利用地理国情普查数据开展生态环境质量评价——以宜宾市为例

(国家测绘地理信息局第三地理信息制图院，四川 成都 610100)

利用地理国情普查数据开展生态环境质量评价
——以宜宾市为例

刘晖唐伟王德富

(国家测绘地理信息局第三地理信息制图院，四川 成都 610100)

生态环境评价方法有很多，包括图形叠置法、生态机理分析法、类比法、质量指标法、景观生态学方法等。然而，除了生态环境评价方法及指标体系对最终结果产生影响外，作为参与评价因子的基础数据，由于其数据质量的差异也会带来很大的影响，对客观评价、科学认识区域生态环境具有较大影响。因此，笔者从生态环境调查、评价、分析的数据源出发，提出了利用地理国情数据开展生态环境评价分析的基本方法。技术流程简单，基础数据扎实，易于推广复制，也是未来常态化地理国情监测的重要方向之一。

地理国情；生态环境；评价分析

引言

绿水青山就是金山银山。在国家实施生态文明建设的战略背景下，如何客观、精准地认识区域生态环境状况，科学评价区域生态环境，为各级政府及社会公众开展生态环境保护的精准施策，提供准确的信息支撑变得尤为重要。然而，随着常态化地理国情普查工作的持续开展，其精细化地表覆盖数据基础为实现这一目标提供了可能。

1 生态环境评价的数据基础

生态，是指生物与生物之间以及生物与周围环境之间的相互联系、相互作用。而生态环境是指与人密切相关，影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源数量与质量的总称，是关系到社会和经济持续发展的复合生态系统。生态环境评价就是对人类生活所处空间内各环境要素之间的相互关系及综合友好程度的评估评价[1]。因此，生态环境评价必须要求客观评价内部要素及要素间的相互关系，及必须掌握生态区域各组成要素物质构成及彼此间的组合形式和作用强度[2]。

而地理国情数据是在优于1m的高分辨率航空航天遥感影像采集的基础上，同时综合其他1∶10000、1∶5000、1∶2000或更大比例尺基础地理信息等已有的测绘成果资源，以及水利、林业、国土、交通、统计、民政、环境等多个行业部门的专题资料，经过大量内外业数据整理、核查等工作，最终形成的综合性基础数据[3]。其中的地表覆盖数据按地表覆盖分类方式采集，共分为10个一级地类，46个二级地类，77个三级地类。而《生态环境状况评价技术规范(HJ192-2015)》将地表覆盖则分类定义为6个一级指标、21个二级指标。根据前期研究认为，地表覆盖数据完全适用于地表区域生态环境评价中。

2 评价基本流程

(1)资料收集：收集研究区地理国情数据，尤其是地表覆盖数据，包括历史影像数据、国情要素数据、解译样本等，同时收集必要的环境、气象等专业数据资料。

(2)数据预处理：建立地理国情数据与生态环境评价指标之间的数据映射关系，并根据映射关系将国情数据转换为生态环境评价所需的指标变量。同时，将其他行业性专题资料，包括环境、气象等数据进行地理空间化处理，作为后期生态环境评价的直接可利用资料。

(3)评价分析：首先，建立数据集，将已经过数据预处理的基础资料存放于评价因子集。然后，根据《生态环境状况评价技术规范(HJ192-2015)》构建评价指标与评价单元，进行区域生态环境评价。最后，根据评价结果进行分析，找出造成生态环境质量优劣变化的原因，并提出未来生态环境保护与治理的建议与对策。

3 宜宾市生态环境评价分析

3.1 研究区概况

宜宾市位于四川盆地南部，是川、滇、黔三省交汇地。东靠万里长江，西接大小凉山，南近滇、黔，北连川中腹地，素为川南形胜。东西最大横距153.2千米，南北最大纵距150.4千米。宜宾市地跨东经103°36'～105°20'，北纬27°50'～29°16'之间，市境东临泸州市，南接云南昭通市，西界乐山市和凉山彝族自治州，北靠自贡市，全市面积约1.33万平方千米。宜宾市地形整体呈西南高、东北低态势。市境内最高点为海拔2008.7米的屏山县五指山主峰老君山，为川南最高峰，最低点为海拔236米的江安县金山寺附近。全市地貌以中低山地和丘陵为主，岭谷相间，自然概貌为“七山一水二分田”。市境内海拔500～2000米的中低山地占46.6%，丘陵占45.3%，平坝占8.1%。

3.2 资料收集

(1)宜宾市第一次全国地理国情普查成果包括：正射影像、地表覆盖数据、地理国情要素数据等。其中，正射影像成果包含两个时段成果：普查时段(2013、2014 年)和标准时点核准时段(2015年)，影像源主要包含WorldView-1、WorldView-2、QuickBird和资源三号卫星影像。地表覆盖分类数据成果包括：耕地、园地、林地、草地、房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表和水域等类型。地理国情要素数据成果主要包括：道路、水体、构筑物(含尾矿库)、地理单元共4大类。

(2)历史影像数据：主要为2006年正射影像，覆盖范围为宜宾市翠屏区、南溪区、江安县以及长宁竹海自然保护区4个监测区，分辨率为0.5m，其中60%图幅为灰度色彩模式。

(3)环保气象等专业数据：包括2006年、2015年宜宾市统计年鉴；2006年、2015年宜宾市环境统计数据；2006-2015年宜宾市规划资料；2010-2015年宜宾市气象资料，以及MODIS系列数据之陆地2级标准数据产品MOD13，内容为NDVI数据，空间分辨率250m，主要作为评价指标数据来源。

3.3 数据预处理

根据生态环境评价指标要求，建立研究区地表覆盖数据映射关系(见表1)。

表1地理国情普查与生态环境评价指标整合方案

注：表中“A→B”表示由地理国情成果数据指标(代码A)对应整合于生态环境评价的指标(代码B)；“ →”表示地理国情成果数据指标(代码A)不能单一的整合于生态环境评价的某一种指标(代码B)；“ / ”表示“或”、“与”含义。

特别需要注意的是，“高密度低矮房屋建筑区”这一指标在农村和城镇地区具有大量存在，且各占比例不可忽视。为此，需要用城镇范围数据将位于城镇区内的“高密度低矮房屋建筑区”提取出来，整合为“城镇用地”。

同时，将环保、气象数据以行政单元为基准，进行赋值空间化。

3.4 评价方法的确定

生态环境状况评价利用一个综合指数(生态环境状况指数，EI)反映区域生态环境的整体状态，指标体系包括生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数、污染负荷指数五个分指数[4]。五个分指数分别反映被评价区域内生物的丰贫，植被覆盖的高低，水的丰富程度，遭受的胁迫强度，承载的污染物压力。其中植被覆盖指数、土地胁迫指数、污染负荷指数按照《生态环境状况评价技术规范》计算；水网密度指数可由河流长度、水域面积等计算得到；而生物丰度指数可等同生境质量指数，根据地表覆盖数据统计面积后计算，其公式如下：

生境质量指数=Abio×(0.35×林地+0.21×

草地+0.28×水域湿地+0.11×耕地+0.04×

其中：Abio为生境质量的归一化系数，一般参考值为511.2642131067。

获得各分指数计算值以后，则根据《生态环境状况评价技术规范》的权重标准(表2)，计算生态环境状况指数(EI)：

生态环境状况指数(EI)=0.35×生物丰度指数+

0.25×植被覆盖指数+0.15×水网密度指数+0.15×

表2 生态环境状况评价指标权重

根据《生态环境状况评价技术规范》，对生态环境状况指数可划分为5级，表3显示了划分标准和各分级的意义即优、良、一般、较差和差。

同时，引入“区位熵”的概念分析宜宾市各行政区各类用地类型数量对比情况。所谓熵，即为“比例的比例”；而区位熵，又称为专门化率，用以衡量某要素在对象区域的集中化程度。对于项目分析的各类用地类型在各行政区的区位熵，其计算公式为：

公式3)

其中：qij表示j区县一级地类i的面积；qj表示j区县的行政面积；qi表示全宜宾市一级地类i的面积；q表示全宜宾市行政面积。

3.5 评价结果

提取地理国情普查成果数据中的地表覆盖信息，得到宜宾市全域各种土地利用类型的空间分布(见图1)。根据公式1生态环境状况评价结果认为，宜宾市各区县的生态环境状况指数均达到“良”，整体均呈现出较为良好的态势。但是，构成生态环境状况的各具体组成成分，在宜宾市各区县依旧表现出较大的差异性。其主要表现在生态本底在各区一致的基础上，由于人为建设活动不同而引起的较大变化。

图1 2015年宜宾市地表覆盖空间分布

为了验证评价结果的可靠性，分别对评价区进行了必要的野外核查。结合野外核查结果与评价结果两者发现，评价结果较好地反映了生态环境的优劣差异，且耕地流转在各(县)是最为主要的影响因素，表明生态环境质量优劣主要与人为经济活动密切相关(见图2)。

图2 宜宾市各区(县)野外核查耕地转化的典型地域

与此同时，将宜宾市各区域的土地利用类型进行汇总，其中表征生态环境功能的林地、草地、水域湿地、耕地共同汇集为生态类用地，以区别于对于生态环境起着负向影响的建设用地。然后根据公式3关于区位熵和变异系数的统计，来帮助确定两种功能类型的土地利用状态在各个区县间分布的均衡程度(表3)。

从计算的数值反映出，生态类型的土地利用在各区县的分布占比相似程度极高，说明从宜宾市土地利用现状的数量分布结构来看，各区县生态地类的分布结构几乎保持了一致性。因此，这更加清楚的说明，基于土地利用所表征的环境生态状况，在宜宾市各区县之间的差异度极小。但与之形成对比的是建设用地的占比分布，尽管根据前述，在宜宾市各区县间，建设用地占比的差异性并不明显，但相对于整体生态类型用地，建设活动由于更加具有实施主动性和空间分布离散性的特点，在不同区县间的结构差异化就凸显了出来。从城市开发效益和建设利用效率的角度出发，这种由于建设活动引起的区域差异性不可避免；未来，从宜宾整体均衡发展的角度来考虑，生态类型和建设类型土地的比例安排或许更应该具备一种互补性，即建设用地区位熵较低的区域，应形成较高的生态类型用地区位熵，以此实现整体的结构平衡。而推行包括“增加挂钩”在内的一系列占补平衡措施，将是实现发展与保护均衡化的有效措施。

表3 生态类用地和建设用地在宜宾市各区县的区位熵统计

注：区位熵统计能够反映某区县中某类型土地在总土地面积中的占比与其他区县相比较的相似程度：该数值越偏离1，表示同宜宾市其他区县相比较，该类型土地在该区县分布的比例与其他区县的平均情况约不同；越大于1，表示该类型土地在该区县所占比例比其他区县越高；而越小于1，表示该类型土地在该区县所占比例比其他区县越低。

4 结论与建议

在国家实施生态文明建设的战略背景下，如何客观、精准地认识区域生态环境状况，科学评价区域生态环境，为各级政府及社会公众开展生态环境保护的精准施策，提供准确的信息支撑变得尤为重要。随着常态化地理国情普查工作的持续开展，其精细化地表覆盖数据基础为实现这一目标提供了可能。生态环境评价方法有很多，包括图形叠置法、生态机理分析法、类比法、质量指标法、景观生态学方法等。除了生态环境评价方法及指标体系对最终结果产生影响外，作为参与评价因子的基础数据，由于其数据质量的差异也会带来很大的影响，对客观评价、科学认识区域生态环境具有较大影响。因此，本研究从生态环境调查、评价、分析的数据源出发，提出了利用地理国情数据开展生态环境评价分析的基本方法。研究表明：

(1)地理国情数据分类精细，能够满足生态环境评价指标的基本要求。

(2)利用地理国情成果数据开展生态环境评价分析，具有很强的操作性和可行性。

(3)常态化地理国情监测工作的开展，为对全国更大范围的开展生态环境评价与监测对比工作奠定了坚实的基础。

[1]申元村，刘锋.中国的生态环境与生态旅游[M].北京：气象出版社，2011.

[2]唐伟，王德富，文学虎.地理国情普查成果与生态环境状况评价数据整合方案研究[J].测绘，2016，39(06)：255-258，276.

[3]陈雅君，陈文惠，陈辉煌等.厦门市2013年生态环境质量评价—基于第一次地理国情普查数据[J].福建师范大学学报(自然科学版)，2016，32(3)：144-151.

[4]国家环境保护部.生态环境状况评价技术规范(HJ 192-2015)[S].北京：环境保护部，2015.

EcologicalEnvironmentalQualityAssessmentbasedonCensusDataofGeographicalConditions

LIU Hui TANG Wei WANG Defu

(The Third Geoinformation Mapping Institute of National Administration of Surveying，Mapping and Geoinformation，Sichuan Chengdu 610100)

There are many ecological environment assessment methods，including graphic overlay method，ecological mechanism analysis method，analogy method，quality index method，landscape ecology method，etc.. However，in addition to the ecological environment evaluation index system and method of impact on the final results，as the basis of the data in the evaluation factor，due to the difference of the quality of the data will have a big impact，the objective evaluation，scientific understanding of the regional ecological environment has a great influence. Therefore，from the data source of ecological environment investigation，evaluation and analysis，the author puts forward the basic method of ecological environment evaluation and analysis by using geographic national conditions data. The technical process is simple，the basic data is solid，easy to promote replication，is also one of the important directions of the future normalization of geographic conditions monitoring.

geographical conditions；ecological environment；evaluation and analysis

项目资助：国家基础测绘科技计划课题(2016KJ0302)

刘晖，男，测绘高级工程师，主要从事测绘生产技术管理工作

唐伟，硕士研究生，测绘工程师，主要测绘生产技术和地理信息系统研发工作

文献格式：刘 晖 等.利用地理国情普查数据开展生态环境质量评价[J].环境与可持续发展，2017，42(6)：71-74.

X21

A

1673-288X(2017)06-0071-04