遙感解譯在高速公路生態環境評價中的應用研究

朱二剛

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

高速公路為線型開發建設項目，一般具有線路長、工程規模大、涉及環境敏感區多和影響面廣等特點，其建設活動對生態環境的影響較大[1]，所以生態影響評價是高速公路環境影響評價中的重點內容。傳統的線路沿線生態調查方法主要為現場踏勘，調查人員記錄公路沿線環境特征、植被類型以及植物種類，并選取區域典型植被類型進行樣方調查，這種調查方法不僅費時、費力，而且以點代面，調查不夠全面。而遙感具有覆蓋范圍廣、時空分辨率高、信息量大、速度快等優點，使其在生態環境評價方面有較多應用，如肖進原[2]采用遙感解譯的方法對烏江流域自然植被進行了分析研究,從而為該流域自然植被的合理利用及保護提供了科學依據；張雅[3]等基于Landsat8遙感影像對天山北坡草地地上生物量進行了估算，為牧區草原生物量合理估算和草地放牧管理提供科學依據；劉樹明[4]等采用遙感解譯方法對興尤高速公路尤溪境內段高速公路沿線植被分布情況進行了分析；姚愛冬[5]等基于Landsat 8遙感影像對邵武至光澤高速公路生態環境質量評價進行了研究；田雷[6]等將以遙感技術為手段的植被蓋度動態變化方法應用在公路環保驗收中。

本文以山西某高速公路為例，應用遙感解譯對高速公路沿線植被分布進行調查，并結合現場調查及遙感解譯調查結果對沿線植被進行分析評價，為高速公路建成后路域生態環境保護及植被恢復提供參考依據。

1 項目及區域概況

該高速公路主線推薦方案路線全長84.231 km，全線按照雙向四車道高速公路標準建設，設計速度80 km/h，路基寬度25.5 m，主要工程量為永久占地555.32 hm2，路基土石方3 837.08萬m3，排水防護工程 78.68萬 m3，瀝青混凝土路面112.92萬 m2，設置隧道 13 375 m/12座，橋梁17 920 m/41座，涵洞154道，另建設兩條連接線，建設工期3年。項目區內地貌可劃分為黃土梁峁溝壑區和基巖低中山區兩個地貌單元，多年平均降水量502.5 mm，年平均氣溫8.9℃左右，年平均風速為2.1 m/s。

2 植被現狀調查研究

2.1 研究方法

在現場調查的基礎上，采用GPS、RS和GIS相結合的地理信息技術，進行植被類型的數字化判讀，完成數字化的植被類型現狀分布圖，進行沿線植被分布情況的定量評價。

本次調查選用美國Landsat8衛星OLI陸地成像儀于2016年7月采集的項目區影像衛片，其全色波段（Band 8）分辨率為15 m，采用遙感圖像處理軟件ENVI對影像波段Band 1～Band 8進行融合處理得到空間分辨率為15 m×15 m多光譜影像數據，然后對公路中心線兩側3 km的研究區域進行裁剪得到影像底圖。采用ENVI軟件中監督分類工具對底圖進行植被信息的提取，并結合路線調查記錄進行目視解譯校正。最后將分類處理得到的植被現狀圖輸入ArcGIS，利用ArcGIS提供的緩沖區分析功能對公路生態評價范圍（公路中心線兩側各300 m）內的各類型植被分布面積數據進行統計。

2.2 植被類型解譯結果

根據衛片遙感解譯數據并結合現場調查，公路評價范圍各類型植被可分為針葉林、闊葉林、灌草叢及栽培植被。沿線各類型植被分布面積統計結果見表1，植被類型現狀分布情況見圖1。

表1 評價范圍內各類植被面積統計表

對沿線植被分布情況進行分析，從表1可以看出，公路評價范圍內植被主要為灌草叢和栽培植被，分別占評價范圍內植被總面積的44.19%和24.69%，針葉林和闊葉林所占比例較小，分別為12.23%和18.89%。

圖1 公路沿線植被類型現狀分布圖

3 對沿線植被的影響分析

3.1 植被面積損失

受公路的建設影響而損失的植被為針葉林、闊葉林、灌草叢和栽培植被。根據衛星遙感判讀結果和工程資料進行估算，公路工程占地所導致的植被面積損失情況見表2。

表2 工程征占地導致的植被面積損失情況表

從表2可以看出，公路工程占地中栽培植被的面積為153.13 hm2，占植被總損失面積的24.98%，占評價范圍內該類型面積的8.32%。可見，工程占用的栽培植被比例相對較小，對其影響較小。工程征占用的針葉林、闊葉林、灌草叢等植被面積為459.83 hm2，其中損失最大的為灌草叢，達341.36 hm2，占植被總損失面積的55.69%；針葉林、闊葉林所占比例相對較小，分別占植被總損失面積的6.67%和12.66%。

3.2 工程建設前后植被類型結構變化

公路工程占地前后所導致的植被面積損失變化情況估算見表3。

表3 工程建設前后植被類型結構變化情況估算表

從表3可以看出，公路工程建設前后植被類型結構比例變化較大為灌草叢，工程建設后較建設前比例減少約1.03%；針葉林、闊葉林和旱地栽培植被工程建設前后植被類型結構比例變化較小，植被類型結構前后變化比例均小于1%。因此，公路評價范圍內植被類型結構前后變化較小。根據公路工程研究資料，主線與連接線設置橋梁和隧道總長合計35.608 km，約占總路線長度的42.27%，避免了大面積的路基開挖與填筑對植被的破壞。總體上，公路征占用的植被以灌草叢為主，群落結構極為簡單，物種組成較為單一、常見，且占評價范圍內該類型面積較小，區域現有植被類型組成及分布格局不會因公路的建設而發生改變。

4 結論

a）通過以山西某高速公路為例，采用遙感解譯技術結合現場調查對沿線植被信息進行提取并分析評價，結果表明，公路評價范圍內的自然植被以灌草叢為主，工程建設前后植被類型結構比例變化較大為灌草叢，針葉林、闊葉林和栽培植被在工程建設前后結構比例變化較小，區域現有植被類型組成及分布格局不會因公路的建設而發生改變。

b）由于高速公路項目沿線一般地形復雜，部分路段可能位于高山深谷區域，現場調查過程需花費大量時間以及人力物力，且調查人員有時難以到達目標區，很難做到全面調查，因此，利用傳統方法對公路沿線生態環境進行野外調查存在一定困難，而衛星遙感技術能很好地解決這一問題。伴隨著衛星遙感、無人機航拍技術、遙感圖像處理系統技術的快速發展，遙感技術將在高速公路生態環境研究中具有廣闊的應用前景。