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生态环境治理效益灰色系统评价

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摘要:利用遥感和地理信息系统技术,基于2000、2006、2010年三期遥感影像,对长汀县的生态效益进行定量评价。基于遥感与GIS提取生态效益的评价指标值,建立灰色系统评价模型,通过关联度r进行生态效益的评价,r值越大,说明生态效益越好。研究结果表明,长汀县水土流失治理取得了一定成效,生态效益有所提高。

关键词:遥感;GIS;水土流失;生态效益;评价;长汀

水土流失是世界性的环境问题,我国的水土流失情况在世界范围内是相对较为严重的国家之一,南方红壤地区主要以山地丘陵的花岗岩为主的水土流失侵蚀最为严重。长汀县曾是我国丘陵红壤地区水土流失最为严重的县份之一,属国家级水土保持重点治理区,经过20多年的水土流失治理,长汀县的水土保持工作取得了显著成效。因此对水土流失治理后的生态效益进行评价,对长汀县今后的水土保持工作具有重要意义。本文基于2000、2006、2010年三期TM遥感影像,应用遥感与GIS技术,提取生态效益的评价指标值,利用信息论中熵的概念,根据所选评价指标特征值的变异程度确定指标权重,并建立灰色系统评价模型,通过关联度r评价长汀县2000~2010年10年间的生态效益变化。

1研究区概况

长汀县位于福建省的西部,武夷山脉的南段,是江西、福建两省的边陲要冲,位于北纬25°18′40″~26°02′05″,东经116°00′45″~116°39′20″。基于长汀县各乡镇水土流失状况和地理位置分布情况,本文将长汀县划分成4个区域作为评价单元。其中,策武、河田、三洲、濯田是长汀县水土流失治理的重点乡镇且位于长汀的中部,古城、四都、红山位于长汀的西部,南山、涂坊、宣城、羊牯位于长汀的东部,还有位于长汀北部的铁长、童坊等。把长汀县划分成4个评价单元,如图1为长汀县在福建省的位置及长汀县水土流失分区图。

2数据预处理

本文采用三期LandsatTM遥感影像(2000年11月、2006年11月和2010年1月)、长汀县土壤类型图和三幅30m分辨率的包括长汀县范围的DEM数据。先对TM影像进行几何校正、大气校正等预处理,再对DEM进行影像拼接,同时基于面向对象分类方法对TM影像进行分割与分类,最终得到长汀县三期土地利用类型图。

3评价过程参考

“水土保持综合治理效益计算方法”国家标准(GB/T15774-2008),并结合有关水土流失治理效益评价的文献,同时考虑到遥感技术支持下指标的可获取性,最终确定了植被覆盖度、土壤保持量、地表温度、水源涵养量4个生态效益评价指标;其中基于NDVI植被指数的像元二分模型来提取植被覆盖度信息;基于RUSLE模型,通过实际土地覆盖的土壤侵蚀量减去无植被覆盖的潜在土壤侵蚀量得到土壤保持量;采用辐射传输方程方法估算地表温度;基于土地利用类型、降水等数据,采用降水贮存量法计算水源涵养量。确定评价指标后,本文利用信息论中熵的概念,根据所选评价指标特征值的变异程度来确定指标的权重,并在些基础上,建立灰色系统模型,得出最终的评价结果。

4数据结果及分析

在ArcGIS中统计出研究区4个区域各个指标的均值,对4个区域三年的各项指标分别建立灰色系统模型,最终算出相应的关联度r,即最终的评价综合指标值。综合分值越大,说明水土流失治理的效果越好,根据评价综合指标值(图2)可以看出,长汀县2000~2010年10年间取得了不同程度的水土流失治理效果,长汀县的4个区域中,C1、C3和C4的综合分值都是逐年增加的,说明其生态效益提高,体现水土流失的治理效果,其中治理效果最明显的是C3,即包括河田、濯田、三洲、策武4个乡镇在内的长汀县水土流失重点治理区,从2000年的52.6增加到2006年的58.4,到2010年增加到60.4,10年间增加了7.8;其次是C4,从2000年的73.4增加到2010年78.9,10年间增加了5.5;C2显示的综合分值在2010年有所下降的趋势,但是C2的三期综合分值整体都比较高的,说明其生态维持得比较好。

5结论

本文在已有水土流失治理生态效益评价指标体系的研究基础上,结合遥感与GIS技术,确定长汀县水土流失治理的生态效益评价指标体系,根据所选评价指标,基于指标特征值的变异程度,通过信息论中熵的概念来确定指标的权重,在此基础上建立灰色系统模型,对长汀县水土流失治理的生态效益进行定量评价与对比分析,长汀县2000~2010年10年间取得了不同程度的水土流失治理效果。由于数据获取存在一定困难,尤其没有相应时期的高分辨率影像,在一定程度上影响地类的分类精度,今后可以从多源数据的结合上获取更多时期、更高精度的分类结果。

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作者:左丽华1;杨星星2 单位:1.江西航天鄱湖云科技有限公司,2.江西公路开发总公司恒泰路桥有限公司

生态环境治理效益灰色系统评价责任编辑:张雨    阅读:人次