基于遙感和 GIS 的泰安市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)探討

1、基于遙感和 GIS 的泰安市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)討論引言人類(lèi)社會(huì)消費(fèi)力的飛速開(kāi)展帶來(lái)全球氣候變暖、酸雨蔓延、生物多樣性喪失等環(huán)境問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)的生存開(kāi)展構(gòu)成了極大威脅。區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)是協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)開(kāi)展與環(huán)境保護(hù)之間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)開(kāi)展的重要手段。國(guó)外環(huán)境質(zhì)量評(píng)估始于上世紀(jì) 60 年代中期，70 年代蓬勃開(kāi)展，20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)一些先進(jìn)技術(shù)尤其是遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。90 年代以來(lái)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)無(wú)論是方法還是技術(shù)上都獲得了飛速開(kāi)展,而且針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)展的環(huán)境方面改造、治理，使得生態(tài)環(huán)境尤其是城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量徹底改善。中國(guó)的生態(tài)評(píng)價(jià)始于 20 世紀(jì)

2、 70 年代的城市環(huán)境污染現(xiàn)狀調(diào)查和評(píng)價(jià)，80年代轉(zhuǎn)向工程建立工程的影響評(píng)價(jià),80 年代末以來(lái)國(guó)內(nèi)在城市環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)和農(nóng)村從村級(jí)到縣級(jí)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方面進(jìn)展了大量的工作。近幾年來(lái)結(jié)合新一輪的國(guó)土資源綜合調(diào)查，各省、市、自治區(qū)正在陸續(xù)展開(kāi)省級(jí)區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)工作。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部于 2021 年 4 月 8 號(hào)發(fā)布了?環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)那么 生態(tài)影響HJ19-2021?，為科學(xué)合理的環(huán)境評(píng)價(jià)提供了技術(shù)支持。結(jié)合泰安市 1987 年、2005 年遙感影像資料，運(yùn)用遙感影像處理軟件和地理信息系統(tǒng)，對(duì)其區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)展了綜合評(píng)價(jià)，旨在探究運(yùn)用遙感手段對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)展綜合評(píng)價(jià)的

3、方法，理解泰安市生態(tài)環(huán)境狀況及其變化趨勢(shì)。1 研究區(qū)概況泰安市是魯中南山區(qū)的代表區(qū)域，面積為 7762km2，其中可利用土地為 67.2 萬(wàn)公頃，占總面積的 86.6%。該市地勢(shì)自東北向西南傾斜，境內(nèi)擁有多種地貌類(lèi)型，如山地、丘陵、平原、洼地湖泊等。2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立及權(quán)重確定2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建參考?環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)那么 生態(tài)影響HJ19-2021?，按照客觀性 、統(tǒng)籌兼顧、主導(dǎo)因素和可操作性等原那么，選擇反映生態(tài)環(huán)境的生物豐度、植被覆蓋、水系分布、土地質(zhì)量等方面的綜合指標(biāo)，確定用于計(jì)算各指標(biāo)的土地利用類(lèi)型權(quán)重，構(gòu)建泰安市生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。2.2 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)信息的遙感提

4、取2.2.1 遙感數(shù)據(jù)及相關(guān)資料采用美國(guó)陸地衛(wèi)星(Landsat)TM 影像數(shù)據(jù)。分辨率為 3030m。時(shí)相分別為 1987 年 5 月19 日和 2005 年 4 月 13 日。同時(shí)，搜集了相關(guān)年份土地利用現(xiàn)狀圖、地形圖、地貌圖、土壤圖、行政區(qū)劃圖以及泰安市歷年土地利用類(lèi)型資料等。2.2.2 遙感圖像的糾正與配準(zhǔn)應(yīng)用遙感圖像處理和 GIS 軟件，利用泰安市 1：50000 地形圖，選擇高斯-克呂格投影空間為校正空間，選擇 21 個(gè)地面控制點(diǎn)GCP采用控制點(diǎn)校正的方法對(duì) 2005 年 4 月 13 日遙感圖像進(jìn)展幾何精校正，最終的定位精度控制在 0.5 個(gè)象元之內(nèi)。在此根底上對(duì) 1987 年圖

5、像進(jìn)展配準(zhǔn)，并進(jìn)展兩副圖像的直方圖匹配。2.2.3 評(píng)價(jià)區(qū)圖像數(shù)據(jù)提取借助泰安市行政區(qū)劃圖，利用 Mapgis 軟件矢量化輸入的行政界限，將得到的矢量化邊界進(jìn)展誤差校正，把矢量文件轉(zhuǎn)成柵格文件，以此柵格圖對(duì)遙感圖像進(jìn)展掩膜處理得到了泰安市的遙感數(shù)據(jù)。為了突出圖像中有用信息，使其中感興趣的特征得以加強(qiáng)，對(duì) TM 圖像進(jìn)展了拉伸處理。對(duì)其它土地利用現(xiàn)狀圖、行政區(qū)劃圖等非遙感數(shù)據(jù)，進(jìn)展了圖件的數(shù)字化、誤差校正、投影變換等處理，使其具有與遙感圖像一樣的投影空間和坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)光譜特征曲線，選擇各地類(lèi)的敏感波段，構(gòu)建其提取模型和規(guī)那么：3)耕地的 NDVI 值大于 0 且在 TM4 比其他類(lèi)型的灰度值都

6、大，具有顯著差異性，故確定其提取規(guī)那么為：TM480，且 NDVI0。4建立用地在 7、5、2 波段假彩色合成圖上具有明顯的地物特征，故建立用地信息利用對(duì) 7、5、2 波段假彩色合成圖進(jìn)展監(jiān)視分類(lèi)得到。5)未利用地在第五波段灰度值較大，與其它地物相比于有明顯的差異性，因此應(yīng)用密度分割的方法，通過(guò)確定閾值，建立提取規(guī)那么為：TM5130。綜合各土地利用/覆被類(lèi)型的提取結(jié)果，得到泰安市 2005 年土地利用/覆被分類(lèi)圖像。利用軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)各類(lèi)土地利用類(lèi)型進(jìn)展統(tǒng)計(jì)分析得到各類(lèi)型的面積及所占總面積比例。3 生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)3.1 評(píng)價(jià)方法泰安市生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)采用生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)法。根據(jù)評(píng)價(jià)的

7、指標(biāo)體系和權(quán)重，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)EI，計(jì)算方法為：EI0.35生物豐度指數(shù)0.25植被覆蓋指數(shù)0.2水網(wǎng)密度指數(shù)0.2100-土地退化指數(shù)3.2 生態(tài)環(huán)境狀況分級(jí)根據(jù)生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，分別將2005年和1987年泰安市生態(tài)環(huán)境分為五級(jí)，即優(yōu)、良、一般、較差和差。4 生態(tài)環(huán)境狀況的動(dòng)態(tài)研究4.1 研究方法以同樣方法對(duì) 1987 年泰安市生態(tài)環(huán)境狀況進(jìn)展評(píng)價(jià)，在 GIS 中進(jìn)展二期評(píng)價(jià)圖的疊加分析，由此檢測(cè) EI 的變化情況，并根據(jù)其變化幅度進(jìn)展生態(tài)環(huán)境狀況的動(dòng)態(tài)分級(jí)。將生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分為五個(gè)等級(jí)，即：變差、略微變差、根本不變、略微變好、變好。5 結(jié)語(yǔ)生態(tài)環(huán)境是人類(lèi)生存和開(kāi)展的根底，其質(zhì)量的好壞關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)可持續(xù)開(kāi)展問(wèn)題。文章證明了采用遙感方法提取生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)，并在 GIS 支持下建立生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，進(jìn)展區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)的可行性，為遙感技術(shù)在區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用提供了思路和方法。同時(shí)，通過(guò)對(duì)泰安市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)展總體評(píng)價(jià)和空間分析，為泰安市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)管理提供了根底信息。針對(duì)生態(tài)環(huán)境