基于遙感生態(tài)指數(shù)的新疆干旱區(qū)博樂市生態(tài)變化分析

張乃明, 陳冬花, 邢 菲, 劉賽賽, 栗旭升, 李 虎

(1.新疆師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830054; 2.滁州學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院, 安徽 滁州239000； 3.烏魯木齊北辰眾星空間信息科技有限公司, 新疆 烏魯木齊 830000;4.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830052; 5.滁州學(xué)院 地理信息與旅游學(xué)院, 安徽 滁州239000)

新疆干旱區(qū)氣候惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，是山地—綠洲—荒漠系統(tǒng)的典型區(qū)域。山地系統(tǒng)是干旱區(qū)水資源的主要形成區(qū)，對(duì)干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要意義；荒漠系統(tǒng)是干旱區(qū)面積廣布和生態(tài)環(huán)境惡劣的區(qū)域；綠洲則是人類生存和生產(chǎn)活動(dòng)的重要場(chǎng)所，綠洲生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于干旱區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人類的生存發(fā)展十分重要[1-4]。為了了解干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況，綜合、客觀有效的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)手段十分必要。

隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和分析評(píng)價(jià)方面取得了一定成果，能夠更加實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和多尺度的對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)[5-6]。尤其是遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，宏觀、實(shí)時(shí)、快速的優(yōu)點(diǎn)使遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，運(yùn)用遙感技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析在國(guó)內(nèi)外已有很多學(xué)者開展了大量研究[7-10]。例如，通過水體指數(shù)的提取對(duì)河流湖泊的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估[11]；利用植被指數(shù)對(duì)森林或草原生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)[12-13]；提取溫度研究城市熱島效應(yīng)評(píng)測(cè)城市熱環(huán)境等[14]。但這些研究多側(cè)重于單一生態(tài)指數(shù)的研究,單一生態(tài)指數(shù)無法對(duì)復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合性監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，因此利用多個(gè)生態(tài)因子綜合進(jìn)行區(qū)域生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)十分必要。徐涵秋[15]提出了遙感生態(tài)指數(shù)(remote sensing based ecological index, RSEI)，該指數(shù)耦合了綠度、濕度、干度和熱度4個(gè)指標(biāo)，具有客觀性、多指標(biāo)、大范圍的優(yōu)點(diǎn)[16-18]，可實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合性生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)。

近幾十年來，隨著西部大開發(fā)、城市化的深入以及環(huán)境保護(hù)政策的推廣，在干旱區(qū)進(jìn)行森林資源保護(hù)、大面積的荒漠裸地的改造和開墾荒地，新增了大面積的現(xiàn)代綠洲。為了更好地了解干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化規(guī)律和影響因素，本文擬通過建立RSEI指數(shù)對(duì)新疆博樂市1997—2016年的干旱區(qū)生態(tài)變化進(jìn)行客觀、綜合、動(dòng)態(tài)分析，旨在為干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

博樂市是博爾塔拉蒙古自治州的首府，與哈薩克斯坦共和國(guó)接壤，是中國(guó)西部重要的沿邊開放城市和第二座亞歐大陸橋的西橋頭堡。全市行政區(qū)域面積達(dá)到7 790 km2，總?cè)丝?.64×104。位于干旱區(qū)，屬大陸性干旱半荒漠和荒漠氣候，日照時(shí)間長(zhǎng)，降水量少，蒸發(fā)量大，荒漠廣布，生態(tài)脆弱。本次研究選取博樂市博爾塔拉河流域作為研究區(qū)，位于艾比湖以西，北依阿拉套山，南部為天山西段北麓區(qū)域，位于阿拉套山和崗吉格山間谷地，博爾塔拉河從西到東貫穿中部，綠洲沿河分布，呈條帶狀。研究區(qū)包含山地、荒漠和綠洲，屬于山地—綠洲—荒漠系統(tǒng)的典型區(qū)域，地理位置位于東經(jīng)81°31′57″至82°44′19″，北緯44°37′54″至45°14′56″之間，總面積約為4 564.56 km2。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理

2.1.1 地形數(shù)據(jù) 地形數(shù)據(jù)選擇SRTM(shuttle radar topography mission)數(shù)字高程模型，從地理空間數(shù)據(jù)云中免費(fèi)下載獲得。DEM數(shù)據(jù)的空間分辨率為30 m與Landsat遙感影像數(shù)據(jù)的分辨率相一致，將多景DEM進(jìn)行鑲嵌合并，然后利用ArcGIS中的地形水文分析功能，提取流域范圍，得到博樂市內(nèi)博爾塔拉河流域邊界，作為研究區(qū)。

2.1.2 遙感影像 本文遙感影像數(shù)據(jù)來自美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站(USGS)3期Landsat系列遙感影像作為數(shù)據(jù)源，分別為1997年8月21日Landsat 5 TM影像、2007年9月18日Landsat 5 TM影像和2016年8月25日Landsat 8影像數(shù)據(jù)，三景影像空間分辨率為30 m。影像季節(jié)相同，云量較少，季節(jié)差異性小。由于影像受地形、光照和大氣等方面的差異影響，在使用數(shù)據(jù)前需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，分別對(duì)3景影像進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正和根據(jù)研究區(qū)界線進(jìn)行裁剪，幾何校正采用二次多項(xiàng)式和最近像元法，其均方根誤差RMSE<0.5個(gè)像元。

2.1.3 土地利用類型分類 使用研究區(qū)遙感影像，結(jié)合土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 21010-2007)和研究區(qū)區(qū)域下墊面具體情況對(duì)土地利用類型進(jìn)行分類，將研究區(qū)土地分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和裸地等6類。根據(jù)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)建立解譯標(biāo)志，通過ENVI軟件平臺(tái)進(jìn)行支持向量機(jī)分類，采取人機(jī)交互解譯，并參照高分辨率遙感影像和外業(yè)采集樣點(diǎn)對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。1997年土地利用分類精度為88.32%，Kappa系數(shù)為0.871 1；2007年分類精度為91.02%，Kappa系數(shù)為0.882 3；2016年分類精度為92.21%，Kappa系數(shù)為0.890 4，總體分類精度能夠滿足研究要求。

2.2 研究方法

2.2.1 遙感生態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)模型 遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)是用于綜合反映研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的新型遙感生態(tài)指數(shù)，該指數(shù)是通過綠度、濕度、熱度和干度4個(gè)指標(biāo)來綜合反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境，其中，綠度、濕度、熱度和干度分別用植被指數(shù)NDVI，濕度指數(shù)Wet，地表溫度LST和裸土指數(shù)NDBSI來代表[7]。RSEI指數(shù)主要依靠遙感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，各個(gè)指標(biāo)的影響是根據(jù)數(shù)據(jù)本身的性質(zhì)決定的，降低了實(shí)際操作中人為主觀因素的影響，對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的狀況既能實(shí)現(xiàn)客觀定量評(píng)價(jià)，同時(shí)也能對(duì)生態(tài)環(huán)境的演變進(jìn)行時(shí)空性分析以及可視化展現(xiàn)。

(1) 綠度指標(biāo)。綠度指標(biāo)主要是通過植被指數(shù)反映，與植物的葉面積指數(shù)、覆蓋度以及生物量都息息相關(guān)。在植被指數(shù)中歸一化植被指數(shù)(NDVI)被廣泛使用，在用于檢測(cè)植被覆蓋度、植物的長(zhǎng)勢(shì)、葉面積指數(shù)以及其他物理化學(xué)性質(zhì)中發(fā)揮著重要作用。

NDVI=(N-R)/(N+R)

(1)

式中：N——Landsat TM數(shù)據(jù)的近紅外波段，R——紅色波段。

(2) 濕度指標(biāo)。RSEI中的濕度指標(biāo)反映了水體、土壤和植被中的濕度，是生態(tài)環(huán)境研究中的一個(gè)重要指標(biāo)。RSEI中的濕度指標(biāo)可以通過纓帽變化中的濕度分量來計(jì)算[11]。其表達(dá)式為：

Wet(TM)= 0.031 5B1+0.202 1B2+0.310 2B3+

0.159 4B4-0.680 6B5-0.610 9B7

(2)

Wet(OLI)= 0.151 1B1+0.197 3B2+0.328 3B3+

0.340 7B4-0.711 7B5-0.455 9B7

(3)

式中：Wet(TM)——Landsat TM數(shù)據(jù)計(jì)算出的濕度分量； Wet(OLI)——Landsat 8數(shù)據(jù)計(jì)算出的濕度分量；B1,B2,B3,B4,B5,B7——TM數(shù)據(jù)的第1，2，3，4，5，7波段反射率和OLI數(shù)據(jù)的2，3，4，5，6，7波段反射率。

(3) 熱度指標(biāo)。本文通過地表溫度(LST)來代表熱度，通過Landsat數(shù)據(jù)中的熱紅外波段，先計(jì)算亮度溫度Tb，再進(jìn)行比輻射率ε校正求得溫度。其表達(dá)式為：

LST=Tb/{1+〔(λTb)/ρ〕lnε}-273.15

(4)

Tb=K2/ln(K1/L6+1)

(5)

T6=gain×DN+bias

(6)

式中：λ——TM數(shù)據(jù)的第6波段的中心波長(zhǎng)(11.5 μm)和Landsat 8數(shù)據(jù)的第10波段的中心波長(zhǎng)(10.9 μm)。ρ——1.438×10-2mK；Tb——亮度溫度；ε——比輻射率，通過Sobrino[19]提出的NDVI閾值進(jìn)行計(jì)算。式K1和K2——定標(biāo)參數(shù)； gain和bias——波段的增益值和偏置值； DN——landsat數(shù)據(jù)的灰度值。

(4) 干度指標(biāo)。根據(jù)研究區(qū)的具體區(qū)域環(huán)境情況，選擇使用裸土指數(shù)SI和建筑指數(shù)IBI來合成代表干度指數(shù)(NDSI)：

NDSI=(SI+IBI)/2

(7)

其中：

SI= 〔(B5+B3)-(B4+B1)〕/

〔(B5+B3)+(B4+B1)〕

(8)

(9)

(5) 構(gòu)建遙感生態(tài)指數(shù)。對(duì)以上所求得NDVI，NDSI，LST，Wet指標(biāo)分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使4個(gè)指標(biāo)統(tǒng)一量綱，將指標(biāo)值統(tǒng)一到0～1范圍之間，在一定程度上削減因時(shí)間差異帶來的影響。將4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行耦合，通過主成分分析構(gòu)建遙感生態(tài)指數(shù)RSEI。該方式的優(yōu)點(diǎn)就是在構(gòu)建RSEI指標(biāo)時(shí)，無需通過人為方式對(duì)耦合中的各指標(biāo)賦予權(quán)值，而是根據(jù)各指標(biāo)自身的性質(zhì)以及對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)率來確定，在很大程度上避免了人為因素的影響而導(dǎo)致結(jié)果偏差，使得RSEI指標(biāo)更加具有客觀性。各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的公式為：

NIi=(Ii-Imin)/(Imax-Imin)

(10)

式中：NIi——各個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的結(jié)果；Ii——各個(gè)指標(biāo)在像元i的值；Imax——各指標(biāo)中的最大值；Imin——各指標(biāo)中的最小值。

由于研究區(qū)具有一定范圍水域，為了防止水域?qū)χ鞒煞值妮d荷影響，通過MNDWI水體指數(shù)進(jìn)行水體提取，建立掩膜，去掉水體信息[15]。將標(biāo)準(zhǔn)化后的4個(gè)指標(biāo)通過ENVI軟件合成一幅新的影像，通過主成分分析模塊進(jìn)行主成分分析，得到第一主成分PC1及相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。為了使遙感生態(tài)指數(shù)與生態(tài)環(huán)境狀況成正比，用1減去PC1獲得初始生態(tài)指數(shù)RSEI0，為了便于分析，再對(duì)結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理獲得RSEI遙感生態(tài)指數(shù)。

RSEI0=1-PC1

(11)

RSEI= (RSEI0-RSEI0min)/

(RSEI0max-RSEI0min)

(12)

式中：RSEI——所求的遙感生態(tài)指數(shù)，它反應(yīng)了區(qū)域的生態(tài)狀況，其值越大表示生態(tài)質(zhì)量越好，反之越差； RSEI0min，RSEI0max——RSEI0指數(shù)的最小值和最大值。

2.2.2 評(píng)價(jià)模型檢驗(yàn) 相關(guān)度是反映事物之間聯(lián)系程度的重要指標(biāo)，通過相關(guān)系數(shù)可以表示事物之間的密切程度。通過ENVI軟件對(duì)主成分分析結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，得出各個(gè)指標(biāo)與遙感生態(tài)指數(shù)得相關(guān)系數(shù)矩陣，并計(jì)算各種指標(biāo)的平均相關(guān)度，通過平均相關(guān)度來檢驗(yàn)評(píng)價(jià)模型的適宜性。相關(guān)系數(shù)越接近1，表示相關(guān)度越高，RSEI的綜合代表度也就越高，則模型適宜性越強(qiáng)。平均相關(guān)度公式為：

(13)

式中：P——平均相關(guān)度；PQ，PR，PS——同一時(shí)期的Q，R，S指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)；n——指標(biāo)個(gè)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 遙感生態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)模型檢驗(yàn)分析

從表1中可以看出，就綠度、濕度、干度和熱度4個(gè)指標(biāo)來說，干度指標(biāo)相關(guān)度最高，3期平均值達(dá)到0.784；濕度指標(biāo)相關(guān)度最低，值為0.649。符合干旱區(qū)氣候干旱的特點(diǎn)。3期的RSEI與各個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)值為0.819，相比單指標(biāo)中值最高的干度指標(biāo)高出3.5%，比單指標(biāo)中值最低的濕度指標(biāo)高出17%，比各個(gè)單指標(biāo)的平均值(0.735)高出8%。顯然，RSEI的相關(guān)度高于其他單指標(biāo)，所以RSEI可用來綜合反映研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

3.2 博樂市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分析

表2是各年份綠度、濕度、干度和熱度指標(biāo)以及遙感生態(tài)指數(shù)RSEI的均值變化情況。從表2中可以發(fā)現(xiàn)，1997—2016年3期RSEI均值分別為0.250，0.302，0.422，呈上升的趨勢(shì)，說明研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在不斷改善。1997—2007年RSEI增長(zhǎng)幅度與2007—2016年的增長(zhǎng)幅度相比，2007—2016年的增長(zhǎng)幅度較大，說明在2007—2016年生態(tài)環(huán)境改善程度較大。分析表2中4個(gè)指標(biāo)值對(duì)PC1的貢獻(xiàn)度發(fā)現(xiàn)，綠度和濕度指標(biāo)為正值，說明綠度和濕度與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量成正相關(guān)；干度和熱度成負(fù)值，則干度和熱度與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量成負(fù)相關(guān)。同時(shí)3期4個(gè)指標(biāo)中濕度指標(biāo)的貢獻(xiàn)度始終是最小的，這符合干旱區(qū)的實(shí)際情況。近20 a，研究區(qū)綠度指標(biāo)總體呈上升趨勢(shì)，而干度和熱度總體呈下降趨勢(shì)，綠度指標(biāo)與RSEI指標(biāo)趨勢(shì)變化相同。

表1 博樂市遙感生態(tài)指數(shù)各指標(biāo)與RSEI的相關(guān)系數(shù)矩陣

注：MC為平均相關(guān)度； MC均為平均相關(guān)度的3期平均值。

表2 博樂市各年份4個(gè)指標(biāo)和遙感生態(tài)指數(shù)RSEI均值變化

注：貢獻(xiàn)率指對(duì)PC1的貢獻(xiàn)度。

3.3 博樂市遙感生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化動(dòng)態(tài)分析

為了對(duì)RSEI進(jìn)行可視化和定量化分析，將3期RSEI的結(jié)果以0.2為間隔劃分為5個(gè)等級(jí)，為差、較差、中、良、優(yōu)(見圖1)，并對(duì)各等級(jí)的面積和所占比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(見表3)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：①總的來看，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為差和較差的等級(jí)居于主導(dǎo)地位，各年份所占面積比重分別為80.24%，71.69%和61.59%，整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差。②1997年RSEI等級(jí)為良和優(yōu)的面積比例為11.24%，2007年增長(zhǎng)到14.34%，到了2016年所占比例為26.20%，從中可以看出1997—2016年RSEI呈上升狀態(tài)，說明博樂市近20 a生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到了很大的改善。③1997—2007年優(yōu)和良等級(jí)比例增長(zhǎng)了3.1%，2007—2016年增長(zhǎng)了11.86%，1997—2007年差和較差等級(jí)比例減少了8.55%，2007—2016年減少了10.1%，2007—2016年的RSEI增長(zhǎng)幅度較大，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的幅度較大。

圖1 博樂市1997-2016年遙感生態(tài)指數(shù)變化表3 博樂市1997-2016年生態(tài)等級(jí)和面積變化

RSEI等級(jí)1997年面積/km2百分比/%2007年面積/km2百分比/%2016年面積/km2百分比/%差2 863.0162.722 223.8148.72779.8317.08較差799.8517.521048.722.972 031.8644.51中388.848.52637.613.97557.0812.21良434.559.52635.4813.92543.8811.92優(yōu)78.311.7218.970.42651.9114.28

圖1是1997年、2007年和2016年3期的遙感生態(tài)指數(shù)RSEI圖，從圖上可以直觀地看出研究區(qū)近20 a遙感生態(tài)指數(shù)的變化情況。從3期RSEI圖像比較來看，RSEI等級(jí)為差的面積在不斷減少，良和優(yōu)的面積在不斷增加，說明研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在不斷的改善。受干旱區(qū)MODS系統(tǒng)影響，研究區(qū)整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差。研究區(qū)北部主要為山地，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，林地面積分布較廣，RSEI等級(jí)以優(yōu)和良為主；研究區(qū)中部主要為綠洲，具有良好的水源，耕地較多，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好；綠洲和山地之間主要為荒漠，分布較廣，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差。

3.4 博樂市遙感生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空差異分析

為了分析博樂市近20 a生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的時(shí)空差異變化，在基于RSEI指數(shù)5個(gè)等級(jí)劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)博樂市1997年和2016年RSEI指數(shù)進(jìn)行差值變化檢測(cè)，得到圖2和表4。

由表4可知，自1997—2016年博樂市生態(tài)環(huán)境狀況改善的面積為1 712.79 km2，占總面積的37.52%；變差的面積為101.35 km2，所占比例為2.22%，沒有明顯變化的面積為2 750.42 km2，所占比例為60.26%，改善的面積明顯大于惡化的面積，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總的來看呈改善的趨勢(shì)，但局部地區(qū)也存在惡化的現(xiàn)象。從圖2中發(fā)現(xiàn)，北部山地地區(qū)、綠洲區(qū)域以及南部和綠洲周圍的荒漠區(qū)域RSEI改善的面積較大，綠洲和山地之間的荒漠生態(tài)環(huán)境變化較小。北部山地為阿拉套山，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好，同時(shí)這些年來國(guó)家倡導(dǎo)森林資源保護(hù)，所以該地區(qū)RSEI以優(yōu)和良為主導(dǎo)，并呈現(xiàn)不斷改善的趨勢(shì)。研究區(qū)中部地區(qū)被博爾塔拉河貫穿，以綠洲為主，受人類活動(dòng)影響較大，具有大量的耕地，由于綠洲生態(tài)建設(shè)和開荒復(fù)耕，從1997—2016年綠洲范圍在不斷的擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也在不斷的改善。

圖2 博樂市1997-2016年RSEI變化檢測(cè)結(jié)果

但從圖2中發(fā)現(xiàn)，中部地區(qū)存在很多變差的區(qū)域，主要是由于西部大開發(fā)，城市的擴(kuò)張、建設(shè)用地的增加以及土地的不合理利用，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化。南部為天山西部北麓區(qū)域，隨著全球氣溫升高，冰雪融水增多，南部荒漠區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善。山地與綠洲之間的荒漠區(qū)域近20 a在一定程度上生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善，改善的區(qū)域主要分布在山地、綠洲邊緣，受人類活動(dòng)和荒漠生態(tài)建設(shè)影響，荒漠生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有一定的改善。

表4 博樂市1997-2016年RSEI檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié)論與討論

遙感生態(tài)指數(shù)RSEI耦合了綠度、濕度、干度和熱度指標(biāo)來反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，通過遙感技術(shù)手段，很大程度上避免了人為因素的影響，綜合、客觀、定量地反映了博樂市近20 a綠洲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化，為博樂市生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理提供了科學(xué)依據(jù)。

(1) 在利用綠度、濕度、干度和熱度指標(biāo)耦合RSEI指數(shù)時(shí)，綠度和濕度對(duì)RSEI指數(shù)起正相關(guān)作用，相反干度和熱度起負(fù)相關(guān)作用。其中濕度指標(biāo)在對(duì)RSEI指數(shù)的貢獻(xiàn)度中最小，主要是由于研究區(qū)地處干旱區(qū)，氣候干燥，濕度較小。

(2) 博樂市處于MODS系統(tǒng)內(nèi)，區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)較低，生態(tài)環(huán)境脆弱。近20 a，博樂市RSEI指數(shù)總體較低，但呈不斷上升趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在不斷改善。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的地區(qū)主要分布在植被覆蓋較高的北部山地和中部綠洲地區(qū)，其他荒漠地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差。從北到南，可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)的RSEI呈現(xiàn)出：好—差—好—差的分布。

(3) 根據(jù)博樂市生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的同時(shí)也存在部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)象。博樂市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體上呈改善的趨勢(shì)，改善區(qū)域主要分布在北部山地、中部綠洲和南部天山西部北麓荒漠區(qū)域。生態(tài)環(huán)境惡化的區(qū)域主要集中在中部綠洲的耕地和城鎮(zhèn)建設(shè)用地區(qū)域。

干旱區(qū)荒漠建設(shè)、綠洲化改善了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)也擴(kuò)大了人類的生存空間，但低水平、不合理的開發(fā)利用，也會(huì)很容易導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化。由于干旱區(qū)生態(tài)的脆弱性和綠洲與荒漠具有互為轉(zhuǎn)換性，不合理的土地利用很容易造成土壤退化，并且在很大程度上是不可逆轉(zhuǎn)的。在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，遵循自然規(guī)律，合理配置資源和土地利用，科學(xué)地進(jìn)行綠洲建設(shè)。

遙感生態(tài)指數(shù)主要依靠遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，對(duì)遙感影像的質(zhì)量以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理要求較高，不同區(qū)域的衛(wèi)星數(shù)據(jù)參數(shù)和大氣參數(shù)具有不同區(qū)域特性，本研究區(qū)的數(shù)據(jù)處理主要使用前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)方法，在數(shù)據(jù)處理參數(shù)選擇方面具有一定限制性。遙感生態(tài)指數(shù)在整體上可以有效的反映出區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況，但由于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的形成和發(fā)展受到多種因素的影響，遙感生態(tài)指數(shù)在一定程度上無法全面反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境。在今后研究中，需要根據(jù)研究區(qū)的具體情況，結(jié)合多方面生態(tài)環(huán)境要素進(jìn)行綜合分析。