干旱区生态耗水遥感模型及应用分析

2013-08-15赵晓燕

黑龙江水利科技 2013年1期

关键词：沙漠化干旱区遥感技术

赵晓燕

( 新疆水利水电勘测设计研究院遥感信息中心，乌鲁木齐830000)

0 引言

干旱区就是气候干旱的地区，地球上的干旱区大约占整个陆地面积的30%。干旱区降水量较少，具有多变性，日夜温差较大，水分的蒸发量远远大于地面降水量。

干旱区一般风沙较大，日照很强，由于水分严重不足，限制了各种植被的生长，因此，干旱区的植被覆盖率很小。但是由于干旱区的热量非常充足，如果将其合理的利用起来，将会成为农作物的高产地区，我国新疆地区就是其中的代表。［1］

一般情况下，干旱区的地貌特征大多以荒漠地貌以及风沙地貌为主，植被则以灌木以及耐寒性强的草类为主。

干旱区的形成与人类的活动密切相关，随着全球水资源问题的日益凸显，干旱区也带来了一系列的问题，如:生物多样性减少、草场严重退化、土地沙漠化、盐碱化等等，这些随之而来的生态问题也严重地影响了干旱地区经济的发展。

在干旱区带来的一系列问题之中，土地盐碱化和沙漠化是干旱区带来的主要灾害，其中尤以沙漠化影响范围最为广泛，影响时间也最为长远。从全球范围内来看，沙漠化也逐渐成为当前人类面临的主要环境挑战之一。

在我国，沙漠化的地区包括北方的干旱及半干旱地区。由于气候环境的恶化以及人为的破坏，很多地方逐渐沙漠化，严重的影响了该地区的国民经济发展。

干旱区生态资产的评估包括生态系统的服务价值评估以及自然资产的整体估价。目前，对干旱区生态系统的服务价值评估以及自然资产的评估已经引起了全国范围内专家和学者的关注，许多国内外的专家学者、国际组织、政府部分都开展了类似的生态系统评估，将干旱区的生态资产纳入了整个国家国民经济的核算中，并取得了良好的成果。［2］

1 干旱区生态系统评估概况［3］

对于干旱区生态系统的评估雏形最早可以追溯到20 世纪20年代的美国，20 世纪70年代末，美国建立了世界上第一个专业的自然资源调查局，该机构专门对美国国内的生态资产进行实际的评估和调查工作，主要采用了野外生态资源抽样调查法，将国内的生态资源进行整体的数据采集，再数据收集归纳总结的基础之上对国内整个生态系统的资产进行全面的调查和评估，该机构取得了良好的效果，在多年的发展基础上，美国自然资源调查局建立了世界上第一个绿色生态资源核算系统，并根据美国国内生态资源的实际情况制定了相应的生态环境补偿策略。

在美国的带领下，德国、法国、日本等发达国家也开始进行类似的生态系统评估体系，对国内的生态资源进行整体的评估，并为相关的工作人员提供有效的参考数据，在20 世纪90年代，我国也开始实行生态系统的评估，但是，就现阶段来看，我国的生态评估系统来不够完善，并没有一种合理的生态资产估算方式。

2 遥感技术的出现与生态系统评估的关联

遥感技术就是从飞机、人造卫星以及其他飞行器上收集被测目标的辐射信息，根据收集的信息判断地球环境和资源的新型技术，遥感技术的雏形最早起源于20 世纪60年代，是建立在航空摄影以及判断的基础上，并随着计算机技术与航空航天技术发展起来。目前，遥感技术可以从不同的高度和范围之内进行多谱段的感测，从而获取到大量的信息。

此外，遥感技术还能够得到被测物体周期性的信息，由于遥感技术在军事以及国民经济发展上起的积极作用，目前已经被广泛的用于地图测绘、气象观察、资源考察以及军事侦察等。

我国国内尚未有完善的生态资源评估系统，而遥感技术的发展就为生态系统评估系统的完善和发展提供了良好的契机，遥感技术凭借其先天的优越性可以运用在对资源的评估与观测之上，尤其是对于一些人迹罕至的干旱区，遥感技术的应用更是为该地区生态资源的评估与预测带来了福音。

下面就对我国干旱区的生态资产极值进行整体的评估，并探讨一套适用于我国干旱区生态系统评估的遥感技术检测方式，并对干旱区的生态资源的经济价值以及价值的变化进行定量的评估，为相关单位研究干旱区的生态系统提供一定的信息。

3 干旱区生态耗水遥感模型及应用研究

3.1 运用遥感模型评价干旱区生态系统的方法

就现阶段来看，人们大多只认识到生态系统提供的直接效益，很少对生态系统提供的简介效益有深刻的研究，还不能完全认识到生态系统提供给我们的间接价值，因此，在运用遥感模型评价干旱区生态系统时，我们就暂时没有将生态系统的间接经济效益计算在内，当然，这样计算出的生态系统的资产并不能代表全部生态系统的价值，但是这种计算方式可以全面的反应出我们现阶段对干旱区生态资产的评估和认识水平。

在建立调解气候的模型时，我们在评估干旱区生态系统降水以及气温对生物的影响时，只要通过生态系统的物质生产模型来计算，计算出生态系统吸收CO2释放O2的整体含量;在计算生态系统的营养物质循环时，我们主要通过计算生态系统的初级生产力以及生物量来得知; 在计算某个阶段生态系统的整体生产力时，我们可以根据该阶段植物生产的有机物含量以及动物消耗的有机含量，并通过植物单位面积的存水储量来计算出整个生态系统涵养水源的价值;在计算生态系统的土壤侵蚀量时，我们可以通过遥感技术来对整个生态系统所减少的土壤侵蚀量做一个整体的评估，土壤表面的损失、土壤费力的损失以及现阶段干旱区的淤泥灾害来出三者的关系，通过植物对尘埃、污染的减轻来计算出生态系统的整体价值，并通过生态系统的整体价值来计算出该地区物种多样性，从而计算出整个生态系统的总体经济价值。

最后，在通过该生态系统能够提供给人们定居、旅游、美学、娱乐、教育、科研等整体的社会价值来估算出整个生态系统的资产。

3.2 干旱区生态耗水遥感模型生态系统的价值评估

根据上述方法计算干旱区整个生态系统的价值，根据计算结果来展开下一阶段的价值评估工作，在评估生态系统整体的价值时，要对整个生态系统范围内的森林、草原、耕地、灌丛、建筑、水文等各个生态系统的资产和价值做出有效的分析和评估，计算出人们对森林、草原、耕地、灌丛、建筑、水文等各个生态系统的利用量，从而分析出草地、森林、耕地、灌丛、建筑、水文对整个生态系统的贡献率，一般情况下，在这7个生态系统之中，草地、森林以及耕地对整个生态系统的服务价值最大，其次就是灌丛，因此，这4个生态系统在保持整个干旱区水土平衡以及涵养水源方面起着极为重要的作用。

根据评估结果，相关政府部门要加强对干旱区草地、森林、耕地、灌丛的保护和重建，控制好干地区的沙漠化。还可以从生态系统的评估结果上看出干旱区植被的分布特点，并根据植被的分布特点分析出各个地区的生态环境以及实际的气候情况，分析出各个地区对生态环境的总价值。耕地生态系统是受人为因素影响最多的生态系统，除此之外，草原生态系统以及森林生态系统也会受到人为和气候因素的双重影响，呈现出不断变化的情况，而水文生态系统在整个生态系统中的变化不大。在干旱区植被分布较少的地区，生态资产一般会呈现出下降的趋势，而且由于这些地区环境恶劣，人迹罕至，因此这种下降的趋势主要受气候变化的影响较大。