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        2000—2014年隴西縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價研究

        2015-07-09 11:38:39王曄立何啟明王小鵬王寧
        安徽農(nóng)學(xué)通報 2015年12期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境

        王曄立+何啟明+王小鵬+王寧

        摘 要:該文利用2000年的Landsat 5和2014年的Landsat 8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取反映生態(tài)環(huán)境的植被覆蓋度、土壤指數(shù)、坡度等因素,在Envi5.1和Arcgis10.2支持下建立生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價模型,評價了隴西縣2000-2014年近15a的生態(tài)環(huán)境變化。結(jié)果表明:生態(tài)環(huán)境質(zhì)量“差”級面積減少了31.23%,“較差”級面積增加了24.85%,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量“優(yōu)”級面積減少了4.30%,“良”級面積增加了8.52%,“中”級面積增加了2.17%;南部和東部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)惡化趨勢;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量顯著變好的區(qū)域主要集中在中、北部地區(qū)。

        關(guān)鍵詞:生態(tài)環(huán)境;植被覆蓋度;土壤指數(shù);坡度;監(jiān)測

        中圖分類號 X835 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2015)12-69-04

        生態(tài)環(huán)境本身可能具有一定的脆弱性,對這種脆弱性進行分析與評價,對于促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義[1]。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度的評判,主要依靠定性或定量的分析。本文利用2000年的Landsat 5和2014年的Landsat 8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取反映生態(tài)環(huán)境的植被覆蓋度、土壤亮度、坡度等因素,在Envi5.1和Arcgis10.2支持下建立了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價模型,然后用該模型評價了隴西縣2000-2014年15a來的生態(tài)環(huán)境變化。

        1 研究區(qū)域概況

        隴西縣位于甘肅省東南部,定西市中部,西北黃土高原渭河上游,地處中緯內(nèi)陸,為溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,日照充足,氣候溫和。位于東經(jīng)104°18′48″~104°54′26″,北緯34°50′24″~35°23′54″。全縣地勢自西北向東南傾斜,海拔1 612~2 762m,年平均氣溫7.7℃,平均降雨量436.6mm,多集中在7~9月,其中7~8月降雨量約占全年降雨量的70%。境內(nèi)山巒重疊,溝壑縱橫,土質(zhì)疏松??偯娣e2 408km2,耕地面積7.86萬hm2。是全省43個國家扶貧開發(fā)重點縣和國家六盤山連片特困地區(qū)扶貧開發(fā)重點縣之一[2]。

        2 數(shù)據(jù)來源與處理方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源 遙感圖像通過美國USGS(http://glovis.usgs.gov/)下載,30m分辨率DEM數(shù)據(jù)由(http://glcfapp.umiacs.umd.edu)馬里蘭大學(xué)地球科學(xué)數(shù)據(jù)中心下載獲得。遙感數(shù)據(jù)見表1,非遙感影像數(shù)據(jù)主要包括1:50 000地形圖、隴西縣行政區(qū)劃圖等。

        表1 遙感數(shù)據(jù)

        [軌道號\&獲取日期\&傳感器\&所用波段\&空間分辨率(m)\&130/36\&2000/6/14\&Landsat TM5\&3,4,5\&30\&130/36\&2014/6/14\&Landsat TM8\&3,4,5\&30\&]

        2.2 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理主要是大氣校正和影像圖與行政區(qū)劃矢量圖相疊加裁剪出研究區(qū)范圍。

        3 研究方法與結(jié)果分析

        本文選取植被覆蓋度、土壤指數(shù)、坡度3個最基本的要素作為評價區(qū)域自然生態(tài)環(huán)境的生態(tài)因子。

        3.1 植被覆蓋度 在遙感應(yīng)用領(lǐng)域,植被指數(shù)是一種反映地表植被信息的重要指標,已被廣泛地用來定量評價植被覆蓋及其生長狀況[3]。計算公式如下:

        NDVI=(ρNIR-ρR)/(ρNIR+ρR) (1)

        式(1)中:ρNIR為近紅外波段的反射率;ρR為紅光波段的反射率。在Landsat-5TM分別為第4波段和第3波段,在Landsat-8TM中分別為第5波段和第4波段。

        植被覆蓋度是根據(jù)前人研究的NDVI估算模型:

        FC=(NDVI-NDVImin)/(NDVImax-NDVImin) (2)

        式(2)中:NDVI是歸一化指標指數(shù),NDVImax表示區(qū)域最大NDVI值,NDVImin表示區(qū)域最小的NDVI值。由于圖像中不可避免的存在著噪聲,NDVImax和NDVImin并不一定是最大NDVI值和最小的NDVI值,可以根據(jù)直方圖分別取兩頭“拐點處”的值。

        3.2 土壤指數(shù) 土壤指數(shù)同樣采用裸土植被指數(shù):

        GRABS=M1-0.09178N1+5.58959 (3)

        式(3)中:M1和N1分別為穗帽變換的綠度指數(shù)和土壤亮度指數(shù)。

        3.3 坡度 侵蝕量和坡度呈正相關(guān)。地形模型計算,選擇/Terrain/Topographic Modeling,選擇DEM-30m文件,在Topo Model Parameters面板中,選擇Slope。

        4 結(jié)果與分析

        4.1 生態(tài)因子歸一化分析 因子因量綱不一致,必須歸一化化,按照它們正向影響的大小,劃分級別。

        4.1.1 植被覆蓋度 植被覆蓋度分為10級,詳見表2。2000年和2014年的植物覆蓋度見圖1、圖2。

        4.1.2 土壤指數(shù) 土壤指數(shù)劃分為10級,質(zhì)量越好值越大,見表3。2000年和2014年的土壤指數(shù)見圖3、圖4。

        4.1.3 地形因子 劃分10級坡度類型,坡度小分值高,見表4。2010-2014年坡度分級見圖5。確定好歸一化對照表后,利用ENVI下的密度分割工具進行歸一化處理。

        4.2 生態(tài)環(huán)境評價 按照國家環(huán)境監(jiān)測總站制定的《生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》中提出的評價指標體系,將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況(EI)劃分為5級,即優(yōu)、良、一般、較差和差[4],見表5。2000年和2014年生態(tài)環(huán)境評價見圖6、圖7。選擇的評價模型是指數(shù)法與綜合指數(shù)法:

        EI=W1×Sv+W2×Ss+W3×St (4)

        式(4)中:W1=0.7(植被覆蓋度系數(shù)),W2=0.2(土壤指數(shù)系數(shù)),W3=0.1(坡度系數(shù)),Sv為植被覆蓋度,Ss為土壤指數(shù),St為坡度分級。

        4.3 生態(tài)環(huán)境變化狀況分析 依據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況變化度分級,將隴西縣2014年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價結(jié)果與2000年綜合評價結(jié)果進行對比(圖6、7),得到了隴西縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況變化結(jié)果(表6)。由表6可知:(1)隴西縣的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體上有所提高。隴西縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差的占4.21%,無變化的占8.25%,變好的占66.16%。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量“差”級面積減少了31.23%,“較差”級面積增加了24.85%,生態(tài)環(huán)境質(zhì)量“優(yōu)”級面積減少了4.30%,“良”級面積增加了8.52%,“中”級面積增加了2.17%,說明隴西縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體上得到了有效的提高。(2)隴西縣2000-2014年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級以“較差”和“差”為主。由圖6、7和表6可以看出:隴西縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級以“較差”級和“差”級為主,2000年二者面積合占約60%,2014年二者面積合占約56%。(3)中、北部地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量顯著變好。(4)南部和東部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)惡化趨勢。生態(tài)環(huán)境狀況由中部、北部兩側(cè)向南部和東部地區(qū)逐漸變差。

        參考文獻

        [1]黃黎,沈連峰,吳明作,等.河南省生態(tài)環(huán)境脆弱性評價與分析[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2006(4):596-599.

        [2]王桂琴.隴西縣耕地土壤養(yǎng)分狀況評價[J].甘肅農(nóng)業(yè),2013(13):25-26.

        [3]周文英,何彬彬.四川省若爾蓋縣生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價[J].地球信息科學(xué)學(xué)報,2014(3):314-318.

        [4]王娟敏,楊聯(lián)安,高雪玲,等.陜西省生態(tài)遙感監(jiān)測與評價研究[J].水土保持通報,2006(12):52-54.

        (責編:張宏民)

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