基于TM 影像的达茂旗生态环境质量动态监测及评价

王秋菊 王珊 刘燕

（包头市环境监测站 内蒙古包头 014060）

1 引言

生态环境质量是指生态环境的优劣程度，它以生态学理论为及基础，在特定的时间和空间范围，从生态系统层次上，反映生态环境对人类生存及社会经济持续发展的适宜程度，是根据人类的具体要求对生态环境的性质及变化状态的结果进行评定[1]。利用3S技术研究达茂旗的土地利用与土地覆盖变化，进而掌握达茂旗环境质量状况预测及发展趋势，对于达茂旗制定环境保护与生态建设政策方针具有重要的现实意义。

2 研究区域概况及研究方法

2.1 研究区概况

达茂旗地处北纬41°20'~42°47'、东经109°16'~111°25'，隶属于包头市。全旗辖有1个乡、7个镇、共有95个嘎查、行政村，全旗人口约11万多，由蒙、汉等9个民族构成。全旗南北长约160km，东西宽约150km，面积17410km2。属于中温带半干旱大陆性季风气候，日照时数长，蒸发量大，风大沙多，降雨量少。本区草地属欧亚大陆草原区，多为温带干旱半干旱气候条件发育起来的多年生草本植物类型。草地植被的群落结构简单，草层低矮、稀疏。

2.2 遥感监测技术方法

2.2.1 遥感数据源

2000年和2011年达茂旗地区影像采用Landsat5（美国陆地资源卫星）的TM影像，其分辨率为30m，实相为每个年度的生长季节（6-9月），单景影像平均云量覆盖不超过10%。每景覆盖地面面积180×180km2，共6个单景[2]。

2.2.2 技术标准

采用《生态环境状况评价技术规范（试行）》（HJ/T192-2006）的要求对达茂旗生态环境质量状况和动态变化进行分析[3]。

评价体系的指标包括生物丰富度指数、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。生态环境状况指数（EI值）是将以上指标按照一定权重进行计算得出用于综合评价生态环境质量状况。该指数将生态环境分为五级，优、良、一般、较差和差。将生态环境状况变化幅度（ΔEI）划分为4级，即无明显变化、略有变化、明显变化和显著变化。

2.2.3 技术路线

2.2.3.1 遥感影像前期处理

（1）投影转换。主要是检验已经具有投影和地理坐标的影像是否满足本次评价投影和参数要求。（2）影像合成。选取遥感影像的4、3、2波段，依据自然界红、绿、蓝三基色合成原理，进行假彩色合成。（3）几何校正。结合以前校正过的TM遥感图像作为校正参考，将校正模型的标准均方误差控制在0.5个像元以内。

2.2.3.2 图像解译

根据达茂旗自身生态环境类型的地理分布特征和影像特点，应用地理信息系统软件人工判读土地利用类型及其动态变化得出矢量数据、然后对矢量数据进行处理和统计分析，建立生态环境遥感监测数据库。同时为验证本次遥感影像判读的正确性，本评价野外核查和监测了95个典型地物核查点。核查结果为准确率一类判读大于92%，二类判读大于87%。

2.2.3.3 技术方法

利用遥感解译结果及统计资料，依据规范中规定的生态环境状况评价指标体系和计算方法，计算出达茂旗生态环境质量状况的5个分指标，再由这5个分指标结合其所占权重综合计算出达茂旗两期的生态环境质量综合指数，最后用该指数值进行评价。将2011年与2000年生态环境质量综合指数进行对比，分析变化趋势及其原因。

3 监测结果与分析

3.1 土地利用现状分析

2011年达茂旗地区土地利用现状遥感监测结果为：草地面积为15161.42km2，占全旗国土面积的86.71%，是最大的一类；第二类是耕地，面积为1439.51km2，占全旗国土面积的8.23%；第三类是水域，面积为406.62km2，占全旗国土面积的2.33%；第四类为未利用地，面积为314.09km2，占全旗国土面积1.80%；建设用地和林地的面积比例都比较小，不足全旗国土面积的1%。

达茂旗土地利用类型现状主要特点：（1）土地利用类型以草地为主，耕地次之；（2）草地以中覆盖草地为主，草地以针茅草原为主要植被类型；（3）达茂旗林地面积很少，主要是人工植被，分布在该旗南部区域。

3.2 生态环境状况评价

依据规范设定的评价技术方法，人工目视解译达茂旗区域Landsat5的TM影像数据，获得2000年和2011年土地利用数据，然后参考其它统计数据，计算得出达茂旗两年的生态环境状况指数为一般。

3.3 生态环境状况动态分析

3.3.1 土地利用/覆盖变化分析

应用地理信息系统技术对2000年和2011年获取的卫星遥感影像进行解译，得到两期的土地利用动态数据，见表1。

表1 土地利用一级类型统计表 单位：km2

从表1对比分析得结果可以看出，达茂旗土地利用的面积和空间分布均不同程度发生了的变化，土地利用变化的具体特征为：

（1）与2000年相比，2011年达茂旗全土地利用一级类型中，净增面积最大的是草地，其次是建设用地。（2）与2000年相比，未利用地面积呈减少势态。未利用地减少的主要原因是未利用地转化为建设用地所致。（3）与2000年相比，水域湿地面积减少主要是降雨量减少所致。

3.3.2 生态环境总体状况变化分析

采用2000年和2011年两个时相遥感解译数据，结合两时相的各种环境统计资料，依据规范，通过计算分别得到达茂旗生态环境质量状况的5个分指标的结果，然后计算生态环境状况综合指数，结果见表2。根据我国生态环境状况变化幅度分级表，结果表明达茂旗生态环境状况2000-2011年间略微变好。在生态环境状况评价分指标中生物丰富度和植被覆盖指数呈增长趋势，土地退化指数增加，环境质量及水网密度指数呈下降趋势。这说明达茂旗地区自然生态环境改善，但由于降水量下降等气候原因导致水网密度指数下降和土地退化指数的增加。

表2 生态环境状况综合评价结果

4 结语

（1）2011年生态环境监测结果表明，达茂旗生态环境类型以中覆盖草地为主，其次是耕地。

（2）与2000年相比，2011年未利用土地面积呈减少趋势，主要原因是未利用土地转变为建设用地所致。

（3）2000-2011年间，达茂旗生态环境总体状况略有好转。这与11年间达茂旗实施了禁牧移民、退耕还林（草）等一系列工程密不可分。

（4）评价结果也表明：虽然达茂旗生态环境状况略有改善，但其生态环境质量仍处于较低水平，因此仍需要采取以一定的措施保护和改善生态环境。

[1]中国环境监测总站.生态环境监测技术.北京：中国环境出版社,2014.

[2]吴秀芹,张洪岩等.ArcGIS9地理信息系统应用与实践.北京：清华大学出版社,2007.

[3]李晶,孟祥亮等.山东省生态环境遥感监测及动态变化研究[J].环境监测管理与技术,2009,21（3）:71-74.