù)符合山體條件的部分提取出來，形成全省山體矢量數(shù)據(jù)，對(duì)全省林地矢量數(shù)據(jù)及山體矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析得出青山矢量數(shù)據(jù)，保護(hù)總面積約為800萬hm2。在此基礎(chǔ)上，對(duì)遼寧省青山保護(hù)管理分區(qū)進(jìn)行區(qū)劃。

在提取的遼寧省青山保護(hù)林地及山體矢量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，按照全面保護(hù)、突出重點(diǎn)的原則，通過資料收集、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的方式將遼寧省林地及山體劃分為各個(gè)類型小區(qū)，包括各級(jí)自然保護(hù)區(qū)、各級(jí)森林公園、各級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、世界文化自然遺產(chǎn)地、軍事禁區(qū)、沿?；闪謳А⒎里L(fēng)固沙基干林帶、邊境防護(hù)林、各級(jí)水庫庫區(qū)周邊1層林地及山體、各級(jí)水庫庫區(qū)周邊2層林地及山體、各級(jí)濕地周邊1層林地及山體、各級(jí)濕地周邊2層林地及山體、江河源頭匯水區(qū)林地及山體、各級(jí)江河兩岸1層林地及山體、各級(jí)江河兩岸2層林地及山體、鐵路兩側(cè)1層林地及山體、鐵路兩側(cè)2層林地及山體、高速公路兩側(cè)1層林地及山體、高速公路兩側(cè)2層林地及山體、城鎮(zhèn)周邊1層林地及山體、城鎮(zhèn)周邊2層林地及山體、其它國家公益林地、其它地方公益林地、其它商品林地。

2 以生態(tài)保護(hù)優(yōu)先為原則區(qū)劃青山保護(hù)管理分區(qū)

遼寧省的生態(tài)保護(hù)和建設(shè)是青山保護(hù)規(guī)劃必須實(shí)現(xiàn)的約束性目標(biāo)。因此本次區(qū)劃研究首先以生態(tài)優(yōu)先為原則，建立決策樹模型進(jìn)行試劃，篩選出重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)的最大范圍，作為下一步區(qū)劃的基礎(chǔ)。

本文將介紹決策樹理論并建立決策樹模型，以生態(tài)優(yōu)先為原則，在全省青山保護(hù)規(guī)劃編制過程中利用此模型，篩選出重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)的最大范圍。

2.1決策樹理論

決策樹是一棵有向、無環(huán)樹結(jié)構(gòu)。最上面的節(jié)點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)，其每個(gè)非葉節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)特征屬性上的測(cè)試，每個(gè)分支代表這個(gè)特征屬性在某個(gè)值域上的輸出，而每個(gè)葉節(jié)點(diǎn)存放一個(gè)類別。使用決策樹進(jìn)行決策的過程就是從根節(jié)點(diǎn)開始，測(cè)試待分類項(xiàng)中相應(yīng)的特征屬性，并按照其值選擇輸出分支，直到到達(dá)葉子節(jié)點(diǎn)，將葉子節(jié)點(diǎn)存放的類別作為決策結(jié)果。

常用的算法有ID3算法和C4.5，ID3算法是決策樹算法的代表，具有描述簡(jiǎn)單、分類速度快的優(yōu)點(diǎn)，絕大數(shù)決策樹算法都是在它的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的。C4.5是從ID3演變而來的，合并具有連續(xù)值的屬性，通過將未知值用最常用的值來替代或者是將最常用的值分在同一個(gè)類中的方法處理缺少屬性值的樣本，使用不同的修剪技術(shù)以避免樹的不平衡。

構(gòu)造決策樹的方法是采用自上而下的遞歸構(gòu)造。以多叉樹為例，構(gòu)造思路：如果訓(xùn)練集合中的所有數(shù)據(jù)是同類的，則將之作為葉子節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)內(nèi)容即是該類別標(biāo)記，否則根據(jù)某種策略選擇一個(gè)屬性，按照屬性的各個(gè)取值，把數(shù)據(jù)集合劃分若干個(gè)子集，使得每個(gè)子集上的所有數(shù)據(jù)在該屬性上具有同樣的屬性值；然后再依次遞歸處理各個(gè)子集。

2.2 青山保護(hù)分區(qū)決策樹指標(biāo)的構(gòu)建

以生態(tài)優(yōu)先為原則，將林地及山體所在區(qū)域位置的重要程度，所承載的人文歷史和自然景觀價(jià)值，對(duì)水資源、易侵蝕地保護(hù)的貢獻(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)及生物的稀缺程度，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及安全程度等構(gòu)建了青山分區(qū)決策樹的指標(biāo)屬性。

人文或自然景觀價(jià)值：反映了林地及山體所在區(qū)域蘊(yùn)藏的人文歷史資源和自然資源的價(jià)值。人文歷史資源包括了各種社會(huì)環(huán)境、人民生活、歷史文物、文化藝術(shù)、民族風(fēng)情和物質(zhì)生產(chǎn)構(gòu)成的資源；自然資源包括地理文化景觀、水資源景觀、生物景觀、地質(zhì)資源等自然景觀資源。所在區(qū)域具有人文歷史或自然景觀價(jià)值的，具有保護(hù)的必要性和重要性。

區(qū)域位置重要性：反映了林地及山體所在區(qū)域的地理位置的重要性，區(qū)域的位置和自然條件，決定了區(qū)域的基本特征。區(qū)域具有重要自然、戰(zhàn)略、政治、交通等地理位置。

水土保持重要性：反映了林地及山體對(duì)所在區(qū)域水資源及易侵蝕土地保護(hù)的重要性。林地及山體所在區(qū)域具有生態(tài)脆弱性，水土受到污染或破壞后危害大、恢復(fù)難。

生態(tài)系統(tǒng)典型或物種珍?。悍从沉肆值丶吧襟w所在區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)的代表性及物種的稀缺性。林地及山體所在區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)或珍稀物種分布區(qū)破壞后造成的危害大，恢復(fù)難，即具有保護(hù)的必要性和重要性。

山體保護(hù)重要性：反映了山體破壞對(duì)所在區(qū)域的安全風(fēng)險(xiǎn)性影響，山體距離主要交通干線、重要水體岸線、人類居住地越近，山體對(duì)周邊環(huán)境越重要，山體受到破壞引發(fā)的災(zāi)害程度越重，因此，交通干線、重要水體岸線、人類居住地周邊林地及山體具有保護(hù)的必要性和重要性。

國家公益林：國家級(jí)公益林的劃分是將生態(tài)區(qū)位極為重要或生態(tài)狀況極為脆弱，對(duì)國土生態(tài)安全、生物多樣性保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用的林地列入國家公益林地。類型小區(qū)的劃分與國家公益林地劃分有交叉，國家公益林可作為定量指標(biāo)，將未涵蓋在類型小區(qū)的其它具有生態(tài)保護(hù)價(jià)值的林地劃入青山保護(hù)分區(qū)。其中，類型小區(qū)不全為國家公益林地的，賦值否。

2.3 青山保護(hù)分區(qū)決策樹模型的建立

建立青山保護(hù)分區(qū)決策樹模型，首先需建立數(shù)據(jù)訓(xùn)練集，設(shè)定訓(xùn)練集中包含18個(gè)元素，根據(jù)分類的指標(biāo)屬性建立表1。

表1 數(shù)據(jù)訓(xùn)練集

續(xù)表1 數(shù)據(jù)訓(xùn)練集

設(shè)WZ、QY、SB、ZX、ST、GG分別代表人文或自然景觀價(jià)值、區(qū)域位置重要性、水土保持重要性、生態(tài)系統(tǒng)典型或物種珍稀、山體保護(hù)重要性、國家公益林。計(jì)算各個(gè)屬性的信息增益,首先計(jì)算給定樣本分類所需的期望信息，然后計(jì)算每個(gè)屬性的熵和信息增益，求出區(qū)域位置重要性具有最大信息增益，所以第1次分裂選擇為分裂屬性，再遞歸使用這個(gè)方法計(jì)算子節(jié)點(diǎn)的分裂屬性（計(jì)算過程省略），最終得到整個(gè)青山保護(hù)分區(qū)決策樹（圖1）。

圖1 青山保護(hù)分區(qū)決策樹圖

2.4 根據(jù)決策樹模型區(qū)劃青山保護(hù)分區(qū)

通過決策樹模型，將各級(jí)自然保護(hù)區(qū)、各級(jí)森林公園、各級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、自然文化遺產(chǎn)地、軍事禁區(qū)、沿海防護(hù)林帶、荒漠化防護(hù)林帶、邊境防護(hù)林、各級(jí)水庫周邊庫區(qū)1層林地及山體、各級(jí)江河源頭匯水區(qū)林地及山體、濕地第1層山脊范圍林地及山體、鐵路兩側(cè)第1層山脊范圍林地及山體、高速公路兩側(cè)第1層山脊范圍林地及山體、城鎮(zhèn)周邊第1層山脊范圍林地及山體、其它國家公益林地類型小區(qū)劃入重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)，其它劃入合理利用區(qū)。粗略估算重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)面積為550萬hm2，比例68.8%；合理利用區(qū)的面積為250萬hm2，比例31.2%。

3 以兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展為原則區(qū)劃青山保護(hù)管理分區(qū)

青山保護(hù)管理分區(qū)的劃分以生態(tài)保護(hù)優(yōu)先，但同時(shí)也不能忽視社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的需求。遼寧省振興老工業(yè)基地步伐不斷加快和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展，對(duì)于土地利用會(huì)有更多的需求，因此要統(tǒng)籌生態(tài)、生產(chǎn)、建設(shè)使用山體、林地需求，進(jìn)一步區(qū)劃青山保護(hù)管理分區(qū)。

通過決策樹建立的重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)是以生態(tài)保護(hù)最大化的原則劃分的，包含了各級(jí)類型小區(qū)，其中部分類型小區(qū)可以作為生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)平衡的彈性區(qū)間。通過對(duì)彈性區(qū)間的調(diào)整，進(jìn)一步區(qū)劃青山保護(hù)管理分區(qū)，可以做到既滿足生態(tài)保護(hù)建設(shè)，使遼寧省的生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定和完整，也能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的實(shí)際需求，保證遼寧省的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)能夠持續(xù)快速發(fā)展。

3.1 應(yīng)用“反規(guī)劃”理論區(qū)劃青山保護(hù)管理分區(qū)

“反規(guī)劃”理論的基本觀點(diǎn)是，如果我們的知識(shí)尚不足以告訴我們做什么，但至少可以告訴我們不做什么。這樣就在規(guī)劃尺度上有了一定的彈性，以應(yīng)對(duì)由于主觀因素對(duì)區(qū)域的未來發(fā)展?fàn)顩r預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確所出現(xiàn)的規(guī)劃偏差。“反規(guī)劃”目前主要用在城市規(guī)劃中，青山分區(qū)規(guī)劃雖不等同于城市規(guī)劃，但“反規(guī)劃”方法對(duì)于青山分區(qū)規(guī)劃也具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，有助于青山保護(hù)管理分區(qū)規(guī)劃。

兼顧經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展因素進(jìn)一步劃分青山保護(hù)管理分區(qū)，不能先憑借經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需求來進(jìn)行規(guī)劃，會(huì)造成青山保護(hù)管理分區(qū)規(guī)劃的混亂，借助“反規(guī)劃”理論，確定出不可以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)和開發(fā)的林地和山體，進(jìn)而再劃分出合理利用區(qū)范圍。通過專家討論法確定具有唯一性和最高等級(jí)的類型小區(qū)不可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)和開發(fā)，劃入重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)。

3.2 青山保護(hù)管理分區(qū)的確定

經(jīng)以上區(qū)劃，仍有部分類型小區(qū)需進(jìn)行分區(qū)，這部分類型小區(qū)我們從生態(tài)保護(hù)的重要程度和對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和人類生產(chǎn)生活的影響進(jìn)行區(qū)劃，通過《遼寧省新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2015-2020年）》、《遼寧老工業(yè)基地振興規(guī)劃》、《遼寧省主體功能區(qū)劃》、遼寧省林地保護(hù)利用數(shù)據(jù)、遼寧省河流分布圖、遼寧省水庫分布圖、遼寧省自然保護(hù)區(qū)分布圖、遼寧省森林公園分布圖、遼寧省風(fēng)景名勝區(qū)分布圖、遼寧省世界文化自然遺產(chǎn)地分布圖、遼寧省國家公益林分布圖及遼寧省青山保護(hù)矢量圖等圖件資料的疊加分析以及文字資料結(jié)合分析，確定重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)和合理利用區(qū)。

確定的重點(diǎn)保護(hù)管理分區(qū)包括自然文化遺產(chǎn)地、軍事禁區(qū)、沿海防護(hù)林帶、省級(jí)以上自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)、省級(jí)以上自然保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)、大中型水庫周邊山體、江河源頭匯水區(qū)、高速公路兩側(cè)山體、防風(fēng)固沙基干林帶、城鎮(zhèn)周邊山體、鐵路兩側(cè)山體、重點(diǎn)濕地周邊山體、國家級(jí)森林公園、國家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、江河兩岸山體、省級(jí)以上自然保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)、邊境防護(hù)林、其它國家公益林地。

按上述分析，重新估算得出重點(diǎn)青山保護(hù)管理分區(qū)面積320萬hm2，比例40%；合理利用區(qū)面積480萬hm2，比例60%。

4 結(jié)語

本文通過決策樹、“反規(guī)劃”理論以及矢量疊加分析方法研究確定了重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)及合理利用區(qū)，可以指導(dǎo)遼寧省的青山保護(hù)分區(qū)工作，通過對(duì)重點(diǎn)青山保護(hù)分區(qū)及合理利用區(qū)進(jìn)行區(qū)別化保護(hù)、管理和發(fā)展，可以做到既滿足生態(tài)保護(hù)建設(shè)，使遼寧省的生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定和完整，又能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的實(shí)際需求，保證遼寧省的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)能夠持續(xù)快速發(fā)展，達(dá)到了生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)遼寧省林業(yè)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的全面可持續(xù)發(fā)展。

(責(zé)任編輯：苑輝)

S757.4

A

1001-1714（2017）03-0040-04

2017-01-05

趙雪磊（1983-），男，高級(jí)工程師，從事森林調(diào)查規(guī)劃研究。E-mail：Lei1983li@qq.com。