遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)在地震災(zāi)害前后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化研究中的應(yīng)用

歐強(qiáng)

摘 要：生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件，是社會和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。生態(tài)環(huán)境評價(jià)的根本目的是監(jiān)測和評價(jià)特定區(qū)域生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在人類和自然因素共同作用下的變化狀態(tài)和變化規(guī)律，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和規(guī)劃提供決策依據(jù)。彭州市作為汶川地震重災(zāi)區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境發(fā)生巨大變化，利用遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)及時(shí)地進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，對其生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理有著重要意義。

關(guān)鍵詞：遙感;地理信息系統(tǒng);地震災(zāi)害;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化

1? 研究背景

隨著人類文明的不斷進(jìn)步，地球生態(tài)環(huán)境卻在逐漸惡化，近年來自然災(zāi)害不斷，人類己越來越意識到人類活動對自然生態(tài)環(huán)境的影響以及自然條件對人類活動的反作用，也越來越意識到保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡的重要性。

2008年5月12日，我國發(fā)生了新中國成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最廣的一次地震：汶川8.0級大地震。據(jù)中國地震局統(tǒng)計(jì)，汶川8.0級地震Ⅵ度區(qū)以上面積合計(jì)約44.04萬 km2，其中：汶川地震的震中烈度高達(dá)Ⅺ度，以四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)和北川縣縣城為兩個(gè)中心呈長條狀分布，面積約2419km2，其中映秀Ⅺ度區(qū)沿汶川-都江堰-彭州方向分布，北川Ⅺ度區(qū)沿安縣-北川-平武方向分布;Ⅹ度區(qū)面積約3144km2，呈北東向狹長展布，東北端達(dá)四川省青川縣，西南端達(dá)汶川縣;Ⅸ度區(qū)面積約為7738km2，呈北東向狹長展布，東北端達(dá)到甘肅省隴南市武都區(qū)和陜西省寧強(qiáng)縣的交界地帶，西南端達(dá)到四川省汶川縣;Ⅷ度區(qū)面積約2.78萬 km2，呈北東向不規(guī)則橢圓形狀展布，東南方向受地形影響不規(guī)則衰減，西南端至四川省寶興縣與蘆山縣，東北端達(dá)到陜西省略陽縣和寧強(qiáng)縣;Ⅶ度區(qū)面積約8.44萬km2，呈北東向不規(guī)則橢圓形狀展布，東南向受地形影響有不規(guī)則衰減，西南端較東北端緊窄，西南端至四川省天全縣，東北端達(dá)到甘肅省兩當(dāng)縣和陜西省鳳縣;Ⅵ度區(qū)面積約31.49萬km2，呈北東向不均勻橢圓形展布，西南端為四川省九龍縣、冕寧縣和喜得縣，東北端為甘肅省鎮(zhèn)原縣與慶陽市，最東部為陜西省鎮(zhèn)安縣、最西邊為四川省道孚縣、最北部達(dá)到寧夏回族自治區(qū)固原縣，最南為四川省雷波縣。

此次地震災(zāi)害給災(zāi)區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了極大損失，同時(shí)它也是一場生態(tài)災(zāi)難，強(qiáng)烈地震引發(fā)了災(zāi)區(qū)生態(tài)環(huán)境的突變。震后災(zāi)區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量問題直接關(guān)系到災(zāi)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定與和諧。災(zāi)后生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與重建是建設(shè)生態(tài)、文明、安全和諧新家園的重要任務(wù)，受到國家環(huán)境保護(hù)部門的高度重視。

2? 研究意義

“5·12”汶川地震重災(zāi)區(qū)共有11個(gè)縣（市），分別是四川省汶川縣、北川縣、綿竹市、什邡市、青川縣、茂縣、安縣、都江堰市、平武縣、彭州市。由于彭州市與震中汶川縣的距離非常近，彭州市區(qū)距離汶川直線距離約70km，其北部龍門山鎮(zhèn)距離汶川僅有20km，彭州市災(zāi)毀極為嚴(yán)重，其中北部山區(qū)，地震誘發(fā)大量的崩塌、滑坡、塌陷和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，直接導(dǎo)致了大面積的土地?fù)p毀。截止2008年7月，彭州市總災(zāi)毀面積達(dá)200.53km2，占彭州市總面積的14%。本研究以彭州市為研究區(qū)域，利用科學(xué)量化的評價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)對其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，及時(shí)掌握其生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀、存在的問題及其變化情況，對于彭州市的生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、治理或修復(fù)退化有著重要意義。

3? 研究內(nèi)容

3.1? 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，結(jié)合前人在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方面的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，分析總結(jié)出適合本研究的評價(jià)方法，并準(zhǔn)備所需數(shù)據(jù)。

3.2? 按照《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T192-2006），提取適合本研究的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，建立生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)綜合指數(shù)模型，對研究區(qū)地震前后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行定量化處理，并根據(jù)定量化處理的結(jié)果進(jìn)行分級。

3.3? 根據(jù)研究區(qū)地震前后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化，進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化幅度分級，并對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)。

4? 研究技術(shù)路線

研究內(nèi)容確定后，根據(jù)收集整理的資料、兩期遙感影像分辨率的差異以及研究區(qū)的特殊地形地貌特征等確定本文的基本研究技術(shù)路線。本文研究技術(shù)路線：研究區(qū)震前、震后遙感影像→影像幾何校正、影像投影變換、影像分幅裁剪、圖像增強(qiáng)處理→根據(jù)研究區(qū)特殊的地形地貌特征分區(qū)解譯（山區(qū)利用監(jiān)督分類、平原區(qū)利用人工目視解譯）→研究區(qū)地震前后土地利用圖→提取生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)（生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)）→建立綜合指數(shù)模型→研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)分析→提出相應(yīng)建議方案。

5? 研究結(jié)果

本研究以彭州市地震前的TM影像和地震后的RapidEye影像為數(shù)據(jù)源，根據(jù)彭州市特殊的地形地貌特征，采用分區(qū)處理的方法，提取了地震前后彭州市土地利用圖。按照《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范》，提取適合本研究的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，建立生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)綜合指數(shù)模型，對地震前后彭州市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)及對比分析。研究結(jié)果表明：彭州市地震最嚴(yán)重災(zāi)區(qū)龍門山鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量顯著變差，重災(zāi)區(qū)小魚洞鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量略微變差，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量無明顯變化。

6? 生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)建議方案

針對上述章節(jié)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)分析得到彭州市地震后生態(tài)環(huán)境遭到巨大破壞、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量發(fā)生巨大變化的問題，再考慮到彭州市特殊的自然地理、氣候、自然資源等因素，本文提出以下生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)建議方案：實(shí)行草灌喬相結(jié)合體恢復(fù)植被，提高植被覆蓋率，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)，有效控制水土流失和植被破壞;統(tǒng)籌區(qū)域管理，加強(qiáng)生物多樣性保護(hù);重點(diǎn)發(fā)展綠色林果生產(chǎn)和加工業(yè)，依托豐富的森林、山地、世界文化遺產(chǎn)等旅游資源，有計(jì)劃的開展生態(tài)旅游;嚴(yán)格規(guī)范礦產(chǎn)開發(fā)行為，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。

7? 結(jié)語

本文以彭州市震前2007年和震后2009年兩期遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，在遙感（RS）技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的支持下，結(jié)合前人在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)方面的研究經(jīng)驗(yàn)，對彭州市震前和震后的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價(jià)，并對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了對比分析，得到的評價(jià)結(jié)果與彭州市實(shí)際情況大致相符，但由于資料的收集難度較大，數(shù)據(jù)源獲取來源的不足，以及本人水平有限，在研究過程中還存在以下問題：（1）由于不同遙感衛(wèi)星影像的分辨率、波段組成、成像時(shí)間及成像機(jī)制都存在不同，在提取指標(biāo)參數(shù)時(shí)存在一定的問題，如2009年的RapidEye遙感影像為正射校正后的圖像，受山體地形影響，不少山區(qū)地方顯示為陰影，導(dǎo)致該部分地區(qū)植被覆蓋度信息值較低。（2）生態(tài)環(huán)境評價(jià)包括自然生態(tài)環(huán)境評價(jià)和社會生態(tài)環(huán)境評價(jià)。由于數(shù)據(jù)資料不足的限制，本文并沒有把自然環(huán)境指標(biāo)中的水文地質(zhì)、土地侵蝕、空氣等指標(biāo)和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)納入評價(jià)體系當(dāng)中。社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的加入將是今后區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)值得探討的問題。

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