基于GIS的卧龙湖湿地生态规划

周 媛，石铁矛 ，胡远满 ，高 畅 ,，王福刚

（1.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016；2.中国科学院研究生院，北京 100049；3.沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168）

在加强湿地生态环境保护，改善生态环境质量的过程中，如何确定需要优先或重点开展生态环境保护和建设的区域？进行自然生态资源分析与评价是一种有效的方法[1－2]。目前，生态规划主要侧重于生态环境方面[3-5]，因此在湿地生态空间规划中，应该遵循这一思想，以景观生态学为指导，运用各种模拟、规划的方法，在对自然资源生态要素进行适宜度分析的基础上，建立湿地景观空间发展格局，形成一个可持续发展的湿地景观生态系统。随着景观生态学的发展与计算机技术的应用，地理信息系统（GIS）作为一种重要的规划工具逐渐被引入到生态适宜度分析中，在资源保护和景观规划等领域发挥了重要的作用。就研究对象而言，各种生态分析主要对象是城市建设用地、自然保护区以及环境影响评价[6－7]等；就研究尺度而言，如城市、市镇等大、中尺度的研究较多[8-10]。本文以卧龙湖湿地为研究对象，针对生态环境的现状，借助GIS分析技术进行多生态因子的叠加，对自然生态资源生态适宜度进行分析，提出卧龙湖湿地生态规划的思路，以期为研究区生态环境保护、空间布局提供参考。

1 研究区概况

卧龙湖湿地位于辽宁省沈阳市北部康平县中部，地理坐标为 42°40′N～42°46′N；123°9′E～123°20′E，东西长 9 km，南北宽 13 km，总面积 112 km2，周边地势较为平坦，海拔高度为75～196 m（图1）。该地属暖温带大陆季风气候区，年平均气温12.7℃，历年平均降水量为518.9 mm，年平均蒸发量为2 201.9 mm，光热资源充沛，年日照数为2 634 h。

卧龙湖是辽宁省最大的内陆湿地，是东亚辽河平原候鸟类迁徙的主要停歇地和繁殖地。该地位于科尔沁沙地的东南缘，处于东南—西北季风区的下风向，临近康平县北部残存的风沙口、流动沙丘和固定沙丘，是抵御科尔沁沙地南侵和防风固沙的重要屏障，它对改善辽西北沙化地区的气候干旱、净化环境、补充地下水等起着重要的作用[11]。

2 卧龙湖湿地的空间生态规划

2.1 生态环境问题

受全球气候变化的影响以及人为活动的干扰，卧龙湖周边地区的降水量逐渐减少。同时，因科尔沁沙地南侵加剧，其生态环境有日益恶化的趋势，主要表现在以下几个方面。（1）湿地水资源不足。资料显示，自2001年以来，康平县年降水量为460 mm，其中有3a甚至不足400 mm；同期，康平气温持续偏高，蒸发量加大。1999～2001年康平年平均气温分别为7.9℃、7.3℃、7.5℃，分别比常年偏高0.9℃、0.3℃、0.5℃。持续高温干旱加剧了下垫面水分的蒸发，1999～2002年年蒸发量分别为1 966.2、2 012.3、2 195.5、2 210 mm，分别是当年降水量的5.1、3.8、6.0、6.53 倍[12]。自 2002 年到 2005 年春，卧龙湖彻底干涸，生态功能丧失殆尽，裸露的湖滩地成为风沙源。2005年夏，卧龙湖蓄水量恢复到7000万立方米，随后又再次减少。截止2007年8月，蓄水量已不足3 000万立方米。降水减少，气温偏高，使卧龙湖水量入不敷出，水分蒸发量远远大于降水量，卧龙湖湿地脆弱的生态环境不断恶化。（2）景观破碎化严重，湿地功能趋于退化。农业土地利用结构调整、大规模的盲目围垦以及筑堤修坝等工程的建设，严重地改变了卧龙湖湿地的景观格局，导致了卧龙湖湿地面积的减少，调蓄能力显著下降，加剧了景观破碎化进程。景观破碎化过程不仅导致了生物多样性丧失，破坏了各种生物尤其是各种迁徙鸟类的适宜生境，同时也降低了土地景观利用的稳定性与持续性。此外，康平县大量的工业废水、城市生活污水的排入，水质富营养化加剧，影响了湿地生态功能的正常发挥。

2.2 湿地生态要素分析

为了能够缓解卧龙湖湿地的生态环境问题，对湿地进行合理的生态规划，我们应该从自然生态资源因子的分析入手，对湿地进行生态适宜度分析，从而提出有指导意义的湿地生态空间的发展策略。

2.2.1 数据来源及预处理 本研究的数据包括辽宁省康平县行政区图(1∶10 万)、康平县地形图（1∶1万）、康平县航片（2009年）以及野外实地考察的数据。在研究中，对各种数据进行几何精度校正，并矢量化康平县行政区图、地形图以及航片，从而形成各类专题图。

2.2.2 生态适宜度分析 以GIS作为卧龙湖湿地生态适宜度分析的主要手段，在综合分析卧龙湖区域地形、水文、土地利用、自然灾害等诸多因素的基础上，选取对卧龙湖湿地生态空间利用方式影响显著的坡度、土壤生产力、自然景观价值、植被多样性、水资源、居民点用地程度、鸟类栖息地等7个生态因子作为生态适宜性分析的主要影响因子[13]，并根据各生态因子在湿地生态环境中的影响，制定每个因子的生态适宜度分级标准，用层次分析法（AHP）确定每个因子的权重[14－15]，见表 1。以上述各单项因子的分析为基础,形成各单项因子的生态适宜性程度分级图，然后将这些图件进行叠加。综合的生态适宜性评价公式见式（1）[16]。

表1 土地开发建设生态适宜度评价指标及权重

式中，Si为综合生态适宜性评价值；k=1，2，…，n，表示第k个生态因子；W（k）表示第k个生态因子的权重；Ci（k）为评价值，表示第k个生态因子的适宜性等级，该值越高，表明适宜开发建设的生态适宜度越高。

将生态适宜度评价图（图2）进行再处理，划分出4类用地，评价值越高，则越适宜进行土地的开发利用。从自然生态资源综合评价的角度来分析适宜卧龙湖湿地的用地发展，可以得知：极不适宜开发建设的用地主要集中在卧龙湖湖面区域，占湿地总面积的32.5%；不适宜开发建设的用地不均匀地分布在卧龙湖湖面周围，形成一个缓冲区域，占湿地总面积的25.5%；适宜开发建设的用地主要分布在卧龙湖湿地的北部、西南部以及东北部，占湿地总面积的25.5%；很适宜生态旅游开发建设的用地主要分布在西南部地区，占湿地总面积的7.3%。

2.3 卧龙湖湿地生态规划

综合考虑卧龙湖湿地生态适宜度分析结果与康平县城市发展规划和环境保护的发展要求，划分出湿地分区规划，并提出卧龙湖湿地生态规划思路。

2.3.1 生态分区规划 应该按照自然资源条件对卧龙湖生态环境的影响，对规划用地进行分类，以引导卧龙湖生态湿地合理有序地发展。卧龙湖湿地生态分区规划分共分4级：湿地保护区、景观协调区、景观引导区、景观发展区（图3）。各区用地范围、用地特征等阐述如下。（1）湿地保护区。湿地保护区主要为卧龙湖的湖面区域，用地面积为36.76 km2，占卧龙湖湿地总面积的30.63%。该区域为湿地的核心保护区域，包括不同深度的水体生境及各类水生植物群落和动物群落，涵盖了迁徙鸟类停歇和繁殖的所有生境类型。核心区内生长有大量的芦苇和其他水生植物，水质优良，生境复杂，生物多样，是鸟类栖息的高分布区，是卧龙湖湿地生态系统的精华所在，因此将其划定为湿地保护区。在该区内，对各类人为修筑的破坏性景观进行生态恢复，在原有的水生植物区内种植各种芦苇、蒲草等湿地植物，恢复湿地植物系统，恢复滩涂和植物生长区域，以提高湿地内整体生态环境质量。（2）景观协调区。景观协调区呈带状，不均匀分布在湿地核心保护区周围，用地面积为32.73 km2，占总面积的27.28%。该区域对湿地保护区形成缓冲保护，以避免人为干扰对保护区内的各种景观资源造成破坏，该区域内允许有限制性的旅游活动，可开展线状旅游，包括科研科考、生态观光、生态环保教育、观鸟等旅游活动。根据康平县的气候条件，对该区中的河道，于两边或单侧建设以香蒲、茭白、芦苇等湿地植物为主的溪河湿地景观带，河道两侧构建大约500 m宽的景观汇水廊道林带，以减少地表径流的强度，增加水资源涵养量。（3）景观引导区。景观引导区主要分布在湿地的北部、东南部和西南部，用地面积为38.23 km2，占总面积的31.86%。通过该区，探索自然生态资源保护与可持续利用有效结合的途径。在保护的前提下，该区可进行一定规模的生产、旅游开发活动。可选择景观价值较高、区位较好的区域作为游憩区，为游客提供观光、度假等活动，使游客能欣赏、体验与了解湿地保护区的生态价值。同时，可建小规模的生态基础设施，并应与周围的自然景观相协调。（4）景观发展区。景观发展区主要分布在保护区的西南部，用地面积为12.28 km2，占总面积的10.23%。在该区域内，地基承载力较高，存在大量的村落，生态条件较差，故适宜发展旅游开发建设。该区可建适量简朴自然的生态住宿设施，但不宜进行大规模的开发性建设工程，旅游设施应与自然环境协调统一，要因景就势、因地制宜、顺应自然，允许生态交通工具进入，提供少量的必需服务，但要将对生态环境的影响控制到最小的程度。

2.3.2 湿地空间生态发展策略 在湿地的生态空间发展规划中，应以自然生态资源评价为依据,从生态的角度来探讨解决环境问题。依据自然生态资源生态适宜度的评价结果，卧龙湖湿地内的生态条件适宜开发建设的方位，从强到弱的排序为：南→西→东→北。因此，在对卧龙湖湿地进行生态旅游开发的过程中须按照此方向进行推进。在生态空间发展过程中，应强化卧龙湖湿地生态环境的建设。如，重视在区域大环境下的卧龙湖汇水廊道的建设，通过对现有的河道、灌渠进行生态恢复，建立不同宽度水源涵养林带以及河道绿化廊道，形成一个区域汇水廊道网络。它不仅可以提高卧龙湖的水源补给量，同时也将各类景观相互紧密联系，形成一个整合、高效的有机生态景观环境。为了协调城市发展与湿地生态环境保护之间的关系，可以在湿地东南部及卧龙湖与康平县相毗邻的区域内构建生态缓冲廊道，以林地、水系、绿地等景观空间为主体，楔入到城区，与城市绿地生态系统融为一体，以利于形成有机的城市结构形态。同时，应使城市的经济发展与自然地生态过程相互协调，形成一种相辅相成的空间镶嵌关系，通过湿地自然资源的优化配置来推动城市发展的空间布局，在充分尊重以自然资源条件为导向所形成的生态空间的基础上，引导城市空间发展方向，从而协调城市发展与生态环境保护之间的关系，保障城市生态系统的健康持续发展。

3 结论

基于GIS的生态规划是用生态途径将湿地规划引向重建自然和保护自然的空间塑造过程，它是实现城市与自然生态环境可持续发展的重要途径。卧龙湖湿地生态规划思路为：在湿地生态环境现状评价的基础上，综合考虑湿地生态环境的自然资源，选取自然生态资源评价因子，利用GIS空间分析叠加技术进行生态适宜度分析，划分生态功能区；结合城市的发展规划，确定与城市发展相协调的生态空间发展策略，形成保护区与城市间稳定的镶嵌关系，优化城市空间结构。生态规划保障了自然生态空间与城市空间之间的连续与过渡，从而实现了区域大环境下的景观生态系统的可持续发展。

[1]安树青.湿地生态工程——湿地资源利用与保护的优化模式[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]黄光宇,杨培峰.自然生态资源评价分析与城市空间发展研究—以广州城市为例[J].城市规划，2001，25（1）：67-71.

[3]Diamond JT,Wright J.Design of an integrated spatial information system for multi-objective landuse planning[J].Environment and Planning B:Planning and Design，1988，15：205-214.

[4]冉圣宏，宋晓龙，李晓文，等.衡水湖国家自然保护区生态敏感性分析[J].地域研究与开发，2009，28（4）：129-133.

[5]展 安，宗跃光，徐建刚.基于多因素评价GIS技术的建设适宜性分析[J].华中建筑，2008，26（3）：84-88.

[6]贺秋华，张 丹，陈朝猛，等.GIS支持下的黔中地区生态环境敏感性评估[J].生态学杂志，2007，26（3）：413-417.

[7]宗跃光，王 蓉，汪成刚，等.城市建设用地生态适宜性评价的潜力—限制性分析—以大连城市化区为例 [J].地理研究，2007，26（6）:1117-1127.

[8]张利权，陈小华，王海珍.厦门市生态城市建设的空间形态战略规划[J].复旦学报（自然科学版），2004，43（6）：995-1009.

[9]王祥荣.上海浦东新区持续发展的环境评价及生态规划[J].城市规划汇刊，1995，5：46-50.

[10]Gerrit J.Carsjens,Arend Ligtenberg.A GIS-based support tool for sustainable spatial planning in metropolitan areas[J].Landscape and Urban Planning，2007，80：72-83.

[11]张福群，孙丽娜.卧龙湖湿地环境演化及其成因分析[J].地质与资源，2007，16（2）：116-119.

[12]孙福义.浅析卧龙湖干涸之气象原因 [J].辽宁气象，2003（1）：40.

[13]黄光宇，陈 勇.生态规划方法在城市规划中的应用——以广州科学城为例[J].城市规划，1999，23（6）：48-52.

[14]党安荣，毛其智，王晓栋.基于GIS空间分析的北京城市空间发展[J].清华大学学报（自然科学版），2002，42（6）：814-817.

[15]徐建华.现代地理学中的数学方法 [M].北京：高等教育出版社，2002.

[16]陈健飞，刘卫民.Fuzzy综合评判在生态适宜度评价中的应用[J].资源科学，1999，24（4）：71-74.