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區域生態質量評價范文1
關鍵詞：鄱陽湖生態經濟區；生態；解譯
中圖分類號：TP：文獻標識碼： A：文章編號：1673-9671-(2012)022-0197-01
國務院于2009年12月12日正式批復《鄱陽湖生態經濟區規劃》，標志著建設鄱陽湖生態經濟區正式上升為國家戰略。鄱陽湖生態經濟區位于江西省北部，覆蓋全省38個縣（市、區）和鄱陽湖全部湖體。該區域是我國重要的生態功能保護區，是世界自然基金會劃定的全球重要生態區，承擔著調洪蓄水、調節氣候、降解污染等多種生態功能。
當前，土地利用和覆蓋變化為全球變化研究中關鍵而迫切的研究課題。由于衛星遙感技術可以在較短時間內連續獲取大范圍的空間信息，具有空間宏觀性，成為最為有效的對地觀測技術和信息獲取手段。聯合國環境署（UNEP）曾啟動“土地覆被評價和模擬（LACM）”項目，旨在采用高分辨率影像探測亞全球尺度的土地利用與變化。
因此，本文旨在利用衛星遙感技術獲得鄱陽湖生態經濟區土地利用信息，并根據《生態環境狀況評價技術規范（試行）》（HJ/T192－2006）對鄱陽湖生態經濟區生態環境質量進行評價。這將為推進全省生態環境監測、土地利用覆蓋\變化信息監測提供有力的技術支撐。
1研究區和衛星影像概況
1.1TM影像概況
TM影像是指美國陸地衛星4～5號專題制圖儀（thematic mapper）所獲取的多波段掃描影像。有7個波段。影像空間分辨率除熱紅外波段為120米外，其余均為30米。因TM影像具較高空間分辨率、波譜分辨率、極為豐富的信息量和較高定位精度，成為20世紀80年代中后期得到世界各國廣泛應用的重要的地球資源與環境遙感數據源。能滿足有關農、林、水、土、地質、地理、測繪、區域規劃、環境監測等專題分析和編制1∶10萬或更大比例尺專題圖，修測中小比例尺地圖的要求。本文研究區生態解譯采用了14景Landsat TM影像，時相為秋季，波段合成采用432RGB彩色合成。
1.2研究區概況
本文研究區范圍為鄱陽湖生態經濟區，主要包括南昌、景德鎮、鷹潭，以及九江、新余、撫州、宜春、上饒、吉安市的部分縣（市、區），共38個縣（市、區）和鄱陽湖全部湖體在內，面積為5.12萬平方公里，占江西省國土面積的30%，人口占江西省50%，經濟總量占江西省60%。鄱陽湖生態經濟區范圍見圖2。
1.3技術方法
通過ARCGIS平臺，根據地物影像特征，如色調、大小、陰影、紋理、位置和其他標志，以及技術人員先知經驗，采用人機交互方式解譯Landsat-TM衛星影像，繪出地物的閉合邊界，并賦予屬性編號，提取土地利用信息。
1.4生態解譯結果
本次遙感解譯涉及土地利用/土地覆蓋分類體系（2000年）一級分類中6個類型，三級分類中13個類型。
區域生態質量評價范文2
1資料與方法
1•1自然概況
福建省位于東南沿海(115°50′-120°43′E,23°32′-28°19′N),東西寬約540km,南北長約550km,土地面積1•214×104km2,其中山地丘陵占80%以上。福建屬亞熱帶海洋性季風氣候,年平均氣溫15•2~21•8℃,各地年平均降雨量基本在1000mm以上,年日照時數1754~2482h,氣候資源得天獨厚。福建省背山臨海,其陸域基本由海拔1000m以上的山地與浙江、廣東隔開,因而地貌上和水系上成為相對獨立的地理單元。相對獨立的地貌、水系及相應的氣候、土壤和植被使得生態環境也表現出很強的相對獨立性。福建海域處于東海和南海的交界處,全區多為臺灣海峽所占據,由于陸域丘陵山地與臺灣山地的制約使海域本身的氣候、地貌和生物生態環境特征都具有一定的獨立性。由于缺乏金門縣的相關數據,在進行生態評價時未將金門縣考慮進去。
1•2資料及其來源
采用福建省2006年7-9月全省67個臺站的地面氣象觀測資料計算各地濕潤指數和災害指數,數據包括月平均氣溫(℃)、月降水量(mm)、月平均10m風速(m/s)、月平均相對濕度(%)、月平均氣壓(mb)、飽和水汽壓(mb)、災害面積(hm2),由福建省氣象臺提供。水體密度指數、植被覆蓋指數、土地退化指數各評價因子的面積、類別數據來源于福建省各地土地利用數據,由福建省農業資源綜合數據庫提供。
1•3評價模型的建立
采用模糊綜合評價法,通過建立隸屬函數,經模糊變換,給每個評價因子賦予一個非負實數,得到評價結果,再與評語集相對照,最終確定評價區域的優劣等級[11]。
1•3•1評價因子集遵循代表性、全面性、綜合性、簡明性、方便性、適應性原則,選擇5個因子為評價因子,則評價因子集V={濕潤指數,植被覆蓋指數,水體密度指數,土地退化指數,災害指數},然后采用文獻[12]中的數據處理方法對各評價因子進行標準化。各評價因子定義如下:(1)濕潤指數為降水量與潛在蒸散量的比值,是判斷某一地區氣候干、濕程度的指標。濕潤指數K=R/ET,該指數能夠客觀地反映一地的水熱平衡狀況。按季度進行評價時,季度濕潤指數K=Rs/(∑ETi),Rs為季度降水量,∑ETi為該季度三個月潛在蒸散量之和。根據文獻[13],月平均潛在蒸散量ETi=22di(1•6+U1/2i)Woi(1-hi)P1/2i(273•2+ti)1/4其中,i是月份編號,Pi為月平均氣壓(mb),ti為月平均氣溫(℃),di是月天數,Ui是10m高度觀測的月平均風速(m/s),Woi是溫度為ti時的飽和水汽壓(mb),hi是月平均相對濕度(%)。計算區域生態質量等級時,當K>1時,取K=1。(2)植被覆蓋指數指被評價區域內林地、草地及農田三種土地類型面積占被評價區域面積的比重,用于反映被評價區域植被覆蓋的程度。(3)水體密度指數指被評價區域內水域面積占被評價區域面積的比重,水域包括河流、湖泊、水庫等。(4)土地退化指數指被評價區域內風蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕和工程侵蝕的面積占被評價區域面積的比重,是反映生態系統功能退化程度的一個重要指數。(5)災害指數指單位面積上擔負的災害強度、頻率等災害總量,即評價區域內農田、森林等生態系統遭受氣象災害的面積占被評價區域面積的比重。
1•3•2評價因子權重由于不同的綜合評價因子對農業資源可持續利用的影響是不一樣的,因此需要對參評因子進行權重系數測定。各層次因子權重參照《生態質量氣象評價規范(試行)》[13]、采用專家打分法取得,結果見表1。
1•3•3屬性同一化根據不同屬性因子對總體生態質量的影響方向不同,對全部因子屬性進行正相化處理[14]。5項因子中有2項為負相因子(土地退化指數和災害指數),其正相化指標=1-負相指標。
1•3•4生態綜合評價指數根據權重集Q={0•25,0•3,0•2,0•15,0•1}和評價因子隸屬函數值集合R={K,V,W,L,D},可計算得到生態綜合評價指數其中,O為算子;i為各區域編號,本文i=1,2,3,…,67,Ai表示福建省各縣(市)生態質量的綜合評價值。#p#分頁標題#e#
1•3•5評語集評價區域的生態質量分為5個等級,評語集Z={優,良,一般,較差,差},各等級評語見表2,等級劃分參照《評價規范》[13]。
2結果與分析
2•1濕潤指數
福建省2006年7-9月濕潤指數分布如圖1所示。由圖中可見:此時段內福建省濕潤指數普遍較高,各地濕潤指數均在1•0以上;東部地區濕潤指數明顯高于西部山區,其中東部如平和、詔安、壽寧、永春、云霄、霞浦、寧德、南靖、長泰等地濕潤指數較高,均在4•00以上。濕潤指數等級較低的地區基本集中在西部如建陽、順昌、將樂、長汀、永安等,主要是由于7-9月福建省受臺風影響比較多,導致東部降水多于西部。根據《評價規范》[13],當K>1時表示大氣降水總體上大于植被生理過程需水量,降水條件一般不成為當地植被生理需水的限制因子,說明福建省該季度降水滿足作物生長的需水量,有利于作物及其它植物的生長發育。
2•2水體密度指數
福建省2006年7-9月水體密度指數分布如圖2所示。由圖中可見,福建省各地水體密度指數因地理位置、海拔差異和人類生產活動強度的差異而有所不同。東部沿海地區水體密度指數較高,如漳州的詔安縣、龍海市、福州管轄下的平潭縣、福清市和廈門市等地,最高可達0•15,主要是因為沿海天然水體面積大,同時由于加上養殖業的開展,人工溝渠、圍塘數量大,使得沿海水體密度明顯高于中西部;中部地區作為三溪匯合點的南平市延平區和古田水庫所在古田縣水體密度指數也比較高,介于0•037~0•05;西北部作為糧食生產基地的光澤縣、武夷山市、建陽市等地水體密度指數稍低,其指數范圍為0•016~0•025;中部地區的長汀縣、連城縣、永安市、大田縣等地因海拔較高,人工水庫、水塘等較少,因而水體密度指數明顯偏低,指數介于0•008~0•016。
2•3植被覆蓋指數
福建省2006年7-9月植被覆蓋指數分布如圖3所示。從圖3可見,福建植被覆蓋度整體較高,多數縣(市)植被覆蓋指數可達0•40以上,植被覆蓋指數最高的縣達到0•56。從圖3中還可看出,沿海經濟發達地區植被指數相對較低,如廈門、晉江、石獅、莆田、長樂等地,內陸植被覆蓋指數則明顯較高,指數在0•4以上的縣(市)有49個,占行政區總數的73•1%,指數值大于0•5的行政區有6個,為武夷山市、松溪縣、政和縣、大田縣、永泰縣、華安縣。植被指數最高的為武夷山市,原因是其界內包括了武夷山國家級自然保護區。武夷山自然保護區位于福建省西北部的武夷山脈脊部,擁有世界上同緯度帶現存面積最大、保存最完整的中亞熱帶森林生態系統,典型的地帶性森林類型為常綠闊葉林群落,植被覆蓋度很高。圖32006年7-9月福建省植被覆蓋指數分布
2•4土地退化指數
土地退化是自然侵蝕和人文因子相互作用的結果,是生態系統退化的重要表征之一。福建省坡地多、雨量大,特別是多陡坡、多暴雨的自然環境為水土流失提供了客觀的基礎。福建省2006年7-9月土地退化指數分布如圖4所示,從圖中可見,各縣(市)土地退化指數在0•002~0•030,泉州地區的南安市土地退化相對嚴重,其土地退化指數為0•030,壽寧縣、安溪縣、華安縣、平和縣土地退化指數較高,介于0•024~0•030,而武夷山、邵武、建陽、漳平、上杭、龍海、漳浦等地退化指數較低,指數值均在0•009以下。
2•5災害指數
7-9月福建的主要災害性天氣為臺風,分析期影響的臺風有:7月14日在霞浦縣北壁鎮登陸的“碧利斯”,7月25日在晉江市圍頭鎮登陸的“格美”,8月10日在閩浙交界處的浙江省蒼南縣馬站鎮沿海(距離邊界約10km)登陸的第8號超強臺風“桑美”。據災情統計:“碧利斯”對寧德、福州、莆田、龍巖、泉州、漳州等六個地區造成了嚴重影響,造成10933•5hm2農作物受災,4240•0hm2成災,762•5hm2絕收。“格美”也對6個地區造成嚴重影響,其中農作物受災面積29975•2hm2,成災面積13056•6hm2,絕收面積1288•7hm2。“桑美”持續時間短,主要影響到南平和寧德,受災面積4921•4hm2,成災3259•7hm2,絕收819•3hm2。8月中旬-9月天氣轉好,未出現重大氣象災害。福建省2006年7-9月災害指數分布如圖5所示。由圖中可見,各地區災害指數介于0•000~0•094,災害指數地區差異明顯,漳州地區災害指數較高,寧德次之,廈門、南平、三明等地災害指數值較小。
2•6生態綜合評價指數
最終計算得到福建省2006年7-9月生態綜合評價指數分布結果(見表3)。對照生態質量評價分級標準(表2)可見,此季節內福建省各地生態質量等級差異不明顯,生態質量綜合評價指數介于0•54~0•67,其中有66個地區的生態質量氣象評價等級為良好,多數縣(市)綜合評價值達到0•60以上,區域生態質量等級接近優。
3結論與討論
區域生態質量評價范文3
景觀生態質量（LEQ，LandscapeEcologicalQuality）是指景觀尺度生態系統維持自身結構與功能穩定性的能力，其衡量標準主要是景觀生態系統的穩定性［4］。近年來，隨著城市化對區域景觀結構影響的日益增加，城市景觀生態質量研究越來越受到重視，成為當前景觀生態研究的一個熱點［5－7］。如胡忠行和李鋒等對城市綠地景觀系統進行質量評估［8－9］；孟偉等從城市多種土地利用角度、對景觀質量進行綜合評估等［10］，研究內容向綜合化方向發展。與此同時，景觀生態質量的評估方法也呈多樣性，并且處于積極探討過程中。本文基于對區域景觀結構特征的理解與認識，通過建立景觀生態評估模型，并且利用GIS技術實現其空間化研究，為城市景觀規劃、建設提供科學參考。
1研究區概況與研究方法
1．1研究區概況南京仙林新市區（32．059°—32．147°N，118．867°—119．013°E）位于南京東北部，紫金山東麓，北抵312國道，南達滬寧高速公路，東西分別以七鄉河和繞城公路為界，面積為84．59km2。近年來，受到南京市中心經濟的輻射作用，該區自2003年開始建設大學城。短短幾年，快速城市化發展得到迅速蔓延。目前，該區景觀已經從農村景觀逐漸轉變為城市景觀。土地利用類型發生巨大變化。道路網絡十分發達，居民用地、商業用地以及高校建設用地占據優勢地位，林地、草地和濕地等原有類型面積不斷減少。據南京市政府的統計，目前該區人口高達24萬，并且不斷增大，預計到2050年人口將達到50萬。區域土地利用類型的改變必然使其景觀結構發生變化，從而對景觀生態質量產生影響。
1．2研究方法
1．2．1基礎數據來源和處理采用2003年和2009年兩期QuickBird（分辨率為0．61m）影像為基礎信息源，經過幾何校正、圖像處理后，建立遙感解譯標志并對遙感信息資料進行判譯。圖像解譯在ArcGIS9．2中完成。由于對研究區自然環境和土地利用現狀比較熟悉，大大提高了解譯精度，使得各種景觀類型野外驗證精度達到91％以上。參照建設部1991年頒布的《國家標準GBJ137－905城市用地與規劃建設用地標準》中的城市用地分類體系，再根據研究區的具體特征，將研究區景觀分為10個類型：自然林地、水塘、草地、河流、耕地、綠地、建筑用地、道路、養殖塘和未利用地。
1．2．2景觀生態質量評價指標選取景觀生態質量變化主要取決于兩方面因素，一是人類對景觀結構的干擾；二是景觀維持穩定性的程度［11］。根據研究區域特征，選擇能夠反映人類對景觀干擾的指標包括三個：景觀破碎度指數、建筑用地干擾指數和道路密度指數。這三個指數的生態意義在于自然景觀破碎成形狀不同、大小各異的斑塊，導致了生態系統內部生境面積變小、阻礙能量流動和物質循環，造成物種喪失［11－13］；建筑用地興起導致了原始土地結構破壞，以及釋放出的“三廢”也對環境造成破壞；道路的存在，阻隔了原有的物種交流，阻礙了物種遷移和能量流動，而且道路上汽車尾氣的排放也污染了環境。另外，構建能夠反映景觀穩定性的指標三個：高功能景觀多度指數、濕地密度指數和土地利用結構指數。它們的生態意義為：高功能組分指的是對生態環境有積極作用的景觀類型，本文包括自然林地、河流、水塘、綠地、草地5種。研究區濕地數量眾多，生態功能不能忽視，其對調節氣候、沉積凈化和豐富物種有重要作用；區域景觀是由各種土地利用類型根據一定的結構配置而得，結構合理可以使得區域景觀生態質量提高。本文根據前人的研究［4］，利用公式得到各指標的計算方法，并利用層次分析法（AHP）確定各指標權重，詳見表1。
1．2．3各指標數據處理由于各指標系數量綱、性質不同［14］。因此，所有的數據都需先經過無量綱化預處理過程，采用以下方法：對于越大越安全的指標（包括高功能景觀多度指數、濕地密度指數、土地利用結構指數）通過公式（1）來計算；對于越小越安全的指標（包括景觀破碎度指數、建設用地干擾度指數、道路密度指數）通過公式（2）來計算。式中：xij———實測值；rij———標準化后的數值；ximax，ximin———最大值、最小值。
1．2．4景觀生態質量評價模型的建立城市景觀生態質量的評價主要從兩個方面來看，即受到外界環境的干擾程度以及自身的穩定程度。確定景觀生態質量的評價模型如下：LEQ＝0．5Di＋0．5Si（3）式中：LEQ———景觀生態質量評價模型；Di———受干擾程度的評價子模型；Si———景觀穩定程度的評價子模型；i———空間采樣單元。1．2．5空間數據的處理和量化將兩期遙感影像進行網格化（1km×1km）處理，并計算出每個小柵格的各指標數值，再進行插值運算，將干擾程度和穩定程度的各自三個指標根據所設置的權重進行GIS空間疊加，根據等間距空間分級方法對景觀生態質量進行分級（見表2），此方法作為一個簡單便于理解的分類方法，被眾多學者廣泛應用于生態安全評價、景觀生態健康評價的研究中［15－16］，適用于同類研究比較，同樣適合景觀生態質量評價。分別得到受干擾程度和穩定程度的空間分異圖（見圖1—2）。根據景觀生態質量模型，將受干擾程度評價子模型和穩定程度評價子模型進行空間疊加，根據等距離空間分級方法，得到景觀生態質量空間分異圖（圖3）。
2結果與分析
2．1景觀干擾及其變化
城市景觀所受到的干擾比較復雜，自然和人為因素均可以對城市發展行為特別是組分變化情況產生顯著影響，但是人為因素對于城市景觀變化顯然具有支配性作用［11］。本文選取景觀破碎度指數、建筑用地干擾度指數、道路密度三個指標來詮釋研究區所受到的干擾狀況，通過GIS空間插值分析以及空間疊加得到干擾指標空間分異圖（見圖1），圖中顏色越深表示外界環境對景觀生態影響的程度越大。從圖1中可以明顯看出，2003年仙鶴片區相對于其他三個區域受干擾程度最深，表明城市化從該區開始，白象和青龍片區大部分區域受干擾程度都在2級（較弱）以下水平；由于城市化影響，到了2009年仙鶴片區作為大學城的集中地變化最為明顯，城市化作用最強，建筑用地和道路面積增加破壞了原有的土地利用方式，區域受干擾程度處于4級（較強）以上水平，白象片區和麒麟片區也由以耕地為主導作用的景觀變成以建設用地為主導的區域，受干擾程度處于3級（一般）以下水平。青龍區域依然以耕地為主導景觀，受干擾程度屬于2級（較弱）以下水平。對景觀干擾程度評價結果進一步統計分析發現（表2），2003年整個區域受干擾程度達到5級（強）的面積比例為4．2％，受干擾程度達到1級（弱）的區域面積比例為45．2％，整個區域受到干擾程度不強。然而到了2009年，受干擾程度達到5（強）的區域面積比例為9．9％，而集中在1（弱）、2（較弱）、3（一般）、4（較強）的面積比例較均勻。2003—2009年期間，受干擾程度處于3（一般）及以上的面積比例增加96．9％。總的來說，研究區受干擾程度增大，各個區域受干擾程度變化不均衡。#p#分頁標題#e#
2．2景觀穩定性及其變化
生態系統穩定性是生態評價中最重要的指標之一。本文從研究區特征出發，選取了高功能組分景觀多度指數、濕地密度指數、土地利用結構指數三個指標來體現研究區景觀生態系統的穩定性特征。由于城市化過程影響，2003—2009年期間景觀生態系統的穩定性明顯下降。從圖2中可以看出，2003年各個片區穩定性都較高，尤其是以白象片區中的自然林地景觀穩定性最高，大部分區域穩定性程度處于3級（一般）以上水平；仙鶴片區相對其它三個片區穩定性較弱；2009年各個片區的穩定性較2003年明顯減弱，其中穩定性最低的是仙鶴片區和青龍片區，基本處于2級（較弱）以下水平，也是變化相對明顯的區域。根據統計數據可以看出，穩定性程度達到1級（弱）的區域面積比例增幅巨大，從2003年的1％增加到2009年的43．7％，穩定程度達到3級（一般）以上的區域面積比例減少了74．0％。總的來說，整個景觀的穩定性減弱，并且各個區域變化不均衡。高功能組分景觀多度減少、濕地密度由于濕地的個數急劇減少而減小，以及基于高功能組分面積減少而導致了土地利用結構指數的減少，這些原因都造成了穩定性的減弱。
2．3景觀生態質量及其變化
景觀生態質量的綜合評價不應僅僅局限于現狀的描述，還要反映出區域生態環境的可持續性，即能對未來環境的演變趨勢有一定的預測作用［8］。通過對研究區兩期影像干擾程度以及穩定程度的分析，以及所得到的景觀空間分異圖，利用GIS空間分析得到最終的景觀生態質量空間分異圖（見圖3）。根據圖3從各片區的發展特征來看，2003年幾個片區交界的林地覆蓋區景觀生態質量最好，相比而言仙鶴片區景觀生態質量較差，其他三個區域都處于3級（一般）以上水平。到了2009年，仙鶴片區景觀生態質量明顯降低，仙鶴片區大部分區域處于2級（較弱）以下水平，其它三個區域景觀生態質量也有所降低，大部分面積都處于3級（一般）以下水平。2003—2009年，景觀生態質量水平達到1級（弱）的區域面積比例增加7．3倍，景觀生態質量水平達到5級（強）的區域面積比例減少95％左右。達到3級（一般）及以上水平的面積比例從84．9％減少到47．9％?？偟膩碚f，景觀生態質量隨著城市化進程而變差。城市化發展越是迅速的地區景觀生態質量變化就越明顯，如研究區中的仙鶴片區。景觀生態質量變化的不均衡在某種程度上是由于城市化發展的不均衡造成的。
3結論
（1）城市化發展使得區域景觀受到嚴重的干擾，其程度增加趨勢明顯。2003—2009年，干擾較強和強的級別面積增加了89．34％；干擾弱和較弱的級別面積減少了40．24％。各個片區受到的干擾程度不同，變化程度也不同，城市化發展快的地區表現出干擾程度較大。
區域生態質量評價范文4
關鍵詞 EOS/MODIS；天山北坡經濟帶；農田；生態質量；氣象評價
中圖分類號 X826 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）09-0210-03
Abstract Using the satellite data of EOS/MODIS during 2007 to 2015（April to September）as the basic data sources，and combined with meteorological observation data，by using 3S technology，farmland economic belt in north slope of Tianshan Mountains were studied，selecting the four indexes such as moisture index，vegetation cover index，water coverage index and disaster index.The ecological quality of farmland in the area was analyzed through comprehensive index. The results showed that：During 2007 to 2015，economic belt in north slope of Tianshan Mountains counties（cities）of the ecological quality of farmland comprehensive evaluation index between 32.18 and 37.72，nearly nine years of farmland ecological quality of no obvious change，but the overall trend increased，indicating that the ecological environment is improved. This study may be relevant departments to carry out ecological construction and environmental protection plan to provide a scientific basis for decision making.
Key words EOS/MODIS；economic belt in north slope of Tianshan Mountains；farmland；ecological quality；meteorology evaluation
生態環境是以人類為中心的自然要素和社會要素相互聯系、相互制約而構成的綜合體，是人類生存與發展的物質基礎和空間條件[1-4]。氣象因子作為生態系統的重要自然屬性，很大程度上影響著區域生態環境背景和生態環境適宜度[5-8]。
遙感技術具有宏觀、多譜段、多時相等優點。近幾年，遙感技術開始應用于生態質量氣象評價的研究中，但以MODIS數據為數據源的生態質量氣象評價的研究較少[9-12]。本文以2007―2015年4―9月的MODIS數據為主要的遙感數據源，依據《生態氣象觀測規范（施行）》和《生態質量氣象評價規范（試行）》，選取濕潤指數、水覆蓋指數、植被覆蓋指數以及農田（干旱）災害指數4個指標進行提取研究，結合氣象資料開展了天山北坡經濟帶的農田生態質量氣象評價研究。天山北坡經濟帶區位條件優越，是我國西北地區最重要的糧食基地。因此，客觀、準確地評價天山北坡經濟帶的農田生態環境狀況有重要的意義[13]。
1 研究區概況及資料來源
1.1 研究區概況
天山北坡經濟帶是形成于沖積扇的條帶狀綠洲城鎮帶，其東西長約300 km，南北寬約260 km，區域總面積8.8萬km2，地貌上屬于河流形成的沖積扇或淤積平原，地形由東南向西北略傾斜，南高北低，海拔高度在450～1 200 m之間，有大量的泉水在扇緣帶溢出，也是現代主要的綠洲區。年平均氣溫7.4～9.1 ℃，最低氣溫-37.2～-33.6 ℃，最高氣溫32.4～38.2 ℃，年無霜期150～179 d[14]。
1.2 數據資料來源
影像數據來源于新疆地區2007―2015年4―9月的EOS/MODIS 1B數據，由于EOS/MODIS 1B數據存在幾何上的畸變[15]，所以通過EOS/MODIS用戶軟件EOSSHOP，對MODIS數據進行幾何糾正，生成等經緯度投影的局地文件LD2（Local Data Version2）。氣象數據來源于同期氣象觀測站的平均氣溫、降水、氣壓等氣象數據。
1.3 研究方法
在生態環境的遙感監測評價中，許多觀測項目用作生態環境質量的指標來進行單因子或多因子綜合的評價，但并無統一的評價方法。在此，農田生態質量氣象評價是運用3S技術方法進行評價。按照中國氣象局制定的《生態氣象觀測規范（施行）》和《生態質量氣象評價規范（試行）》中提出的評價指標體系[16-17]，計算天山北坡經濟帶各縣（市）生態環境遙感監測評價指數：濕潤指數、農田植被覆蓋指數、水覆蓋指數、農田（干旱）災害指數以及農田生態質量綜合評價指數，突出考慮了氣候濕潤狀況以及環境災害方面的影響評價。由于不同的因素對農田生態環境的影響程度是不一樣的，采用專家打分法，評價指數選擇0～1之間的數，然后乘以100為各評價指數最終的分值。各指標計算方法如下：
1.3.1 濕潤指數。濕潤指數系指降水量與潛在蒸散量之比。計算公式如下：
K=AR/ET×R/ET（1）
式（1）中，AR/ET為濕潤指數的歸一化系數，R為降水量，ET為蒸散量。
1.3.2 農田植被覆蓋指數。將不同土地利用/覆被類型賦以不同的權重，得出地表覆被狀態值，作為生態狀態的重要表征之一。計算公式如下：
農田植被覆蓋指數=Aveg×（0.6×高覆蓋農田面積×生長期+0.3×中覆蓋農田面積×生長期+0.1×低覆蓋農田面積×生長期）/區域面積（2）
式（2）中，Aveg為植被覆蓋指數的歸一化系數。
1.3.3 水覆蓋指數。利用EOS/MODIS遙感資料提取天山北坡經濟帶內的水體，計算公式如下：
水覆蓋指數=A1ak×（1.0×湖庫水域面積+0.7×永久性冰雪面積+0.3×季節性積雪面積）/區域面積（3）
式（3）中：A1ak為水覆蓋面積的歸一化系數。
1.3.4 農田干旱災害指數。農田干旱災害指數是指被評價區域內農田生態系統遭受干旱災害面積占被評價區域面積的比重。干旱指數是由反演出的土壤濕度按不同的權重系數計算出來的。農田干旱災害等級分級標準及權重見表1。
1.3.5 農田生態質量綜合評價指數。根據不同屬性指標對農田生態系統的影響方向不同，依據以上4個分指標及其所占權重，計算出天山北坡經濟帶的農田生態質量綜合評價指數，最后根據該指數進行評價，將農田生態質量綜合評價指數劃分為5個等級，即優、良、中、較差和差，分級標準見表2。
農田生態質量綜合評價指數=濕潤指數×0.25+農田植被覆蓋指數×0.30+水覆蓋指數×0.2+（1-農田干旱災害指數）×0.25（4）
2 結果與分析
2.1 濕潤指數
由天山北坡經濟帶氣象觀測站的氣象資料可以計算出2007―2015年的濕潤指數，濕潤指數值在0.252～0.457 之間變動。天山北坡經濟帶年濕潤指數值均小于1，表明每年大氣降水小于植物生理過程需水量，年降水不足，不利于生態環境改善，但從這近9年濕潤指數的線性趨勢來看（圖1），濕潤指數有逐漸增大的趨勢，2015年與近9年的濕潤指數相比偏多20%，其中9月偏多1.1倍，8月偏多70%，6月偏多40%，7月偏少近60%，5月偏少近30%，4月接近常年。
2.2 農田植被覆蓋指數
本研究利用2007―2015年4―9月的MODIS遙感數據，計算了天山北坡經濟帶的月和年的農田植被指數。從農田植被指數月變化曲線（圖2）可以看出，2007―2015年的植被指數變化趨勢是一致的，植被指數從4月開始逐漸增加，7月或8月達到最大值，然后開始逐漸下降，但2007年的植被指數明顯高于其他年份；從農田植被指數年變化曲線（圖3）可以看出，植被指數在0.073～0.046 3之間，其中2007年的植被指數最大為0.073，2008年最小為0.046 3，從年植被指數的線性變化趨勢看是逐漸減小的。2015年農田植被指數與近9年相比接近常年略偏少，其中6月、7月偏少10%～20%，4月、5月、8月和9月接近常年。
2.3 水覆蓋指數
本文利用2007―2015年的EOS/MODIS遙感資料提取出天山北坡經濟帶內的水體面積，然后根據公式計算出水覆蓋指數。從水覆蓋指數年變化曲線（圖4）可以看出，2007―2015年的水覆蓋指數在0.019 3～0.001 4之間，其中2007年的水覆蓋指數達到最大值為0.019 3，2015年的水覆蓋指數達到最小為0.001 4，其余年份在這之間波動；從這9年的水覆蓋的線性趨勢看，水覆蓋指數是逐漸減小的，不利于植被的生長。2015年水覆蓋指數與近9年相比偏少70%，其中6月、9月偏少60%，8月、5月、7月和4月偏少70%～80%。
2.4 農田干旱災害指數
災害指數主要考慮的是區域內農田生態系統遭受干旱災害面積占區域總面積的比重，主要是根據反演的土壤濕度按不同的權重系數計算出來的。從2007―2015年天山北坡經濟帶的農田干旱災害指數變化曲線（圖5）可以看出，農田災害指數是逐漸減小的，除了2010年有異常增加，說明總體干旱狀況是逐漸轉好的。2007―2015年的農田干旱災害指數在0.012 7～0.038 6之間，其中2010年的干旱災害指數最大為0.038 6，2015年的干旱災害指數最小為0.012 7，其余年份在這之間波動，2015年的干旱災害指數與近9年相比偏少50%，2015年的干旱災害指數明顯減小，干濕狀況明顯轉好，其中8月偏小99%，5月偏小60%，4月和9月偏小近40%，6月干旱指數為0。
2.5 農田生態質量綜合評價指數
根據濕潤指數、農田植被覆蓋指數、水覆蓋指數和農田干旱災害指數的權重，計算出天山北坡經濟帶2007―2015年的農田生態質量綜合評價指數值介于0.322～0.379之間，都處于中等，從農田生態質量綜合評價指數年變化曲線（圖6）可以看出近9年的變化不是很大，但總體趨勢是逐漸增加的，2015年的農田生態質量綜合評價指數與近9年相比接近常年略偏多，其中4月和9月的農田生態質量綜合評價等級為良，5月、6月和8月的農田生態質量綜合評價等級為中，7月的農田生態質量綜合評價等級為較差；2015年天山北坡經濟帶各縣（市）的農田生態質量綜合評價指數與近9年同期相比：全年農田生態質量綜合評價指數接近常年略偏多，其中6月和8月偏多10%～20%，9月偏多近30%，5月和7月偏少近10%～20%，4月接近常年略偏少。
3 結論與討論
（1）從各指數看，2007―2015年的濕潤指數值在0.252～0.457之間變動，從近9年濕潤指數的變化可以看出，濕潤指數有逐漸增大的趨勢；水覆蓋指數在0.001 4～0.019 3之間，近9年水覆蓋指數是逐漸減小的，不利于植被的生長；植被指數每年4―9月的變化趨勢是一致的，從4月開始逐漸增加，7月或8月達到最大值，然后開始逐漸下降，但2007年的植被指數明顯高于其他年份，其他年份變化不是很大，從近9年植被指數的線性變化趨勢看是逐漸減小的；農田災害指數在0.012 7～0.038 6之間，從近9年的變化可以看出農田災害指數是逐漸減小的（除了2010年有異常增加），說明干旱狀況是逐漸轉好的。
（2）從總體上看，2007―2015年天山北坡經濟帶各縣（市）的農田生態質量綜合評價綜合指數分別在32.18～37.72之間，農田生態質量綜合評價等級均處于中等，近9年的農田生態質量綜合評價狀況沒有發生明顯的變化，但總體趨勢是逐漸增加的，說明生態環境是有所好轉的，因此要實現天山北坡經濟帶生態環境的可持續發展，就需長期監測和評價天山北坡經濟帶的農田生態環境質量狀況。
4 參考文獻
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區域生態質量評價范文5
摘要：基于生態環境的信息不確定性特點，建立了區域生態環境評價的未確知測度模型。根據未確知測度的大小，確定樣本所屬的質量級別
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申明:本網站內容僅用于學術交流，如有侵犯您的權益，請及時告知我們，本站將立即刪除有關內容。 摘要：基于生態環境的信息不確定性特點，建立了區域生態環境評價的未確知測度模型。根據未確知測度的大小，確定樣本所屬的質量級別及樣本間的優劣排序。以巢湖流域為例，運用所建模型對其生態環境質量狀況進行了評價。研究表明，未確知測度模型對于多指標的區域生態環境質量評價，理論上是可行的，結果是可信的。關鍵詞：區域生態環境；未確知測度；評價模型；巢湖流域中圖分類號：X821，X826
文獻標識碼：A
文章編號：1001―6929(2004)02―0022―04
區域生態質量評價范文6
1研究地區與研究方法
1.1研究區概況陜西省富縣(35°44'6″—36°23'23″N，108°29'30″—109°42'54″E)東與宜川、洛川相鄰，西與甘肅省合水縣、寧縣相連，南與黃陵相靠，北與志丹、甘泉、延安相連(圖1)，海拔856～1680m，全縣轄8鎮5鄉．該區地形地貌包括以洛河和葫蘆河為主的河流階地，中部高塬溝壑區，塬區北部為丘陵溝壑，東部和西部為土石低山．全縣土壤以分布于丘陵溝壑和低山林草地帶的灰褐土為主，耕地土壤類型以黃綿土為主．屬中緯度半干旱地區，年均氣溫7．1～9．0℃，年日照時數2032～2428h，年無霜期平均130d，年均降水量500～600mm，多呈高強度的陣性降水過程．
1.2數據源與數據預處理遙感數據為美國地質調查局網站提供的1995年11月13日的Landsat5TM影像和2014年11月3日獲取的Landsat8OLI和TIRS影像．非遙感數據包括富縣15萬地形圖、行政區劃圖、土地利用現狀圖、土壤圖和富縣統計文本資料．在ENVI5．0下對兩個時期的遙感影像進行輻射定標，將像元灰度值(DN)轉換為輻射亮度值．采用FLAASH大氣校正工具和中緯度冬季標準大氣模型對兩期影像的可見光-近紅外波段進行大氣校正．校正后的可見光-近紅外反射率波段和熱波段的輻射亮度影像通過波段組合(layerstacking)生成多波段圖像文件．基于1∶5萬地形圖，采用二次多項式和最近鄰法對多波段圖像進行配準，均方根誤差(RMS)控制在0．5個像元以內，同時利用富縣行政區劃矢量數據提取研究區內多波段遙感圖像．
1.3生態質量遙感評價指標在反映生態質量的諸多自然因素中，綠度、濕度、熱度、干度與人類的生存息息相關，是人類直觀感覺生態條件優劣的最重要指標，遙感生態指數(RSEI)采用植被指數、裸土指數、濕度指數、地表溫度分別代表綠度、干度、濕度和熱度作為生態指數的評價指標．
1.3.1濕度指標土壤濕度是進行土壤退化等生態環境研究的重要指標．遙感纓帽變換所獲取的濕度分量反映了地表水體、植被和土壤的濕度狀況，在生態環境監測中得到廣泛應用．基于TM和OLI反射率數據的濕度分量(Wet)提取公式。
1.3.2綠度指標植被是對區域生態環境狀況最為敏感的指示因子．歸一化植被指數(NDVI)利用植物葉面在紅光波段強的吸收和近紅外波段強的反射特性組合而成，是遙感監測植被覆蓋度、生物量、葉面積指數等生理參數的重要指標．
1.3.3熱度指標地表溫度(LST)與植被的生長與分布、農作物產量、地表水資源蒸發循環等許多自然、人文現象和過程密切相關，是反映地表環境的一個重要參數．對于Landsat5TM6波段，利用熱紅外波段輻射定標參數將像元灰度值(DN)轉換為傳感器處的輻射亮度值(L6)，通過Planck輻射函數求出包含了大氣影響的像元亮度溫度(Tb)，進而通過比輻射率(ε6)轉換為地表溫度(Ts)，基于TM6的地表溫度提取公式如下。
1.3.4干度指標裸土和建筑用地均會造成地表“干化”，因此，干度指標由裸土指數(SI)和建筑指數(IBI)合成，記為裸土指數(NDSI)。
1.3.5指標標準化為了消除量綱以及不同指標數值大小對遙感生態指數結果的影響，采用下式將4個指標數值標準化為［0，1］之間的無量綱．
1.4遙感生態指數生態環境評價的關鍵是將由遙感調查獲得的濕度指數、植被指數、地表溫度和裸土指數轉化為綜合評價指標．本研究對標準化后的評價指標進行主成分分析，以主成分的方差貢獻率為權重，富縣遙感生態指數(RSEI)可以表示為:代表綠度的NDVI和代表濕度的Wet變量系數為正值，它們共同對生態起正面的貢獻;而代表熱度和干度的LST、NDSI變量系數為負值，說明它們協同對生態起負面影響．利用式(12)對兩個時期的遙感生態指數進行標準化，標準化后的RSEI值越接近于1，說明生態環境越好．在ArcGIS中利用重分類函數，采用自然斷點法，按照數值由小到大將遙感生態指數RSEI劃分為差、較差、中等、良和優5個生態等級，分別量化為1、2、3、4、5等級數值．
1.5生態環境質量綜合指數為定量表達兩個時期生態環境的整體狀況，客觀分析生態環境的動態變化，定義生態環境質量綜合指數(ESI)的公式如下。
2結果與分析
2.1研究區的生態質量總體評價1995年，富縣遙感生態指數(RSEI)值在0．09～0．99，平均值為0．55，45．8%的地區RSEI在0．4～0.6;2014年，其RSEI值介于0．03～0．99，平均值為0.57，較1995年略有增加，63．8%的地區RSEI在0.4～0．6(表1)．根據《生態環境狀況評價技術規范》，富縣生態環境整體屬于良好級別，植被覆蓋度較高，生物多樣性較豐富，與卓靜［24］的研究結果一致．1995—2014年間，研究區生態等級為差和較差所占的面積比例明顯下降，從33．8%下降到16．3%;中等級別和良好級別的面積比例分別由1995年的23．5%和23．0%上升到2014年的30．5%和34．6%;而優等級所占的比例從20．8%下降到18．7%．2014年生態環境質量綜合指數ESI由1995年的3.17上升到3．53，表明研究期間富縣生態環境得到了較大改善．2014年，富縣生態環境質量差的面積為114．2km2，占全縣總面積的2．8%，主要分布于縣城和富城鎮洛陽村，土地利用為城鎮和工礦建設用地，少量分布在中部塬面，零星分布在洛河、葫蘆河、川子河、余渠溝以及青蘭高速以北的埝溝等川道地．生態環境較差的地區主要分布在各大塬面和河谷川道地以及部分溝坡地上，土地利用以農耕地為主，易受城鎮鄉村建設和農事活動的干擾．中等級別占到富縣總面積的30．5%，廣泛分布在塬面邊緣、塬間溝壑區、低山丘陵、梁峁緩坡和半陽向溝坡地，土地利用以天然草地和灌木林地為主．塬面和川道以外的地區生態環境以良和優等級為主，優等級主要分布在縣西北部、東北部和葫蘆河南岸的丘陵溝壑區．
2.2富縣生態質量動態監測在生態質量指數5個等級的基礎上，對富縣的生態變化進行差值變化檢測(圖2)．從變化檢測的結果來看(表2和表3)，1995—2014年間，該區生態環境質量等級下降的面積為688．26km2，生態轉好的面積則達1763．14km2，生態環境質量維持不變的面積有1674．79km2，約占富縣總面積的41%．研究區生態環境等級為差的地區環境質量明顯提高，其中，45．2%的生態質量差的地區增加1個等級，40.3%的地區增加2個等級，但是另有40．3%的生態質量為優的地區下降1個等級，總體上等級上升的幅度和比例高于下降的幅度和比例，生態質量明顯得到改善．從空間上看，相對于1995年，生態環境得到改善的地區主要分布在縣域中部的高塬和丘陵溝壑地，縣東北部的土石低山區和西南的子午嶺自然保護區．生態質量變差的地區主要是縣西北部的丘陵溝壑區、川子河沿岸和洛河河流階地，其中，川子河和葫蘆河沿岸主要是生態環境質量為優等級的面積下降．
2.3富縣鄉鎮生態環境質量評價生態環境質量綜合指數(ESI值)越大，說明生態環境越好;其值越小，說明生態環境越脆弱．2014年各鄉鎮ESI值(表4)由大到小依次為牛武鎮、張村驛鎮、寺仙鄉、張家灣鄉、茶坊鎮、直羅鎮、北道德鄉、交道鎮、南道德鄉、吉子現鄉、富城鎮、羊泉鎮，表明當前牛武鎮的生態環境質量整體狀況最好，最差的是羊泉鎮．研究期間，全縣13個鄉鎮中，只有張家灣鄉生態環境質量綜合指數略微下降，由3．62下降到3.57，但整體生態環境質量綜合指數在全縣仍然靠前．其他12鄉鎮的綜合指數都呈現不同幅度的上升，說明近20年來富縣各鄉鎮的生態環境質量均得到了一定程度的改善．從空間上看，由西北到東南方向，生態環境質量改變的幅度逐漸遞增，變化最大的是交道鎮和南道德鄉，ESI分別提升0．87和0．83，其次是鉗二鄉、羊泉鎮和吉子現鄉，變化最小的是張家灣鄉．鄉鎮生態環境質量等級的變化差異較大，羊泉鎮和鉗二鄉差等級的比例減少最多，分別減少了各自鄉鎮面積的32．5%和31．2%．寺仙鄉較差等級的下降比例和良等級增加的比例最高，分別占寺仙鄉面積的23．4%和16．9%．張村驛鎮、張家灣鄉和直羅鎮生態質量優等級的比例下降，牛武鎮優等級的增加幅度最大，占牛武鎮面積的9．7%，而牛武鎮差、較差和中等級的比例都有所下降，成為全縣生態環境質量最優的鄉鎮．
2.4生態環境變化成因植被覆蓋度因受人類活動干擾的影響，對生態環境質量的等級有明顯影響．縣域范圍內地形、水熱條件和土壤類型相對穩定，土地植被覆蓋度增加，土壤侵蝕等級明顯下降，生態環境質量顯著提高．自國家退耕還林還草政策實施以來，全縣不僅保質保量完成了1999—2010年15773hm2退耕還林工程的檢驗，此后每年就天然林保護工程飛播造林、天保工程人工造林、“三北”防護林造林、“三北”防護林封山育林、退耕還林進行補植．基于像元二分模型［25］遙感估算植被覆蓋度的結果表明(圖2B)，1995年研究區67．7%的植被覆蓋度在20%～40%，僅1%的植被覆蓋度在60%～80%，全縣平均植被覆蓋度為31.7%;2014年全縣平均植被覆蓋度為62%，50．1%的地區植被覆蓋度在60%～80%．植被覆蓋度較高的石泓寺至直羅鎮段、葫蘆河南岸、張家灣鄉海拔1370m以上丘陵梁脊地區、茶坊鎮西北部和縣城東北部牛武鎮也是生態環境質量最優的地區．退耕還林還草工程的實施和集雨工程的推廣運用對生態環境質量的改善成效顯著．富縣已經成為陜北地區土壤侵蝕等級比例下降最快的地區［．
研究區生態環境質量與海拔、坡度無明顯相關，不同坡向、地貌形態和土地利用方式下的生態環境差異顯著．高塬溝壑區海拔在1000～1390m，塬面地形平坦，土壤為黑壚土，土層深厚，理化性能良好，全縣60%以上的耕地和農業人口分布在水源欠缺、水利條件差的塬區，社會經濟的發展和土地人口承載壓力的加大，使土地利用類型急劇變化，直接造成地表形態與植被的破壞．塬周溝壑發育，溝谷深切，坡度較大的塬邊耕地和以灌草覆蓋為主的塬間溝壑地容易發生面蝕，生態環境較為脆弱，生態環境質量以差等級為主．河谷川道占地242km2，水利資源豐富，侵蝕輕微，是富縣主要的灌溉農業區．該區人類活動強度相對劇烈，如新修基本農田、新建田間配套設施、大面積發展蔬菜大弓棚和日光溫室等，隨著城鎮化的進程和川道地區產業開發的推進，差等級和優等級的面積下降，生態環境質量以中等為主．丘陵溝壑區生態環境以良為主，該區植被為保存較好的次生林區，以灌木林地占優，現代侵蝕緩慢，水土流失較輕．次生林邊緣地帶，因植被稀疏而水土流失較為嚴重．縣西部子午嶺和東緣黃龍山為不連續薄層黃土覆蓋的低山土石地貌區．洛河東側黃龍山山系的北端，地形起伏大，土體厚度和腐殖質層厚度低，但隨著人工造林和退耕還林的開展，植被覆蓋度大幅增加，局部小氣候環境優越，生態環境優等級別所占的面積比例較大，但此區坡耕地由于表層土壤質地疏松，易漏肥和產生水土流失，因此溝底河道生態環境相對較差．縣西南部子午嶺國家級自然保護區生態環境質量以良為主，植被屬暖溫帶半濕潤落葉闊葉林帶的北部西段，是森林草原向草原植被的過渡地帶，土壤深厚肥沃的陰坡、半陽向溝坡地和梁峁緩坡，森林植被生長良好;陽坡陡壁，基質，坡度較大，有機質含量較少，因此林木稀疏，生長較差．保護區人為活動較為頻繁，加之受傳統耕作觀念的影響，林緣地帶仍有非法占用林地和毀林開荒等現象．
3結論
