基于“3S”的德阳市生态环境质量评价

【摘 要】论文以四川省德阳市为研究区，Landsat卫星影像为数据源，选取土地覆盖、植被覆盖度和海拔高程三个评价指标，采用定性与定量相结合的主成分分析法对德阳市2015年生态环境质量进行评价，将德阳市生态环境质量分为优、良、中、差四个等级。结果表明：林地、草地的生态环境质量较好，其次耕地，人类工程活动和地质灾害区域的生态环境质量差，该结果与实际情况相符，说明参评因子和模型的选择客观合理。

【Abstract】This paper takes Deyang city of Sichuan province as the study area， Landsat satellite image as data source， select the land cover， vegetation coverage and elevation of three evaluation indexes， the principal components using a combination of qualitative and quantitative analysis methods to evaluate the ecological environment quality in Deyang city in 2015， the ecological environmental quality of Deyang city was divided into excellent， good， medium， poor in four grades. The results show that the ecological environment quality of woodland and grassland， arable land， human engineering activities and geological disaster area ecological environment quality is poor， the results are consistent with actual situation， indicating factors and model selection objective and reasonable.

【关键词】3S；生态环境质量评价；德阳市

【Keywords】3S； ecological environment quality evaluation； Dengyang city

【中图分类号】X826 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0146-03

1 概述

我国的环境评价始于20世纪70年代，最初Τ鞘谢肪澄廴鞠肿醋龅鞑椴⒔行评价，80年代开始对工程建设项目的影响做评价。80年代末以来，主要对城市环境质量做综合评价，并开始对县级区域的生态环境质量做综合评价。随着RS和GIS技术的迅速发展和广泛应用，对空间数据进行获取、处理、分析技术方法的不断改进，使得RS和GIS在调查、监测、评价等方面受到了广泛的关注。使得生态环境质量评价由单一因子的调查与监测，逐步发展到多种数据综合评价，且用数值分析方法描述生态环境状况[1-3]。

目前国内外已经有许多关于生态环境脆弱性方法的研究，例如人工神经网络方法[4]、模糊判定分析方法[5]、综合评价方法[6]、景观生态学方法[7]、ES方法[8]、层次分析方法[9]、P-S-R模型方法[10]、ESA方法[11]、灰色评判法[12]等，但是目前并未形成一种大家一致认可的评价方法，而且上述方法基本均局限于定性的、定量的、静态评价方法，并且专家的意见占较大比重，研究结果的客观性不够好且实际应用价值不够高[13]。主成分分析的方法是一种定性与定量相结合的生态环境脆弱性动态评价的方法，在此之前，也有人应用主成分分析的方法进行了生态环境脆弱性的评价，并取得了大量的成果[14-16]。

德阳市位于四川省中部是川西高原和四川盆地的过渡地带。近年来随着德阳市工业化、城镇化进程的加快，围绕资源环境的竞争更加激烈，使其生态环境发生了巨大的变化。因此，为推进德阳市生态文明建设，积极探索绿色发展、循环发展之路，对德阳市的生态环境质量做出有效的评价，具有重要的意义。

2 生态环境评价

2.1 研究区概况

德阳市位于四川盆地东北部，东经103°45′-105°15′，北纬30°31′-31°42′之间。西邻阿坝，东接遂宁，南靠成都，北临绵阳。全市面积5818km2，现辖绵竹市、什邡市、广汉市、旌阳区、罗江县和中江县。德阳市境狭长，南北长约162km，东西宽约65km，整体地势西北高东南低。1983年8月经国务院批准成为省辖地级市，是四川省重点建设的九大城市之一，也是成都周边旅游圈的重要组成部分。

2.2 生态环境评价指标

2.2.1 指标选取原则

建立科学、完善、可行的生态环境质量评价指标体系是进行危险性评价的关键，合理有效的指标选择是生态环境质量评价的必要过程。

生态环境质量评价指标体系的构建应遵循以下原则。①科学性，生态环境质量评价指标体系的构建要遵循科学规律，所选取的评价指标应能客观真实地反映生态环境的特征、揭示生态环境的内在特征和外部触发原因。同时要考虑指标数据获取的难易程度、数据精度如何、是否可定量化。②全面性，生态环境质量是在环境因素和人为因素的多重作用下的状态，评价指标体系的建立应该综合考虑。同时评价指标体系必须要全面分析生态环境要素及其相互关系。③动态性，不同的地区地质环境和生态环境有一定的差异，对不同地区的生态环境质量评价，在选取评价指标时，需结合研究区的情况作调整。 2.2.2 指标选取

针对德阳市的环境状况，在参考了已有研究并多次听取专家意见基础上。本文选取土地覆盖、植被覆盖度和海拔高程三个评价因子。①土地覆盖：结合相关资料，确定研究区的土地覆盖类型：耕地、有林地、居民地、草地和水域；②植被覆盖度：根据归一化植被指数（NDVI）提取德阳市植被覆盖度；③海拔高程（DEM）。德阳市低海拔处高程310m，高海拔处高程4950m，海拔高度差异较大。

2.2.3 数据源

遥感影像数据：本文采用2015年Landsat影像，空间分辨率为30m，影像来自地理空间数据云，成像质量良好。德阳市区域跨轨道号129/038和129/039两幅影像，采用WGS-84坐标系，UTM投影，影像均已完成了辐射校正和几何纠正。

数字高程模型数据：采用空间分辨率为30m的DEM数据，数据源于地理空间数据云。

2.3 生态环境评价模型

根据前人的研究，为保证评价结果的实际应用价值，本文选取了一种定性与定量相结合的生态环境质量评价方法，即空间主成分分析的方法。空间主成分分析的步骤如下：①原始数据标准化；②建立每个变量的协方差矩阵R；③计算矩阵R的特征值以及每个特征值的特征向量；④通过对特征向量的线性组合进行分类提取主成分；⑤根据主成分分析结果，利用数学模型计算式（1）研究区生态环境质量；⑥利用自然断点法，将计算结果分为4个等级，分别为优、良、中、差。

式中，Fi是第i个主成分，Wi是它的相应的贡献。结合每个主成分及其对应权值，进行代数计算得到综合评价指标，来表示区域生态环境脆弱情况。EVI的值越大，表示其生态环境越脆弱。

2.4 评价结果

根据德阳市生态环境质量评价结果，得出以下结论：德阳市生态环境质量为良的区域占35.32%，质量为中等的区域占31.39%，质量为优等的区域占20.02%，质量为差等的区域占13.27%。与德阳市2015年土地利用类型相比，得到林地和草地的生态环境质量较好，耕地次之，人类工程用地和汶川地震后造成的地质灾害区域生态环境质量最差。生态环境质量优和差等主要分布在德阳市的西北部，该区域植被覆盖度较高，森林系统的生物多样性、抵抗力稳定性等因素使得该区域的生态环境质量整体上好于其他地区。草地的生态环境质量多为中等，草地生态系统由于物种单一，抵抗力稳定性较差，但恢复力稳定性很强。耕地受人类影响较大，但作为一个生态系统，有一定的自我修复能力。除地质灾害区域外，德阳市生态环境质量为差等的区域还广泛分布于人类工程活动集中的地区，该地区由于工程活动造成了地下水下沉、破坏了该区域的生物多样性、降低了该区的恢复力，使得该区域生态环境质量恶化。

3 讨论

正确认识生态环境现状是维护生态环境的重要条件，通过对特定地区生态环境质量进行评价，可以了解生态环境质量的整体情况，追寻生态环境质量退化的原因，是提高生态环境质量的方法与途径。德阳市自1999年10月实施退耕还林工程，截至目前，研究区完成退耕还林17.75万亩（1亩≈666.67m2），其中生态林16.3万亩，经济林1.45万亩。退耕还林工程建设成就显著，取得了生态、经济和社会建设的综合效益。

为进一步提升德阳市生态环境|量，可采取以下措施：

①对研究区西部山区生态环境质量较差的地区治理的可行方法主要是在一些地势比较平缓或不适合农作物生长的区域建立多功能混合生态林、农业经济林以及规范化牧场等混合生态系统；②加强环境质量监管力度，引进新技术，鼓励引导企业转型升级，改善全市环境质量；③提升全民环保意识，积极保护生态环境。

【参考文献】

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