区域生态地质环境遥感综合评价
摘 要:论文以景观生态学理论做指导,就福建沿海某工作区为题,结合区域生态地质环境特点和实际存在的生态问题,从遥感解译入手,由因子的选取,运用模糊数学的方法进行综合评价,最后通过制图体现结果,从而得出区域生态地质环境遥感的综合评价。
关键词:生态地质环境 遥感 评价
中图分类号:X1文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)03(b)-0151-03
The regional ecological geological environment of remote sensing comprehensive evaluation
LU Xiaohua
(Geological engineering institute of Fujian Province Fuzhou 350002)
Abstract:In landscape ecology theory guidance,fujian coastal a workspace topic,Combined with the regional ecological geological environment characteristics and the actual existence of ecological problems,Starting from the remote sensing,by selecting the factor, the fuzzy mathematics method of comprehensive evaluation,and finally through drawing,which reflects the remote region ecological geological environment of comprehensive evaluation.
Key Words:Ecological;Geological;Environment;Remote sensing;Evaluation
生态环境质量的好坏,直接影响着当地工农业生产建设和人民的生活质量,从而制约着社会经济的发展。对生态环境评价需对各方法进行研究,本文通过遥感解译的一些方法,对工作区生态环境质量进行综合评价。得出不同区域生态环境质量状况、存在问题和提出综合治理的对策措施,以为工作区生态环境保护、生态建设和工农业生产布局提供科学依据,是具有十分重要的理论意义和社会意义。由于生态环境综合评价方法目前正处于探索与发展阶段,为此,针对工作区的生态地质环境特点和实际存在的生态问题,就工作区生态环境综合评价方法进行研究,本文就一套符合工作区实际并可操作的方法,使对该区域评价工作能够顺利展开,从而促进工作区生态环境的保护和建设。
1 生态环境遥感综合评价指导思想及因子确定
福建沿海某工作区生态环境综合评价制图以景观生态学理论思想为指导的。景观是具有一定外部特征及内部结构的自然综合体,景观生态学则是从生态学的观点,研究景观这一自然综合体。多要素综合是景观生态学的理论基础与方法论基础。在评价之前,对工作区景观生态类型及空间格局进行了分析研究。景观生态类型的划分以地形、土壤、植被类型及其组合为基础。在前人工作的基础上,我们根据地形、土壤、植被的组合特征,划分工作区省主要景观生态类型。具体方法是以地形为骨架,以植被类型为基础,迭加土壤类型界限,根据卫片影像特征作适当修正。福建沿海某工作区主要景观生态类型有:山地赤红壤季雨林景观,山地黄壤常绿林景观,丘陵砖红壤季雨林景观,丘陵砖红壤灌丛景观,台地砖红壤灌丛景观,台地砖红壤人工植被景观,平原冲积海积土人工植被景观。在景观分类的基础上,研究景观生态格局。工作区景观生态格局的基本态势,是以西部中、低山山地景观为中心,向东部和南部沿海一带逐渐过度为沿海台地、平原景观类型,水平地带性较明显,只在中部红壤和黄壤区呈交错分布。
根据上面所述和研究区处于同一气候区,且垂直地带性分布并不明显,所以可认为影响本地区生态环境的纯自然因素应主要是地形、植被、土壤三个因素。并把评价因子细分为高度、坡度、土壤有机质含量和植被覆盖度四个指标项。通过模糊数学法综合评价,计算各单元累计分值,完成福建沿海某工作区的综合评价。
2 因子获取与模糊数学综合评价
2.1 因子获取
本区综合评价的各单因子的获取流程如图1。
2.1.1 地形高度和坡度的获取
本次福建沿海某工作区地形高度和坡度因子的获取主要是通过在ERDAS8.6软件平台矢量模块上数字化地形底图获得矢量数据,而后利用表面生成工具生成DEM栅格图像,通过计算而获得的。
2.1.2 植被覆盖率和土壤有机物含量的获取
本次工作区的植被覆盖率和土壤有机物含量均由TM影像数据计算获得。植被覆盖率由归一化植被指数计算得出:
土壤有机物含量可由下式计算得出:
2.2 模糊数学综合评价
模糊数学是用数学方法研究和处理具有“模糊性”现象的一种数学方法。而生态环境质量的好坏程度是典型的模糊问题。所以,通过采用数学模糊集理论来处理和评价问题的模糊数学法,可以把生态环境质量这类模糊问题清晰地刻画出来。评价方法主要分下面几步完成:(1)评价因子选择,本次评价主要选取上述四个因子(指标);(2)计算隶属度、建立模糊关系矩阵、进行单因子评价。根据模糊集理论,每个样点的各因子对于各级评价标准的隶属程度用隶属度μ(x)来刻画,0≤μ(x)≤1,隶属度愈大隶属资格愈高。隶属度以隶属函数来表示和计算。最后可计算得出各个样点的模糊关系矩阵,它表示样点各因子对于各级评价标准的隶属程度;(3)权重计算,权重就是各评价因子对生态环境质量好坏程度的贡献。
计算公式如下:i==,其中：i=1,xi为i因子的实际值;C0i为i因子各级标准平均值,即:C0i=()/L;Wi为i因子的权重。
该式表明,指数愈大其对环境质量权重愈严重,加权也愈大;④模糊综合评判,模糊综合评判是通过模糊关系矩阵和权重矩阵的复合运算而进行的评价。其物理意义为对各单项指标评价后进行加权和合成。
通过上述计算可得出福建沿海某工作区的生态环境综合评价图,见图2。
3 工作区生态环境综合评价结果
通过上述评价可把研究区分为四个等级区,见表1。由图2生态环境遥感综合评价图可知工作区生态环境质量类型主要为两种,良好级和一般级,而理想等级和较差等级所占比例都较小。
从全区景观生态格局看,生态质量呈现由中部山区向外依次降低的趋势,表现为中部—— 亚热带季雨林、雨林、常绿阔叶林等景观生态系统,呈理想状态;向外—— 丘陵地季雨林、灌丛生态系统大部分呈良好状态,多数为一般状态,少数为较差状态;周边—— 沿海平原的农田生态系统,少量为良好状态,部分为一般状态,部分为较差状态。
理想状态的生态环境质量区主要分布在工作区中的山区及丘陵地区,约占整个工作区面积的4.75%,其中福州市周围的低山及高丘陵地区比较集中。由于这一带高程一般都在500米以下,坡度较缓,植被覆盖率较高,植被类型都为高冠乔木,所在区域居民较少。其中部分地区为当地旅游区。本区具有生态系统结构完整,自我调节能力强等特点,故对于本等级地区可进行较大幅度地开发建设活动,建成生态旅游区等景点。
良好状态的生态环境质量区,约占整个工作区面积的24.33%,其特点就是生态环境基本未受破坏,生态系统结构尚完整,系统自我调节能力一般。有实地调查结果显示,本类型区域内植被主要为灌木林地区和部分农业作业区。由于本区的特点,故应该把本功能区划分为受保护区域,不应在本类型地区中开展大规模的工程建设活动。
生态环境质量一般状态的地区是工作区内分布最广泛的功能区,约占整个工作区的61.61%。本类型地区生态环境受到少量破环,生态系统尚可维持基本功能,在一般干扰条件下系统功能尚可恢复。在研究区中,本等级区域主要为人造环境,包括大部分的农业种植地、居民区、公路用地地区等。所以本区的人工活动痕迹非常明显,也是受污染最为严重的地区。其在环境功能上属于生态恢复区。
生态环境质量较差区,约占整个工作区的9.31%,本类型地区植被覆盖率很低,且植被类型主要为草本植被。该区具有生态环境受到较大破坏,生态系统结构有较大变化,系统功能降低,恢复困难等特点。对于该类型区的生态环境整治工作,应该进行科学论证,借以避免盲目治理,越治理越退化等现象的出现。
4 研究成果
(1)通过对研究区岸线的变迁遥感解译工作,可知福建沿海某工作区沿海海岸岸线整体呈蚀退型,这应是近几十年来海平面不断上升的结果。区内淤积主要发生在河口海湾地区,而且对河口海湾淤积造成影响的主要是区内发育的大小河流的泥沙携带量,从北部海域或南部海域进入区内的泥沙量对淤积的促进作用并不明显。因此,要彻底解决河口港湾的淤积问题,应该对河流上游进行整体规划,借以减少整个流域的水土流失量。但对本区岸线形态变化贡献最大的是各种人类工程活动,尤其是沿海各村镇的围海养殖。因此有必要对这类活动进行控制,对引起当地生态环境造成巨大影响的活动,应该采取果断措施。
(2)通过对闽江河口地区的专题解译,可知闽江口岸线既有冲刷也有淤进,但是变化不是很大,除部分地区围垦外;浅滩分布位置上有一定距离的偏移,面积上变化巨大,而且有大量新发育的浅滩形成;水下地形的变化也是冲刷与淤积并存,且其分布区域性不强。
(3)结合前人工作成果和不同期次遥感影像的解译工作,可知本区植被和土地均发生了较大规模的变化。耕地尤其居民周围大面积耕地的减少主要是城镇人口增多,建筑和交通用地增大的结果。而部分有林地或灌木林地面积的大量减小,则是当地农民开荒,大规模种植果、茶树的结果。因为农民是不会无缘无故的改变大面积原有土地类型的,只有在某种利益条件驱使下,不自觉的投入到大规模的破坏活动中。近年来,工作区内各县市的绿化工作虽也卓有成效,但部分地区的毁林破坏活动仍然存在,尤其在沿海地区。这些地区的渔民大面积的砍伐沿海防护林,而后在林中从事水产养殖活动。这种养殖方式,不仅使沿海防护林面积大大减少,最主要的是改变了沿海局部地区地下水的流场,造成人为海水入侵现象。
(4)通过研究选用各具有代表性因子对本区进行综合评价的结果可知,本区整体上生态环境还较好。但局部地区,尤其是沿海部分地区的生态环境近几十年来变化很大,部分地区植被严重退化,石漠化严重。对于这些问题应引起足够的重视,加强其原因调查工作力度,寻找有效的解决办法,恢复当地的生态环境。
(5)区内人类工程活动频繁,直接和间接导致的生态环境地质问题必定不少。必然对该区可持续发展和生态环境保护工作的影响。而且生态环境的保护与建设并没有引起当地政府和居民的足够重视。因此应加大环境保护的宣传力度,提高居民的环保意识。协调各部门的工作减少破坏活动,防止研究区的生态环境进一步恶化(如图2)。
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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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