基于遙感生態(tài)指數(shù)的錫林河流域生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與評價

楊洵+毛立超+王哲+王琪雯

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018

摘 要 本文以錫林河流域為研究區(qū)，以2011年Landsat 5 TM影像和2016年Landsat 8 OLI影像為主要數(shù)據(jù)源，通過主成分分析確定4個生態(tài)指標：綠度、濕度、熱度、干度，利用RSEI綜合生態(tài)指數(shù)對錫林河流域2011年和2015年生態(tài)環(huán)境變化進行監(jiān)測與評價。結(jié)果表明：錫林河流域生態(tài)環(huán)境總體質(zhì)量呈下降趨勢，綠度和濕度對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量起促進作用，熱度和干度對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量起抑制作用；裸露、干化地表的治理有利于改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 錫林河流域；生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；遙感生態(tài)指數(shù)；主成分分析。

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）13-0021-01

錫林河流域囊括了我國四大草原中的錫林郭勒草原，錫林郭勒草原對于整個華北地區(qū)具有積極的抵抗風沙的作用，但隨著近幾年人類活動強度的不斷加大，錫林河流域的生態(tài)環(huán)境遭到了較為嚴重的破壞，因此，對該流域的環(huán)境治理迫在眉睫[1]。本文是利用前人[2]提出的RSEI評價模型的4個生態(tài)因子，利用Landsat衛(wèi)星遙感影像，在遙感圖像處理軟件ENVI的支持下，基于遙感信息的綠度、濕度、熱度、干度等4個生態(tài)因子，利用遙感技術(shù)及主成分分析方法對錫林河流域2011年和2016年的生態(tài)環(huán)境進行了評價與分析，這為環(huán)境監(jiān)測與保護部門提供可靠的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

本文所研究的測區(qū)位于內(nèi)蒙古高原中東部大興安嶺西部的低山丘陵邊緣，地理坐標為N：43°26′48″～44°39′21″，E：115°32′00″～117°12′00″，屬典型侵蝕構(gòu)造地形，地貌具有明顯分帶性。

本文的主要遙感數(shù)據(jù)下載自地理空間數(shù)據(jù)云。分別為2011年的Landsat 5 TM影像和2015年的Landsat 8 OLI影像。以2016年Landsat8影像為基準，采用最近鄰元法對和2011年Landsat 5影像進行配準，均方根誤差在0.5個像元內(nèi)。

2 圖像預(yù)處理與評價體系建立

上述影像只經(jīng)過了粗略的校正，不能直接進行反演解譯。為了進一步操作，必須對獲取的遙感影像進行輻射定標、大氣校正、配準等前期的圖像預(yù)處理工作[2]。

在圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，計算綠度、濕度、熱度、干度等4個完全基于RS的生態(tài)指標[3]，通過主成分分析結(jié)果可知用PC1創(chuàng)建RSEI綜合生態(tài)指數(shù)最為合理，從而實現(xiàn)對錫林河流域的生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測與評價。

3 結(jié)果與分析

3.1 錫林河流域生態(tài)環(huán)境狀況總體評價

為研究RSEI所反映的生態(tài)效應(yīng)，以0.2為間隔將各年份的生態(tài)環(huán)境分為差、較差、中等、良、優(yōu)等5個生態(tài)等級。由表1可以看出，2011年和2015年生態(tài)等級變化明顯，生態(tài)等級為差的面積從2011年的2.1233%升高到2015年的46.0837%。由2011年和2015年，錫林河流域共有23.9604%的面積的生態(tài)環(huán)境變差，76.0396%的面積的生態(tài)環(huán)境無明顯變化。表明近4年來，錫林河生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。

3.2 錫林河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價

通過RSEI的等級表來看，錫林河流域的生態(tài)環(huán)境從2011年到2015年總體呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，錫林河流域的生態(tài)環(huán)境狀況不容樂觀。

通過主成分分析來看，濕度與綠度成正相關(guān)，說明它們對錫林河流域生態(tài)環(huán)境起積極的促進作用，而干度與熱度與綠度成負相關(guān)，說明它們對錫林河流域生態(tài)環(huán)境起消極的負面作用?？梢酝ㄟ^共同提到綠度與濕度的方法來不斷提高生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，通過降低熱度和干度的方法來協(xié)同提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

4 結(jié)論

2011年的生態(tài)環(huán)境狀況優(yōu)于2015年的生態(tài)環(huán)境狀況，2011—2015年，錫林河流域的生態(tài)環(huán)境狀況成明顯下降趨勢；濕度與綠度成正相關(guān)，有助于提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；而熱度與干度不利于生態(tài)環(huán)境狀況的改善與提高。本文是利用前人提出的RSEI評價模型的4個生態(tài)因子，利用Landsat衛(wèi)星遙感影像，在遙感圖像處理軟件ENVI的支持下，利用遙感技術(shù)及主成分分析方法對錫林河流域2011年和2016年的生態(tài)環(huán)境進行了評價與分析。但文中仍存在不足之處，如影像獲取時間存在差異，若能獲取不同年份相同時間的影像將更有利生態(tài)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與評價?？梢酝ㄟ^對比錫林河流域的行政區(qū)劃圖與RESI等級圖，來發(fā)現(xiàn)具體是哪個區(qū)域的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了惡化，更利于針對具體區(qū)域提出相關(guān)改善

建議。

參考文獻

[1]洪立國.錫林河流域草原利用現(xiàn)狀與保護對策研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)，2008.

[2]宋慧敏，薛亮.基于遙感生態(tài)指數(shù)模型的渭南市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測與分析應(yīng)用生態(tài)學(xué)報[J].2016，27（2）：3913-3919.

[3]李傳新.基于遙感的錫林河流域草場退化及影響因素分析[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2016.