王晔立+何启明+王小鹏+王宁

摘 要：该文利用2000年的Landsat 5和2014年的Landsat 8卫星遥感数据提取反映生态环境的植被覆盖度、土壤指数、坡度等因素，在Envi5.1和Arcgis10.2支持下建立生态环境质量评价模型，评价了陇西县2000-2014年近15a的生态环境变化。结果表明：生态环境质量“差”级面积减少了31.23%，“较差”级面积增加了24.85%，生态环境质量“优”级面积减少了4.30%，“良”级面积增加了8.52%，“中”级面积增加了2.17%；南部和东部地区的生态环境呈现恶化趋势；生态环境质量显著变好的区域主要集中在中、北部地区。

关键词：生态环境；植被覆盖度；土壤指数；坡度；监测

中图分类号 X835 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）12-69-04

生态环境本身可能具有一定的脆弱性，对这种脆弱性进行分析与评价，对于促进区域可持续发展具有重要的理论意义和现实意义[1]。生态环境质量的优劣程度的评判，主要依靠定性或定量的分析。本文利用2000年的Landsat 5和2014年的Landsat 8卫星遥感数据提取反映生态环境的植被覆盖度、土壤亮度、坡度等因素，在Envi5.1和Arcgis10.2支持下建立了生态环境质量评价模型，然后用该模型评价了陇西县2000-2014年15a来的生态环境变化。

1 研究区域概况

陇西县位于甘肃省东南部，定西市中部，西北黄土高原渭河上游，地处中纬内陆，为温带大陆性季风气候，四季分明，日照充足，气候温和。位于东经104°18′48″～104°54′26″，北纬34°50′24″～35°23′54″。全县地势自西北向东南倾斜，海拔1 612～2 762m，年平均气温7.7℃，平均降雨量436.6mm，多集中在7～9月，其中7～8月降雨量约占全年降雨量的70%。境内山峦重叠，沟壑纵横，土质疏松。总面积2 408km2，耕地面积7.86万hm2。是全省43个国家扶贫开发重点县和国家六盘山连片特困地区扶贫开发重点县之一[2]。

2 数据来源与处理方法

2.1 数据来源 遥感图像通过美国USGS（http：//glovis.usgs.gov/）下载，30m分辨率DEM数据由（http：//glcfapp.umiacs.umd.edu）马里兰大学地球科学数据中心下载获得。遥感数据见表1，非遥感影像数据主要包括1：50 000地形图、陇西县行政区划图等。

表1 遥感数据

[轨道号＼&获取日期＼&传感器＼&所用波段＼&空间分辨率（m）＼&130/36＼&2000/6/14＼&Landsat TM5＼&3，4，5＼&30＼&130/36＼&2014/6/14＼&Landsat TM8＼&3，4，5＼&30＼&]

2.2 数据处理 数据处理主要是大气校正和影像图与行政区划矢量图相叠加裁剪出研究区范围。

3 研究方法与结果分析

本文选取植被覆盖度、土壤指数、坡度3个最基本的要素作为评价区域自然生态环境的生态因子。

3.1 植被覆盖度 在遥感应用领域，植被指数是一种反映地表植被信息的重要指标，已被广泛地用来定量评价植被覆盖及其生长状况[3]。计算公式如下：

NDVI=（ρNIR-ρR）/（ρNIR+ρR） （1）

式（1）中：ρNIR为近红外波段的反射率；ρR为红光波段的反射率。在Landsat-5TM分别为第4波段和第3波段，在Landsat-8TM中分别为第5波段和第4波段。

植被覆盖度是根据前人研究的NDVI估算模型：

FC=（NDVI-NDVImin）/（NDVImax-NDVImin） （2）

式（2）中：NDVI是归一化指标指数，NDVImax表示区域最大NDVI值，NDVImin表示区域最小的NDVI值。由于图像中不可避免的存在着噪声，NDVImax和NDVImin并不一定是最大NDVI值和最小的NDVI值，可以根据直方图分别取两头“拐点处”的值。

3.2 土壤指数 土壤指数同样采用裸土植被指数：

GRABS=M1-0.09178N1+5.58959 （3）

式（3）中：M1和N1分别为穗帽变换的绿度指数和土壤亮度指数。

3.3 坡度 侵蚀量和坡度呈正相关。地形模型计算，选择/Terrain/Topographic Modeling，选择DEM-30m文件，在Topo Model Parameters面板中，选择Slope。

4 结果与分析

4.1 生态因子归一化分析 因子因量纲不一致，必须归一化化，按照它们正向影响的大小，划分级别。

4.1.1 植被覆盖度 植被覆盖度分为10级，详见表2。2000年和2014年的植物覆盖度见图1、图2。

4.1.2 土壤指数 土壤指数划分为10级，质量越好值越大，见表3。2000年和2014年的土壤指数见图3、图4。

4.1.3 地形因子 划分10级坡度类型，坡度小分值高，见表4。2010-2014年坡度分级见图5。确定好归一化对照表后，利用ENVI下的密度分割工具进行归一化处理。

4.2 生态环境评价 按照国家环境监测总站制定的《生态环境质量评价技术规范》中提出的评价指标体系，将生态环境质量状况（EI）划分为5级，即优、良、一般、较差和差[4]，见表5。2000年和2014年生态环境评价见图6、图7。选择的评价模型是指数法与综合指数法：

EI=W1×Sv+W2×Ss+W3×St （4）

式（4）中：W1=0.7（植被覆盖度系数），W2=0.2（土壤指数系数），W3=0.1（坡度系数），Sv为植被覆盖度，Ss为土壤指数，St为坡度分级。

4.3 生态环境变化状况分析 依据生态环境状况变化度分级，将陇西县2014年生态环境质量综合评价结果与2000年综合评价结果进行对比（图6、7），得到了陇西县生态环境质量状况变化结果（表6）。由表6可知：（1）陇西县的生态环境质量总体上有所提高。陇西县生态环境质量变差的占4.21%，无变化的占8.25%，变好的占66.16%。生态环境质量“差”级面积减少了31.23%，“较差”级面积增加了24.85%，生态环境质量“优”级面积减少了4.30%，“良”级面积增加了8.52%，“中”级面积增加了2.17%，说明陇西县生态环境质量总体上得到了有效的提高。（2）陇西县2000-2014年生态环境质量等级以“较差”和“差”为主。由图6、7和表6可以看出：陇西县生态环境质量等级以“较差”级和“差”级为主，2000年二者面积合占约60%，2014年二者面积合占约56%。（3）中、北部地区生态环境质量显著变好。（4）南部和东部地区的生态环境呈现恶化趋势。生态环境状况由中部、北部两侧向南部和东部地区逐渐变差。

参考文献

[1]黄黎，沈连峰，吴明作，等.河南省生态环境脆弱性评价与分析[J].环境监测管理与技术，2006（4）：596-599.

[2]王桂琴.陇西县耕地土壤养分状况评价[J].甘肃农业，2013（13）：25-26.

[3]周文英，何彬彬.四川省若尔盖县生态环境质量评价[J].地球信息科学学报，2014（3）：314-318.

[4]王娟敏，杨联安，高雪玲，等.陕西省生态遥感监测与评价研究[J].水土保持通报，2006（12）：52-54.

（责编：张宏民）