国家重点生态功能区县域生态环境质量遥感考核方法研究

杨海军　李　营　朱海涛　洪运富

(环境保护部卫星环境应用中心，北京　100094)

国家重点生态功能区县域生态环境质量遥感考核方法研究

杨海军李营朱海涛洪运富

(环境保护部卫星环境应用中心，北京100094)

[摘要]本文提出一种国家重点生态功能区县域生态环境质量遥感考核方法，该方法以遥感技术为主，集成了卫星遥感、无人机遥感、人工调查等技术的优势，建立了“天”、“空”、“地”的立体化监测方式，并开展示例研究，从多尺度、多分辨率角度获取县域环境变化信息，取得了很好的研究应用效果。

[关键词]重点生态功能区；县域；生态环境；遥感

中图分类号：X87

文献标识码：码：A

文章编号：号：1673-288X(2015)05-0041-03

Abstract：This paper proposed a check method of the counties’ ecological environment quality in National key ecological function area，it based on remote sensing technology，integrated the advantages of satellite remote sensing，UAV remote sensing and artificial survey，established three-dimensional monitoring pattern including of space，sky and ground.Based on the above method，we took one county as the study area，extracted the dynamic change information of the county from multi-scale and multi-resolution，the results showed good effectiveness.

Keywords：National key ecological function area；county；ecological environment；remote sensing

作者简介：杨晓棠，工程师，硕士研究生，研究方向为环境污染控制工程

1引言

国家重点生态功能区县域是维护国家生态安全、促进可持续发展的重点区域，具有生物多样性维护、水源涵养、水土保持和防风固沙等生态功能。为引导地方政府加强生态环境保护力度，提高当地政府基本公共服务保障能力，自2010年以来，环境保护部、财政部每年定期开展国家重点生态功能区县域生态环境质量考核工作，评价县域生态环境质量变化情况，为县域转移支付资金的奖惩提供依据。目前，县域生态环境质量考核主要基于生态环境监测站点数据，采用人工调查方式，对县域生态环境质量进行评价，而县域内环境监测站点有限，难以全面反映县域的环境状况，同时，人工调查方式易受地形条件影响。

近年来，遥感技术在我国环保领域发展迅速，完成了水环境、大气环境、生态环境等方面的基础研究及应用示范，并形成了环境遥感监测业务[1]，取得了很好的应用成效。遥感技术具有监测范围大、重访周期短、受地面限制少等优势，便于全面监测县域生态环境质量现状及变化情况。本文针对国家重点生态功能区县域生态环境质量考核内容，基于卫星遥感、无人机遥感及地面调查等技术，建立立体化的遥感考核方法，力争为县域考核工作提供切实可行的技术支撑。

2遥感考核方法

针对县域的自然生态和环境状况，充分利用卫星遥感、无人机遥感及地面调查等技术的优势，从多分辨率、多尺度、多时相等角度出发，构建县域生态环境质量遥感考核方法，即“卫星普查-无人机核查-现场调查”的工作方式，在“天”、“空”、“地”三个层次共同监测县域生态环境变化，实现了立体化监测。该方法步骤如下：

(1)卫星普查

卫星普查完成县域的生态环境变化监测，在中尺度上提取县域的环境变化信息。

卫星普查采用卫星遥感技术，获取县域两个年份(考核基准年、被考核年)同一时期的卫星遥感影像，通过对影像进行几何校正、拼接、裁剪等处理后，对两期影像进行对比分析，提取县域的生态环境变化和人类活动影响信息。

(2)无人机核查

无人机核查完成县域部分环境变化斑块监测，在小尺度上进一步精确提取环境变化信息。

无人机遥感是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、全球定位系统差分定位技术和遥感应用技术，自动化、智能化、专题化地快速获取地物信息，并实现其应用的技术[2]。采用无人机遥感技术，能够高精度、准确地获取环境变化信息，有效补充了卫星遥感分辨率低、受气象因素影响较大等不足。根据卫星普查结果，采用无人机遥感技术获取县域环境变化斑块数据，无人机遥感数据获取通常包括无人机飞行准备、航线规划、空域申请、无人机飞行、数据处理、信息提取等过程[3]，数据获取后，通过对影像进行图像处理，进一步精确提取环境变化斑块的边界、面积和地物空间分布特征信息。

(3)现场调查

现场调查完成县域环境变化信息的最终核实，明确环境变化属性信息。

现场调查基于卫星普查以及无人机核查结果，通过实地调查，验证卫星普查与无人机核查结论，获悉环境变化属性信息，并通过咨询走访，找出环境变化原因。

3示例应用

以河北省承德市宽城满族自治县为研究区，该县属于水源涵养类型的生态县域，采用“卫星普查-无人机核查-现场调查”的方法对该研究区进行考核。通过卫星普查方法，获取2010年、2014年的卫星影像，通过对比分析发现：研究生态环境变化斑块3个，总面积为2.6平方公里，其中2个斑块位于研究区南侧山区，1个斑块位于宽城县城东北侧。根据环境变化斑块卫星影像特征，判断县城东北侧变化斑块疑似为城镇扩建，南侧山区2个变化斑块疑似为新增尾矿库。

图1　2010年(左)、2014(右)宽城满族自治县卫星普查结果

选取研究区南侧山区的2个斑块开展无人机核查工作。经过无人机航空影像获取、数据处理、信息提取等步骤，获取了变化斑块的空间与属性特征，如下图所示：图中蓝框为新增选矿厂及尾矿库，面积0.75平方公里；红色框为新增矿产露天开采区，面积0.7平方公里；紫框和绿框为矿石生产及固废堆弃区，面积0.5平方公里，所有变化斑块总面积为1.95平方公里。

图2　宽城满族自治县无人机核查结果

将卫星普查与无人机核查结果结合，可进一步对比变化斑块特征，提取变化斑块属性信息。具体结果如下：

图3　矿区露天开采区卫星普查与无人机核查结果对比

图4　矿区选矿厂及尾矿库卫星普查与无人机核查结果对比

根据卫星普查与无人机核查结果，对研究区南侧山区2个变化斑块开展现场调查，经过调查走访发现：两个变化斑块均位于亮甲台镇，一个为天宝集团钒钛矿露天采区，另一个为天宝集团钒钛矿尾矿库。钒钛矿露天采区位于亮甲台镇柏树沟村，探明储量9600万吨，年产量约600万吨，预计2020年开采结束闭矿，目前开采面积约为0.5平方公里。露天矿开采之前地表覆盖主要以低矮灌木丛和杂草为主，地表土层厚度2至10米不等。露天矿开采生产过程中主要伴随粉尘、废石弃土、尾矿等3种潜在污染。钒钛矿尾矿库位于亮甲台镇杨树沟村，设计库容6360.1万立方米，年排入量530万立方米，预期使用10年。尾矿库坝呈阶梯状，建有排水渠，并种植棉槐等植被。通过现场调查，查明了环境变化斑块的属性信息，并找出了其变化原因，为后续环境治理提供了宝贵的数据支持。

4结论

(1)本方法以遥感技术为主，人工调查为辅，能够有效、快速、准确、客观地获取县域的环境变化信息，可为县域考核工作提供有力的技术与数据支撑；

(2)目前，我国县域生态环境质量考核工作仍以人工调查为主，本方法的提出，有利于补充县域考核现有技术体系，扩展考核技术手段。

参考文献：

[1]杨一鹏，韩福丽，王桥，等.卫星遥感技术在环境保护中的应用：应用、问题及对策[J].地理与地理信息科学，2011.

[2]谢涛，刘锐，胡秋红，等.基于无人机遥感技术的环境监测研究进展[J].环境科技，2013，26(4)：55-64.

[3]王桥，王晋年，杨一鹏，等.环境监管无人机遥感技术与应用[M].北京：科学出版社，2014，1-3.

Researches on Land Cover Classification of Water Source and Its

Validation and Evaluation Using UAV Remote Sensing

YANG HaijunLI YingZHU HaitanHONG Yunfu

(Satellite Environment Center，Ministry of Environmental Protection，Beijing，100094)

《环境与可持续发展》学术影响因子逼近2.000

位列环境保护部主管期刊第一名

在全国收录环境科学类66种期刊中排位第六名

据知网2014年12月16日发布的《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2014版)》，我刊学术影响因子显著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大关，为1.971，名列环境保护部主管期刊第一名。在全国收录环境科学类66种期刊中排位第6名，其中2012年位列全国第18名，2011年第29名，2010年第33名。

引用文献格式：杨晓棠.关于县域生态文明建设思路探讨[J].环境与可持续发展，2015，40(5)：44-46.