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环境与发展，是当今国际社会普遍关注的重大问题。上个世纪以来，随着科技进步和社会生产力的极大提高，人类创造了前所未有的物质财富，加速和推进了文明发展的进程。与此同时，人类社会的传统发展模式是以资源的过度消耗和生态环境恶化为代价的，结果造成诸如自然资源的可持续利用降低、环境污染、地质灾害频繁、生态平衡遭到破坏等重大问题。为了避免项目建设、规划、政策对环境带来污染和破坏，环境影响评价应运而生。但生态环境影响评价却没有引起足够重视，直到近几十年，随着人口和社会经济的增长，科学技术进步和人类开发资源能力的增强，生态环境系统所承受的压力日益增大，生态环境平衡受到破坏，人们所面临的生态环境危机层出不穷。森林的枯死、土壤的侵蚀、水资源的短缺、温室效应、臭氧层空洞、呼吸道疾病、物种灭绝和世界海洋的污染时刻威胁着人类的生存，生态环境影响评价才得到各国专家和学者的重视。
生态环境影响评价从生态系统整体性出发，站在全局的角度，通过定量揭示和预测人类活动对生态影响及对人类健康和经济发展的作用，分析确定一个地区的生态负荷或环境容量。由于生态系统是一个复杂的系统，人类活动又具有多样性和特殊性。因此，生态环境影响评价时存在许多未知或不确定的因素，虽然近几十年人们开展了大量生态环境评价研究，却往往侧重于污染、灾害等方面，对区域生态环境整体状况(包括资源、环境、社会经济等)实现多要素的综合分析与整体评价尚嫌不足，对整个区域进行完整全域的定量分析的研究不够。人们也提出了一些生态环境影响评价的理论和方法，但远未形成统一的生态环境评价概念、原理和成熟的技术方法，更没有建立起统一的定量标准，尤其缺乏生态环境评价定量研究方面的理论及应用研究。
因此，本文选题基于GIS的生态环境影响评价定量研究，以神农架滑雪场生态环境影响评价为例，利用生物学、地理学、化学、数学、经济学、、生态学、信息学、几何学、系统工程学和管理科学等学科的基本理论，采用GIS空间分析手段，从研究思路、基础理论、技术方法和研究内容等方面进行了生态环境影响评价定量研究的有益探索。基于GIs的生态环境影响评价定量研究有利于打破学科之间的壁垒，可有效解决生态环境评价信息收集、处理、分析难的问题，拓宽生态环境评价定量研究思路。将GIS空间分析与景观生态学理论、生物保护学理论、分形理论等有机结合，有助于解决生态环境影响评价中的瓶颈问题，如生态环境影响评价范围、生态评价标准和生态敏感问题等。本研究开拓了生态环境评价定量研究的新思路，对生态环境评价工作具有重要的参考价值。同时，通过基于GIS的生态影响评价定量研究，更有利于找出开发建设对各地区承载能力和区域可持续发展的关键影响因素，对制定地区发展战略和整治对策，促进区域可持续发展的实现具有重要的理论和现实意义。
㈠论文主要内容
1、阐述了当前生态环境评价研究的背景、目的和意义。科学技术进步和人类开发资源能力的增强，生态环境系统所承受的压力日益增大，生态环境平衡受到破坏，人们所面临的生态环境危机层出不穷，各种生态环境问题相互交织，生态环境研究问题更加复杂化和综合化。长期以来，生态环境影响评价多是对某些生态因素进行定性描述，较好的评价也仅仅是用一些测算值和统计值来支持评价结论，很少能对人类的需求和自然承受能力之间的关系进行完整的论证，寻求快速有效的生态环境评价定量研究的理论和方法是当务之急；而生态环境影响评价研究与遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术的结合，为生态环境信息的获取、使用、维护和管理提供了技术支撑，生态环境评价、景观生态学与“3s”的结合使基于GIS的生态环境影响评价定量研究成为可能，因而成为生态环境影响评价研究的焦点。
2、论述了国内外生态环境影响评价理论、方法及应用方面的研究进展，和基于GIS的生态环境影响评价的研究现状。由于对生态环境影响评价的认识上的差异，导致在生态环境影响评价的重点和方法上的不同，在我国生态环境影响评价主要用于开发利用自然资源和区域环境的建设项目，评价的对象为自然资源和区域环境。而国外的生态环境影响评价多集中在自然保护区与国家公园的生态环境影响评价、城乡土地利用规划与城市规划中的生态环境影响评价，各类建设项目及自然资源开发的生态环境影响评价，运用的范围相当广泛。但不论国内还是国外，人们对开发建设与环境影响相互关系的思维空间和实践领域经历了由点(工程)到线(河段、河流梯级开发)到面(开发区、园区生态与环境研究)到体(区域及流域、自然一社会一经济的复合生态系统研究)的发展演化，从注重生态环境质量评价到生态质量评价与环境影响预测相结合，从单纯评价发展到对策、实施、反馈、再对策的完整过程评价。
3、提炼了基于GIS生态环境影响评价定量研究的理论基础和技术方法。其主要基础理论包括系统论、可持续发展理论、生态学理论、经济学理论、系统工程理论，尤其以生态承载力理论作为核心理论。总结了基于GIS的生态环境影响定量评价程序及主要内容，阐述了生态环境影响定量评价数据来源及质量控制。论文的主要研究方法和技术是GIS空间分析，主要包括空间查询与量算、数据内插方法、空间信息分类方法、缓冲区分析、叠加分析、邻域分析、追踪分析、网络分析和空间统计分析等。
4、在分析了基于GIS生态环境影响评价范围定量研究可行性的基础上，打破以往一个评价范围的常规思维，提出按生态评价对象确定范围和基于GIS的分形模型解决生态完整性和敏感生态问题评价范围的研究思路。并在神农架滑雪场生态环境影响评价范围定量研究中进行了论证，结果表明：选用不同生态类型和动物生境的斑块分维数可反映以项目或规划为中心的生态系统的时空变异规律，从而可确定生态环境影响的生态完整性及生物多样性评价范围，利用分形签名完全可解决环评中生态评价范围的模糊性和不易操作性问题。
5、针对目前生态系统完整性定量化研究中评价参数和评价背景值难确定、生态信息难获取和评价模型难选择的问题，提出用GIS的IDW插值方法解决非取样区信息获取、用GIS的空间分析确定生态环境背景值、用景观生态学指数评价模型来进行生态完整性评价定量研究的思路与方法。按照上述方法及思路，用神农架滑雪场生态完整性定量评价实例证明：运用GIS的IDw插值方法、生态机理分析法、生物生产力评价法、GIS的空间数据及属性数据分析方法，用植被净第一性生产力的多少度量自然体系的恢复稳定性、用景观聚集度指数和景观多样性度量自然体系的阻抗稳定性，用现状值与背景值比较、现状值与建设后的预测值比较，可以实现对研究区域生态系统生产能力、恢复稳定性及阻抗稳定性进行定量评价，及对生态完整性现状评价、预测及影响评价的定量研究。
6、针对区域敏感生态问题：关键种黑熊种群生存力问题及珍稀植物秦岭冷杉种群影响问题，提出了基于GIS的生态环境敏感问题研究方法及思路。对关键种黑熊种群生存力问题，是从保护生物学的角度出发，综合国内外学者对黑熊生境的研究成果，选取海拔、坡度、植被类型等物理因素与生物环境因素，运用ARCGIS的空间分析及属性分析研究黑熊生境选择以及人类活动对生境质量的影响机制等方面的方法与结果，从而评价神农架滑雪场区域黑熊的生境适宜性，分析得出黑熊最适宜生境、较适宜生境和不适宜生境分布区。在此基础上，采用vortex软件对黑熊种群动态变化进行定量分析，种群生存力分析结果表明，在考虑黑熊种群近亲繁殖、食物歉收、人类2％的捕捉强度的情况下，不论是黑熊异质种群，还是黑熊两亚种群，100年内的累积绝灭率均为0。运用最小可存活种群满理论，分析计算出神农架区域黑熊种群可满足生存50代的要求，但还不能满足长期保护(500代)的需要。研究得出神农架滑雪场建设对黑熊生境、黑熊种群及黑熊活动均产生一定的影响，但其不会影响到黑熊种群的生存。对于珍稀植物秦岭冷杉种群影响问题，采用基于GIS的斑块形状指数模型对研究区秦岭冷杉种群现状进行了分析、预测与评价，得出进场道路的扩建将破坏秦岭冷杉原有的生存环境，对秦岭冷杉种群的发育和扩展产生不利影响，并提出在秦岭冷杉路段严禁新建和扩建或选择其它替代方案等，以避免秦岭冷杉种群生存外环境变化造成不利影响。
7、提出了运用ARCGIS的空间分析——价值权重和最短距离分析研究替代方案的具体方法和思路。以神农架滑雪场进场道路建设替代方案定量研究为例，采用基于GIS空间分析方法，对进场道路设计方案进行定量研究，找出滑雪场进场道路设计方案存在明显不足，并在分析与道路及区域生态特征相关的坡度、植被、土地利用、曲率(视野分界线)等专题的基础上，运用ARCGIS的空间分析——价值权重和最短距离分析，得出连接滑雪场与209国道距离相对较短、生态成本较低的最优路径。
（二）论文的创新
1、首次将基于GIS的分形理论引入生态环境影响评价范围定量研究中，提出按生态评价对象确定范围和基于GIS的分形模型解决生态完整性和敏感生态问题的评价范围研究思路。
2、提出GIS与景观生态学、GIS与保护生物学、GIS与生态学进行生态完整性评价和敏感生态问题评价的研究方法。
3、尝试采用ARCGIS的空间分析——价值权重和最短距离进行替代方案定量研究，完善了生态环境评价理论与方法的不足。
4、构建一套较完整的基于GIS的生态影响评价定量研究框架，包括生态信息的提取、生态背景值研究、生态完整性现状评价与预测、敏感生态问题评价及替代方案研究等，开拓生态环境影响评价定量研究方法及思路，为生态环境影响定量评价提供参考依据。