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）