基于TM 影像的達茂旗生態環境質量動態監測及評價

王秋菊 王珊 劉燕

（包頭市環境監測站 內蒙古包頭 014060）

1 引言

生態環境質量是指生態環境的優劣程度，它以生態學理論為及基礎，在特定的時間和空間范圍，從生態系統層次上，反映生態環境對人類生存及社會經濟持續發展的適宜程度，是根據人類的具體要求對生態環境的性質及變化狀態的結果進行評定[1]。利用3S技術研究達茂旗的土地利用與土地覆蓋變化，進而掌握達茂旗環境質量狀況預測及發展趨勢，對于達茂旗制定環境保護與生態建設政策方針具有重要的現實意義。

2 研究區域概況及研究方法

2.1 研究區概況

達茂旗地處北緯41°20'~42°47'、東經109°16'~111°25'，隸屬于包頭市。全旗轄有1個鄉、7個鎮、共有95個嘎查、行政村，全旗人口約11萬多，由蒙、漢等9個民族構成。全旗南北長約160km，東西寬約150km，面積17410km2。屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候，日照時數長，蒸發量大，風大沙多，降雨量少。本區草地屬歐亞大陸草原區，多為溫帶干旱半干旱氣候條件發育起來的多年生草本植物類型。草地植被的群落結構簡單，草層低矮、稀疏。

2.2 遙感監測技術方法

2.2.1 遙感數據源

2000年和2011年達茂旗地區影像采用Landsat5（美國陸地資源衛星）的TM影像，其分辨率為30m，實相為每個年度的生長季節（6-9月），單景影像平均云量覆蓋不超過10%。每景覆蓋地面面積180×180km2，共6個單景[2]。

2.2.2 技術標準

采用《生態環境狀況評價技術規范（試行）》（HJ/T192-2006）的要求對達茂旗生態環境質量狀況和動態變化進行分析[3]。

評價體系的指標包括生物豐富度指數、植被覆蓋度指數、水網密度指數、土地退化指數、環境質量指數等。生態環境狀況指數（EI值）是將以上指標按照一定權重進行計算得出用于綜合評價生態環境質量狀況。該指數將生態環境分為五級，優、良、一般、較差和差。將生態環境狀況變化幅度（ΔEI）劃分為4級，即無明顯變化、略有變化、明顯變化和顯著變化。

2.2.3 技術路線

2.2.3.1 遙感影像前期處理

（1）投影轉換。主要是檢驗已經具有投影和地理坐標的影像是否滿足本次評價投影和參數要求。（2）影像合成。選取遙感影像的4、3、2波段，依據自然界紅、綠、藍三基色合成原理，進行假彩色合成。（3）幾何校正。結合以前校正過的TM遙感圖像作為校正參考，將校正模型的標準均方誤差控制在0.5個像元以內。

2.2.3.2 圖像解譯

根據達茂旗自身生態環境類型的地理分布特征和影像特點，應用地理信息系統軟件人工判讀土地利用類型及其動態變化得出矢量數據、然后對矢量數據進行處理和統計分析，建立生態環境遙感監測數據庫。同時為驗證本次遙感影像判讀的正確性，本評價野外核查和監測了95個典型地物核查點。核查結果為準確率一類判讀大于92%，二類判讀大于87%。

2.2.3.3 技術方法

利用遙感解譯結果及統計資料，依據規范中規定的生態環境狀況評價指標體系和計算方法，計算出達茂旗生態環境質量狀況的5個分指標，再由這5個分指標結合其所占權重綜合計算出達茂旗兩期的生態環境質量綜合指數，最后用該指數值進行評價。將2011年與2000年生態環境質量綜合指數進行對比，分析變化趨勢及其原因。

3 監測結果與分析

3.1 土地利用現狀分析

2011年達茂旗地區土地利用現狀遙感監測結果為：草地面積為15161.42km2，占全旗國土面積的86.71%，是最大的一類；第二類是耕地，面積為1439.51km2，占全旗國土面積的8.23%；第三類是水域，面積為406.62km2，占全旗國土面積的2.33%；第四類為未利用地，面積為314.09km2，占全旗國土面積1.80%；建設用地和林地的面積比例都比較小，不足全旗國土面積的1%。

達茂旗土地利用類型現狀主要特點：（1）土地利用類型以草地為主，耕地次之；（2）草地以中覆蓋草地為主，草地以針茅草原為主要植被類型；（3）達茂旗林地面積很少，主要是人工植被，分布在該旗南部區域。

3.2 生態環境狀況評價

依據規范設定的評價技術方法，人工目視解譯達茂旗區域Landsat5的TM影像數據，獲得2000年和2011年土地利用數據，然后參考其它統計數據，計算得出達茂旗兩年的生態環境狀況指數為一般。

3.3 生態環境狀況動態分析

3.3.1 土地利用/覆蓋變化分析

應用地理信息系統技術對2000年和2011年獲取的衛星遙感影像進行解譯，得到兩期的土地利用動態數據，見表1。

表1 土地利用一級類型統計表 單位：km2

從表1對比分析得結果可以看出，達茂旗土地利用的面積和空間分布均不同程度發生了的變化，土地利用變化的具體特征為：

（1）與2000年相比，2011年達茂旗全土地利用一級類型中，凈增面積最大的是草地，其次是建設用地。（2）與2000年相比，未利用地面積呈減少勢態。未利用地減少的主要原因是未利用地轉化為建設用地所致。（3）與2000年相比，水域濕地面積減少主要是降雨量減少所致。

3.3.2 生態環境總體狀況變化分析

采用2000年和2011年兩個時相遙感解譯數據，結合兩時相的各種環境統計資料，依據規范，通過計算分別得到達茂旗生態環境質量狀況的5個分指標的結果，然后計算生態環境狀況綜合指數，結果見表2。根據我國生態環境狀況變化幅度分級表，結果表明達茂旗生態環境狀況2000-2011年間略微變好。在生態環境狀況評價分指標中生物豐富度和植被覆蓋指數呈增長趨勢，土地退化指數增加，環境質量及水網密度指數呈下降趨勢。這說明達茂旗地區自然生態環境改善，但由于降水量下降等氣候原因導致水網密度指數下降和土地退化指數的增加。

表2 生態環境狀況綜合評價結果

4 結語

（1）2011年生態環境監測結果表明，達茂旗生態環境類型以中覆蓋草地為主，其次是耕地。

（2）與2000年相比，2011年未利用土地面積呈減少趨勢，主要原因是未利用土地轉變為建設用地所致。

（3）2000-2011年間，達茂旗生態環境總體狀況略有好轉。這與11年間達茂旗實施了禁牧移民、退耕還林（草）等一系列工程密不可分。

（4）評價結果也表明：雖然達茂旗生態環境狀況略有改善，但其生態環境質量仍處于較低水平，因此仍需要采取以一定的措施保護和改善生態環境。

[1]中國環境監測總站.生態環境監測技術.北京：中國環境出版社,2014.

[2]吳秀芹,張洪巖等.ArcGIS9地理信息系統應用與實踐.北京：清華大學出版社,2007.

[3]李晶,孟祥亮等.山東省生態環境遙感監測及動態變化研究[J].環境監測管理與技術,2009,21（3）:71-74.