摘要:地理格网与空间单元的划分是将基于多维指标的量化评价结果转化为地理空间信息的关键过程。快速城市化背景下,湿地生态系统的退化风险不仅取决于湿地类型,更取决于其外部环境,而景观特征评估为此提供了一种更加综合整体的空间单元划分方法。
以广东省为例,探索基于景观特征评估方法来划分湿地景观特征单元,并采用简单风险指数模型构建基于网格与景观特征单元的多尺度湿地退化风险评价体系。地理格网评价结果有助于识别高退化风险湿地斑块,而湿地景观特征单元为整合高度分散的湿地斑块及其网络提供了多维度、可识别、面向管理的空间边界与框架,为区域生态系统评价与保护的空间划分提供了新思路。
以广东省为例,探索基于景观特征评估方法来划分湿地景观特征单元,并采用简单风险指数模型构建基于网格与景观特征单元的多尺度湿地退化风险评价体系。地理格网评价结果有助于识别高退化风险湿地斑块,而湿地景观特征单元为整合高度分散的湿地斑块及其网络提供了多维度、可识别、面向管理的空间边界与框架,为区域生态系统评价与保护的空间划分提供了新思路。
对于省域乃至更大尺度的生态保护修复工作而言,生态系统评价不仅是识别重点生态斑块的手段,更重要的是落实对整个区域空间生态资源管理与优先空间决策的支持。湿地生态系统作为自然界中最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一[1],是国家生态安全、新时期生态文明建设的重要内容[2]。
湿地退化如今已成为当前社会经济高速发展面临的普遍问题,如何基于核心的风险因子,选择适宜的方法与工具科学评价对湿地造成不利影响的可能性和潜在危害程度,是科学合理地保护修复湿地、提升多元生态系统功能和服务的重要基础[3]。
湿地退化如今已成为当前社会经济高速发展面临的普遍问题,如何基于核心的风险因子,选择适宜的方法与工具科学评价对湿地造成不利影响的可能性和潜在危害程度,是科学合理地保护修复湿地、提升多元生态系统功能和服务的重要基础[3]。
1湿地退化风险评价的基础空间单元与评价模型
1.1湿地生态系统退化风险的结构性与外部性
根据生态风险的定义[4],湿地退化风险包含风险源和潜在受损度两大要素。对退化风险源而言,城镇化区域人类活动能力及活动范围的不断增大导致湿地空间破碎化和孤岛化问题日益严重,湿地斑块零散嵌入周边城乡用地、自然基底中,共同构成不可分割的社会-经济-自然复合生态系统。
湿地退化风险与其所处的自然环境和周边城乡活动的组合影响密切相关,退化风险源存在空间分异[5],即区域性。对潜在受损度而言,湿地的类型丰富多样,不同类型湿地自身发育能力的差异导致其面临外界干扰时的受损程度也存在差异[6]。因此,湿地生态系统退化风险的界定与评价需要综合考虑湿地类型的结构差异与湿地所处的空间位置和区域特征。
湿地退化风险与其所处的自然环境和周边城乡活动的组合影响密切相关,退化风险源存在空间分异[5],即区域性。对潜在受损度而言,湿地的类型丰富多样,不同类型湿地自身发育能力的差异导致其面临外界干扰时的受损程度也存在差异[6]。因此,湿地生态系统退化风险的界定与评价需要综合考虑湿地类型的结构差异与湿地所处的空间位置和区域特征。
目前,国内外关于湿地退化风险评价方法主要是从湿地类型的差异出发,分别对不同类型的湿地进行退化风险评价,通常采用基于地理格网或行政单元的多元自适应回归样条[7]、模糊风险评估模型[8]、简单风险指数[9]、胁迫度指数[10]、退化度与胁迫度综合指数[11]等评价模型,大多基于湿地斑块结构性指标进行评价。也有从区域风险评价角度,聚焦于外部风险源,采用基于风险小区的区域生态风险评价法进行评价[5,12]。
对于中国东部沿海等高度城市化区域而言,湿地斑块大多破碎而孤立,与城乡用地斑块毗邻共存,因此湿地生态系统的保护与修复需要置于整合了城乡格局与生态系统的景观单元中进行更为综合的考虑[13]。
目前在国际层面,已有诸多学者开始重视湿地生态系统退化度评价与修复优先性识别过程中划定景观功能单元的重要性,提出了流域水文地貌单元[14]、湿地水文地质背景(HGS)[15]、可操作景观单元[16]等概念。但这些研究应用的区域尺度仍相对较小,大多为某一流域或流域内的一个集水区,或聚焦于气候-地貌分类维度,对城市、乡村与自然的区域空间格局整合不足。因此,在省域国土空间生态修复规划编制的背景下,如何采用科学系统的方法划定湿地生态系统的景观单元,对省域尺度湿地退化风险的理解与评价具有重要意义。
目前在国际层面,已有诸多学者开始重视湿地生态系统退化度评价与修复优先性识别过程中划定景观功能单元的重要性,提出了流域水文地貌单元[14]、湿地水文地质背景(HGS)[15]、可操作景观单元[16]等概念。但这些研究应用的区域尺度仍相对较小,大多为某一流域或流域内的一个集水区,或聚焦于气候-地貌分类维度,对城市、乡村与自然的区域空间格局整合不足。因此,在省域国土空间生态修复规划编制的背景下,如何采用科学系统的方法划定湿地生态系统的景观单元,对省域尺度湿地退化风险的理解与评价具有重要意义。
1.2链接湿地类型与景观单元,构建区域尺度湿地退化风险评价的空间框架
1.2.1区域尺度生态系统评价的地理格网与空间框架
湿地退化风险评价本质上属于特定主题的生态系统评价工作,即通过选择合适的指标与模型,对一定时空尺度上生态系统服务、价值、风险等的空间分布进行量化评价与可视化描述的过程。就技术过程而言,基于地理信息过程的评价与制图过程一般涉及2类空间单元。
1)虚拟的地理格网,作为格式化并链接各类数据的基础空间单位,使多因子指标量化评价结果的整合成为可能,针对不同的研究对象,在不同地域、不同尺度可以设置适宜的格网尺度。在区域尺度的生态与环境分析中,一般采用2~5km的地理格网[17-18]。
2)管理/生态空间单元,即采用更具管理/生态意义的空间单元聚合评价结果,进行分级分类。目前,在我国区域与国家尺度的相关研究中,最常使用行政管理单元作为制图的基本空间单元[1]。
概括而言,基于虚拟地理格网的评价指标虽然有着较高的空间精度,但由于缺乏明确的空间信息,难以将评价结果直接对应落实到具有实际边界的空间中;而对于常用的行政单元,人为界定的行政范围却不具备任何的生态意义,与承载生态系统或支持生态过程的空间域难以相容。因此,在区域尺度的生态系统评价过程中,能反映人地相互作用下复杂生态系统综合性与整体性的空间单元的划分与选择是优化评价过程及其结果呈现的关键问题[1]。
1.2.2基于LCA划定湿地景观特征单元作为整体空间框架
景观特征评估(LandscapeCharacterAssessment,LCA)作为一种更加综合整体的景观单元划分方法,综合了自然、社会、美学等多重维度,将连续的地域表面划分为相对同质的景观特征单元[19],反映为同一景观特征单元内具有相似的人与自然的关系、相对一致的特征与价值,以及面临相似的问题与挑战。景观特征单元为景观变化的监测与评价、相关指标的解释提供了清晰的空间地理参考,使抽象的数据有了明确的时空关系与空间框架[20-21]。
从20世纪90年代发展至今,LCA已成为英国[22-23]、荷兰[24]、比利时[25]、德国[26]等国家开展自然保护、景观规划、环境影响评估、空间规划决策的依据。作为一个景观资源基础数据库,LCA将为区域尺度湿地生态系统的退化风险评价和管理提供一个信息更加全面、更具有综合整体性的空间框架[27]。
从20世纪90年代发展至今,LCA已成为英国[22-23]、荷兰[24]、比利时[25]、德国[26]等国家开展自然保护、景观规划、环境影响评估、空间规划决策的依据。作为一个景观资源基础数据库,LCA将为区域尺度湿地生态系统的退化风险评价和管理提供一个信息更加全面、更具有综合整体性的空间框架[27]。
基于此,本研究提出以GIS为技术支撑,在LCA的基础上整合湿地生态系统的斑块类型,划定湿地景观特征单元作为省域尺度湿地退化风险评价的基础空间单元;通过整合湿地类型及其所处的景观单元类型,更好地回应湿地退化风险的结构性与区域性特征。并以此为基础,采用简单风险指数模型,分别从地理格网与湿地景观特征单元2个尺度开展湿地退化风险评价。
以广东省为例,探索了基于LCA划定生态系统评价单元的新思路,并对地理格网和湿地景观特征单元的划分逻辑、评价尺度及评价分析维度进行了比较:基于地理格网的退化风险评价结果能够有效识别退化风险较高的重点湿地斑块,而基于湿地景观特征单元的评价结果可以综合反映湿地斑块所处的整体景观背景(城市、乡村或自然)及其空间关系,即湿地斑块退化风险的压力来源;二者相辅相成,共同构成了既整体又有重点的多尺度省域湿地退化风险评价体系。
以广东省为例,探索了基于LCA划定生态系统评价单元的新思路,并对地理格网和湿地景观特征单元的划分逻辑、评价尺度及评价分析维度进行了比较:基于地理格网的退化风险评价结果能够有效识别退化风险较高的重点湿地斑块,而基于湿地景观特征单元的评价结果可以综合反映湿地斑块所处的整体景观背景(城市、乡村或自然)及其空间关系,即湿地斑块退化风险的压力来源;二者相辅相成,共同构成了既整体又有重点的多尺度省域湿地退化风险评价体系。