CN111144775A - 基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，包括如下步骤：步骤一、选择确定评价对象；步骤二、划分评价单元；步骤三、空间分布专题图的制作；步骤四、评价网格单元的生态状况分析，包括景观分维数评价、景观多样性评价、景观破碎度评价、景观分离度评价；步骤五、生态风险评价方法；步骤六、区域生态风险综合评价。本发明以乡级土地利用总体规划为对象，构建了景观格局指数与生态风险之间的定量表达，通过定量化的数据实现对区域生态风险的衡量和确定，以期为规划的生态风险防控提供科学依据。

Description

基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法

技术领域

本发明涉及一种土地风险评价方法，具体涉及一种基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法。

背景技术

土地利用总体规划是对一定行政区域在今后一段时期内土地利用的总体安排，具有前瞻性和长期性的特点，其实施会对区域生态系统结构和功能产生深远影响。为了加强土地生态环境保护，提高规划编制质量，有必要将生态风险评价机制引入到最终的决策分析中，以减少和规避规划实施所可能导致的不利生态效应。相对于单一项目的生态风险，土地利用总体规划生态风险涉及的面积大、因子多、对象杂，加之彼此间的相互作用和叠加效应，使其在量化分析上存在较大难度，从当前研究现状看，这方面的工作尚处于起步阶段。

我国的土地利用总体规划是一个多层次体系，按照行政区划和决策效力可以划分为国家、省、市、县、乡五个层次。土地利用总体规划执行的时空范围不同，生态影响的性质和程度就会有所差异，从而也使得生态风险评价在对象、内容、详细性和量化水平上存在区别，为体现针对性，需要构建基于不同尺度的生态风险评价模型，以更好分析规划实施与生态系统变化之间的关系。目前尚没有针对乡级土地利用总体规划为对象的生态风险评价方法。而且，目前很多的生态风险评价方法，存在着主观性强，定性分析多，定量分析少，不客观的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够定量分析、客观性强的基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法。

本发明是这样实现的：

一种基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，包括如下步骤：

步骤一、选择确定评价对象

本申请以乡级土地利用总体规划为对象，因此选取实际的乡镇行政区域，并以该具体的乡镇行政区域的土地利用总体规划为评价对象；

步骤二、划分评价单元

根据该具体的乡镇行政区域的土地利用现状图和土地利用规划图为数据源，按照等间距采样法将现状图和规划图划分为相同数量的评价网格单元；

步骤三、空间分布专题图的制作

按照土地规划用途分类体系将土地利用类型划分为耕地、林地、园地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域和自然保留地8种类型；并利用景观分析软件分别提取每个评价网格单元在现状图和规划图的不同时点的景观指数信息，然后将评价网格单元和景观信息进行叠加，制作出各指数的空间分布专题图，并通过自然断点分级法将其划分为低、较低、中、较高、高五个级别；

步骤四、评价网格单元的生态状况分析

4.1景观分维数评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分维数，确定景观分维数减少、增加的评价网格单元数量及区域分布情况；

4.2景观多样性评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观多样性，确定景观多样性减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观多样性的高值和低值的区域分布情况；

4.3景观破碎度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观破碎度，确定景观破碎度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观破碎度的高值和低值的区域分布情况；

4.4景观分离度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分离度，确定景观分离度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观分离度出现增长和减少的区域分布情况；

步骤五、生态风险评价方法

通过如下公式计算各个评价网格单元的生态风险指数：

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；

其中：

C_k＝N_k/S_k (5)

式中，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；i为景观类型，L为斑块周长，A为斑块面积；p为面积比例；N_k为斑块总数；m_i为景观i的斑块数量，S_i为景观i的面积。

通过计算评价网格单元的生态风险指数，确定生态风险指数增加、减少的评价网格单元的数量及区域分布；

步骤六、区域生态风险综合评价

利用如下公式计算区域生态风险指数，

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；q为全部评价网格单元的数量。

将针对现状图和规划图的区域生态风险指数进行对比，如果出现区域生态风险指数降低的情况，说明规划方案符合土地生态管理的要求，在实施过程中可以发挥积极的调控作用，有效抑制生态风险的发生。

本发明以乡级土地利用总体规划为对象，构建了景观格局指数与生态风险之间的定量表达，通过定量化的数据实现对区域生态风险的衡量和确定，以期为规划的生态风险防控提供科学依据。

附图说明

图1为本发明一个实施例的研究区域位置示意图；

图2为本发明一个实施例的评价网格单元划分示意图；

图3为本发明一个实施例规划期间景观分维数变化示意图；

图4为本发明一个实施例规划期间的景观多样性变化示意图；

图5为本发明一个实施例规划期间景观破碎度变化示意图；

图6为本发明一个实施例规划期间景观分离度变化示意图；

图7为本发明一个实施例规划期间生态风险指数变化示意图；

图8为本发明一个实施例规划期间区域生态风险变化示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

一种基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，包括如下步骤：

步骤一、选择确定评价对象

本申请以乡级土地利用总体规划为对象，因此选取实际的乡镇行政区域，并以该具体的乡镇行政区域的土地利用总体规划为评价对象；

作为本发明的一个具体实施例，如附图1所示，本发明选择了位于乐山市金口河区中部的和平彝族乡，土地总面积为4221.22hm²。《乐山市金口河区和平彝族乡土地利用总体规划(2006-2020年)》(以下简称“规划”)作为统筹全乡土地利用、开发和保护的纲领性文件，于2013年正式编制完成并通过评审，其以2005年为规划基期年，2010年为近期目标年，2020年规划目标年。

步骤二、划分评价单元

根据该具体的乡镇行政区域的土地利用现状图和土地利用规划图为数据源，按照等间距采样法将现状图和规划图划分为相同数量的评价网格单元；

具体而言，本发明研究以和平彝族乡1:50000土地利用现状图和1:50000土地利用规划图为数据源。综合考虑区域范围、斑块分布以及空间分辨率等因素，在ArcGIS10.0平台下，按照700m×700m的等间距采样法，对和平彝族乡进行了全域空间化，得到112个网格样方作为基本评价单元。如附图2所示。

步骤三、空间分布专题图的制作

按照土地规划用途分类体系将土地利用类型划分为耕地、林地、园地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域和自然保留地8种类型；并利用景观分析软件分别提取每个评价网格单元在现状图和规划图的不同时点的景观指数信息，然后将评价网格单元和景观信息进行叠加，制作出各指数的空间分布专题图，并通过自然断点分级法将其划分为低、较低、中、较高、高五个级别；

具体而言，本发明采用了景观分析软件Fragstats4.2，分别提取了每个评价单元在2005年、2010年和2020年三个时点的景观指数信息。然后将评价单元网格与景观信息进行叠加，制作出各指数的空间分布专题图，并通过自然断点分级法将其划分为低、较低、中、较高、高5个级别，在此基础上开展评价并生成生态风险指数图。如附图2所示。

步骤四、评价网格单元的生态状况分析

4.1景观分维数评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分维数，确定景观分维数减少、增加的评价网格单元数量及区域分布情况；

具体而言，如附图3所示，从2005年至2020年，评价单元中景观分维数呈递增态姿的有29个，呈递减态势的有40个，未发生变化的有43个，分别占总数的25.89％、35.71％和38.39％，其中最大减少率为11.72％(79号网格)，最高增长率为9.62％(62号网格)。而在空间分布上，景观分维数的增长主要分布在大渡河沿岸，而其减少主要发生在境内的农林交错地带。

4.2景观多样性评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观多样性，确定景观多样性减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观多样性的高值和低值的区域分布情况；

具体而言，如附图4所示，在规划实施期间，评价单元中景观多样性增加的有25个，减少的有42个，保持不变的有45个，分别占总数的22.32％、37.50％和40.18％，其中最大减少率为21.10％(69号网格)，最高增长率为14.09％(45号网格)。在空间分布上，景观多样性的高值主要分布在研究区的北部和西部，而低值主要分布在东部和南部。

4.3景观破碎度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观破碎度，确定景观破碎度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观破碎度的高值和低值的区域分布情况；

具体而言，如附图5所示，在规划实施期间，评价单元中景观破碎度增加的有31个，减少的有37个，不变的有44个，分别占总数的27.68％、33.04％和39.29％，其中最大减少率为20.31％(25号网格)，最高增长率为18.64％(79号网格)。在空间分布上，河流沿线和中部的景观破碎度较高，而东部和南部由于林地集中，其景观破碎度也较低。

4.4景观分离度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分离度，确定景观分离度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观分离度出现增长和减少的区域分布情况；

具体而言，如附图6所示，在规划实施期间，有71个评价单元的景观分离度发生变化，其中31个增加，40个减少，41个保持不变，分别占总数的27.68％、35.71％和36.61％，其中最大减少率为23.15％(93号网格)，最高增长率为39.28％(68号网格)。从空间分布上，景观分离度出现增长的地区多分布于地类多样、结构复杂、图斑分散的中部区域，而在东南部和南部等景观类型较为单一的区域，景观分离度基本没有发生变化。

步骤五、生态风险评价方法

通过如下公式计算各个评价网格单元的生态风险指数：

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；

其中：

C_k＝N_k/S_k (5)

式中，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；i为景观类型，L为斑块周长，A为斑块面积；p为面积比例；N_k为斑块总数；m_i为景观i的斑块数量，S_i为景观i的面积。

通过计算评价网格单元的生态风险指数，确定生态风险指数增加、减少的评价网格单元的数量及区域分布；

具体而言，如附图7所示，在规划实施期间，生态风险增加的有30个，减少的有40个，不变的有42个，分别占总数的26.79％、35.71％和37.50％，其中最大减少率为30.76％(17号网格)，最高增长率为75.59％(70号网格)。从空间分布上看，研究区西北和西南部的生态风险趋于增加，这是由于这些区域的地形条件相对有利，是规划中建设用地的主要增长地带，人类干扰强度较大；北部和中部的生态风险呈下降态势，主要原因为该区域是规划期间开展土地整理和退耕还林还草最为集中的地带，土地生态功能得到有效恢复；而东部和南部的生态风险在规划期内基本保持不变，这与其属于天然林保护重点区域，植被覆盖较好，人为开发活动受到严格限制有关。

步骤六、区域生态风险综合评价

利用如下公式计算区域生态风险指数，

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；q为全部评价网格单元的数量。

如附图8，结果显示研究区的区域生态风险指数由2005年的0.10154减少到2010年的0.10123，并在2020年进一步降低至0.10111。虽然其总体变幅仅有0.42％，但利用本发明的方法得到的区域生态风险指数的递减趋势却很明显，说明本规划方案符合土地生态管理的要求，在实施过程中可以发挥积极的调控作用，有效抑制生态风险的发生，并且促进研究区土地生态系统健康状况朝着有利方向发展。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (3)

1.一种基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、选择确定评价对象

选取实际的乡镇行政区域，并以该具体的乡镇行政区域的土地利用总体规划为评价对象；

步骤二、划分评价单元

根据该具体的乡镇行政区域的土地利用现状图和土地利用规划图为数据源，按照等间距采样法将现状图和规划图划分为相同数量的评价网格单元；

步骤三、空间分布专题图的制作

按照土地规划用途分类体系将土地利用类型划分为耕地、林地、园地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域和自然保留地8种类型；并利用景观分析软件分别提取每个评价网格单元在现状图和规划图的不同时点的景观指数信息，然后将评价网格单元和景观信息进行叠加，制作出各指数的空间分布专题图，并通过自然断点分级法将其划分为低、较低、中、较高、高五个级别；

步骤四、评价网格单元的生态状况分析

4.1景观分维数评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分维数，确定景观分维数减少、增加的评价网格单元数量及区域分布情况；

4.2景观多样性评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观多样性，确定景观多样性减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观多样性的高值和低值的区域分布情况；

4.3景观破碎度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观破碎度，确定景观破碎度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观破碎度的高值和低值的区域分布情况；

4.4景观分离度评价

对比确定评价网格单元中在规划后和现状的景观分离度，确定景观分离度减少、增加的评价网格单元数量，以及确定景观分离度出现增长和减少的区域分布情况；

步骤五、生态风险评价方法

通过如下公式计算各个评价网格单元的生态风险指数：

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；

其中：

C_k＝N_k/S_k (5)

式中，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；FD为景观分维数，H为景观多样性指数，C为景观破碎度，D为景观分离度；i为景观类型，L为斑块周长，A为斑块面积；p为面积比例；N_k为斑块总数；m_i为景观i的斑块数量，S_i为景观i的面积。

通过计算评价网格单元的生态风险指数，确定生态风险指数增加、减少的评价网格单元的数量及区域分布；

步骤六、区域生态风险综合评价

利用如下公式计算区域生态风险指数，

其中ERI为区域生态风险指数，k为评价单元，S_k为评价单元k的面积，S为区域总面积；q为全部评价网格单元的数量。

2.根据权利要求1所述基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，其特征在于：

步骤二中，所述划分评价单元，具体是：

以乡镇行政区域的1:50000土地利用现状图和1:50000土地利用规划图为数据源，在ArcGIS10.0平台下，按照500m×500m至1000m×1000m的等间距采样法，对乡镇行政区域进行了全域空间化，得到的网格样方即作为基本评价单元。

3.根据权利要求1所述基于景观格局的乡级土地利用总体规划生态风险评价方法，其特征在于：

所述的景观分析软件为Fragstats4.2。

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