刘燕娟

摘要：生态环境的现状已更加得到人们的重视，相关的保护工作已渐渐处于战略性地位。此文将对生态环境监测研究成果进行简要的阐述，再结合《全国生态环境监测与评价技术方案》的技术标准，以地理国情普查以及监测成果为基础，通过结合专业数据、专业的作业流程——影像处理、数据融合与消除、变化信息检测和数据更新、野外核查、生态环境状况指标计算等，开展区域性生态环境监测与评价，促进测绘地理信息成果的科学应用。

关键词：生态环境;监测;地理国情;变化信息检测

Practice of Environmental Monitoring Based on the Results of Geographical Conditions Census

LIU Yanjuan

（Guangxi Basic Geographic Information Center， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530023 China）

Abstract： The current situation of ecological environment has been paid more and more attention， and the related protection work has gradually been in a strategic position. This paper will briefly describe the research results of ecological environment monitoring， and then combined with the technical standards of "national ecological environment monitoring and evaluation technology program"， based on the geographical conditions census and monitoring results， through the combination of professional data， professional operation process image processing， data fusion and elimination， change information detection and data update， field verification， ecological environment monitoring In order to promote the scientific application of the results of Surveying and mapping geographic information.

Key Words： Ecological environment; Monitoring; Geographical conditions; Change information detection

十八大报告中首次提出了“经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设”五位一体建设的建设方向，其中生态文明建设，更是让我们人与自然、人与生态的关系朝着更加和谐的方向发展。生态文明建设的第一步就是对生态环境进行评估，然而在相应的生态环境评价中，其所采用的土地利用数据仍然不够精细，最终会影响到评估的准确性^[1]。基于此，本文先回顧近年来学术界对生态环境监测的相关研究成果，继而探索基于地理国情普查成果的广西生态环境监测与评价，通过结合专业数据、专业的作业流程，运用影像处理、数据融合与消除、变化信息检测和数据更新、野外核查、生态环境状况指标计算等功能，提高评价工作的科学性、规范性和高效性^[2]。

“广西生态环境监测与评价”项目主要来源于自治区环境监测中心站，是自治区生态环境监测与评价工作的重要组成部分，主要是基于最新的高分辨率卫星遥感影像数据，开展自治区生态环境质量现状和动态变化监测，并对其动态变化趋势进行分析评价，以持续推进自治区生态文明建设。

1 项目的主要目标与任务

本项目的主要目标是利用2016年广西卫星遥感数据解译结果，计算获取2016年广西土地利用/覆盖分布和2015年至2016年广西土地利用/覆盖分布的动态变化;根据《生态环境状况评价技术规范》（HJ/T192-2006）规定的生态环境状况评价的指标体系、计算方法和分组标准、土地利用/覆盖提取结果对广西生态环境质量进行评价，确定2015～2016年间广西生态环境质量变化幅度和趋势，从空间上分析广西生态环境质量发展情况，为制定生态保护和发展的对策提供科学依据^[3]。

本项目工作任务主要有：第一，2015年全区土地利用现状数据矢量坐标转换、信息抽取、图斑处理、代码分类等;第二，2016年高分影像正射校正、融合、镶嵌、匀光匀色、分县裁切等;第三，全区重点功能区县变化信息提取、数据更新;第四，全区生态环境状况指标结构特点的分析;第五，全区生态环境状况的评价，形成最终的数据成果^[4]。

此项目的监测范围为广西壮族自治区行政区域所辖范围的110个县（区）。

2 采用的数据及技术方法

2.1 数据资料分析

（1）全区2015年土地利用数据

由自治区环境监测中心站提供的2015年土地利用数据包含广西全区110个县（区）的数据，坐标系为1980西安直角坐标，3度带，数据格式为MDB，需经过坐标转换、代码转换，制作出2015年生态环境遥感土地利用底图。

（2）全区2016年最新卫星影像

2016年最新的高分1号、高分2号卫星影像，覆盖全广西重点生态功能区县，坐标系为WGS84，高分1号影像分辨率全色波段2米、多光谱8米，高分2号影像分辨率全色波段1米、多光谱4米，可用于识别变化图斑。

（3）全区2015年国情普查数据

2015年国情普查数据中的LCA（地表覆盖）层，其坐标系为2000国家大地坐标系，3度带，数据格式为GDB，可用于提取耕地类、草地类等三级类作为参考数据。

2.2 研究技术标准及技术流程

项目严格依照《全国生态环境监测与评价技术方案》的标准要求进行实施。主要技术流程如图1所示。

2.2.1 坐标系及投影参数

广西生态环境监测与评价中所有影像数据、土地利用/覆被数据的坐标系和投影类型及参数如下^[5]：坐标系：WGS84。投影方式：Albers Conical Equa投影，中央经线为东经110°，双标准纬线为北纬 25°和北纬47°，起始纬度12°，中央经线偏差和起始点偏差都为 0 。

2.2.2 影像处理

影像处理包含几何精校正、融合、镶嵌、匀光匀色、分县裁切等内容。

（1）几何精纠正

几何精纠正使用ERDAS精纠正模块，纠正模型为3次多项式，重采样方法选用 Bilinear采样，使用影像到矢量的精糾正方法，控制点选在道路交叉处、田角、桥梁两端等具有明显目标位置的点位，控制点均匀，布满整景影像，对误差进行计算，误差范围在2米以内，误差过大的删除。倘若纠正后的整景影像大部分地区偏差过大的，加入DEM进行正射纠正^[6]。

（2） 影像融合

高分影像包含多波段和全色波段，对影像进行融合。

（3）镶嵌和分县裁剪

分景影像得到后，进行分县影像镶嵌和裁剪，挑选覆盖各县域的影像，利用县域境界对影像进行裁剪，在ERDAS镶嵌模块下进行影像拼接。拼接方式使用基于权重的方法，利用多边形工具对拼接线手动修改，拼接线两侧尽可能多选用相同纹理的地物（道路、水域、林地等等），设置匀光、匀色和直方图匹配参数，完成镶嵌。

2.2.3 信息提取

信息抽取主要利用专题数据将代码分类中不能细分的类别进行二级、三级分类，完成2015年生态遥感监测数据底图的制作。

（1）耕地提取

在耕地中，水田细分为山区、平原、丘陵和坡地水田，旱地细分为山区、平原、丘陵和坡地旱地。在土地利用类型中并无以上几种类型，考虑到其与地形地貌有关，使用空间分析方法对其进行分类。

（2）草地提取

根据2015年全区地理国情普查数据分析和实地外业调绘情况，全区并无低覆盖草和高覆盖草类别，土地利用中的草类直接转化为生态遥感监测高覆盖草类别。

（3）建成区和非建成区建设用地提取

利用2016年广西全区建成区范围（市县范围）进行空间选择：将建成区范围内的建制镇转化为城镇用地，非建成区的建制镇转化为农村居民点。建成区范围内的风景名胜用地及特殊用地转化为城镇用地，非建成区的风景名胜用地及特殊用地转化为公共建设用地。

2.2.4 数据融合与消除

（1）矢量数据融合

使用ArcGIS融合工具，融合邻斑同码图斑，融合时不创建多部件要素。

（2）矢量数据消除

使用ArcGIS消除工具，对两大类数据分别进行零碎图斑消除：一类：耕地、林地、草地、未利用地;二类：水域、农村居民点和工矿用地。其中，一类数据图斑面积、二类数据中水库坑塘图斑面积、城镇用地、农村居民点图斑面积按指标要求进行消除;公交建设用地、河渠不做消除操作。

2.2.5变化信息检测和数据更新

（1）矢量数据命名方式和数据结构

各县（区）文件夹包含2015年数据、2016年数据、动态图层数据，文件夹以县（区）名称命名，文件夹下各数据命名方式：2015年数据：ld2015.shp，2016年数据ld2016.shp，动态图层数据dt+县代码.shp （如：dt450124.shp）。

（2） 变化信息检测

变化信息检测基于2015年生态遥感监测数据和2016年影像数据进行，使用的总体原则是从城镇到乡镇，从道路到耕地，从耕地到林地，主要围绕人类活动频繁向自然地貌或耕地扩张的区域。使用人工识别方法，建立解译对照表，在ArcGIS中创建活动数据层（update层），用于勾绘、编辑变化区域。

（3） 数据更新

2016年数据制作，使用ArcGIS更新工具，将活动数据层更新到2016年数据。动态图层数据制作，使用ArcGIS相交工具，将活动图层数据与2015年数据相交，生成动态图层数据，删除多余字段。

2.2.6野外核查

野外核查的目标主要有三个：（1）根据广西自然分类、人类活动的特征以及本次信息提取过程中遇到的问题，选择有代表性的路线来修正判读过程中出现的误判，检验本次遥感判读的正确率，并对判读数据进行内业修正;（2）通过选择有代表性的地物类型，建立遥感影像野外标志数据库;（3）结合生态调查典型案例分析，收集能反映区域生态功能、生态问题的野外相片、录相资料，为生态环境深度分析提供素材。

2.2.7 生态环境状况指标结构特点分析

（1）生物丰度指数

生物丰度指数指通过单位面积上不同生态系统类型在生物物种数量上的差异，间接地反映被评价区域内生物丰度的丰贫程度。指数值大，表明被评价区域内的物种种群及数量较为丰富。

（2）植被覆盖指数

植被覆盖指数指被评价区域内林地、草地、农田、建设用地和未利用地五种类型的面积被评价区域面积的百分比，用于反映被评价区域植被覆盖的程度。

（3）水网密度指数

水网密度指数指被评价区域内河流总长度、水域面积和水资源量占被评价区域面积的百分比，用于反映被评价区域水的丰富程度。指数值越大，表明被评价区域内的水越丰富。

（4）土地退化指数

土地退化指数是指被评价区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占被评价区域面积的百分比，用于反映被评价区域内土地退化程度。指数值越小，表明被评价区域内的土壤遭受的侵蚀越严重。

（5）环境质量指数

环境质量指数指被评价区域内受纳污染物负荷，用于反映评价区域所承受的环境污染压力。指数值越大，所承受的环境污染压力相对较小。

（6） 生态环境质量指数

生态环境状况指数（EI）是由生物丰度指数、植被覆盖度指数、水网密度指数、土地退化指数、环境质量指数等通过加权求和而到的一个数值，其数值的大小可反映被评价区域生态环境质量的好坏程度。

根据生态环境状况指数，将生态环境分为五级，即优、良、一般、较差、差。变化度分级分四级，即无明显变化、略有变化、明显变化、显著变化。

3 结语

本文详细地介绍了基于地理国情普查成果的生态环境监测与评价的影像处理、数据融合与消除、变化信息检测和数据更新、野外核查、生态环境状况指标计算等流程，此工作流程已在广西范围内开展的生态环境评价与监测中得到实践，并取得显著的成效，也以此为我国其他地区基于地理国情监测成果开展生态环境监测与评价工作提供些许借鉴。

参考文献：

[1]蔡政秒.地理国情普查标准时点核准中地表覆盖采集的注意事项[J].测绘与空间地理信息，2020，43（06）：148-149.

[2]靳春香，衣强，张岩，郭伟红，郭华，姚贵奇.地理国情普查数据在河南省区域水土流失动态监测中的应用研究[J].中国水土保持，2019（12）：26-28+32.

[3]游莹. 地理国情普查数据成果档案元数据管理研究[D].郑州航空工业管理学院，2019.

[4]王建强. 遥感技术在地理国情普查草地覆盖度估算中的应用[D].西安科技大学，2018.

[5]李攀，杨小琴，杜鑫.西藏地理国情普查在线服务系统设计与实现[J].地理空间信息，2019，17（04）：6-10+9.

[6]胡傳文，骆光飞，杨文敬，倪锡春.结合地理国情普查和监测数据的交通网络发展空间格局监测研究[J].测绘通报，2019（02）：131-136.