干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型及應用分析

趙曉燕

( 新疆水利水電勘測設計研究院 遙感信息中心，烏魯木齊830000)

0 引 言

干旱區(qū)就是氣候干旱的地區(qū)，地球上的干旱區(qū)大約占整個陸地面積的30%。干旱區(qū)降水量較少，具有多變性，日夜溫差較大，水分的蒸發(fā)量遠遠大于地面降水量。

干旱區(qū)一般風沙較大，日照很強，由于水分嚴重不足，限制了各種植被的生長，因此，干旱區(qū)的植被覆蓋率很小。但是由于干旱區(qū)的熱量非常充足，如果將其合理的利用起來，將會成為農作物的高產地區(qū)，我國新疆地區(qū)就是其中的代表。［1］

一般情況下，干旱區(qū)的地貌特征大多以荒漠地貌以及風沙地貌為主，植被則以灌木以及耐寒性強的草類為主。

干旱區(qū)的形成與人類的活動密切相關，隨著全球水資源問題的日益凸顯，干旱區(qū)也帶來了一系列的問題，如:生物多樣性減少、草場嚴重退化、土地沙漠化、鹽堿化等等，這些隨之而來的生態(tài)問題也嚴重地影響了干旱地區(qū)經濟的發(fā)展。

在干旱區(qū)帶來的一系列問題之中，土地鹽堿化和沙漠化是干旱區(qū)帶來的主要災害，其中尤以沙漠化影響范圍最為廣泛，影響時間也最為長遠。從全球范圍內來看，沙漠化也逐漸成為當前人類面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)之一。

在我國，沙漠化的地區(qū)包括北方的干旱及半干旱地區(qū)。由于氣候環(huán)境的惡化以及人為的破壞，很多地方逐漸沙漠化，嚴重的影響了該地區(qū)的國民經濟發(fā)展。

干旱區(qū)生態(tài)資產的評估包括生態(tài)系統的服務價值評估以及自然資產的整體估價。目前，對干旱區(qū)生態(tài)系統的服務價值評估以及自然資產的評估已經引起了全國范圍內專家和學者的關注，許多國內外的專家學者、國際組織、政府部分都開展了類似的生態(tài)系統評估，將干旱區(qū)的生態(tài)資產納入了整個國家國民經濟的核算中，并取得了良好的成果。［2］

1 干旱區(qū)生態(tài)系統評估概況［3］

對于干旱區(qū)生態(tài)系統的評估雛形最早可以追溯到20 世紀20年代的美國，20 世紀70年代末，美國建立了世界上第一個專業(yè)的自然資源調查局，該機構專門對美國國內的生態(tài)資產進行實際的評估和調查工作，主要采用了野外生態(tài)資源抽樣調查法，將國內的生態(tài)資源進行整體的數據采集，再數據收集歸納總結的基礎之上對國內整個生態(tài)系統的資產進行全面的調查和評估，該機構取得了良好的效果，在多年的發(fā)展基礎上，美國自然資源調查局建立了世界上第一個綠色生態(tài)資源核算系統，并根據美國國內生態(tài)資源的實際情況制定了相應的生態(tài)環(huán)境補償策略。

在美國的帶領下，德國、法國、日本等發(fā)達國家也開始進行類似的生態(tài)系統評估體系，對國內的生態(tài)資源進行整體的評估，并為相關的工作人員提供有效的參考數據，在20 世紀90年代，我國也開始實行生態(tài)系統的評估，但是，就現階段來看，我國的生態(tài)評估系統來不夠完善，并沒有一種合理的生態(tài)資產估算方式。

2 遙感技術的出現與生態(tài)系統評估的關聯

遙感技術就是從飛機、人造衛(wèi)星以及其他飛行器上收集被測目標的輻射信息，根據收集的信息判斷地球環(huán)境和資源的新型技術，遙感技術的雛形最早起源于20 世紀60年代，是建立在航空攝影以及判斷的基礎上，并隨著計算機技術與航空航天技術發(fā)展起來。目前，遙感技術可以從不同的高度和范圍之內進行多譜段的感測，從而獲取到大量的信息。

此外，遙感技術還能夠得到被測物體周期性的信息，由于遙感技術在軍事以及國民經濟發(fā)展上起的積極作用，目前已經被廣泛的用于地圖測繪、氣象觀察、資源考察以及軍事偵察等。

我國國內尚未有完善的生態(tài)資源評估系統，而遙感技術的發(fā)展就為生態(tài)系統評估系統的完善和發(fā)展提供了良好的契機，遙感技術憑借其先天的優(yōu)越性可以運用在對資源的評估與觀測之上，尤其是對于一些人跡罕至的干旱區(qū)，遙感技術的應用更是為該地區(qū)生態(tài)資源的評估與預測帶來了福音。

下面就對我國干旱區(qū)的生態(tài)資產極值進行整體的評估，并探討一套適用于我國干旱區(qū)生態(tài)系統評估的遙感技術檢測方式，并對干旱區(qū)的生態(tài)資源的經濟價值以及價值的變化進行定量的評估，為相關單位研究干旱區(qū)的生態(tài)系統提供一定的信息。

3 干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型及應用研究

3.1 運用遙感模型評價干旱區(qū)生態(tài)系統的方法

就現階段來看，人們大多只認識到生態(tài)系統提供的直接效益，很少對生態(tài)系統提供的簡介效益有深刻的研究，還不能完全認識到生態(tài)系統提供給我們的間接價值，因此，在運用遙感模型評價干旱區(qū)生態(tài)系統時，我們就暫時沒有將生態(tài)系統的間接經濟效益計算在內，當然，這樣計算出的生態(tài)系統的資產并不能代表全部生態(tài)系統的價值，但是這種計算方式可以全面的反應出我們現階段對干旱區(qū)生態(tài)資產的評估和認識水平。

在建立調解氣候的模型時，我們在評估干旱區(qū)生態(tài)系統降水以及氣溫對生物的影響時，只要通過生態(tài)系統的物質生產模型來計算，計算出生態(tài)系統吸收CO2釋放O2的整體含量;在計算生態(tài)系統的營養(yǎng)物質循環(huán)時，我們主要通過計算生態(tài)系統的初級生產力以及生物量來得知; 在計算某個階段生態(tài)系統的整體生產力時，我們可以根據該階段植物生產的有機物含量以及動物消耗的有機含量，并通過植物單位面積的存水儲量來計算出整個生態(tài)系統涵養(yǎng)水源的價值;在計算生態(tài)系統的土壤侵蝕量時，我們可以通過遙感技術來對整個生態(tài)系統所減少的土壤侵蝕量做一個整體的評估，土壤表面的損失、土壤費力的損失以及現階段干旱區(qū)的淤泥災害來出三者的關系，通過植物對塵埃、污染的減輕來計算出生態(tài)系統的整體價值，并通過生態(tài)系統的整體價值來計算出該地區(qū)物種多樣性，從而計算出整個生態(tài)系統的總體經濟價值。

最后，在通過該生態(tài)系統能夠提供給人們定居、旅游、美學、娛樂、教育、科研等整體的社會價值來估算出整個生態(tài)系統的資產。

3.2 干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型生態(tài)系統的價值評估

根據上述方法計算干旱區(qū)整個生態(tài)系統的價值，根據計算結果來展開下一階段的價值評估工作，在評估生態(tài)系統整體的價值時，要對整個生態(tài)系統范圍內的森林、草原、耕地、灌叢、建筑、水文等各個生態(tài)系統的資產和價值做出有效的分析和評估，計算出人們對森林、草原、耕地、灌叢、建筑、水文等各個生態(tài)系統的利用量，從而分析出草地、森林、耕地、灌叢、建筑、水文對整個生態(tài)系統的貢獻率，一般情況下，在這7個生態(tài)系統之中，草地、森林以及耕地對整個生態(tài)系統的服務價值最大，其次就是灌叢，因此，這4個生態(tài)系統在保持整個干旱區(qū)水土平衡以及涵養(yǎng)水源方面起著極為重要的作用。

根據評估結果，相關政府部門要加強對干旱區(qū)草地、森林、耕地、灌叢的保護和重建，控制好干地區(qū)的沙漠化。還可以從生態(tài)系統的評估結果上看出干旱區(qū)植被的分布特點，并根據植被的分布特點分析出各個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境以及實際的氣候情況，分析出各個地區(qū)對生態(tài)環(huán)境的總價值。耕地生態(tài)系統是受人為因素影響最多的生態(tài)系統，除此之外，草原生態(tài)系統以及森林生態(tài)系統也會受到人為和氣候因素的雙重影響，呈現出不斷變化的情況，而水文生態(tài)系統在整個生態(tài)系統中的變化不大。在干旱區(qū)植被分布較少的地區(qū)，生態(tài)資產一般會呈現出下降的趨勢，而且由于這些地區(qū)環(huán)境惡劣，人跡罕至，因此這種下降的趨勢主要受氣候變化的影響較大。

4 結 語

在干旱地區(qū)利用新型遙感技術來開展生態(tài)系統的監(jiān)測與評估工作具有十分重要的意義，這不僅可以幫助我們分析出整個生態(tài)系統的價值，也可以全面的克服傳統生態(tài)系統計算中存在的缺點和問題，更加全面客觀的反映出干旱區(qū)生態(tài)資產的分布情況。

目前，遙感技術在干旱區(qū)生態(tài)系統監(jiān)測與評估的運用還不夠廣泛，究其根本原因，是由于遙感技術受天氣的影響較大，相信在相關人員的努力下，可以不斷的完善遙感技術的缺陷。

［1］袁榴艷，楊改河，馮永忠. 干旱區(qū)生態(tài)與經濟系統耦合發(fā)展模式評判——以新疆為例［J］. 西北農林科技大學學報: 自然科學版，2007，35( 11) :41 －47.

［2］張雪芹，孫楊，毛煒峰，劉蕓蕓，任雨. 中國干旱區(qū)氣溫變化對全球變暖的區(qū)域響應［J］. 干旱區(qū)研究，2010，27(4) :592 －599.

［3］賈寶全. 干旱區(qū)生態(tài)學研究中若干問題的思考［J］. 干旱區(qū)地理，2007，30(1) :1 －6.