基于植被覆蓋度的洮州衛城生態環境優化構思

杜藝弦

摘 要：

坐落于新城鎮的洮州衛城隸屬甘肅省甘南藏族自治州管轄，位于臨潭縣中部。由于城鎮及牧業人口不斷增長導致生態環境受到嚴重破壞，如何科學地對賴以生存的環境進行改善就成了當務之急。本文運用遙感3S技術作為宏觀監控的輔助手段，對植被覆蓋度進行分析后得出結論，在此基礎上提出生態培育規劃策略，以此實現遙感和規劃雙結合實現對生態環境的優化。

關鍵詞：

植被覆蓋度;生態文明建設;大氣校正;生態資源;監督分類

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.13.092

1 引言

1.1 研究目的及意義

建設生態文明，是關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計。本文將運用遙感技術，通過ENVI、Arcgis等軟件對影像數據進行分析，對甘南州整體的植被覆蓋度以及重點研究區域臨潭縣洮州衛城的生態環境進行深入研究，以求可以通過遙感技術實現對生態環境治理優化的輔助支持。

1.2 植被覆蓋度概述

1.2.1 概念理解

植被覆蓋度（FVC）是指植被（包括葉、莖、枝）在地面的垂直投影面積占統計區總面積的百分比。它反映植被的茂密程度和植物進行光合作用面積的大小。

1.2.2 國內外研究現狀

近年來，國內學者對于我國西北部干旱地區植被覆蓋度與生態環境相關的調查研究并不在少數。這是因為植被覆蓋變化既可衡量區域生態環境狀況，又可反映氣候和人類對自然的影響。與此同時，國外對于遙感技術分析植被覆蓋度來實現對生態環境監管的技術已經十分成熟。但對于覆蓋像元的需要，此類方法僅適用于擁有較高分辨率的遙感數據。

2 研究區概況

2.1 地理區位

坐落于新城鎮的“洮州衛城”處于臨潭縣中部地帶，隸屬于甘肅省甘南藏族自治州，其西臨流順鄉，東接扁都鄉，南接新堡鄉與卓尼縣柳林鎮，北接石門鄉、羊沙鄉以及卓尼縣恰蓋鄉，鎮域海拔2600米至3402米之間，平均為2717米。

2.2 地形條件分析

基地地形由南向北，海拔逐漸升高，南側高程主要集中在2750-2800m之間，起伏變化較為平緩。北側部分地段海拔在2830m左右。坡度是建筑建設的重要影響因素。一類用地坡度小于10%，適宜用作建設用地。由此分析，基地南側坡度小于10%，具備良好的建設條件。坡向反映了斜坡所面對的方向，基地大部分斜坡坡向為東。

2.3 現狀存在問題

（1）地處高寒地帶，衛城自然修復能力極差。

洮州衛城位于臨潭縣東部，地處東部季風區和青藏高原區的過渡地帶，海拔在3000米以上，具有大陸性季風氣候和高原山地氣候兼有的特征。洮州衛城年均有效積溫小植被演替所需要的時間較長的特征導致衛城自然修復能力極差，一旦破壞將很難恢復，甚至變為荒漠，生態環境極端脆弱。

（2）生態環境惡化嚴重。

洮州衛城雖對接上級部門要求，采取人工種草、禁牧等措施集中治理后境內生態環境，但是洮州衛城總體的生態環境呈現為“點上好轉、面上惡化、局部改善、總體惡化”的趨勢未得到根本扭轉。

3 遙感影像分析

通過對生態資源環境的前期分析，我們現將結合遙感技術對該區域（臨潭縣）進行簡單地影像分析，其中包括非監督分類、監督分類以及植被覆蓋度分析。使用ENVI、Arcgis軟件進行數據處理。原始遙感影像采用在“地理空間數據云”下載的Landsat5衛星的遙感數據。影像預處理包括輻射定標、大氣校正及行政裁剪。

3.1 監督分類影像處理

3.1.1 概念

首先需要從研究區域選取有代表性的訓練場地作為樣本;根據已知訓練區提供的樣本，通過選擇特征參數（如像素亮度均值、方差）等，建立判別函數，據此對樣本像元進行分類，依據樣本類別的特征來識別非樣本像元的歸屬類別。

3.1.2 縣域與研究區影像對比

3.1.3 精度驗證

在完成監督分類后，對結果進行精度驗證是十分有必要的。精度驗證是對我們的分類樣本中的特定像元與已知分類的參考像元進行比較，以此檢驗結果的精確度。本實驗中研究區監督分類得出的圖像精度在86.94%，滿足精度要求，分類結果合格。

3.2 植被覆蓋度處理

3.2.1 植被覆蓋度意義

通過對植被覆蓋度的研究，可以了解當地的環境狀況。另一方面來講，就是從宏觀層面實現對生態環境的全面監控，植被覆蓋度是反映植被基本情況的客觀指標。

3.2.2 操作流程

影像預處理——提取NDVI——統計NDVI值的累積百分比——計算FVC值——密度分割——快速出圖。

3.3.3 縣域與研究區影像對比

4 遙感數據分析探討

遙感技術是實現對生態環境實時監測的有效途徑之一。通過對圖像進行監督分類、非監督分類以及植被覆蓋度分析可以快速得出研究區域的土地使用現狀以及植被分布情況，并且可以直觀地反映出該區域在生態環境方面存在的問題。現將對前一節所做的遙感影像圖進行簡要分析，從不同的方面進行總結，得出該區域生態環境存在的問題，并就此提出優化構思方案。

4.1 技術層面

在技術層面上，精確度仍有提高空間。在前期的研究中，我們對大范圍做了監督分類及非監督分類，發現監督分類在這種情況下優勢更加凸顯，例如，在臨潭縣東側及東南側行政界線邊緣有水體，監督分類可以很好地將其精確分類，而由于圖像高清度不夠，非監督分類中就將水體與其他樣本混雜。此外，由于所用遙感影像分辨率較低，因此若能在隨后研究中采用更高分辨率遙感影像，植被覆蓋度估算精度仍有進一步提升的空間。

4.2 植被層面

從監督分類以及植被覆蓋度圖像上可以看出，研究區主要以南側“低植被覆蓋區”-建筑群與北側“較低植被覆蓋區”-裸地為主，植被覆蓋等級屬于四級、五級。植被覆蓋情況大致呈現“植被差”“裸地多”“耕地少”的特征。

4.3 生態環境層面

從對縣域與研究區植被覆蓋影像圖對比來看，臨潭縣生態環境良好，縣域境內的生態資源種類豐富、層次多樣，特征呈現“多”“廣”“全”三大主要特征。而研究區相比之下存在水資源分布不均、生態環境脆弱的問題。人口增長帶來的過度放牧，嚴重破壞了生態平衡，對環境造成了不可逆的傷害。在此，我們提出對洮州衛城的生態培育實施策略，努力提升其生態環境質量。

5 生態培育實施策略

5.1 構建生態大格局

洮州衛城作為旅游發展重點區，在正確認識生態環境特征、生態問題以及產生根源的基礎上，改善洮州衛城生態大環境，考慮其自然環境特征與現狀生態情況，應該優先考慮林地培育以及草原生態恢復，包括積極培育、種植適合衛城生態環境的林業，整治衛城水生態環境，保護水資源，提高衛城整體綠化率，完善衛城生態環境體系，提高衛城生態環境的抵抗力，實現整個衛城生態大環境的提升，構建衛城生態安全的整體格局。

具體措施：

（1）在衛城周邊的林地播種山楊速生林;大量選用當地鄉土樹種，做到速生樹種和慢生樹種、常綠樹和落葉樹、風景林和經濟林相結合。有條件的區域做到“前景連線、背景成片”;

（2）在衛城周邊修復草原植被，治理沙漠化，采用當地鄉土的草種，恢復綠色大地;

（3）衛城林業部門積極研發適合周邊環境生態培育的植被，并加大適種樹木的推廣和培育技術。

5.2 培育生態小氣候

推進衛城生態建設，在衛城內部重視生態培育，實現衛城小氣候環境的營造。積極對接旅游發展需求，設置能改善衛城生態環境的綠色、生態旅游項目，衛城南部通過引洮河水進行植被恢復，形成以濱水休閑為依托、富有活力的城市濱水景觀區，對南門河周邊區域進而對衛城整體生態環境進行生態修復，形成“面-線”結合的生態培育基本框架，構建衛城小氣候環境。

具體措施：

（1）建設明日森林和五彩梯田項目;

（2）修復植被，創意麥田藝術項目;

（3）在衛城中布置點狀公園，提升城市景觀改善生態居住環境;

（4）道路綠化，道路兩旁種植常綠喬木和主題性的行道樹，分隔帶和人行道旁栽植樹木、花草以及護路林。

6 結語

本研究以像分二元模型為基礎，對甘南州臨潭縣植被覆蓋進行監測和分析，利用遙感數據進行監督分類和非監督分類，直觀地展現了該區域的土地使用情況，深刻剖析其中存在的根本問題，旨在為生態環境優化提供一種科學的技術支持，此外，對遙感技術在規劃方面的應用也進行了實踐，確保城鄉規劃工作合理、科學，高效地進行。但是，由于采用的遙感影像圖不夠高清，導致無法進一步定量地對植被覆蓋度進行數據分析，仍需以后逐步改進，以便更好地將遙感技術運用到規劃工作中去。

參考文獻

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