基于RS和GIS的河北省生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數研究

付素靜 王 偉 萬寶春

(河北省環境科學研究院，石家莊 050037)

基于RS和GIS的河北省生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數研究

付素靜 王 偉 萬寶春

(河北省環境科學研究院，石家莊 050037)

利用河北省生態環境十年變化（2000—2010）遙感調查與評估項目2010年土地利用類型數據，計算河北省2010年省級生物豐度和植被覆蓋指數歸一化系數，并對各縣市的歸一化系數進行分析和研究，繪制2010年河北省生物豐度和植被覆蓋指數等級圖，清晰反映出全省的區域分布特征，為河北省生態環境影響評價研究提供技術支撐。

遙感更新；歸一化系數；生物豐度；植被覆蓋指數；河北省

研究意義

原國家環境保護總局于2006年5月1日頒布實施了《生態環境狀況評價國家技術規范（試行）》（以下簡稱《規范》），提出了生態環境狀況指數的分級標準及生態環境現狀評價的規范化模式，使生態環境狀況評價具有可操作性和指標的統一性[1]。評價指標包括生物豐度指數、植被覆蓋指數、水網密度指數、土地退化指數以及環境質量指數五個指標[2]。這些指標中涉及9個歸一化系數，但是在《規范》中并沒有提供相應的數值，這也是計算生態環境狀況指數（EI）需要解決的第一個問題。

歸一化系數=100/Amax, Amax是指某指數歸一化處理前的最大值，因時間尺度和空間尺度的不同而存在差異的系數。與生態系統的格局、結構和過程的多尺度特點一致[3～5]。特別是生物豐度指數和植被覆蓋指數歸一化系數，涉及不同的土地利用類型和土地覆蓋類型的遙感解譯等內容。在進行區域評價或建設項目評價時，不同的評價區域也存在差異性，因此不同地區（鄉、縣、市等）的整體生態環境質量也將不同[6～7]。歸一化系數的特點就是可以反映出不同評價尺度的生態環境質量的背景值[8]。目前，大多研究中采用的歸一化系數是以縣級行政單元為單位進行計算的全國范圍內的歸一化系數，采用全國歸一化系數得到的評價

結果能體現出區域可比性的特點。但不同的歸一化系數所得的結果會影響生態環境狀況指數（EI）的大小以及生態環境的分級，在對鄉級，或者縣、市級項目進行評價時，就會造成計算結果和判斷上的差異，進行縣級評價項目放在省里，與其他縣進行對比最佳，因此研究省級歸一化系數不僅是自身發展的需要，也能夠使生態環境評價技術規范得到更廣泛的應用[9～10]。

1．遙感數據處理和分析

1.1 數據來源

本文中的影像數據來源于河北省生態環境十年變化（2000—2010）遙感調查與評估項目，選取2010年的遙感影像數據研究河北省省級尺度的生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數。2010年影像數據以HJ-1衛星CCD數據為主，分辨率30m。對遙感影像通過大氣矯正、圖像融合、波段組合、圖像增強等手段處理后，采用面向對象的分類方法進行解譯，最終土地利用數據以ArcGis地理信息系統軟件中的shp格式存儲，統一采用2000國家大地坐標系，投影方式采用Albers投影，高程基準為1985年國家高程基準。

該數據的土地利用分類體系，考慮干旱區濕潤區的影響，9個一級類型、20個二級類型，具體內容見表1。與《規范》中計算生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數的指標有不同之處，需按照《規范》的分類體系進行處理。該數據經過野外觀測和土地覆蓋類型實地核查進行校準，共設置20個典型小樣區，標準樣地60塊、詳查小樣方405塊、實地核查點位2504個，一級分類精度達到97%。

1.2 數據處理和分析

（1）《規范》中計算生物豐度指數和植被覆蓋指數的指標見表2和表3。

對比2010年土地利用數據的分類體系（見表1）

按照《規范》中的分類標準進行合并和分類處理(見表4)，其中草地按照表4的對應結果合并處理后，按照草地植被覆蓋指數的分級標準對2010年的植被覆蓋度數據進行重分類，得到各縣市的高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地的數據；結合《規范》的建設用地和城鎮建設用地的分類方法，以及河北省各縣市建成區現狀和google earth，把居民地分成兩類。最終獲得河北省各縣市生物豐度指數和植被覆蓋指數歸一化計算所需的數據，儲存在.shp格式，用于數據分析和制圖。

（2）采用《規范》中所定義生物豐度指數和植被覆蓋指數的權重和歸一化系數的計算方法：

歸一化系數=100/Amax

Amax指某指數歸一化處理前的最大值。

生物豐度指數=Abio

植被覆蓋指數=Aveg

Abio指生物豐度指數的歸一化系數；

Aveg指植被覆蓋指數的歸一化系數。

計算得出河北省生物豐度指數和植被覆蓋指數歸一化系數，2010年河北省生物豐度指數和植被覆蓋指數歸一化系數A值最大的縣均為保定市易縣，生物豐度指數歸一化系數Abio=100/A易縣=275.9079，生物豐度指數歸一化系數Aveg=100/A易縣= 247.0844。

（3）采用上述河北省省級歸一化系數進行河北省省域生物豐度指數和植被覆蓋指數的計算，依據生物豐度和植被覆蓋指數的好差，將其分為5級，以縣域為單位繪制2010年河北省生物豐度指數和植被覆蓋指數等級分布圖（見圖1和圖2）。

2．歸一化系數分析

全國尺度的生物豐度指數和植被覆蓋指數歸一化系數分別為400.62和355.24，本文經計算得出河北省省級尺度兩者的歸一化系數遠小于全國尺度，分別為275.9079和247.0849。這說明河北省生物豐度和植被覆蓋指數應大于全國的平均水平，如果采用全國尺度的歸一化系數進行計算，必然會出現生物豐度和植被覆蓋指數大于100的情況，在評價鄉鎮等小范圍的項目時，就會造成計算結果或者是分級上的偏差。因此，歸一化系數的選取要充分考慮評價尺度，小范圍的評價項目（鄉鎮）放到市縣級范圍，與同級的資料對比更具實用性，更能確實反映出當地的實際生態環境狀況；如果研究在全國生態環境狀況所處的水平，則用全國尺度的歸一化系數更具代表性。

生物豐度指數和植被覆蓋指數所采取的土地利用分類相同，只是在計算時權重不同，最大值均出現在易縣，從圖1和圖2中也可以看出，二者的分類結果大體上一致，只有個別縣市存在一級的差別，但數值均在上下限范圍內，二者有很好的相關性。

河北省生物豐度指數和植被覆蓋指數大于70的縣市主要集中分布在保定市的易縣、淶源縣和淶水縣，這三個縣市林地面積所占比重較大。冀中平原地區和濱海平原地區的生物豐度指數和植被覆蓋指數較小，

主要由于河北省耕地大多集中在該地區，長期耕地和建筑用地面積比重較大。從整體而言，河北省整體生物豐度和植被覆蓋指數的分布與地形地勢較為吻合。

3．結論

（1）利用遙感更新數據進行土地利用信息的提取，可以迅速準確地建立省級生態環境狀況指數所需的生物豐度和植被覆蓋歸一化系數，按照時間序列進行定期更新，建立數據庫，更利于動態地、多尺度地掌握生態環境狀況的特性。

（2）計算出河北省省級尺度的生物豐度和植被覆蓋歸一化系數，對于河北省以縣域為評價單元或者對較大建設工程的生態環境影響評價工作有較大的參考和借鑒意義。

[1] HJ/T 192—2006，生態環境狀況評價技術規范(試行) [S].

[2] 劉建紅, 徐建軍, 李誠等.基于遙感更新的省級生物豐度歸一化系數研究—以湖北省為例[J].江漢大學學報(自然科學版)，2007. 35（4）∶ 46-50.

[3] 劉敏. 生態環境綜合指數法在規劃環評中的應用研究[D].蘭州大學，2010.（6）.

[4] 韓美清, 王路光, 王靖飛等. 基于GIS的白洋淀流域生態環境評價[J]. 中國生態農業學報, 2007, 15（3）∶ 33-36.

[5] 張媛, 王靖飛, 黃云龍等. 關于生態環境狀況評價指標計算的問題與探討[J]. 河北工業科技，2008，25（6）∶363-365.

[6] 葉亞平, 劉魯軍. 中國省域生態環境質量評價指標體系研究[J].環境科學研究，2000，13（3）∶ 33-36.

[7] 王思遠, 張增祥, 劉紀遠. 遙感與GIS技術支持下的湖北省生態環境綜合分析[J]. 地球科學進展, 2002，17 （3）∶426-431.

[8] 馬榮華, 胡孟春. 基于RS與GIS的自然生態環境評價—以海南島為例[J]. 熱帶地理，2001， 21（3）∶ 198-201.

[9] 周兆葉, 王志偉, 九次力等. GIS技術在生態環境狀況評價方面的應用[J]. 草業科學，2009，26（10）∶ 52-58.

[10] 葛忠強. 基于RS和GIS的城市郊區生態環境質量綜合評價研究[D].北京：北京林業大學， 2006.

環保部初步掌握北上廣污染清單 將公布“霧霾元兇”

環保部副部長吳曉青最近披露，目前已經初步掌握了北京、上海、廣州等城市污染清單，社會關注的“霧霾元兇”數據有望陸續公布。

吳曉青說，北上廣等發達區域在PM2.5（可吸入顆粒物）監測方面，已經取得重要的階段性成果。

吳曉青：比如說VOC（揮發性污染物）的排放清單我們已經有了。比如說在上海，北京一些發達地方，他們已經通過源解析掌握了影響大氣污染的主要排放源有哪些，初步結果已經都有了。

最新監測研究顯示，上海市PM2.5來源，本地污染排放占到8成。

上海市環境監測中心總工程師伏晴艷表示，PM2.5從上海來說，主要污染依舊是工業，因為它包括了15%的工業工藝排放，10%的工業鍋爐和7%的電廠。交通上，機動車加上船舶飛機義工的污染也占到4分之一（25%）。

而據吳曉青透露，北京的源解析工作也已經完成，并于本周一經過了專家組論證，“霧霾元兇”的數據短期內有望公布。

據國際在線報道，吳曉青說，未來相關的監測數據將成為各地制定具體治理措施的主要依據。“我們正在抓緊時間，各地都抓緊研究這些問題，應該說要為我們“十三五”科學、有效治理大氣污染提供可靠的科學依據。為我們持續監測污染清單提供有效的數據支持。”

Study on Normalized Coeffcient of Hebei Provincial Biology Abundances and Vegetation Abundances Based on RS and GlS Data

Fu Sujing Wang Wei Wan Baochun
(Hebei Provincial Environmental Scientific Research, Shijiazhuang, 050037，China)

Supported by land use information from the project of ecological environment remote sensing survey and assessment (2000-2010) in hebei province,, we calculated the provincial normalized coefficient of biology abundances and vegetation abundances and drew its rating map at a city/county scale, which can clearly reflect the regional difference of biology abundances and vegetation abundances. Results from our study might provide technical support for eco-environment assessment in Hebei province.

remote sensing data updating；normalized coeffcient；biology abundances；vegetation abundances；Hebei province

X3

A

1674-6252（2014）02-0027-05

付素靜（1987—），女，碩士研究生，主要從事環境規劃、生態環境方面的研究.