基于遥感的生态环境质量评价

基于遥感的生态环境质量评价作者：肖瑛

来源：《科技创新与应用》2019年第33期

摘; 要：本课题以长株潭为研究区域，以landsat8-OLI影像、GDEM地形数据为数据源，

选取植被、土壤、地形三类要素作为生态环境评价指标，经过归一化处理，构建综合指数评价模型，以此评估长株潭地区生态环境。研究结果表明：长株潭总体自然生态环境状况良好，优等级别面积占全区面积的3.58%，良好级别的占52.85%，中等级别的占21.80%，差等级别的占21.77%;从地理空间分布上看，长株潭北部的城市核心区生态环境普遍较差，东北部和西南部的状况较北部好。

关键词：自然生态环境;环境评价;长株潭;综合指数法;遥感;OLI;GDEM

中图分类号：X820.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）33-0044-04

Abstract： This topic takes Changzhutan as the research subject， with landsat8-OLI images and GDEM terrain data as the data source， and selects three basic elements， i.e. vegetation， soil and topography， as the ecological environment evaluation. After normalization and exponential superposition， this paper integrated index evaluation method to finally obtain the results of the ecological environment evaluation of Changzhutan. The results show that the overall natural ecological environment of Changzhutan is in good condition： excellent level area accounts for

3.58% of the whole area， a good level accounts for 52.85%， medium levelaccounting for

21.80%， and the poor levelaccounts for 21.77 percent. From the point of view of geospatial distribution， in the northern part of the city， the ecological environment of the core area is generally poor.;Keywords： natural ecological environment; environmental assessment; Changzhutan; composite index method; remote sensing; OLI; GDEM

引言

生态环境不仅是人类赖以生存的基础，更是社会可持续发展的必要保障，而生态环境的退化已成为了现在全球范圍内最严重的问题之一。近年来我国政府也在逐渐加强对生态环境的监测力度，常使用生态环境指数评估当地的环境质量，生态环境遥感本底值是反映区域生态环境质量现状、容量、环境恢复能力等方面的系列指数[1]。遥感与GIS二者的有机结合能为生态

环境调控提供大范围方便加工、应用的动态时空变化信息。

1 研究区概况

长株潭城市群由长沙、株洲、湘潭所辖行政区域组成，位于湖南省中北部。区内地貌类型多样，盆、岭、岗、平等齐全，整体生长期长，水热充足，气候温和。

作为全国城市群建设的先行者，长株潭地区2007年至2018年内人口年均增长速度高于全省年均人口增速，人口分布呈现集中的趋势，研究长株潭地区的生态环境质量，对正确处理城市化进程中的人地关系及实现资源的可持续发展具有一定的现实意义。

2 数据与技术路线

本课题以长株潭为研究区域，利用landsat8-OLI数据、GDEM地形数据，选取植被覆盖度、土壤指数以及地形这3个生态因子，构建生态环境质量评价模型，对长株潭地区的生态环境质量进行合理评价，并提出改善长株潭地区生态环境质量的建议与措施（图1）。

2.1 数据源

在遥感监测及生态环境评价中，常用的遥感数据有TM、MODIS、SPOT、ETM、TIRS、OLI等遥感数据。本研究采用的遥感数据源为Landsat-8卫星搭载的OLI传感器获取遥感影像，共5景，空间分辨率为30m，选取2018年8月至10月六景影像，影像获取时间植被生长特点较为茂盛，影像质量良好且无云。数据源为美国USGS网站（http：///）。

本研究中所采用的数字高程模型（DEM）数据是分辨率为30m的GDEM的数据，投影为UTM。由于长株潭地区经纬度范围分别为东经111°54′～114°15′、北纬26°03′～28°40′，下载9景DEM影像，数据源为地理空间数据云（http：///）。

2.2 数据预处理

数据源为landsat8-OLI数据，目前Landsat8 OLI传感器还没有相应的穗帽变换模型，根据OLI和ETM+波段对照，OLI的Band2～7和ETM+的6个多光谱波段范围相近，因此，在没有出现最新OLI穗帽变换模型时，可以去除第一波段深蓝波段，将ETM+的穗帽变换模型应用于OLI。

3 研究方法

上世纪60年代以来，国内外对生态环境质量评价的研究随着3S技术的发展，由最初的单一要素、单一因子评价向多种因子、多要素的评价方向改变[2]。国内外都是基于遥感影像技术的基础上进行生态环境评价质量模型构建，选取的评价因子也大致相同。

目前应用较多的生态环境质量评价方法有模糊评价法[2]、灰色关联度法[3]和综合指数法[4]。应用最为广泛的是综合指数法，它是指将一组相同或不同指数值进行统计学处理，对不同计量单位、性质的指标值对其实施标准化，最后转化成一个综合指数，以准确地对研究对象进行评价[5]。本文所使用的生态环境质量评价方法是综合指数法。

3.1 植被覆盖度提取

植被覆盖度是根据前人研究的NDVI估算模型，见公式（1）。