基于GIS/RS技術的汶川縣生態(tài)環(huán)境適宜性評

洪宇辰 白浪 喻舒林

[摘要]：本研究基于代表性、綜合性、科學性、以獲取性以及系統(tǒng)性的指標選取原則，選用對生態(tài)環(huán)境影響較大的植被、坡度、高程、地形起伏、災害密度、河網(wǎng)密度、居民點密度、土壤濕度共8個指標，結合層次分析法計算各指標權重，分別估算了汶川縣的生態(tài)環(huán)境適宜性，并根據(jù)結果對生態(tài)環(huán)境適宜性進行了系統(tǒng)分析。分析表明：汶川縣大部分區(qū)域生態(tài)適宜性位于“適宜”等級以上，即總體表現(xiàn)良好，但“較不適宜”面積有所增加，表明該縣生態(tài)環(huán)境有所退化。

[關鍵詞]：生態(tài)安全；生態(tài)環(huán)境適宜性；層次分析法

Abstract：This study selected 8 indicators including vegetation， slope， elevation， terrain relief， disaster density， river network density， density of residential areas and soil moisture， which have a great impact on the ecological environment based on representativeness， comprehensiveness， scientificity， accessibility， and systematic principles， combined the method of analytic hierarchy process to calculate the weight of each index. Then， This study estimates the ecological environmental suitability of Wenchuan County in 2008 and 2010 respectively， and systematically analyzes the suitability of the ecological environment based on the results. The analysis shows： From 2008 to 2010， the ecological suitability of most areas in Wenchuan County was above the “appropriate” level， that is， the overall performance was good， but the area of “l(fā)ess suitable” increased， indicating that the ecological environment of the county was degraded.

Keywords：Ecological security；Eco-environmental suitability；Analytic Hierarchy Process

1引言

近年來，社會快速發(fā)展的弊端開始顯現(xiàn)，全球環(huán)境惡化，經(jīng)濟發(fā)展不穩(wěn)定，資源短缺等問題層出不窮，國際社會對生態(tài)環(huán)境保護的意識持續(xù)增強，人們越發(fā)地意識到生態(tài)環(huán)境對社會發(fā)展的重要性。開展對生態(tài)環(huán)境適宜性科學準確的評價，是為充分認識生態(tài)環(huán)境資源的利用現(xiàn)狀，為生態(tài)空間規(guī)劃、生態(tài)功能區(qū)劃分、生態(tài)使用制度制定等管理措施的實施提供科學的決策依據(jù)的重要工作。經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，生態(tài)適宜性評價指標體系已經(jīng)從單一自然體系發(fā)展到自然-社會-經(jīng)濟-生態(tài)復合體系評價內(nèi)容從單目標的分散評價擴充至多屬性、多目標的綜合評價。總的來說，生態(tài)適宜性評價是一種量化生態(tài)環(huán)境資源用途適宜度的工具，在減緩用地沖突、科學規(guī)劃空間布局方面發(fā)揮著積極作用，對人類的生存與社會發(fā)展有著極其重要的意義。

2研究區(qū)概況

汶川縣位于四川盆地西北部邊緣， 阿壩藏族羌族自治州東南部， 東西寬84公里，南北長105公里，幅員面積4084平方公里。間于30°45'N—31°43'N與102°51'E—103°44'E之間。全縣面積約為4085 km2，轄威州、綿虒、映秀、漩口、水磨、臥龍、三江、耿達8鎮(zhèn)，龍溪、克枯、雁門、銀杏4鄉(xiāng)，素有“陽光谷地、熊貓家園、康養(yǎng)汶川”之美譽。整個地區(qū)南部比較濕潤北部比較干旱， 光、熱和水分布不均， 年均無霜期為247—269天， 年降水量為528.7—1332.2 mm， 年均日照為1693.9—1042.2h， 動植物資源十分豐富、種類繁多。

3研究因子提取

3.1土地利用/覆蓋變化信息提取

根據(jù)研究區(qū)土地資源利用的實際情況及TM影像分辨率、波譜特征等信息，參照國家土地利用分類標準，進行適當調整，將汶川縣的土地利用系統(tǒng)共分為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)用地、未利用地及地質災害7類，下又細分為14小類。利用最大似然分類方法分類

3.2 災害點密度信息提取

在考慮地質災害發(fā)生的可能性時，原有地質災害的影響是非常重要的。原有的地質災害會產(chǎn)生大量的松散物質，在相同的外界條件下，這些松散物質更易再次失穩(wěn)引發(fā)新的地質災害。本文以TM影像為基礎對災害點進行遙感解譯，利用核密度方法計算研究區(qū)災害點密度數(shù)據(jù)。

3.3 地形信息提取

地形因子是為有效的研究與表達地貌形態(tài)特征所設定的具有一定意義的參數(shù)或指標，對植被類型、氣候條件、土壤結構等均有顯著影響。本研究選定地形因子中的高程、坡度、地形起伏度作為區(qū)域生態(tài)環(huán)境適宜性的影響因子。

3.4 植被覆蓋信息提取

植被覆蓋度是指植被冠層或葉面垂直投影在地面的面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的比值，是表示地表植被覆蓋情況的重要因子之一。植被覆蓋度的計算常結合NDVI與像元二分模型，計算滿足公式3-1：

式中，〖NDVI〗_soil為無植被覆蓋區(qū)或裸土的NDVI值；〖NDVI〗_veg則表示全植被覆蓋區(qū)的NDVI值；Fc為植被覆蓋度。

3.5 河網(wǎng)密度信息提取

一般情況下，流域內(nèi)的河網(wǎng)密度與流域內(nèi)發(fā)生洪澇災害的可能性有關，洪澇災害的發(fā)生對生態(tài)環(huán)境有著較大的影響。結合DEM數(shù)據(jù)，使用Hydroloy分析，計算每個流域的河網(wǎng)密度，得到研究區(qū)河網(wǎng)密度分布。

3.6 居民點密度信息提取

居民點在空間分布的密度反映了反映了人類對生態(tài)環(huán)境的壓力和響應，因此本研究利用遙感影像，結合統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進行居民點的解譯，再使用密度分析方法得到研究區(qū)居民點密度

3.7 土壤濕度信息提取

土壤濕度指數(shù)是量化土壤含水量的一個重要指數(shù)，由于TM5 和TM2 波段的特點，兩個波段經(jīng)標準化處理得到的土壤濕度指數(shù)NDMI可以反映濕潤特征，其計算如公式3-2所示：

式中，CH2、CH5分別為TM2、TM5的像元值。利用公式3-2分別計算土壤濕度指數(shù)。

4結果與分析

利用層次分析法，得到各指標因子與生態(tài)環(huán)境適宜性的關系：生態(tài)環(huán)境適宜性= 0.1135*災害點密度+0.0338*地形起伏度+ 0.3563*植被覆蓋度+0.2974*坡度+0.0444*高程+0.0335*土壤濕度+0.0571*居民點密度。

計算得到研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)適宜性分布情況，將生態(tài)系統(tǒng)適宜性數(shù)據(jù)按表4-1所示標準分為5級，得到研究區(qū)生態(tài)適宜性等級分布圖（圖4-1）?？芍?，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性較差的區(qū)域主要集中于研究區(qū)北部、東北部及東部的河流兩岸，由于河流兩岸地質災害頻發(fā)，造成其植被覆蓋低、坡度陡等，以及研究區(qū)西部的高山冰原區(qū)。統(tǒng)計各適宜性等級區(qū)域面積得表4-2。

根據(jù)統(tǒng)計結果，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性以“較適宜”為主，其面積約為2085.71 km2，占研究區(qū)總面積的51%；其次為“適宜”，該區(qū)域面積為1393.74km2，占研究區(qū)總面積的34%；總體來看，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性比較良好。

5 結論

區(qū)域生態(tài)環(huán)境是區(qū)域賴以生存的根本前提與空間基礎，是影響區(qū)域系統(tǒng)發(fā)展最為關鍵的因素之一。在區(qū)域土地利用總體規(guī)劃、國民經(jīng)濟與社會發(fā)展規(guī)劃、城市總體規(guī)劃等規(guī)劃中，進行生態(tài)環(huán)境適宜性評價是科學辨識規(guī)劃研究區(qū)生態(tài)底線、規(guī)劃生態(tài)紅線、制定綜合空間管制策略的重要依據(jù)。

本研究以汶川縣為研究區(qū)，在分析研究區(qū)生態(tài)本底特征的基礎上，根據(jù)研究區(qū)實際和基礎數(shù)據(jù)可獲得性與可操作性，選用對生態(tài)環(huán)境影響較大的植被、坡度、高程、地形起伏、災害密度、河網(wǎng)密度、居民點密度、土壤濕度共8個指標，采用層次分析法計算各指標權重，構建研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適應性評價模型，根據(jù)生態(tài)環(huán)境適宜性分析結果，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性較差區(qū)主要集中于研究區(qū)河流兩岸，與地災發(fā)生區(qū)大致重合，而植被覆蓋度與坡度對地災發(fā)生有較大影響。總體來看，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境適宜性較為良好。

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