王秋菊 王珊 劉燕

（包頭市環(huán)境監(jiān)測站 內(nèi)蒙古包頭 014060）

1 引言

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是指生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣程度，它以生態(tài)學(xué)理論為及基礎(chǔ)，在特定的時(shí)間和空間范圍，從生態(tài)系統(tǒng)層次上，反映生態(tài)環(huán)境對(duì)人類生存及社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的適宜程度，是根據(jù)人類的具體要求對(duì)生態(tài)環(huán)境的性質(zhì)及變化狀態(tài)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)定[1]。利用3S技術(shù)研究達(dá)茂旗的土地利用與土地覆蓋變化，進(jìn)而掌握達(dá)茂旗環(huán)境質(zhì)量狀況預(yù)測及發(fā)展趨勢，對(duì)于達(dá)茂旗制定環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)政策方針具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 研究區(qū)域概況及研究方法

2.1 研究區(qū)概況

達(dá)茂旗地處北緯41°20'~42°47'、東經(jīng)109°16'~111°25'，隸屬于包頭市。全旗轄有1個(gè)鄉(xiāng)、7個(gè)鎮(zhèn)、共有95個(gè)嘎查、行政村，全旗人口約11萬多，由蒙、漢等9個(gè)民族構(gòu)成。全旗南北長約160km，東西寬約150km，面積17410km2。屬于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，日照時(shí)數(shù)長，蒸發(fā)量大，風(fēng)大沙多，降雨量少。本區(qū)草地屬歐亞大陸草原區(qū)，多為溫帶干旱半干旱氣候條件發(fā)育起來的多年生草本植物類型。草地植被的群落結(jié)構(gòu)簡單，草層低矮、稀疏。

2.2 遙感監(jiān)測技術(shù)方法

2.2.1 遙感數(shù)據(jù)源

2000年和2011年達(dá)茂旗地區(qū)影像采用Landsat5（美國陸地資源衛(wèi)星）的TM影像，其分辨率為30m，實(shí)相為每個(gè)年度的生長季節(jié)（6-9月），單景影像平均云量覆蓋不超過10%。每景覆蓋地面面積180×180km2，共6個(gè)單景[2]。

2.2.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

采用《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T192-2006）的要求對(duì)達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況和動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析[3]。

評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)包括生物豐富度指數(shù)、植被覆蓋度指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)等。生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI值）是將以上指標(biāo)按照一定權(quán)重進(jìn)行計(jì)算得出用于綜合評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。該指數(shù)將生態(tài)環(huán)境分為五級(jí)，優(yōu)、良、一般、較差和差。將生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度（ΔEI）劃分為4級(jí)，即無明顯變化、略有變化、明顯變化和顯著變化。

2.2.3 技術(shù)路線

2.2.3.1 遙感影像前期處理

（1）投影轉(zhuǎn)換。主要是檢驗(yàn)已經(jīng)具有投影和地理坐標(biāo)的影像是否滿足本次評(píng)價(jià)投影和參數(shù)要求。（2）影像合成。選取遙感影像的4、3、2波段，依據(jù)自然界紅、綠、藍(lán)三基色合成原理，進(jìn)行假彩色合成。（3）幾何校正。結(jié)合以前校正過的TM遙感圖像作為校正參考，將校正模型的標(biāo)準(zhǔn)均方誤差控制在0.5個(gè)像元以內(nèi)。

2.2.3.2 圖像解譯

根據(jù)達(dá)茂旗自身生態(tài)環(huán)境類型的地理分布特征和影像特點(diǎn)，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)軟件人工判讀土地利用類型及其動(dòng)態(tài)變化得出矢量數(shù)據(jù)、然后對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，建立生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。同時(shí)為驗(yàn)證本次遙感影像判讀的正確性，本評(píng)價(jià)野外核查和監(jiān)測了95個(gè)典型地物核查點(diǎn)。核查結(jié)果為準(zhǔn)確率一類判讀大于92%，二類判讀大于87%。

2.2.3.3 技術(shù)方法

利用遙感解譯結(jié)果及統(tǒng)計(jì)資料，依據(jù)規(guī)范中規(guī)定的生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和計(jì)算方法，計(jì)算出達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況的5個(gè)分指標(biāo)，再由這5個(gè)分指標(biāo)結(jié)合其所占權(quán)重綜合計(jì)算出達(dá)茂旗兩期的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，最后用該指數(shù)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。將2011年與2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析變化趨勢及其原因。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 土地利用現(xiàn)狀分析

2011年達(dá)茂旗地區(qū)土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測結(jié)果為：草地面積為15161.42km2，占全旗國土面積的86.71%，是最大的一類；第二類是耕地，面積為1439.51km2，占全旗國土面積的8.23%；第三類是水域，面積為406.62km2，占全旗國土面積的2.33%；第四類為未利用地，面積為314.09km2，占全旗國土面積1.80%；建設(shè)用地和林地的面積比例都比較小，不足全旗國土面積的1%。

達(dá)茂旗土地利用類型現(xiàn)狀主要特點(diǎn)：（1）土地利用類型以草地為主，耕地次之；（2）草地以中覆蓋草地為主，草地以針茅草原為主要植被類型；（3）達(dá)茂旗林地面積很少，主要是人工植被，分布在該旗南部區(qū)域。

3.2 生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)

依據(jù)規(guī)范設(shè)定的評(píng)價(jià)技術(shù)方法，人工目視解譯達(dá)茂旗區(qū)域Landsat5的TM影像數(shù)據(jù)，獲得2000年和2011年土地利用數(shù)據(jù)，然后參考其它統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出達(dá)茂旗兩年的生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)為一般。

3.3 生態(tài)環(huán)境狀況動(dòng)態(tài)分析

3.3.1 土地利用/覆蓋變化分析

應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)2000年和2011年獲取的衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行解譯，得到兩期的土地利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，見表1。

表1 土地利用一級(jí)類型統(tǒng)計(jì)表 單位：km2

從表1對(duì)比分析得結(jié)果可以看出，達(dá)茂旗土地利用的面積和空間分布均不同程度發(fā)生了的變化，土地利用變化的具體特征為：

（1）與2000年相比，2011年達(dá)茂旗全土地利用一級(jí)類型中，凈增面積最大的是草地，其次是建設(shè)用地。（2）與2000年相比，未利用地面積呈減少勢態(tài)。未利用地減少的主要原因是未利用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地所致。（3）與2000年相比，水域濕地面積減少主要是降雨量減少所致。

3.3.2 生態(tài)環(huán)境總體狀況變化分析

采用2000年和2011年兩個(gè)時(shí)相遙感解譯數(shù)據(jù)，結(jié)合兩時(shí)相的各種環(huán)境統(tǒng)計(jì)資料，依據(jù)規(guī)范，通過計(jì)算分別得到達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況的5個(gè)分指標(biāo)的結(jié)果，然后計(jì)算生態(tài)環(huán)境狀況綜合指數(shù)，結(jié)果見表2。根據(jù)我國生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分級(jí)表，結(jié)果表明達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境狀況2000-2011年間略微變好。在生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)分指標(biāo)中生物豐富度和植被覆蓋指數(shù)呈增長趨勢，土地退化指數(shù)增加，環(huán)境質(zhì)量及水網(wǎng)密度指數(shù)呈下降趨勢。這說明達(dá)茂旗地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境改善，但由于降水量下降等氣候原因?qū)е滤W(wǎng)密度指數(shù)下降和土地退化指數(shù)的增加。

表2 生態(tài)環(huán)境狀況綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié)語

（1）2011年生態(tài)環(huán)境監(jiān)測結(jié)果表明，達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境類型以中覆蓋草地為主，其次是耕地。

（2）與2000年相比，2011年未利用土地面積呈減少趨勢，主要原因是未利用土地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地所致。

（3）2000-2011年間，達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境總體狀況略有好轉(zhuǎn)。這與11年間達(dá)茂旗實(shí)施了禁牧移民、退耕還林（草）等一系列工程密不可分。

（4）評(píng)價(jià)結(jié)果也表明：雖然達(dá)茂旗生態(tài)環(huán)境狀況略有改善，但其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量仍處于較低水平，因此仍需要采取以一定的措施保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境。

[1]中國環(huán)境監(jiān)測總站.生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù).北京：中國環(huán)境出版社,2014.

[2]吳秀芹,張洪巖等.ArcGIS9地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐.北京：清華大學(xué)出版社,2007.

[3]李晶,孟祥亮等.山東省生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測及動(dòng)態(tài)變化研究[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2009,21（3）:71-74.