基于遥感生态指数的绵阳市区生态环境变化分析.doc

基于遥感生态指数的绵阳市区生态环境变化分析
摘 要:基于1996、2009和2018年LandsatTM/OLI遥感影像,采用RSEI指数对绵阳市区的生态环境及变化状况进行分析。结果显示,1996-2009年绵阳市区生态质量呈 in 2018. So, to improve urban ecological, it is necessary to allocate urban construction land reasonably and carry out urban ecological construction in many kinds and areas.
Key Words: Landsat TM/OLI; remote sensing based ecological index; ecological environment quality
0 引言
我國正处于城市化发展转型阶段,以往的粗放式发展在带来巨大经济效益的同时也对环境造成了严重污染。随着经济的发展,人们生活水平得到提高,同时对生态环境质量的要求也越来越高,粗放式发展方式已无法适应社会需求[1]。遥感技术可有效监测地表覆被信息,进而分析生态环境状况,对城市建设及规划尤为重要。 利用遥感技术对城市生态进行研究较多,如岳文泽等[2]采用遥感影像进行城市土地利用类型及空间结构对生态环境效应的影响研究;肖荣波等[3]對城市热岛研究成果进行总结,分析了城市热岛效应对城市生态环境效应的影响,建议对城市热岛效应进行多维度研究;增辉等[4]以深圳市龙华镇为研究区,根据多时段景观类型及结构特征,利用空间统计方法构造了一个生态风险指数,对指数的采样结果进行半变异函数分析及插值,解释了生态风险的空间特征和形成机制;程晋南等[5]运用生态环境指数(ecological index,EI)对泰安市土地生态环境状况进行评价,并分析区域土地生态环境状况及其变化趋势,验证了RS与GIS结合在建立土地生态环境质量评价模型的可行性;徐涵秋[6]提出遥感生态指数(remote sensing based ecological index,RSEI)并应用于福建长汀县,与EI指数计算结果进行比较,结果发现RSEI不仅是一个定量化指标,还能对区域生态环境变化情况进行建模及预测。
目前有不少文献利用遥感技术对绵阳市进行了多方位研究[7-10],但对绵阳市区的生态环境遥感监测还未见报道。本文为排除人为因素对各指标阈值、权重的影响,利用RSEI指数分析绵阳市区生态环境的变化情况,以期为绵阳市区生态环境保护和建设提供科学依据。
1 研究区概况及数据源
研究区概况
绵阳市位于四川盆地西北部,涪江中上游,是全省第二大城市,地理坐标位于东经103°45′ -105°43′ ,北纬30°42′ -33°03′ 之间。地势西北高、东南低,地形起伏大。中部为河谷冲积平原,涪江自西北入境,流经市区,从东南部出境。全市北西—南东呈条带状展布,山区占61%,%。绵阳市下辖3区、1市、5县,本文选择绵阳市中心城区游仙区和涪城区为研究区,简称为绵阳市区。
数据源及预处理
本文选用三景Landsat遥感影像,分别是1996年7月10日专题制图仪获取的影像(thematic mapper,TM)、2009年6月12日的TM影像与2018年的6月5日陆地成像仪所获取的影像(operational land imager,OLI)和热红外传感器获取的影像(thermal infrared sensor,TIRS),如图1所示。影像云量均小于8%且成像时间较为接近,避免季节差异影响。
数据预处理过程:①对三景影像进行几何校正,;②对影像进行辐射定标;③将辐射定标后的影像进行大气校正。
2 研究方法
利用RSEI分析绵阳市区生态环境变化情况。RSEI集成绿度、湿度、干度和热度4个评价指标,分别代表归一化差值植被指数(NDVI)、缨帽变换的湿度分量(WET)、建筑指数和裸土指数合成的干度指数(NDSI)及地表温度(LST)4大要素。通过主成分变换集成各指标,表达式[11]如下:
评价指标构建
绿度指标
NDVI常用于显示植被分布,较高的NDVI代表土地覆被包含较多的绿色植被[12],计算公式为:
式中,[BNIR]和[BR]分别为影像的近红外及红色波段反射率。
湿度指标
缨帽变换所获得的亮度、绿度、湿度指标已广泛应用于生态环境监测[13],其中的湿度指标与土壤特征及湿度有关,湿