基于RS和GIS的河北省生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數(shù)研究

付素靜 王 偉 萬寶春

(河北省環(huán)境科學(xué)研究院，石家莊 050037)

基于RS和GIS的河北省生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數(shù)研究

付素靜 王 偉 萬寶春

(河北省環(huán)境科學(xué)研究院，石家莊 050037)

利用河北省生態(tài)環(huán)境十年變化（2000—2010）遙感調(diào)查與評估項目2010年土地利用類型數(shù)據(jù)，計算河北省2010年省級生物豐度和植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)，并對各縣市的歸一化系數(shù)進行分析和研究，繪制2010年河北省生物豐度和植被覆蓋指數(shù)等級圖，清晰反映出全省的區(qū)域分布特征，為河北省生態(tài)環(huán)境影響評價研究提供技術(shù)支撐。

遙感更新；歸一化系數(shù)；生物豐度；植被覆蓋指數(shù)；河北省

研究意義

原國家環(huán)境保護總局于2006年5月1日頒布實施了《生態(tài)環(huán)境狀況評價國家技術(shù)規(guī)范（試行）》（以下簡稱《規(guī)范》），提出了生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)的分級標準及生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價的規(guī)范化模式，使生態(tài)環(huán)境狀況評價具有可操作性和指標的統(tǒng)一性[1]。評價指標包括生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地退化指數(shù)以及環(huán)境質(zhì)量指數(shù)五個指標[2]。這些指標中涉及9個歸一化系數(shù)，但是在《規(guī)范》中并沒有提供相應(yīng)的數(shù)值，這也是計算生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）需要解決的第一個問題。

歸一化系數(shù)=100/Amax, Amax是指某指數(shù)歸一化處理前的最大值，因時間尺度和空間尺度的不同而存在差異的系數(shù)。與生態(tài)系統(tǒng)的格局、結(jié)構(gòu)和過程的多尺度特點一致[3～5]。特別是生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)，涉及不同的土地利用類型和土地覆蓋類型的遙感解譯等內(nèi)容。在進行區(qū)域評價或建設(shè)項目評價時，不同的評價區(qū)域也存在差異性，因此不同地區(qū)（鄉(xiāng)、縣、市等）的整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也將不同[6～7]。歸一化系數(shù)的特點就是可以反映出不同評價尺度的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的背景值[8]。目前，大多研究中采用的歸一化系數(shù)是以縣級行政單元為單位進行計算的全國范圍內(nèi)的歸一化系數(shù)，采用全國歸一化系數(shù)得到的評價

結(jié)果能體現(xiàn)出區(qū)域可比性的特點。但不同的歸一化系數(shù)所得的結(jié)果會影響生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）的大小以及生態(tài)環(huán)境的分級，在對鄉(xiāng)級，或者縣、市級項目進行評價時，就會造成計算結(jié)果和判斷上的差異，進行縣級評價項目放在省里，與其他縣進行對比最佳，因此研究省級歸一化系數(shù)不僅是自身發(fā)展的需要，也能夠使生態(tài)環(huán)境評價技術(shù)規(guī)范得到更廣泛的應(yīng)用[9～10]。

1．遙感數(shù)據(jù)處理和分析

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文中的影像數(shù)據(jù)來源于河北省生態(tài)環(huán)境十年變化（2000—2010）遙感調(diào)查與評估項目，選取2010年的遙感影像數(shù)據(jù)研究河北省省級尺度的生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數(shù)。2010年影像數(shù)據(jù)以HJ-1衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)為主，分辨率30m。對遙感影像通過大氣矯正、圖像融合、波段組合、圖像增強等手段處理后，采用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄟM行解譯，最終土地利用數(shù)據(jù)以ArcGis地理信息系統(tǒng)軟件中的shp格式存儲，統(tǒng)一采用2000國家大地坐標系，投影方式采用Albers投影，高程基準為1985年國家高程基準。

該數(shù)據(jù)的土地利用分類體系，考慮干旱區(qū)濕潤區(qū)的影響，9個一級類型、20個二級類型，具體內(nèi)容見表1。與《規(guī)范》中計算生物豐度和植被覆蓋度歸一化系數(shù)的指標有不同之處，需按照《規(guī)范》的分類體系進行處理。該數(shù)據(jù)經(jīng)過野外觀測和土地覆蓋類型實地核查進行校準，共設(shè)置20個典型小樣區(qū)，標準樣地60塊、詳查小樣方405塊、實地核查點位2504個，一級分類精度達到97%。

1.2 數(shù)據(jù)處理和分析

（1）《規(guī)范》中計算生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)的指標見表2和表3。

對比2010年土地利用數(shù)據(jù)的分類體系（見表1）

按照《規(guī)范》中的分類標準進行合并和分類處理(見表4)，其中草地按照表4的對應(yīng)結(jié)果合并處理后，按照草地植被覆蓋指數(shù)的分級標準對2010年的植被覆蓋度數(shù)據(jù)進行重分類，得到各縣市的高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地的數(shù)據(jù)；結(jié)合《規(guī)范》的建設(shè)用地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地的分類方法，以及河北省各縣市建成區(qū)現(xiàn)狀和google earth，把居民地分成兩類。最終獲得河北省各縣市生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)歸一化計算所需的數(shù)據(jù)，儲存在.shp格式，用于數(shù)據(jù)分析和制圖。

（2）采用《規(guī)范》中所定義生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)的權(quán)重和歸一化系數(shù)的計算方法：

歸一化系數(shù)=100/Amax

Amax指某指數(shù)歸一化處理前的最大值。

生物豐度指數(shù)=Abio

植被覆蓋指數(shù)=Aveg

Abio指生物豐度指數(shù)的歸一化系數(shù)；

Aveg指植被覆蓋指數(shù)的歸一化系數(shù)。

計算得出河北省生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)，2010年河北省生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)A值最大的縣均為保定市易縣，生物豐度指數(shù)歸一化系數(shù)Abio=100/A易縣=275.9079，生物豐度指數(shù)歸一化系數(shù)Aveg=100/A易縣= 247.0844。

（3）采用上述河北省省級歸一化系數(shù)進行河北省省域生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)的計算，依據(jù)生物豐度和植被覆蓋指數(shù)的好差，將其分為5級，以縣域為單位繪制2010年河北省生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)等級分布圖（見圖1和圖2）。

2．歸一化系數(shù)分析

全國尺度的生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)歸一化系數(shù)分別為400.62和355.24，本文經(jīng)計算得出河北省省級尺度兩者的歸一化系數(shù)遠小于全國尺度，分別為275.9079和247.0849。這說明河北省生物豐度和植被覆蓋指數(shù)應(yīng)大于全國的平均水平，如果采用全國尺度的歸一化系數(shù)進行計算，必然會出現(xiàn)生物豐度和植被覆蓋指數(shù)大于100的情況，在評價鄉(xiāng)鎮(zhèn)等小范圍的項目時，就會造成計算結(jié)果或者是分級上的偏差。因此，歸一化系數(shù)的選取要充分考慮評價尺度，小范圍的評價項目（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）放到市縣級范圍，與同級的資料對比更具實用性，更能確實反映出當?shù)氐膶嶋H生態(tài)環(huán)境狀況；如果研究在全國生態(tài)環(huán)境狀況所處的水平，則用全國尺度的歸一化系數(shù)更具代表性。

生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)所采取的土地利用分類相同，只是在計算時權(quán)重不同，最大值均出現(xiàn)在易縣，從圖1和圖2中也可以看出，二者的分類結(jié)果大體上一致，只有個別縣市存在一級的差別，但數(shù)值均在上下限范圍內(nèi)，二者有很好的相關(guān)性。

河北省生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)大于70的縣市主要集中分布在保定市的易縣、淶源縣和淶水縣，這三個縣市林地面積所占比重較大。冀中平原地區(qū)和濱海平原地區(qū)的生物豐度指數(shù)和植被覆蓋指數(shù)較小，

主要由于河北省耕地大多集中在該地區(qū)，長期耕地和建筑用地面積比重較大。從整體而言，河北省整體生物豐度和植被覆蓋指數(shù)的分布與地形地勢較為吻合。

3．結(jié)論

（1）利用遙感更新數(shù)據(jù)進行土地利用信息的提取，可以迅速準確地建立省級生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)所需的生物豐度和植被覆蓋歸一化系數(shù)，按照時間序列進行定期更新，建立數(shù)據(jù)庫，更利于動態(tài)地、多尺度地掌握生態(tài)環(huán)境狀況的特性。

（2）計算出河北省省級尺度的生物豐度和植被覆蓋歸一化系數(shù)，對于河北省以縣域為評價單元或者對較大建設(shè)工程的生態(tài)環(huán)境影響評價工作有較大的參考和借鑒意義。

[1] HJ/T 192—2006，生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范(試行) [S].

[2] 劉建紅, 徐建軍, 李誠等.基于遙感更新的省級生物豐度歸一化系數(shù)研究—以湖北省為例[J].江漢大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007. 35（4）∶ 46-50.

[3] 劉敏. 生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)法在規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用研究[D].蘭州大學(xué)，2010.（6）.

[4] 韓美清, 王路光, 王靖飛等. 基于GIS的白洋淀流域生態(tài)環(huán)境評價[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2007, 15（3）∶ 33-36.

[5] 張媛, 王靖飛, 黃云龍等. 關(guān)于生態(tài)環(huán)境狀況評價指標計算的問題與探討[J]. 河北工業(yè)科技，2008，25（6）∶363-365.

[6] 葉亞平, 劉魯軍. 中國省域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2000，13（3）∶ 33-36.

[7] 王思遠, 張增祥, 劉紀遠. 遙感與GIS技術(shù)支持下的湖北省生態(tài)環(huán)境綜合分析[J]. 地球科學(xué)進展, 2002，17 （3）∶426-431.

[8] 馬榮華, 胡孟春. 基于RS與GIS的自然生態(tài)環(huán)境評價—以海南島為例[J]. 熱帶地理，2001， 21（3）∶ 198-201.

[9] 周兆葉, 王志偉, 九次力等. GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境狀況評價方面的應(yīng)用[J]. 草業(yè)科學(xué)，2009，26（10）∶ 52-58.

[10] 葛忠強. 基于RS和GIS的城市郊區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)， 2006.

環(huán)保部初步掌握北上廣污染清單 將公布“霧霾元兇”

環(huán)保部副部長吳曉青最近披露，目前已經(jīng)初步掌握了北京、上海、廣州等城市污染清單，社會關(guān)注的“霧霾元兇”數(shù)據(jù)有望陸續(xù)公布。

吳曉青說，北上廣等發(fā)達區(qū)域在PM2.5（可吸入顆粒物）監(jiān)測方面，已經(jīng)取得重要的階段性成果。

吳曉青：比如說VOC（揮發(fā)性污染物）的排放清單我們已經(jīng)有了。比如說在上海，北京一些發(fā)達地方，他們已經(jīng)通過源解析掌握了影響大氣污染的主要排放源有哪些，初步結(jié)果已經(jīng)都有了。

最新監(jiān)測研究顯示，上海市PM2.5來源，本地污染排放占到8成。

上海市環(huán)境監(jiān)測中心總工程師伏晴艷表示，PM2.5從上海來說，主要污染依舊是工業(yè)，因為它包括了15%的工業(yè)工藝排放，10%的工業(yè)鍋爐和7%的電廠。交通上，機動車加上船舶飛機義工的污染也占到4分之一（25%）。

而據(jù)吳曉青透露，北京的源解析工作也已經(jīng)完成，并于本周一經(jīng)過了專家組論證，“霧霾元兇”的數(shù)據(jù)短期內(nèi)有望公布。

據(jù)國際在線報道，吳曉青說，未來相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)將成為各地制定具體治理措施的主要依據(jù)?！拔覀冋谧ゾo時間，各地都抓緊研究這些問題，應(yīng)該說要為我們“十三五”科學(xué)、有效治理大氣污染提供可靠的科學(xué)依據(jù)。為我們持續(xù)監(jiān)測污染清單提供有效的數(shù)據(jù)支持?！?/p>

Study on Normalized Coeffcient of Hebei Provincial Biology Abundances and Vegetation Abundances Based on RS and GlS Data

Fu Sujing Wang Wei Wan Baochun
(Hebei Provincial Environmental Scientific Research, Shijiazhuang, 050037，China)

Supported by land use information from the project of ecological environment remote sensing survey and assessment (2000-2010) in hebei province,, we calculated the provincial normalized coefficient of biology abundances and vegetation abundances and drew its rating map at a city/county scale, which can clearly reflect the regional difference of biology abundances and vegetation abundances. Results from our study might provide technical support for eco-environment assessment in Hebei province.

remote sensing data updating；normalized coeffcient；biology abundances；vegetation abundances；Hebei province

X3

A

1674-6252（2014）02-0027-05

付素靜（1987—），女，碩士研究生，主要從事環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境方面的研究.