一种生态足迹的地理可视化方法

按照上述模型，首先计算根据生物账户与能源账户相应的生态足迹，再根据用地类型计算出相应的生态承载力，湖北省2010年生态足迹相关数据显示（见表2）：2010年湖北省人均生态承载力0.3962 ghm2，人均生态足迹2.5655 ghm2，人均生态赤字2.1692 ghm2，生态赤字明显，其中林地与建设用地存在少量的生态盈余；耕地、水域、草地与化石能源用地存在生态赤字。化石能源用地生态赤字达−1.0242 ghm2，几乎占总生态赤字的一半。湖北省经济发展以资源大量消耗为代价，给生态环境带来巨大的压力。

表 2  2010年湖北省各用地类型生态足迹计算结果

Table 2.  Results of ecological footprints of different various land types in Hubei Province in 2010

使用ArcGIS软件对原始图像进行分类计算，在对原始数据进行重采样到1km的基础上进行栅格分析后，绘制2010年生态承载力与生态足迹空间分布图（见图1、图2）。研究发现：

图  1  湖北省生态承载力空间分布

Figure 1.  Spatial distribution of ecological capacity in Hubei Province

图  2  2010年湖北省生态足迹空间格局：（a）“产出型”生态足迹；（b）“消费型”生态足迹；（c）生态盈亏；（d）生态足迹转移

Figure 2.  Spatial patterns of ecological footprints in Hubei Province in 2010: (a) "Output-type" ecological footprint; (b) "Consumer-type" ecological footprint; (c) Ecological profit and loss; (d) Ecological footprint transfer

1）生态承载力空间格局与地形地貌分布有关，呈现明显的“东高西低”的空间格局（见图1）。中东部地区地势平坦，多被开发为耕地，生态承载力高；西部处于第二阶梯，森林广布，由于中国对森林的保护政策，西部大部分地区生态承载力不高，其中相对平缓的地区开发为耕地，具有较高的生态承载力；草地分布相对分散，多混杂在其他用地类型间，不易辨别，水域主要分布东南部地区，呈斑块状分布，生态承载力较低。不同类型的土地生产力不同，空间分布的差异，导致生态承载力的不均匀分布，这种差异的数量级在103。

2）“产出型”生态足迹与生态承载力的空间格局类似，但存在一些差异（见图2（a））。位于第二阶梯的西部林区“产出型”生态足迹较低；中部、东部的江汉平原的“产出型”生态足迹较高，提供了大量的资源。水域的“产出型”生态足迹最高，在2010年为湖北省提供了大量的水产品；建设用地“产出型”生态足迹较低，这与生态承载力的分布呈现出明显差异。不同用地类型的资源产出量的不同，使“生产型”生态足迹的格局存在差异，这种差异达到104，相比于生态承载力，数量级的差异进一步增大，在部分地区，这种不对称的“承载力-产出”加大了部分地区的生态压力，这是导致生态承载力降低、生态恶化的主要原因。

3）“消费型”生态足迹的空间格局分布与行政区划，经济发展水平高度有关。生态足迹最大值出现在武汉市，“武汉1+8城市圈”与各地级市城市中心地带为生态足迹高值区的主要分布地区；神农架林区人口密度低，生态足迹最低；低值区分布在湖北省西部，荆门、宜昌、襄樊等地区，用地类型多为水体、林地、耕地，人口稀少，因此生态足迹相对较低。“消费型”生态足迹出现了明显的人口与经济的趋向性，经济发展水平越高地区，对人口的引力就越强，导致城市与农村出现强烈的差异，这种差异的数量级达105。这也就表明：城乡间发展不均衡与人口的聚集是导致区域生态足迹的生态格局出现差异的主要原因。

4）生态赤字主要分布在东部与中部，用地类型表现为：水域、耕地、草地，其中水域，草地生态赤字巨大，存在生态恶化的风险；生态盈余主要分布在西部区、咸宁南部、黄冈东北部地区，用地类型表现为林地，还有可以开发利用的空间，在各地级市的城市中心地区有较高的生态盈余，城市建成区的实际土地生产价值并没有完全开发，因而存在一定的生态盈余。

5）生态足迹流出地区分布在中部的荆门大部分地区、随州的北部、襄阳与宜昌东部，少量零星分布于西部与东部等地区，用地类型表现为耕地、草地、水域，且多为农村地区。由于人口、资源消费量较少，当地产出的资源无法完全在本地消耗，成为资源的流出地区；生态足迹流入地区主要分布在东部“武汉1+8城市圈”内、此外，在各地级市的城市建成区，也是生态足迹的主要流入地。东部地区与城市建成区由于人口数量大，城市居民的城市生活也需要消耗更多的资源，成为生态足迹最大的流入地区；西部地区耕地稀少，森林未完全开发，可以提供的资源量较少，人口数量也相对较少，但仍需依赖其他地区的资源，这也是导致湖北省西部地区经济发展水平被制约的原因之一。湖北省2010年人均生态赤字2.1692 ghm2，总体上需要其他地区的资源转移来支持湖北省发展，观察其空间格局，东部地区相对西部存在更大的资源缺口，这种东部与西部之间的差异，也是造成地区发展不平衡的主要原因。