3S技术在高速公路项目生态评价中的应用——以京昆高速公路绵阳至成都段扩容工程为例

操梦帆

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430071）

高速公路项目多为地域跨度较大的线性工程，经过的地形复杂，施工难度大，建设周期长。高速公路项目施工期和运营期都会对沿线水环境、声环境、生态环境、环境空气等产生影响。由于公路类项目本身的特征，涉及大量的永久占地和临时占地，高速公路建设对环境的影响主要表现为：项目建设对土地的占用，对所在区域土地利用格局的影响，以及项目占地对植被的影响。本研究尝试在高速公路项目环评工作中，利用3S技术的相关软件和设备，提高高速公路项目环评的技术水平，为今后公路类项目的设计提供环保方面的技术支撑。本文以京昆高速公路绵阳至成都段扩容工程（后称成绵高速）为例，简介环评中使用3S技术进行生态评价的工作程序和应用等。

1 工程概况

京昆高速公路绵阳至成都段是国家“十纵十横”综合运输大通道纵八线“北京至昆明”的组成部分，自建成通车以来，交通量持续较快增长，已接近设计饱和容量。工程主线起于绵阳市，经绵阳市、德阳市、广汉市，止于成都市新都区。路线全长127公里。

2 3S技术在高速公路环评中的应用

2.1 结合卫星RS和GPS的室内预踏勘和现场导航

传统的高速公路环评项目现场踏勘调查，特别是在村庄密集、路况较差、高海拔等地区，面临许多困难。由于踏勘区域范围大且陌生，找路和确定拟建工程线位需要花费大量精力，开展实地踏勘工作往往需要消耗大量的时间。近年来，卫星遥感技术被广泛应用到环评工作中，尤其是生态环境调查中。现场实地踏勘之前，环评工作者可通过卫星遥感影像进行预踏勘工作，在实地踏勘之前，对项目所在地地形、沿线敏感目标、周边植被概况有个大致的了解，并且提前规划踏勘路线。利用Google Earth、Omap为代表的数字地图软件，或使用Landsat等卫星拍摄的卫片影像，极大地提升了环评工作的效率和准确性。

图1是利用卫星影像预先确定的声环境敏感目标的案例。本案例中声环境保护目标为上居村，居民住宅距离公路最近距离小于200m，位于公路评价范围内，需要进行实地踏勘、进行环境噪声和交通噪声的监测并开展公众参与调查。

图1 Google Earth上的公路线位（红色线条）及环境保护目标

2.2 利用GIS的叠图分析

成绵高速生态环境现状评价采用美国Landsat 8 OLI_TIRS 卫星获取的TM卫星数据进行融合，生成卫星影像图。使用Erdas软件对公路沿线TM数据进行遥感解译，通过非监督分类和人工解译相结合，获得成绵高速沿线植被类型和土地利用类型，进行生态质量的定性和定量评价。图2为成绵高速公路评价区卫星影像图（含植被类型），图3为成绵高速评价范围内土地利用现状图，红色线条为高速公路线位。

图2 成绵高速公路评价区卫星影像图（含植被类型）

图3 土地利用类型图

（1）生态系统分析。

根据评价区植被组成及土地利用格局，评价区生态系统类型包含灌丛生态系统、森林生态系统、水体湿地生态系统、农田生态系统及公路城镇生态系统5类生态系统。各类生态系统面积统计见表1。

评价区农田生态系统的面积达5239.98hm2，占总面积的68.79%；其次，为城镇/村庄生态系统，总面积达816.58hm2，占评价区总面积的10.72%。这一统计结果客观反映出评价区以农耕地及城镇/村庄为主的总体生态布局。评价区生态系统面积排序为农田＞城镇/村庄＞森林＞湿地＞灌丛。从评价区的生态系统稳定性来看，农田和森林生态系统是控制性生态系统类型，占评价区总面积的78.14%，其群落结构相对稳定，抗干扰能力和自身调节能力较强。

（2）自然体系生产力分析。

植被是陆生生态中重要的自然要素之一，对生态系统的稳定及变化起决定性的作用。植被净生产力直接反映了拟建项目评价范围内植被群落的生产能力，是生态现状评价的重要参数之一。

在野外实地踏勘和卫片解译的基础上，结合项目评价范围内地表植被覆盖现状，可将评价范围内植被类型划分为针叶林、常绿和落叶阔叶林、竹林、灌丛和灌草丛等7类，参考《中国主要森林类型生物生产力格局及其数学模型》《我国森林植被的生物量和净生产量》等文献，根据项目评价范围内植被结构、物种组成等实际情况进行适当的修正计算，各植被类型净生产力情况见表2，成绵高速评价区沿线植被类型图见图2。

表1 评价区各类生态系统面积及所占比例统计表

表2 工程生态评价区植被自然生产力情况表

从表2中可以看出，评价范围内平均净生产力800.08gC/(m2.a)，高出全球陆地水平80.08gC/(m2.a)，评价范围内面积占比最大的为农作物植被，占评价范围总面积的76.14%，是对评价范围的平均生产力值的大小起决定性的因素。

（3）评价区域生物量变化。

根据卫片解译结果，公路永久占地1543.16hm2，工程建设占用各类植被的面积及植被破坏造成的生物量的损失详见表3。

表3 评价范围内生物量变化情况表

从表3可以看出，公路建设占地会对沿线的植被造成不同程度的损失，根据评价区域植被的覆盖现状，成绵高速项目建设产生影响最大的植被类型为农业植被、针叶林和竹林等。根据卫片分析，生物量损失20120.91t。

3 结语

本文以成绵高速公路项目为例，分析了3S技术在高速公路环境影响评价中的应用。结合卫星RS和GPS技术的室内预勘察；实地踏勘结合GIS、Erdas技术对评价区域的生态系统类型、植被类型、生物量变化以及恢复稳定性进行分析。3S技术不能完全替代野外踏勘调查，但是，能够提高公路环评的工作效率和陆生生态现状评价的准确性，并且能在公路环评和其他生态类环境影响评价项目中有更多更广泛的应用前景。