李 劍，李長(zhǎng)安，蔡 松

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

2000年國(guó)務(wù)院發(fā)布《全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綱要》，并提出了生態(tài)用地概念及其相關(guān)的保護(hù)措施。此后，眾多專家和學(xué)者針對(duì)生態(tài)用地及其生態(tài)安全展開了大量的研究，其中探討生態(tài)保護(hù)與建設(shè)用地布局的關(guān)系也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，如俞孔堅(jiān)等人構(gòu)建了北京市綜合生態(tài)安全格局，預(yù)測(cè)了未來(lái)城鎮(zhèn)用地的合理組合模式[1]；高永年等人以湖州市為例，提出將不同水平的生態(tài)用地分區(qū)作為用地空間管制的依據(jù)[2]；蘇泳嫻等人以佛山市高明區(qū)為例，進(jìn)行生態(tài)功能分區(qū)，提出了建設(shè)用地布局的優(yōu)化方案[3]。但諸多的研究對(duì)象主要集中在平原區(qū)或丘陵區(qū)，而以山地區(qū)為研究對(duì)象來(lái)探析符合山地區(qū)特點(diǎn)的建設(shè)用地規(guī)劃分區(qū)、規(guī)模與布局等研究相對(duì)較少[4]。因此，從生態(tài)安全視角來(lái)開展山地區(qū)建設(shè)用地布局優(yōu)化的討論將具有較為重要的指導(dǎo)意義。

張家界市作為典型的山地區(qū)，具有得天獨(dú)厚的山地旅游資源，但市域建設(shè)用地規(guī)模與布局受地形條件、地質(zhì)災(zāi)害等多重因素的制約。特別是近年來(lái)，隨著其旅游業(yè)的快速發(fā)展，生態(tài)安全受到一定程度的挑戰(zhàn)。本文以張家界為典型研究區(qū)域，結(jié)合張家界市域的主要特征和土地增長(zhǎng)需求，采用GIS空間分析技術(shù)，通過(guò)重要生態(tài)用地識(shí)別，來(lái)構(gòu)建符合區(qū)域風(fēng)貌特色的生態(tài)安全格局，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行用地分區(qū)，并提出建設(shè)用地布局策略。

1 研究區(qū)概況

張家界市舊稱“大庸”，隸屬湖南省，1988年5月設(shè)立為地級(jí)市，1994年更名為張家界。市域位于湘西北、云貴高原余脈武陵源山區(qū)，屬澧水中上游，坐標(biāo)范圍為28°52ˊ～29°25ˊN、110°04ˊ～110°55ˊE。全市轄武陵源區(qū)、永定區(qū)、慈利縣和桑植縣4個(gè)縣（區(qū)）（圖1），土地總面積9 533.78 km2。張家界因旅游而建市，以其獨(dú)特優(yōu)美的旅游資源聞名于中外，其中武陵源風(fēng)景名勝區(qū)被列入我國(guó)的首批世界地質(zhì)公園、世界自然遺產(chǎn)地之一[5]。

張家界市處于洞庭湖沉降與云貴高原隆起的結(jié)合部，地形復(fù)雜，地貌類型多樣。區(qū)域以山地為主，整體地勢(shì)西、南和北部高，中部低，東北向較低緩。市域內(nèi)山脈海拔大多在600～1 200 m，其中區(qū)內(nèi)群峰之冠為天門山，高1 517 m。市域?qū)馘⑺?，?guī)模較大的河流有澧水河及其支流溇水河，其次為山澗小河。河流呈樹枝狀分布，山區(qū)河谷多為“V”型，源近流短，水流變化較大[5]。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括：張家界市2015年DOM遙感影像圖、2015年鄉(xiāng)鎮(zhèn)地籍變更數(shù)據(jù)、張家界市土地利用總體規(guī)劃（2006～2020年）、1∶50 000地形圖以及水源保護(hù)區(qū)規(guī)劃、自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃、地質(zhì)公園規(guī)劃及1∶100 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等資料。土地分類按照《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，將研究區(qū)劃分為城鎮(zhèn)工礦、居民點(diǎn)、其他建設(shè)用地以及耕地、林地、園地等地類。

2.2 研究方法

生態(tài)用地是指生態(tài)環(huán)境較為脆弱、生態(tài)敏感性較高或具有重要生態(tài)服務(wù)功能，對(duì)區(qū)域生態(tài)起關(guān)鍵性影響的土地單元。根據(jù)張家界市的自然生態(tài)特征，本文首先從單因子影響的角度識(shí)別生態(tài)用地，即選擇生物多樣性保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害規(guī)避以及水資源安全等3個(gè)因子分別進(jìn)行生態(tài)用地識(shí)別。然后將其結(jié)果進(jìn)行綜合疊加，把研究區(qū)的生態(tài)用地劃分為高度敏感區(qū)、較高敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和低度敏感區(qū)4個(gè)級(jí)別；最后借助最小阻力模型，將重要生態(tài)用地與我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)所規(guī)定的禁建區(qū)作為“源”，構(gòu)建不同程度的生態(tài)安全格局，在此基礎(chǔ)上再提出建設(shè)用地布局建議。

2.2.1 基于單因子的生態(tài)用地識(shí)別

1）生物多樣性保護(hù)用地識(shí)別。根據(jù)謝高地等人提出的生物多樣性服務(wù)當(dāng)量理論[6-7]，每種地類單位面積內(nèi)所能提供生物多樣性保護(hù)相對(duì)貢獻(xiàn)大小的潛在能力是存在區(qū)別的。因此，依據(jù)研究區(qū)不同地類可直接計(jì)算出各單元生物多樣性的服務(wù)價(jià)值，并對(duì)其保護(hù)級(jí)別予以修正，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物多樣性保護(hù)用地的識(shí)別。其計(jì)算公式為：

式中，S表示各地類的生物多樣性服務(wù)價(jià)值；L、N與M分別表示地類、生物多樣性服務(wù)當(dāng)量、修正后的保護(hù)級(jí)別值，其中森林公園、世界遺產(chǎn)保護(hù)區(qū)等國(guó)家級(jí)和省級(jí)保護(hù)區(qū)用地賦值為1.5；高程800 m以上（含800 m）的林地賦值為1.25；其他用地賦值為1.0。通過(guò)GIS空間分析，計(jì)算研究區(qū)各地類的S值，運(yùn)用自然斷裂法獲得全市生態(tài)用地敏感區(qū)。

2）地質(zhì)災(zāi)害規(guī)避用地識(shí)別。崩塌、滑坡為研究區(qū)主要的地質(zhì)災(zāi)害類型，其主要影響因素包括地形起伏度、坡度、海拔高程以及人類活動(dòng)強(qiáng)度等。借鑒前人在地質(zhì)災(zāi)害方面的研究成果[9]，疊加張家界各縣區(qū)1:100 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查分區(qū)成果，利用ArcGIS10.1的空間分析功能，分別以敏感值150、120、100作為其分區(qū)的斷裂點(diǎn)，獲得全市地質(zhì)災(zāi)害規(guī)避敏感性區(qū)。

3）水資源安全用地識(shí)別。參考水資源安全評(píng)價(jià)相關(guān)研究成果[8]，選取飲用水源與涵養(yǎng)水源保護(hù)區(qū)、重要地表水源區(qū)、洪水調(diào)蓄區(qū)等3個(gè)指標(biāo)作為水資源的安全評(píng)價(jià)因子。飲用水源與涵養(yǎng)水源保護(hù)區(qū)依據(jù)張家界市各類專項(xiàng)規(guī)劃來(lái)確定。重要地表水源與洪水調(diào)蓄區(qū)則借助ArcGIS10.1緩沖區(qū)分析獲得。將水資源安全識(shí)別的3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行疊加，依據(jù)“木桶原理”獲得水資源安全敏感區(qū)。

2.2.2 基于綜合分析的生態(tài)用地識(shí)別

基于Forman教授的景觀規(guī)劃原理[10]，并借鑒俞孔堅(jiān)等學(xué)者關(guān)于生態(tài)安全格局構(gòu)建研究的理論及其實(shí)踐[11-12]，本文運(yùn)用ArcGIS10.1的加權(quán)總和工具，將單因子生態(tài)用地分區(qū)結(jié)果等權(quán)重進(jìn)行疊加分析；運(yùn)用自然斷裂法將疊加結(jié)果進(jìn)行歸類，最終將研究區(qū)劃分為4個(gè)級(jí)別的生態(tài)用地，分別為高度敏感區(qū)、較高敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和低度敏感區(qū)。

2.2.3 生態(tài)用地安全格局構(gòu)建

相關(guān)的研究表明[8,13-15]，各生態(tài)保護(hù)源地與現(xiàn)狀地類越接近，其運(yùn)動(dòng)所耗費(fèi)的阻力值（即生態(tài)流的阻力值）就越小，反之愈大。本文利用Knaapen等人所提出的最小累計(jì)阻力模型[16]，將相關(guān)法律法規(guī)所規(guī)定的底線型生態(tài)用地以及極重要的生態(tài)用地作為“源地”（即禁建區(qū)），以地類為阻力因子，計(jì)算不同地類的阻力系數(shù)（表1）。然后運(yùn)用ArcGIS10.1的空間分析功能，計(jì)算出各生態(tài)保護(hù)源地與各地類之間的費(fèi)用距離，最終獲得“源地”的最小累積阻力面。依據(jù)阻力面的空間特征，對(duì)基于綜合分析的生態(tài)用地識(shí)別結(jié)果進(jìn)行修正，最終構(gòu)建張家界市極重要、重要、一般重要和其他等4種不同水平的土地生態(tài)安全格局。

表1 不同地類的阻力系數(shù)

2.2.4 基于生態(tài)安全格局的建設(shè)用地分區(qū)與建議

在生態(tài)安全格局分區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)等因素，以自然鄉(xiāng)鎮(zhèn)界線為分區(qū)邊界，將全市劃分為優(yōu)先發(fā)展區(qū)、適度發(fā)展區(qū)、控制發(fā)展區(qū)以及禁止發(fā)展區(qū)，并提出相關(guān)用地建議。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)用地綜合分區(qū)結(jié)果

3.1.1 單因子生態(tài)用地的識(shí)別

經(jīng)過(guò)分析，全市生物多樣性保護(hù)生態(tài)用地中(表2和圖2a)，高敏感區(qū)域土地面積為5 173.42 km2，占規(guī)劃區(qū)總面積54.26%，主要分布于八大公山森林公園等植被、野生動(dòng)物種類繁多的區(qū)域。全市地質(zhì)災(zāi)害規(guī)避生態(tài)用地方面（表2和圖2 b），高敏感區(qū)土地面積為390.71 km2，所占比例為4.10%，主要是崩塌與山體滑坡等地災(zāi)易發(fā)區(qū)。全市水資源安全生態(tài)用地中（表2和圖2c），高度敏感區(qū)域土地面積276.26 km2，所占比例為2.90%，分布于澧水流域、溇水等重要的地表水源涵養(yǎng)區(qū)。

表2 張家界市單因子分析生態(tài)用地分級(jí)

3.1.2 多因子綜合分析的生態(tài)用地分級(jí)

運(yùn)用自然斷裂法，在ArcGIS10.1軟件中疊加上述結(jié)果進(jìn)行分類整理（表3和圖2d），得出全市高度敏感區(qū)即底線型生態(tài)用地，即張家界市規(guī)劃區(qū)生態(tài)保護(hù)核心區(qū)域面積2 729.50 km2，占全市土地總面積的比例為28.63%。

表3 張家界市綜合因子分析生態(tài)用地分級(jí)

圖2 張家界市域單因子生態(tài)用地敏感性識(shí)別與綜合生態(tài)用地分布

圖3 生態(tài)用地安全格局

圖4 建設(shè)用地分區(qū)建議

3.2 生態(tài)用地安全格局的構(gòu)建

根據(jù)土地生態(tài)安全格局分析結(jié)果（圖3），全市極重要的生態(tài)安全用地總面積為6 281.53 km2，占總面積的65.89%，是張家界市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的核心區(qū)域。此區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原有生態(tài)用地和資源的保護(hù)，嚴(yán)禁對(duì)生態(tài)保護(hù)區(qū)功能構(gòu)成威脅的各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)。重要以及一般重要的生態(tài)安全用地總面積為 3 252.25 km2，占34.11%，該區(qū)域應(yīng)作為未來(lái)張家界市規(guī)劃區(qū)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施培育區(qū)，同時(shí)也是全市嚴(yán)格的限制建設(shè)區(qū)，要嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)、工礦在區(qū)內(nèi)的開發(fā)強(qiáng)度與用地方向?？鄢龢O重要、重要以及一般重要性的生態(tài)安全用地，全市可用建設(shè)用地為719.08 km2。根據(jù)張家界市土地利用總體規(guī)劃（2006～2020年）實(shí)施情況，截至2014年底張家界全市建設(shè)用地現(xiàn)狀為362.27 km2。因此，從生態(tài)安全的角度來(lái)看，未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)，可供張家界全市建設(shè)的用地空間較為充裕。

3.3 基于生態(tài)安全格局的建設(shè)用地布局建議

在生態(tài)安全格局構(gòu)建的基礎(chǔ)上，結(jié)合全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)交通條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、資源稟賦等情況，從建設(shè)用地布局優(yōu)化角度，將全市土地劃分優(yōu)先發(fā)展區(qū)、適度發(fā)展區(qū)、控制發(fā)展區(qū)和禁止發(fā)展區(qū)四類區(qū)域（圖4），并提出相應(yīng)的建設(shè)用地布局建議。

1）優(yōu)先發(fā)展區(qū)。該區(qū)地貌以河谷平原為主，包括全市各縣區(qū)的現(xiàn)有城鎮(zhèn)建成區(qū)，以及澧水及其支流溇水河谷地帶的延伸地帶。該區(qū)人口集中，也是旅游、城鎮(zhèn)的集中區(qū)，但因人為頻繁干擾而導(dǎo)致生態(tài)整體功能不強(qiáng)等環(huán)境問(wèn)題。該區(qū)建設(shè)用地布局建議是：①要通過(guò)內(nèi)部挖潛提高土地使用率，努力使交通設(shè)施、居民住房向立體方向發(fā)展；②要合理整合城鄉(xiāng)建設(shè)，注重人工與自然環(huán)境的融合發(fā)展，使城鄉(xiāng)建設(shè)和發(fā)展符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要。

2）適度發(fā)展區(qū)。該區(qū)主要分布在市域東部，包括慈利中、東部和武陵源區(qū)的南部地區(qū)，另外還包括永定東部與東南部。該區(qū)高程較低、生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定、承受外界干擾能力相對(duì)較強(qiáng)，但如果利用不當(dāng)也易造成環(huán)境問(wèn)題。該區(qū)建設(shè)用地布局建議是：要遵循生態(tài)保護(hù)和有效開發(fā)并重原則，恢復(fù)退化土地、治理水土流失，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的全面保護(hù)；應(yīng)控制區(qū)域內(nèi)開發(fā)強(qiáng)度，尤其是控制建設(shè)用地規(guī)模和時(shí)序。

3）控制發(fā)展區(qū)。該區(qū)主要包括貫穿全市的河流、大中型水庫(kù)及其周邊的濕地。該區(qū)在人為活動(dòng)的干擾下較易造成水土流失等。該區(qū)建設(shè)用地布局建議是：要正確處理好旅游開發(fā)與保護(hù)的關(guān)系，避免對(duì)植被和水體的破壞；加強(qiáng)水源水質(zhì)的保護(hù)，構(gòu)建以主要河網(wǎng)為骨架的水源涵養(yǎng)林帶和景觀生態(tài)廊道。

4）禁止發(fā)展區(qū)。該區(qū)主要包括以武陵源區(qū)為中心的武陵山、豬石頭林場(chǎng)、天門山森林公園以及以八大公山自然保護(hù)區(qū)為核心的山地、桑植東北與慈利西北交接處山地、慈利東部五雷山風(fēng)景區(qū)，同時(shí)還包括慈利的江埡水庫(kù)和桑植的雙泉水庫(kù)及其緩沖區(qū)。該區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，在自然或人為活動(dòng)破壞情況下易導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。該區(qū)建設(shè)用地布局建議是：堅(jiān)持保護(hù)為主的原則，要建立各級(jí)各類自然保護(hù)區(qū)，禁止向水源保護(hù)區(qū)排放污染物；堅(jiān)持在優(yōu)先保護(hù)和控制游客總量等措施的前提下發(fā)展旅游。

4 結(jié) 語(yǔ)

以張家界市為研究區(qū)，借助GIS空間分析技術(shù)，選取生物多樣性、地質(zhì)災(zāi)害規(guī)避和水資源安全等3個(gè)主要因子進(jìn)行綜合分析，將區(qū)域土地分為高度敏感區(qū)、較高敏感區(qū)、中度敏感區(qū)和低度敏感區(qū)4種類型。利用最小累積阻力模型，將法律法規(guī)所規(guī)定的底線型生態(tài)用地與極重要生態(tài)用地作為“源”，構(gòu)建不同安全水平的生態(tài)安全格局，將全市土地分為優(yōu)先發(fā)展區(qū)、適度發(fā)展區(qū)、控制發(fā)展區(qū)及禁止發(fā)展區(qū)。該研究方法的運(yùn)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)可建設(shè)用地布局過(guò)程中僅考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素而忽視生態(tài)保護(hù)的弊端。研究方法具有較強(qiáng)的可操作性和科學(xué)性，對(duì)山地區(qū)優(yōu)化建設(shè)布局、形成城市特色風(fēng)貌等均具有直接的借鑒作用。同時(shí)，本文在確定了張家界市不同安全水平的生態(tài)用地后，有針對(duì)性地提出區(qū)域建設(shè)用地優(yōu)化布局建議，這些措施對(duì)山地區(qū)的生態(tài)保護(hù)、區(qū)域空間規(guī)劃的編制、防止各類建設(shè)用地?zé)o序蔓延均具有較強(qiáng)的借鑒作用。