植被覆蓋度生態(tài)環(huán)境優(yōu)化構(gòu)思
時(shí)間:2022-05-08 10:58:46
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摘要:坐落于新城鎮(zhèn)的洮州衛(wèi)城隸屬甘肅省甘南藏族自治州管轄,位于臨潭縣中部。由于城鎮(zhèn)及牧業(yè)人口不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞,如何科學(xué)地對(duì)賴(lài)以生存的環(huán)境進(jìn)行改善就成了當(dāng)務(wù)之急。本文運(yùn)用遙感3S技術(shù)作為宏觀監(jiān)控的輔助手段,對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行分析后得出結(jié)論,在此基礎(chǔ)上提出生態(tài)培育規(guī)劃策略,以此實(shí)現(xiàn)遙感和規(guī)劃雙結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化。
關(guān)鍵詞:植被覆蓋度;生態(tài)文明建設(shè);大氣校正;生態(tài)資源;監(jiān)督分類(lèi)
1引言
1.1研究目的及意義。建設(shè)生態(tài)文明,是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。本文將運(yùn)用遙感技術(shù),通過(guò)ENVI、Arcgis等軟件對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)甘南州整體的植被覆蓋度以及重點(diǎn)研究區(qū)域臨潭縣洮州衛(wèi)城的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行深入研究,以求可以通過(guò)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境治理優(yōu)化的輔助支持。1.2植被覆蓋度概述。1.2.1概念理解。植被覆蓋度(FVC)是指植被(包括葉、莖、枝)在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計(jì)區(qū)總面積的百分比。它反映植被的茂密程度和植物進(jìn)行光合作用面積的大小。1.2.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于我國(guó)西北部干旱地區(qū)植被覆蓋度與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的調(diào)查研究并不在少數(shù)。這是因?yàn)橹脖桓采w變化既可衡量區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況,又可反映氣候和人類(lèi)對(duì)自然的影響。與此同時(shí),國(guó)外對(duì)于遙感技術(shù)分析植被覆蓋度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境監(jiān)管的技術(shù)已經(jīng)十分成熟。但對(duì)于覆蓋像元的需要,此類(lèi)方法僅適用于擁有較高分辨率的遙感數(shù)據(jù)。
2研究區(qū)概況
2.1地理區(qū)位。坐落于新城鎮(zhèn)的“洮州衛(wèi)城”處于臨潭縣中部地帶,隸屬于甘肅省甘南藏族自治州,其西臨流順鄉(xiāng),東接扁都鄉(xiāng),南接新堡鄉(xiāng)與卓尼縣柳林鎮(zhèn),北接石門(mén)鄉(xiāng)、羊沙鄉(xiāng)以及卓尼縣恰蓋鄉(xiāng),鎮(zhèn)域海拔2600米至3402米之間,平均為2717米。2.2地形條件分析?;氐匦斡赡舷虮保0沃饾u升高,南側(cè)高程主要集中在2750-2800m之間,起伏變化較為平緩。北側(cè)部分地段海拔在2830m左右。坡度是建筑建設(shè)的重要影響因素。一類(lèi)用地坡度小于10%,適宜用作建設(shè)用地。由此分析,基地南側(cè)坡度小于10%,具備良好的建設(shè)條件。坡向反映了斜坡所面對(duì)的方向,基地大部分斜坡坡向?yàn)闁|。2.3現(xiàn)狀存在問(wèn)題。(1)地處高寒地帶,衛(wèi)城自然修復(fù)能力極差。洮州衛(wèi)城位于臨潭縣東部,地處東部季風(fēng)區(qū)和青藏高原區(qū)的過(guò)渡地帶,海拔在3000米以上,具有大陸性季風(fēng)氣候和高原山地氣候兼有的特征。洮州衛(wèi)城年均有效積溫小植被演替所需要的時(shí)間較長(zhǎng)的特征導(dǎo)致衛(wèi)城自然修復(fù)能力極差,一旦破壞將很難恢復(fù),甚至變?yōu)榛哪鷳B(tài)環(huán)境極端脆弱。(2)生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重。洮州衛(wèi)城雖對(duì)接上級(jí)部門(mén)要求,采取人工種草、禁牧等措施集中治理后境內(nèi)生態(tài)環(huán)境,但是洮州衛(wèi)城總體的生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)為“點(diǎn)上好轉(zhuǎn)、面上惡化、局部改善、總體惡化”的趨勢(shì)未得到根本扭轉(zhuǎn)。
3遙感影像分析
通過(guò)對(duì)生態(tài)資源環(huán)境的前期分析,我們現(xiàn)將結(jié)合遙感技術(shù)對(duì)該區(qū)域(臨潭縣)進(jìn)行簡(jiǎn)單地影像分析,其中包括非監(jiān)督分類(lèi)、監(jiān)督分類(lèi)以及植被覆蓋度分析。使用ENVI、Arcgis軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。原始遙感影像采用在“地理空間數(shù)據(jù)云”下載的Landsat5衛(wèi)星的遙感數(shù)據(jù)。影像預(yù)處理包括輻射定標(biāo)、大氣校正及行政裁剪。3.1監(jiān)督分類(lèi)影像處理。3.1.1概念。首先需要從研究區(qū)域選取有代表性的訓(xùn)練場(chǎng)地作為樣本;根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本,通過(guò)選擇特征參數(shù)(如像素亮度均值、方差)等,建立判別函數(shù),據(jù)此對(duì)樣本像元進(jìn)行分類(lèi),依據(jù)樣本類(lèi)別的特征來(lái)識(shí)別非樣本像元的歸屬類(lèi)別。3.1.2縣域與研究區(qū)影像對(duì)比。3.1.3精度驗(yàn)證。在完成監(jiān)督分類(lèi)后,對(duì)結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證是十分有必要的。精度驗(yàn)證是對(duì)我們的分類(lèi)樣本中的特定像元與已知分類(lèi)的參考像元進(jìn)行比較,以此檢驗(yàn)結(jié)果的精確度。本實(shí)驗(yàn)中研究區(qū)監(jiān)督分類(lèi)得出的圖像精度在86.94%,滿(mǎn)足精度要求,分類(lèi)結(jié)果合格。3.2植被覆蓋度處理。3.2.1植被覆蓋度意義。通過(guò)對(duì)植被覆蓋度的研究,可以了解當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境狀況。另一方面來(lái)講,就是從宏觀層面實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的全面監(jiān)控,植被覆蓋度是反映植被基本情況的客觀指標(biāo)。3.2.2操作流程。影像預(yù)處理———提取NDVI———統(tǒng)計(jì)NDVI值的累積百分比———計(jì)算FVC值———密度分割———快速出圖。
4遙感數(shù)據(jù)分析探討
遙感技術(shù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的有效途徑之一。通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)、非監(jiān)督分類(lèi)以及植被覆蓋度分析可以快速得出研究區(qū)域的土地使用現(xiàn)狀以及植被分布情況,并且可以直觀地反映出該區(qū)域在生態(tài)環(huán)境方面存在的問(wèn)題?,F(xiàn)將對(duì)前一節(jié)所做的遙感影像圖進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,從不同的方面進(jìn)行總結(jié),得出該區(qū)域生態(tài)環(huán)境存在的問(wèn)題,并就此提出優(yōu)化構(gòu)思方案。4.1技術(shù)層面。在技術(shù)層面上,精確度仍有提高空間。在前期的研究中,我們對(duì)大范圍做了監(jiān)督分類(lèi)及非監(jiān)督分類(lèi),發(fā)現(xiàn)監(jiān)督分類(lèi)在這種情況下優(yōu)勢(shì)更加凸顯,例如,在臨潭縣東側(cè)及東南側(cè)行政界線邊緣有水體,監(jiān)督分類(lèi)可以很好地將其精確分類(lèi),而由于圖像高清度不夠,非監(jiān)督分類(lèi)中就將水體與其他樣本混雜。此外,由于所用遙感影像分辨率較低,因此若能在隨后研究中采用更高分辨率遙感影像,植被覆蓋度估算精度仍有進(jìn)一步提升的空間。4.2植被層面。從監(jiān)督分類(lèi)以及植被覆蓋度圖像上可以看出,研究區(qū)主要以南側(cè)“低植被覆蓋區(qū)”-建筑群與北側(cè)“較低植被覆蓋區(qū)”-裸地為主,植被覆蓋等級(jí)屬于四級(jí)、五級(jí)。植被覆蓋情況大致呈現(xiàn)“植被差”“裸地多”“耕地少”的特征。4.3生態(tài)環(huán)境層面。從對(duì)縣域與研究區(qū)植被覆蓋影像圖對(duì)比來(lái)看,臨潭縣生態(tài)環(huán)境良好,縣域境內(nèi)的生態(tài)資源種類(lèi)豐富、層次多樣,特征呈現(xiàn)“多”“廣”“全”三大主要特征。而研究區(qū)相比之下存在水資源分布不均、生態(tài)環(huán)境脆弱的問(wèn)題。人口增長(zhǎng)帶來(lái)的過(guò)度放牧,嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡,對(duì)環(huán)境造成了不可逆的傷害。在此,我們提出對(duì)洮州衛(wèi)城的生態(tài)培育實(shí)施策略,努力提升其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。
5生態(tài)培育實(shí)施策略
5.1構(gòu)建生態(tài)大格局。洮州衛(wèi)城作為旅游發(fā)展重點(diǎn)區(qū),在正確認(rèn)識(shí)生態(tài)環(huán)境特征、生態(tài)問(wèn)題以及產(chǎn)生根源的基礎(chǔ)上,改善洮州衛(wèi)城生態(tài)大環(huán)境,考慮其自然環(huán)境特征與現(xiàn)狀生態(tài)情況,應(yīng)該優(yōu)先考慮林地培育以及草原生態(tài)恢復(fù),包括積極培育、種植適合衛(wèi)城生態(tài)環(huán)境的林業(yè),整治衛(wèi)城水生態(tài)環(huán)境,保護(hù)水資源,提高衛(wèi)城整體綠化率,完善衛(wèi)城生態(tài)環(huán)境體系,提高衛(wèi)城生態(tài)環(huán)境的抵抗力,實(shí)現(xiàn)整個(gè)衛(wèi)城生態(tài)大環(huán)境的提升,構(gòu)建衛(wèi)城生態(tài)安全的整體格局。具體措施:(1)在衛(wèi)城周邊的林地播種山楊速生林;大量選用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹(shù)種,做到速生樹(shù)種和慢生樹(shù)種、常綠樹(shù)和落葉樹(shù)、風(fēng)景林和經(jīng)濟(jì)林相結(jié)合。有條件的區(qū)域做到“前景連線、背景成片”;(2)在衛(wèi)城周邊修復(fù)草原植被,治理沙漠化,采用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土的草種,恢復(fù)綠色大地;(3)衛(wèi)城林業(yè)部門(mén)積極研發(fā)適合周邊環(huán)境生態(tài)培育的植被,并加大適種樹(shù)木的推廣和培育技術(shù)。5.2培育生態(tài)小氣候。推進(jìn)衛(wèi)城生態(tài)建設(shè),在衛(wèi)城內(nèi)部重視生態(tài)培育,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)城小氣候環(huán)境的營(yíng)造。積極對(duì)接旅游發(fā)展需求,設(shè)置能改善衛(wèi)城生態(tài)環(huán)境的綠色、生態(tài)旅游項(xiàng)目,衛(wèi)城南部通過(guò)引洮河水進(jìn)行植被恢復(fù),形成以濱水休閑為依托、富有活力的城市濱水景觀區(qū),對(duì)南門(mén)河周邊區(qū)域進(jìn)而對(duì)衛(wèi)城整體生態(tài)環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù),形成“面-線”結(jié)合的生態(tài)培育基本框架,構(gòu)建衛(wèi)城小氣候環(huán)境。具體措施:(1)建設(shè)明日森林和五彩梯田項(xiàng)目;(2)修復(fù)植被,創(chuàng)意麥田藝術(shù)項(xiàng)目;(3)在衛(wèi)城中布置點(diǎn)狀公園,提升城市景觀改善生態(tài)居住環(huán)境;(4)道路綠化,道路兩旁種植常綠喬木和主題性的行道樹(shù),分隔帶和人行道旁栽植樹(shù)木、花草以及護(hù)路林。
6結(jié)語(yǔ)
本研究以像分二元模型為基礎(chǔ),對(duì)甘南州臨潭縣植被覆蓋進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)和非監(jiān)督分類(lèi),直觀地展現(xiàn)了該區(qū)域的土地使用情況,深刻剖析其中存在的根本問(wèn)題,旨在為生態(tài)環(huán)境優(yōu)化提供一種科學(xué)的技術(shù)支持,此外,對(duì)遙感技術(shù)在規(guī)劃方面的應(yīng)用也進(jìn)行了實(shí)踐,確保城鄉(xiāng)規(guī)劃工作合理、科學(xué),高效地進(jìn)行。但是,由于采用的遙感影像圖不夠高清,導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步定量地對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,仍需以后逐步改進(jìn),以便更好地將遙感技術(shù)運(yùn)用到規(guī)劃工作中去。
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作者:杜藝弦 單位:成都理工大學(xué)