基于遙感的2015 年福建省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 陳增文

基于遙感的2015 年福建省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 陳增文

基于遙感衛(wèi)星解譯提取的土地利用/覆被數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境背景數(shù)據(jù)和環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，利用《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》（HJ 192-2015）對福建省2015年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行分析與評價。結(jié)果表明，福建省2015年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)，9個設(shè)區(qū)市中除了廈門生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為良外，其余均為優(yōu)，說明福建省植被覆蓋度高，生物多樣性豐富，水資源充沛，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，適合人類生活；閩南三角地區(qū)EI值低于其他地區(qū)，該區(qū)域經(jīng)濟較發(fā)達(dá)，人口較稠密，生態(tài)環(huán)境承載壓力較大。

福建省 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量 遙感技術(shù) 環(huán)境評價

福建省作為國家確定的首個生態(tài)文明試驗區(qū)，多年來持續(xù)推進“生態(tài)省”建設(shè)，在建立健全國土空間開發(fā)規(guī)劃、生態(tài)保護和環(huán)境治理、多元化的生態(tài)保護補償機制等方面進行了一系列有益的探索，取得了積極成效。“十二五”期間，福建GDP年均增長10.7%，截至2015年，GDP達(dá)25979.82億元，規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值和增加值分別達(dá) 41251.49億元和10165.28億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為8.1:50.3:41.6，總?cè)丝?839萬人，城鎮(zhèn)化率為 62.6%[1]。經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對資源環(huán)境承載力提出了一定的挑戰(zhàn)，給生態(tài)環(huán)境保護帶來了一定的壓力。

國家環(huán)保部于2015年發(fā)布實施了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》（HJ 192-2015）[2]，該規(guī)范利用一系列具有代表性、綜合性、簡明性、方便性和適用性等特征的指標(biāo)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，運用層次分析法對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣及其影響作用關(guān)系進行定性和定量的分析和評價，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價提供了重要的手段和方法依據(jù)。本文基于RS技術(shù)，利用該規(guī)范對福建省2015年的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價，以反映分析“十二五”末福建省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為“十三五”生態(tài)環(huán)境保護及其他相關(guān)決策部署提供科學(xué)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福建位處我國東南沿海，與廣東、江西、浙江接壤，與臺灣隔海相望。全省土地總面積12.4萬km2，海域面積13.6萬km2，境內(nèi)80%為山地丘陵，平原分布在沿海地區(qū)，耕地以丘陵水田和丘陵旱地為主，素有“八山一水一分田”之稱。地勢上由西北向東南逐步降低，閩西和閩中兩大山帶走勢與海岸線基本平行，河谷水系則蜿蜒其中。氣候上分屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱同季，降雨充沛，年均降雨量為 1000～2200mm，年均溫為17～21℃，地帶性植被為中亞熱帶常綠闊葉林和南亞熱帶季雨林，地帶性土壤為紅壤、赤紅壤和黃壤。

福建是著名僑鄉(xiāng)，改革開放以來持續(xù)利用僑資和外資，農(nóng)村外向型經(jīng)濟和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展迅速，工業(yè)以輕型為主，門類齊全，形成以沿海的輕工、食品、電子、水產(chǎn)加工等和內(nèi)陸鐵路沿線的原材料、森工、紡織、化工等的空間布局，同時，泉港和海滄已成為新興石化工業(yè)基地。

2 材料與方法

2.1 土地利用/覆被信息提取

遙感影像采用2015年的Landsat8 OLI數(shù)據(jù)，空間分辨率為15m，經(jīng)過輻射定標(biāo)、幾何糾正、波段合成以及全色波段和多光譜的融合等處理后，解譯提取土地利用/覆被信息，土地利用分類采用三級分類系統(tǒng)，一級分類有6大類，包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地，二級分類有26小類，遙感解譯采用人機交互的目視解譯以及專家判讀的方式，提取目標(biāo)地物的最小單元是面狀地物（＞90m× 90m），線性地物（＞60m×120m），地類圖斑線劃描跡為＜2個像元[3]。共提取了各地類矢量圖斑12.8萬個，按照遙感解譯精度要求，對解譯數(shù)據(jù)進行了野外地面核查，共核查點位310個，核查結(jié)果顯示，地類圖斑要素與解譯邊界吻合度高，一級分類解譯精度＞95%，二級分類解譯精度＞90%，滿足評價需要。

2.2 環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)

基于土地利用/覆被信息，結(jié)合MODIS遙感數(shù)據(jù)的歸一化植被指數(shù)（NDVI），2015年度水利氣象部門的水資源總量、年均降雨量和土壤侵蝕遙感調(diào)查數(shù)據(jù)，環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中的COD、氨氮、SO2、煙（粉）塵、氮氧化物和固體廢物數(shù)據(jù)，統(tǒng)計年鑒的經(jīng)濟社會等相關(guān)數(shù)據(jù)，進行福建省 2015年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的綜合評價。

2.3 評價方法

《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范》選取生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地脅迫指數(shù)和污染負(fù)荷指數(shù)5個分指標(biāo)來評價區(qū)域的生物豐貧、植被覆蓋、水的豐度、土地脅迫強度和環(huán)境受納污染等情況，通過對各分指標(biāo)賦予不同權(quán)重計算得到一個綜合指數(shù)（生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，EI）來反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，具體如下：

EI = 0.35×生物豐度指數(shù)＋0.25×植被覆蓋指數(shù)＋0.15×水網(wǎng)密度指數(shù)＋0.15×（100－土地脅迫指數(shù)）＋0.10×（100－污染負(fù)荷指數(shù)）

根據(jù)EI值的大小，將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)分為5級，分別是優(yōu)（EI≥75）、良（55≤EI＜75）、一般（35≤EI＜55）、較差（20≤EI＜35）和差（EI＜20）。

3 結(jié)果與分析

基于遙感影像解譯的土地利用/覆被數(shù)據(jù)，結(jié)合環(huán)境背景數(shù)據(jù)和各相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算得到福建省2015年各分指標(biāo)及EI值評價結(jié)果（見表1）。

表1 福建省2015年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果

3.1 分指標(biāo)評價

3.1.1 生物豐度指數(shù)

生物豐度指數(shù)用來評價目標(biāo)區(qū)域生物棲息地質(zhì)量和生物多樣性，利用單位面積上不同生態(tài)系統(tǒng)類型在生物物種數(shù)量上的差異來表征，主要采用遙感解譯監(jiān)測數(shù)據(jù)。從表1可以看出，福建省2015年生物豐度指數(shù)為71.79，9個設(shè)區(qū)市為50.53～83.81，其中沿海的福州、廈門、莆田、泉州和漳州的生物豐度指數(shù)低于寧德和內(nèi)陸的南平、三明和龍巖。從遙感解譯數(shù)據(jù)得出，2015年，林地面積占全省 74.81%，草地占0.53%，水域濕地占1.97%，耕地占16.64%，林草地面積占比大，生物豐度指數(shù)較高。閩西、閩北是福建重點林區(qū)，也是主要的用材林生產(chǎn)基地，各級自然保護區(qū)數(shù)量較多，生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，生物多樣性較為豐富，生物豐度指數(shù)較高。

3.1.2 植被覆蓋指數(shù)

植被覆蓋指數(shù)用來評價區(qū)域植被覆蓋程度高低，采用單位面積上的NDVI均值來表征。從表1可以看出，福建省2015年植被覆蓋指數(shù)為97.36，9個設(shè)區(qū)市中，除了廈門市為77.88以外，其他均在90以上，整體較高。福建地形以山地丘陵為主，森林覆蓋率穩(wěn)居全國第一，地表覆被狀況良好，植被覆蓋度相應(yīng)較高。廈門市土地總面積較小且城鎮(zhèn)化水平高，地表覆被狀況一般，植被覆蓋度相對較低。

3.1.3 水網(wǎng)密度指數(shù)

水網(wǎng)密度指數(shù)用來評價區(qū)域水的豐度，利用單位面積上河流總長度、水域濕地面積和水資源量來表征。從表1可見，福建省2015年水網(wǎng)密度指數(shù)為59.30，9個設(shè)區(qū)市為46.99～98.05，其中沿海地區(qū)除了泉州外，其他地市水網(wǎng)密度指數(shù)均明顯高于內(nèi)陸地區(qū)，這與沿海地區(qū)海域面積廣闊，水網(wǎng)密布，水量較為充沛有關(guān)。

3.1.4 土地脅迫指數(shù)

土地脅迫指數(shù)用來評價區(qū)域土地質(zhì)量遭受脅迫的程度，利用單位面積上土壤侵蝕、土地沙化、土地開發(fā)等類型面積來表征，主要采用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)。從表1可以看出，福建省2015年土地脅迫指數(shù)為5.78，總體不高，土地遭受脅迫程度較低，9個設(shè)區(qū)市為3.24～19.46，其中，廈門市最高，福州、莆田、泉州和漳州比其他地市較高。閩南三角地區(qū)和福州、莆田地區(qū)經(jīng)濟活動活躍，道路交通較為發(fā)達(dá)，城市建設(shè)水平高，土地開發(fā)和土壤侵蝕壓力大，土地脅迫指數(shù)相對較高。

3.1.5 污染負(fù)荷指數(shù)

污染負(fù)荷指數(shù)用來評價區(qū)域受納環(huán)境污染的壓力大小，利用單位面積所受納的污染物排放強度來表征，與污染物排放、降雨量等有關(guān)。從表1可以看出，福建省2015年污染負(fù)荷指數(shù)為1.40，9個設(shè)區(qū)市為0.33～4.00，總體較小。其中，福州和泉州的污染負(fù)荷指數(shù)較大，說明其受到主要污染物帶來的環(huán)境污染壓力較大。福州地區(qū)持續(xù)發(fā)展制造業(yè)，打造千億產(chǎn)業(yè)集群，工業(yè)結(jié)構(gòu)向重化方向發(fā)展；泉州地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)達(dá)，縣域經(jīng)濟實力強勁，石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速；這兩個地區(qū)的經(jīng)濟體量和發(fā)展速度加大了環(huán)境受納污染的壓力。

3.2 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價

從表1可以看出，福建省2015年EI值為82.35，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)；9個設(shè)區(qū)市的EI值為73.78～86.27，除了廈門市EI值小于75以外，其他地區(qū)均大于75，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為優(yōu)。福建省林草地面積較大，生物多樣性較為豐富，植被覆蓋度高，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，土地脅迫和污染負(fù)荷壓力較小，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量好，適合人類生活。

從EI值的空間分布趨勢來看（圖1），呈現(xiàn)從閩東、閩西北、閩西向閩東南逐漸減小，其中，閩南三角地區(qū)的廈門、漳州和泉州最低。根據(jù)2016年統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)顯示[1]，閩南三角地區(qū)國土面積占全省約20.6%，2015年GDP占全省47.6%，總?cè)丝谡既?5.2%，這3個設(shè)區(qū)市的國土面積占全省僅1/5，但是經(jīng)濟總量和人口占到近一半。說明閩南三角地區(qū)經(jīng)濟較為發(fā)達(dá)，人口稠密，但生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差、生態(tài)環(huán)境狀況較為脆弱，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對較不穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境保護的難度較大。

圖1 福建省2015年EI值空間分布圖

4 結(jié)論與討論

4.1 福建2015年EI值為82.35，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)；9個設(shè)區(qū)市除了廈門生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為良外，其他均為優(yōu)。福建優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與森林覆蓋率高、水資源充沛、海域面積大、生物多樣性豐富有關(guān)。另外，“十二五”期間，福建持續(xù)推進生態(tài)省“細(xì)胞工程”建設(shè)，截至2015年，共建成國家級生態(tài)縣（市、區(qū)）10個，生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）519個，生態(tài)村3個；同時，積極出臺水土流失治理的相關(guān)實施方案，鼓勵和引導(dǎo)民間資本投入水土保持，累計完成水土流失綜合治理面積1200萬畝；在主要污染物減排方面，全省COD、二氧化硫、氨氮和氮氧化物累計減排比例為 12.4%、14.1%、12.4%和15.3%。這些措施對保持和改善全省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有積極的作用。

4.2 閩南三角地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達(dá)、人口密度高，2015年的EI值較其他地區(qū)較低，生態(tài)環(huán)境承載壓力相對較大。目前廈門、漳州、泉州正積極推進生態(tài)環(huán)境保護，頒布實施環(huán)境保護總體規(guī)劃，提高建成區(qū)綠化面積，嚴(yán)把環(huán)保準(zhǔn)入關(guān)，嚴(yán)守生態(tài)紅線，大力發(fā)展綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟，全面推進生態(tài)文明建設(shè)，切實提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

[1] 福建省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局福建調(diào)查總隊．福建統(tǒng)計年鑒2016[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2016．

[2] 環(huán)境保護部．生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范：HJ 192-2015[S]．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2015．

[3] 徐升，牛志春，錢貞兵．安徽省“十二五”生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測[J]．環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2016，8(5)：6-9，58．