基于遙感生態(tài)指數(shù)的阜新市生態(tài)質(zhì)量評(píng)估

王東升, 王小磊, 雷澤勇

基于遙感生態(tài)指數(shù)的阜新市生態(tài)質(zhì)量評(píng)估

王東升, 王小磊*, 雷澤勇

遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧阜新 123000

城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)及發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了日益增加的壓力, 如何多方位、客觀準(zhǔn)確并且快速地對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估是目前研究的一個(gè)重要方向。以遼寧省阜新市為研究區(qū)域,選取2000年、2008年和2016年的遙感影像作為基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù),借助ENVI5.1軟件作為數(shù)據(jù)處理平臺(tái),再結(jié)合主成分分析方法, 借助遙感生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)RSEI對(duì)阜新市的生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明: 2000年、2008年和2016年, 阜新市的生態(tài)質(zhì)量總體呈上升趨勢(shì); 2000—2016年間, 研究區(qū)RSEI主要由1、2級(jí)向3、4、5級(jí)轉(zhuǎn)變, 生態(tài)質(zhì)量變好和變壞的面積分別占總面積的53.28%和2.38%, 生態(tài)質(zhì)量變差的區(qū)域主要集中在阜新市東北的風(fēng)沙區(qū)和西南部盆地區(qū); 而阜新市西南部盆地區(qū)主要是市區(qū), 該區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變差主要在于近年來(lái)的城市快速發(fā)展, 東北部的風(fēng)沙區(qū)與科爾沁沙地接壤, 該區(qū)的環(huán)境變差在于所處地理位置以及防風(fēng)固沙林中部分林木出現(xiàn)退化現(xiàn)象等, 因此能否在快速城市化建設(shè)的同時(shí)重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與修復(fù), 成為阜新市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化的重要決定因素。

遙感;阜新市;遙感生態(tài)指數(shù);生態(tài)質(zhì)量

0 前言

生態(tài)環(huán)境(ecological environment)能夠?yàn)槿藗兲峁┳罨A(chǔ)物質(zhì)條件, 是人們生存的基本保障以及重要的物質(zhì)基礎(chǔ), 由此可見(jiàn),區(qū)域生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量狀態(tài)和人類的生活休戚相關(guān)。從多方位、客觀、準(zhǔn)確、快速測(cè)算區(qū)域生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量是當(dāng)今世界研究的一個(gè)重點(diǎn)。怎樣定量表達(dá)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的狀況以及其發(fā)展趨向, 以及如何對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)漸漸成為研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的研究方法并不能從整體進(jìn)行觀測(cè)研究, 對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化表達(dá)不清晰。遙感技術(shù)具有廣泛的空間探索范圍, 圖像具有周期性、宏觀性和現(xiàn)實(shí)性的特點(diǎn)[1]。使用遙感技術(shù)進(jìn)行研究, 可以從不同時(shí)空尺度對(duì)生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行研究, 全面、客觀分析生態(tài)環(huán)境變化, 在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用廣泛, 同時(shí)在區(qū)域生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)方面也是一種有效手段[2]。由于生態(tài)系統(tǒng)的形成和發(fā)展受到多種因素的影響, 因而生態(tài)質(zhì)量狀況需要從多方面進(jìn)行描述, 只用單方面或者某兩個(gè)方面的生態(tài)因子反映生態(tài)環(huán)境變化并不十分客觀。因此, 需要一個(gè)既簡(jiǎn)便又全面的指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、直觀、綜合的測(cè)評(píng)。遙感生態(tài)指數(shù)(remote sensing based ecological index, RSEI)完全基于遙感信息, 主要包括綠度、濕度、熱度、干度等多種生態(tài)因子[3-4]。該指數(shù)不僅能定量評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)質(zhì)量, 還可以在時(shí)間、空間上對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行高精度的可視化表達(dá)[5-6]。

阜新市作為遼寧省西北部地區(qū)的中心城市和裝備制造業(yè)配套基地[7], 2001—2020年間的總體規(guī)劃是城市轉(zhuǎn)型發(fā)展, 逐步把阜新市建設(shè)成為在經(jīng)濟(jì)方面繁榮發(fā)展, 在居住方面和諧適宜, 在生態(tài)方面環(huán)境良好的一座現(xiàn)代化的城市。為達(dá)到這一目標(biāo), 及時(shí)快速地監(jiān)測(cè)該地區(qū)的生態(tài)變化是首屈一指的任務(wù), 更是不可或缺的前提性工作。因此, 本研究基于遙感生態(tài)指數(shù)對(duì)阜新市進(jìn)行多指標(biāo)、大范圍、多時(shí)相的生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià), 分析并掌握2000—2016年間變化特征及趨勢(shì), 對(duì)于阜新市生態(tài)城市的建設(shè)及生態(tài)環(huán)境治理具有一定的理論支撐作用。

1 研究區(qū)概況

阜新市位于遼寧省西部, 以低山丘陵區(qū)為主, 地勢(shì)特征一方面呈現(xiàn)為西北高, 而東南低; 另一方面則為西南較高, 東北較低。阜新市的氣候類型屬于北溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候, 氣候的主要特點(diǎn)是四季分明, 雨熱同季[8]。

圖1 阜新市行政區(qū)劃圖

Figure 1 The administrative zoning map of Fuxin

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

2001年, 作為全國(guó)第一個(gè)資源型城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型試點(diǎn)的阜新市開(kāi)啟了經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的道路。為了研究阜新市開(kāi)始經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型后的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量情況, 本文選取了2000年、2008年和2016年三期遙感影像, 從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站下載。為了盡量減少因季節(jié)等差異對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響, 遙感影像的時(shí)間均選擇9月份, 且影像的云量均低于0.2。之后對(duì)影像進(jìn)行一系列的預(yù)處理, 主要包括輻射定標(biāo)、幾何校正、裁剪等步驟[9-11], 得到阜新市的基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù), 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各生態(tài)指標(biāo)的計(jì)算并分析。

2.2 研究方法

2.2.1 遙感生態(tài)指數(shù)分量指標(biāo)計(jì)算

應(yīng)用遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI), 對(duì)阜新市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。RSEI指數(shù)主要包括綠度、濕度、熱度和干度4個(gè)指標(biāo)[12-14], 分別采用植被指數(shù)、濕度分量、地表溫度、裸土指數(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行表示[15-16]。綠度指標(biāo)是檢測(cè)植物生長(zhǎng)狀況的最佳指示因子, 同時(shí)也是反映植被覆蓋度、葉面積指數(shù)等的重要指標(biāo); 濕度指標(biāo)與土壤退化等生態(tài)環(huán)境變化密切相關(guān), 可以較好的反映地表植被、水體和土壤的濕度狀況, 可以通過(guò)遙感纓帽變換獲得; 由于在城市環(huán)境中, 建筑用地和裸土面積是城市地表干度的重要指標(biāo), 建筑指數(shù)和土壤指數(shù)分別能對(duì)建設(shè)用地和裸地狀況進(jìn)行較好的表達(dá), 因此干度指標(biāo)由土壤指數(shù)和建筑指數(shù)合成的指數(shù)來(lái)表達(dá); 本研究用地表溫度來(lái)代表熱度指標(biāo), 充分考慮了溫度變化對(duì)生態(tài)環(huán)境狀況的反應(yīng), 地表溫度是反映地球表面自然生態(tài)環(huán)境狀況的重要指標(biāo)之一, 對(duì)生態(tài)環(huán)境有重要的意義。然后再對(duì)以上4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析, 客觀的確定每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

圖2 阜新市遙感影像

Figure 2 Fuxin Remote Sensing Image

(1) 綠度指標(biāo)(NDVI):利用歸一化植被指數(shù)(NDVI)來(lái)計(jì)算[17], 公式為:

式中:和分別表示近紅外波段和可見(jiàn)光紅波段的反射率。

(2) 濕度指標(biāo)(Wet): 通過(guò)纓帽變換得出的濕度分量來(lái)計(jì)算[18], 公式為:

式中:為遙感影像各波段的反射率。

(3) 干度指標(biāo)(): 通過(guò)計(jì)算裸土指數(shù)和建筑指數(shù)合成得到干度指標(biāo)[19], 其公式為:

=(+)/2

(4) 熱度指標(biāo)(): 首先計(jì)算出傳感器處的溫度, 然后再進(jìn)行比輻射率的校正轉(zhuǎn)化為地表溫度(LST)得到熱度指標(biāo)[20],其公式為:

=/[1+(×/)×ln]

式中:為地表溫度;為傳感器處溫度值;為中心波長(zhǎng);為波段反射率;為比輻射率。

2.2.2 遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)計(jì)算

(1) 主成分計(jì)算。

主成分分析(PCA)是多波段遙感圖像變換增強(qiáng)常用的方法之一, 是通過(guò)線性變換將多個(gè)變量選出較少個(gè)數(shù)重要變量, 在遙感上主要用于壓縮數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)解釋[21-23]。通過(guò)利用主成分變換來(lái)進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定, 可以有效避免人為等其它因素對(duì)其產(chǎn)生的影響, 使其結(jié)果能夠只依靠數(shù)據(jù)自身性質(zhì)。在計(jì)算出主成分之前, 首先應(yīng)對(duì)四個(gè)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理, 使其數(shù)值處于0—1之間, 然后再進(jìn)行PCA計(jì)算, 計(jì)算出四個(gè)指標(biāo)的第一主成分。

(2) 遙感生態(tài)指數(shù)計(jì)算

在計(jì)算出不同年份四個(gè)指標(biāo)的PC1之后, 再用1減去PC1, 得出遙感生態(tài)指數(shù)RSEI0; 然后再對(duì)其進(jìn)行歸一化處理, 目的是使其數(shù)值大小能夠在0—1之間[24], 最后得到RSEI。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)RSEI指數(shù)的評(píng)價(jià)原則以及評(píng)價(jià)方法的要求, 首先將阜新市2000年、2008年和2016年三個(gè)年份的RSEI指數(shù), 每隔0.2為一個(gè)等級(jí), 分成5個(gè)生態(tài)等級(jí), 依次為: 一級(jí)在區(qū)間[0,0.2], 代表差, 二級(jí)在區(qū)間(0.2,0.4], 代表較差, 三級(jí)在區(qū)間(0.4,0.6], 代表中等, 四級(jí)在區(qū)間(0.6,0.8], 代表良, 五級(jí)在區(qū)間(0.8,1.0], 代表優(yōu), 以此對(duì)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境的時(shí)空變化進(jìn)行可視化和定量化分析[25]。再利用遙感變化檢測(cè)方法, 對(duì)研究區(qū)阜新市的生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行紅色、綠色和黃色差值變化檢測(cè)。

3 結(jié)果與分析

3.1 阜新市遙感生態(tài)指數(shù)的時(shí)空變化

由表1可以看出, 阜新市在2000—2016年間, RSEI指數(shù)4個(gè)指標(biāo)中NDVI和Wet均為正值, 說(shuō)明兩者對(duì)阜新市的生態(tài)環(huán)境起積極的促進(jìn)作用, 而另外兩個(gè)指標(biāo)則為負(fù)值, 起著負(fù)面影響的作用。2000年、2008年和2016年三個(gè)年份的第一主成分的特征值貢獻(xiàn)率都在85%以上, 說(shuō)明第一主成分已經(jīng)集中了四個(gè)指標(biāo)的大部分特征, 并且四個(gè)分量指標(biāo)對(duì)第一主成分的貢獻(xiàn)度相對(duì)穩(wěn)定。

經(jīng)計(jì)算可得出2000年、2008年和2016年的RSEI的均值分別為0.576、0.687和0.621, 2000—2008年的RSEI值由0.576增長(zhǎng)到了0.687, 而2008—2016年的RSEI值又由0.687下降到了0.621, RSEI值總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì), 說(shuō)明2000—2016年阜新市的生態(tài)環(huán)境總體上得到有效改善。

表1 指標(biāo)第一主成分

由表2可以看出:

(1) 整體來(lái)說(shuō), 2000—2016年阜新市的環(huán)境質(zhì)量主要以中等為主, 中等所占比例分別為51.79%、74.52%、85.42%, 尤其在2008年和2016年, 中等所占比例最大, 其次是良, 所占比例分別為20.17%、13.36%, 差、較差所占比例較小, 因此阜新市整體的生態(tài)環(huán)境處于中等狀態(tài)。

(2) 從單一年份來(lái)看, 2000年, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以中等為最高, 占整個(gè)區(qū)域的近1/2, 差、優(yōu)占比很小, 分別為0.57%和0.02%, 較差所占比例較大, 為45.47%; 2008年, 生態(tài)環(huán)境狀況差和優(yōu)所占比例最小, 分別為0.50%和0.09%, 中等所占比例最高, 占比為74.52%, 良所占比例僅次于優(yōu), 為20.17%; 2016年, 生態(tài)環(huán)境狀況差和優(yōu)仍然最低, 為0.51%和0.01%, 中等最高, 為85.42%, 其次為良, 占比為13.36%。

(3) 從3個(gè)年份變化來(lái)看, 2000—2016年間, 優(yōu)所占比例呈先上升再下降的趨勢(shì), 總體變化不大; 中等所占比例呈上升趨勢(shì), 總體上升33.77%, 良所占比例呈先上升后下降趨勢(shì), 從2000年的2.15%到2008年的20.17%, 上漲18.02%, 后又開(kāi)始下降, 到2016年, 良所占比例為13.36%, 說(shuō)明阜新市在快速城市化發(fā)展的過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不夠, 但從整體來(lái)看, 阜新市的生態(tài)環(huán)境在經(jīng)過(guò)明顯改善后仍有部分區(qū)域遭到不同程度的破壞, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量略有下降; 差和較差在2000—2016年所占比例總值減少明顯, 這說(shuō)明生態(tài)環(huán)境差的區(qū)域得到優(yōu)化治理, 當(dāng)?shù)氐木用裆瞽h(huán)境的質(zhì)量是處于一個(gè)逐漸變好的態(tài)勢(shì)。

由圖3可以發(fā)現(xiàn), 2000年, 阜新市生態(tài)質(zhì)量中等級(jí)的區(qū)域占據(jù)研究區(qū)的一半左右, 主要分布在阜新市的西南部, 主要包括耕地、草地及部分林地; 其次為較差等級(jí)的區(qū)域, 占比近乎一半, 主要分布在阜新市的東北部地區(qū), 主要原因在于阜新市的東北部和著名的科爾沁沙地接壤, 生態(tài)環(huán)境受荒漠化的影響較大, 雖營(yíng)造了大面積的防護(hù)林, 但依然未能阻止風(fēng)沙的侵蝕; 2008年, 經(jīng)過(guò)多年的退耕還林還草、各種防風(fēng)固沙林等多項(xiàng)針對(duì)荒漠化的措施的實(shí)施, 在阜新市東北部地區(qū)建立起道道綠色屏障以阻止風(fēng)沙的侵蝕, 并且取得了一定的成效, 阜新市的生態(tài)環(huán)境也有了較大的好轉(zhuǎn), 生態(tài)質(zhì)量較差等級(jí)的面積占比大幅下降, 中等級(jí)占比上升明顯; 2016年, 阜新市城市化建設(shè)的快速發(fā)展導(dǎo)致了生態(tài)質(zhì)量?jī)?yōu)、良等級(jí)面積占比均有所下降, 但下降比例不是大, 阜新市中等級(jí)的面積占比仍為主導(dǎo)。

3.2 阜新市遙感生態(tài)指數(shù)變化的空間分布

從表3可以看出:

(1) 2000—2008阜新市地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件狀況變差的面積為111.41 km2, 約占總面積的1.07%, 而生態(tài)環(huán)境條件變好的面積達(dá)6071.47 km2, 占總面積的58.33%, 生態(tài)條件變好面積大于變差面積, 這說(shuō)明阜新市在2000—2008年間, 整個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在變好, 在某些區(qū)域的生態(tài)環(huán)境治理效果明顯。

表2 阜新市遙感生態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖3 阜新市2000—2016年遙感生態(tài)指數(shù)分級(jí)圖

Figure 3 Classification map of remote sensing ecological index of Fuxin from 2000 to 2016

(2) 2008—2016間, 阜新市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況變差的面積為1624.40 km2, 所占比例約為15.61%, 而生態(tài)環(huán)境變好的面積只有1277.64 km2, 占總面積的12.27%, 生態(tài)條件變差面積要多于變好面積, 說(shuō)明阜新市在2008—2016年間, 生態(tài)環(huán)境狀況有下降態(tài)勢(shì), 盡管整體生態(tài)環(huán)境仍以良好為主, 但部分地區(qū)的生態(tài)環(huán)境卻遭到一定程度的破壞, 因此, 在治理生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差區(qū)域的同時(shí)應(yīng)注意對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù), 避免出現(xiàn)顧此失彼的情況。

(3) 2000—2016年間, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變好面積為5546.21 km2, 所占比例為53.28%, 變壞面積不大, 為248.03, 占比只有2.38%, 可見(jiàn)變好面積遠(yuǎn)大于變差面積, 生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì)明顯, 說(shuō)明阜新市在城市化的發(fā)展中對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視程度也日趨增大, 并且在生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面取得一定的成效, 但仍有部分地區(qū)的環(huán)境問(wèn)題亟待解決, 總體來(lái)看, 2000—2016年間, 生態(tài)質(zhì)量改善明顯。

從圖4可以看出:

2000—2008年間, 阜新市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈明顯變好趨勢(shì), 不變區(qū)域面積變化較大; 2008—2016年間, 阜新市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量大部分呈不變趨勢(shì), 有部分區(qū)域變差, 變差的地區(qū)主要分布在阜新市的西南部和東北部?？傮w來(lái)看, 2000—2016年間, 阜新市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善, 變好的面積超過(guò)總面積的50%, 但仍有少數(shù)區(qū)域生態(tài)條件變差, 尤其在阜新市的東北部和西南部仍然有小部分生態(tài)環(huán)境處于變差狀態(tài), 因?yàn)楦沸率械臇|北地區(qū)位于著名的科爾沁沙地南緣, 受風(fēng)沙侵害影響較大, 盡管各種防沙治沙措施不斷, 也取得一定的成效, 但自2008年起阜新的氣候干旱, 地下水位下降, 植被退化現(xiàn)象明顯, 可見(jiàn)要徹底解決沙漠化問(wèn)題仍任重道遠(yuǎn); 阜新市西南部, 主要是市區(qū)及周邊城鎮(zhèn), 近些年由于城市經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型建設(shè)的不斷發(fā)展, 工程建筑、道路的修建及放牧和樹木的過(guò)度砍伐等人類活動(dòng), 導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞, 不過(guò)整體來(lái)看阜新市的生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)向好發(fā)展趨勢(shì)。

表3 阜新市遙感變化監(jiān)測(cè)

圖4 阜新市2000年、2008年、2016年生態(tài)環(huán)境變化圖

Figure 4 Changes in ecological environment in Fuxin in 2000, 2008 and 2016

4 討論

4.1 影響阜新市生態(tài)環(huán)境變化的自然因素

綠度、濕度、熱度和干度這四個(gè)生態(tài)指標(biāo)是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分, 結(jié)合這四個(gè)指標(biāo)構(gòu)建的生態(tài)指數(shù)RSEI可以較好的反應(yīng)阜新市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。大氣降水是地表水和地下水的補(bǔ)給來(lái)源, 降水量的多少基本反映了阜新市水資源的豐枯狀況[26-27]。下圖為1961—2015年阜新市年降水量距平曲線圖和年平均氣溫圖, 可以看出: 阜新市的年平均降水量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì), 而年平均氣溫呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

圖5 阜新市年降水量距平曲線

Figure 5 Annual precipitation anomaly curve of Fuxin

圖6 阜新市年平均氣溫

Figure 6 Annual average temperature of Fuxin

在整個(gè)研究區(qū)域中, 與生態(tài)環(huán)境呈正相關(guān)的綠度和與生態(tài)環(huán)境呈負(fù)相關(guān)的熱度對(duì)生態(tài)指數(shù)RSEI的貢獻(xiàn)率最大, 這與全球氣候變化背景下, 中國(guó)西北干旱區(qū)氣候呈現(xiàn)明顯的熱島效應(yīng)相對(duì)應(yīng)[28]。在研究期間內(nèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境起正相關(guān)的濕度對(duì)RSEI指數(shù)的貢獻(xiàn)率最小, 主要是由于研究區(qū)地處干旱區(qū), 在研究時(shí)段內(nèi), 阜新市的氣候以高溫、干燥、降水偏少為主, 水分條件和溫度都是制約植物生長(zhǎng)的主要因子, 影響著植物群落的生態(tài)學(xué)過(guò)程和植物的生長(zhǎng)周期, 加上蒸發(fā)量大, 不利于生態(tài)的恢復(fù)[29]。

阜新市近幾年來(lái)出現(xiàn)霧霾天氣, 霧霾的形成和持續(xù)時(shí)間不僅和地理位置以及人類活動(dòng)有關(guān), 和天氣條件也密切相關(guān)。近十幾年來(lái), 阜新市的氣候變化明顯, 降水量減少, 氣溫升高, 氣候干燥, 加上城市建設(shè)發(fā)展迅速, 高層城市建筑影響近地面的空氣流通, 除此之外, 由于化工企業(yè)的集聚, 引起大氣中微觀環(huán)境變化, 從而使環(huán)境質(zhì)量受到一定的影響。

4.2 影響阜新市生態(tài)環(huán)境變化的人為因素

生態(tài)環(huán)境受人類活動(dòng)的影響很大。隨著人口的增長(zhǎng), 對(duì)糧食等需求加大, 對(duì)耕地的需求面積增大, 通過(guò)開(kāi)墾草地、砍伐樹木等將其發(fā)展成為耕地來(lái)滿足需求, 導(dǎo)致林草地面積減少, 生態(tài)環(huán)境受到破壞。自2001年開(kāi)始, 阜新市開(kāi)始經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型, 城市化建設(shè)快速發(fā)展, 以高鐵為主的交通建設(shè)項(xiàng)目迅速開(kāi)展, 由于各類項(xiàng)目的建設(shè)占用林地、耕地、建設(shè)用地等, 在快速發(fā)展的同時(shí)生態(tài)環(huán)境仍遭到一定的破壞。在阜新市東北部風(fēng)沙區(qū), 生態(tài)環(huán)境沙化嚴(yán)重, 多年來(lái)實(shí)施防沙治沙、退耕還林等多項(xiàng)生態(tài)工程建設(shè), 又對(duì)阜新市的煤礦開(kāi)采礦區(qū)積極開(kāi)展礦區(qū)修復(fù)治理, 截至2016年末, 阜新市區(qū)域林地面積占區(qū)域總面積百分比超過(guò)25%; 草地面積占區(qū)域總面積的8%左右, 植被覆蓋度明顯上升, 相比2000年生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。

5 結(jié)論

(1) 2000—2016年以來(lái), 阜新市的生態(tài)環(huán)境狀況整體呈現(xiàn)良好狀態(tài), 尤其是2016年, 生態(tài)環(huán)境狀況差和較差的區(qū)域所占比例非常小, 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提高, 但在2008—2016年間, 阜新市西南盆地和東北部的風(fēng)沙區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況仍處于下降趨勢(shì)。自2001年阜新市開(kāi)始經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型, 城市建設(shè)迅速發(fā)展, 因此, 呼吁政府在城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的同時(shí), 環(huán)境的保護(hù)也是不可忽視的關(guān)鍵問(wèn)題, 減少因城鎮(zhèn)發(fā)展等引起生態(tài)條件的再次破壞。

(2) 從阜新市生態(tài)變化監(jiān)測(cè)情況來(lái)看, 阜新市生態(tài)條件整體呈現(xiàn)明顯變好, 有大部分平原區(qū)域的生態(tài)條件保持不變, 變差比例較小, 但值得注意的是阜新市西南盆地部分地區(qū)和東北部風(fēng)沙地區(qū)的生態(tài)條件仍需要重點(diǎn)關(guān)注。

[1] 張少杰, 孫凱. 內(nèi)蒙古北柳圖廟地區(qū)遙感地質(zhì)解譯及礦化蝕變信息提取[J]. 世界有色金屬, 2018, 499(7): 275–277.

[2] 楊江燕, 吳田, 潘肖燕, 等. 基于遙感生態(tài)指數(shù)的雄安新區(qū)生態(tài)質(zhì)量評(píng)估[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2019, 30(1): 277–284.

[3] 徐涵秋. 城市遙感生態(tài)指數(shù)的創(chuàng)建及其應(yīng)用[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33(24): 7853–7862.

[4] 王士遠(yuǎn), 張學(xué)霞, 朱彤, 等. 長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的遙感評(píng)價(jià)[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2016, 35(10): 1269–1278.

[5] 張曉東, 劉湘南, 趙志鵬, 等. 農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)——以寧夏鹽池為例[J]. 干旱區(qū)地理, 2017, 40(5): 1070–1078.

[6] 常中兵, 秦奮, 韓志剛, 等. 基于RS和GIS的河南省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)[J]. 水土保持通報(bào), 2017, 37(4): 132–137.

[7] 劉影. 優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境在阜新轉(zhuǎn)型升級(jí)中的地位和作用[J]. 中國(guó)商論, 2018(3):150–152.

[8] 張哲. 煤炭城市的社會(huì)空間轉(zhuǎn)型分析[D]. 東北師范大學(xué), 2010.

[9] 楊一鵬, 王橋, 肖青, 等. 基于TM數(shù)據(jù)的太湖葉綠素a濃度定量遙感反演方法研究[J]. 地理與地理信息科學(xué), 2006, 22(2): 5–8.

[10] 黃曉軍, 李秉柏. 雷達(dá)遙感影像在水稻信息提取及估產(chǎn)方面的技術(shù)研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009(6): 432–435.

[11] 王爾美, 李衛(wèi)國(guó), 顧曉鶴, 等. 基于光譜特征分異的玉米種植面積提取[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 33(4): 822–827.

[12] 張朋興, 袁希平, 甘淑. 基于遙感生態(tài)指數(shù)的江川區(qū)生態(tài)環(huán)境變化分析[J]. 環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù), 2018, 30(05): 29–33.

[13] 張浩, 杜培軍, 羅潔瓊, 等. 基于遙感生態(tài)指數(shù)的南京市生態(tài)變化分析[J]. 地理空間信息, 2017(2): 58–62.

[14] 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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 27(12): 3913–3919.

[15] 徐涵秋. 水土流失區(qū)生態(tài)變化的遙感評(píng)估[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2013, 29(7): 91–97.

[16]劉盼, 任春穎, 王宗明, 等. 南甕河自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量遙感評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 29(10): 191–200.

[17] 陳江玲, 徐京華, 李國(guó)明, 等. 基于時(shí)序NDVI的昭覺(jué)植被覆蓋度變化研究[J]. 測(cè)繪與空間地理信息, 2016(11): 72–74.

[18] 弓盛洋. 基于遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)的濮陽(yáng)市生態(tài)變化評(píng)估[J]. 能源與環(huán)境, 2015(1): 62–64.

[19] 侯學(xué)會(huì), 李新華, 隋學(xué)艷, 等. 近30年黃河三角洲生態(tài)環(huán)境遙感評(píng)價(jià)[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018, 50(2): 7–12.

[20] 涂梨平. 利用Landsat TM數(shù)據(jù)進(jìn)行地表比輻射率和地表溫度的反演[D]. 浙江大學(xué), 2006.

[21] 蔣博文. 基于PCA變換的多光譜圖像降維方法研究[J]. 信息技術(shù), 2012(8): 98–101.

[22] 吳一全, 沈毅, 曹照清. 基于KICA的多時(shí)相遙感圖像變化檢測(cè)[J]. 測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào), 2014(3): 263–268.

[23] 洪順英, 張紅英, 申旭輝, 等. 南京市活動(dòng)斷層衛(wèi)星遙感圖像的研究[J]. 遙感信息, 2007(4): 46–50.

[24] 楊鳳海, 宋佳佳, 趙燁榮, 等. 東北黑土水土流失區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2018(9): 1580–1587.

[25] 王俊祺, 潘文斌. 生態(tài)環(huán)境變化遙感評(píng)價(jià)指數(shù)的應(yīng)用研究—以敖江流域?yàn)槔齕J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2014, 39(12): 186–190.

[26] 程同福. 天山北坡金溝河流域降水特性及變化規(guī)律分析[J]. 水利水電快報(bào), 2016, 37(5): 8–10.

[27] 付佳君, 王迪, 謝超, 等. 阜新市水資源困境及對(duì)策建議[J]. 赤峰學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2016(23): 120–122.

[28] 丁文學(xué). 新疆瑪納斯河徑流量年內(nèi)變化與氣候因子的非線性相關(guān)分析[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2017(1) 56–63.

[29] 王麗春, 焦黎, 來(lái)風(fēng)兵. 基于NDVI的新疆瑪納斯湖濕地植被覆蓋度變化研究[J]. 冰川凍土, 2018, 40(1): 176–185.

Ecological change assessment of Fuxin based on remote sensing ecological index

WANG Dongsheng, WANG Xiaolei*, LEI Zeyong

Liaoning Technical University, Fuxin Liaoning 123000, China

The continuous advancement and development of urbanization has brought increasing pressure on the ecological environment. How to evaluate the regional ecological environment quality in a multi-faceted, objective, accurate and rapid manner is an important direction of current research. Taking Fuxin of Liaoning Province as the research area, the remote sensing images of 2000, 2008 and 2016 were selected as the basic research data, and the ENVI5.1 software was used as the data processing platform, combined with the principal component analysis method, and the remote sensing ecological environment quality evaluation index. The evaluation index RSEI assesses the ecological quality of Fuxin. The results showed that in 2000, 2008 and 2016, the ecological quality of Fuxin was generally on the rise. From 2000 to 2016, the RSEI of the study area changed from level1, 2 to level 3, 4 and 5, and the ecological quality was improved and deteriorated. The areas with improved ecological quality and deterioration accounted for 53.28% and 2.38% of the total area respectively. The areas with obvious changes in ecological quality were mainly concentrated in the northeast and southwest of Fuxin. The main reason lies in the continuous advancement and development of urbanization in Fuxin in recent years. The environmental problems of the series, as well as the desertification problems were brought about by the impact of Horqin Sandy Land.Whether it can give high priority to the ecological environment while fully carrying out rapid urbanization determines the protection of ecological environment. The investment in desertification control has become an important determinant of the changes in the ecological environment quality of Fuxin.

remote sensing;Fuxin;remote sensing ecological index;ecological quality

10.14108/j.cnki.1008-8873.2020.03.013

X87

A

1008-8873(2020)03-088-07

2019-05-10;

2019-08-09

國(guó)家自然科學(xué)基金(315030477)

王東升(1963—), 男, 遼寧撫順人, 教授, 博士, 主要從事遙感生態(tài)評(píng)價(jià)方面研究, E-mail: lnwds@sina.com

王小磊(1990—), 男, 遼寧阜新人, 碩士, 研究方向?yàn)檫b感生態(tài)評(píng)價(jià), E-mail: 1018650872@qq.com

王東升, 王小磊, 雷澤勇. 基于遙感生態(tài)指數(shù)的阜新市生態(tài)質(zhì)量評(píng)估[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(3): 88–94.

WANG Dongsheng, WANG Xiaolei, LEI Zeyong. Ecological change assessment of Fuxin based on remote sensing ecological index[J]. Ecological Science, 2020, 39(3): 88–94.