國家重點生態功能區縣域生態環境質量遙感考核方法研究

楊海軍　李　營　朱海濤　洪運富

(環境保護部衛星環境應用中心，北京　100094)

國家重點生態功能區縣域生態環境質量遙感考核方法研究

楊海軍李營朱海濤洪運富

(環境保護部衛星環境應用中心，北京100094)

[摘要]本文提出一種國家重點生態功能區縣域生態環境質量遙感考核方法，該方法以遙感技術為主，集成了衛星遙感、無人機遙感、人工調查等技術的優勢，建立了“天”、“空”、“地”的立體化監測方式，并開展示例研究，從多尺度、多分辨率角度獲取縣域環境變化信息，取得了很好的研究應用效果。

[關鍵詞]重點生態功能區；縣域；生態環境；遙感

中圖分類號：X87

文獻標識碼：碼：A

文章編號：號：1673-288X(2015)05-0041-03

Abstract：This paper proposed a check method of the counties’ ecological environment quality in National key ecological function area，it based on remote sensing technology，integrated the advantages of satellite remote sensing，UAV remote sensing and artificial survey，established three-dimensional monitoring pattern including of space，sky and ground.Based on the above method，we took one county as the study area，extracted the dynamic change information of the county from multi-scale and multi-resolution，the results showed good effectiveness.

Keywords：National key ecological function area；county；ecological environment；remote sensing

作者簡介：楊曉棠，工程師，碩士研究生，研究方向為環境污染控制工程

1引言

國家重點生態功能區縣域是維護國家生態安全、促進可持續發展的重點區域，具有生物多樣性維護、水源涵養、水土保持和防風固沙等生態功能。為引導地方政府加強生態環境保護力度，提高當地政府基本公共服務保障能力，自2010年以來，環境保護部、財政部每年定期開展國家重點生態功能區縣域生態環境質量考核工作，評價縣域生態環境質量變化情況，為縣域轉移支付資金的獎懲提供依據。目前，縣域生態環境質量考核主要基于生態環境監測站點數據，采用人工調查方式，對縣域生態環境質量進行評價，而縣域內環境監測站點有限，難以全面反映縣域的環境狀況，同時，人工調查方式易受地形條件影響。

近年來，遙感技術在我國環保領域發展迅速，完成了水環境、大氣環境、生態環境等方面的基礎研究及應用示范，并形成了環境遙感監測業務[1]，取得了很好的應用成效。遙感技術具有監測范圍大、重訪周期短、受地面限制少等優勢，便于全面監測縣域生態環境質量現狀及變化情況。本文針對國家重點生態功能區縣域生態環境質量考核內容，基于衛星遙感、無人機遙感及地面調查等技術，建立立體化的遙感考核方法，力爭為縣域考核工作提供切實可行的技術支撐。

2遙感考核方法

針對縣域的自然生態和環境狀況，充分利用衛星遙感、無人機遙感及地面調查等技術的優勢，從多分辨率、多尺度、多時相等角度出發，構建縣域生態環境質量遙感考核方法，即“衛星普查-無人機核查-現場調查”的工作方式，在“天”、“空”、“地”三個層次共同監測縣域生態環境變化，實現了立體化監測。該方法步驟如下：

(1)衛星普查

衛星普查完成縣域的生態環境變化監測，在中尺度上提取縣域的環境變化信息。

衛星普查采用衛星遙感技術，獲取縣域兩個年份(考核基準年、被考核年)同一時期的衛星遙感影像，通過對影像進行幾何校正、拼接、裁剪等處理后，對兩期影像進行對比分析，提取縣域的生態環境變化和人類活動影響信息。

(2)無人機核查

無人機核查完成縣域部分環境變化斑塊監測，在小尺度上進一步精確提取環境變化信息。

無人機遙感是利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、全球定位系統差分定位技術和遙感應用技術，自動化、智能化、專題化地快速獲取地物信息，并實現其應用的技術[2]。采用無人機遙感技術，能夠高精度、準確地獲取環境變化信息，有效補充了衛星遙感分辨率低、受氣象因素影響較大等不足。根據衛星普查結果，采用無人機遙感技術獲取縣域環境變化斑塊數據，無人機遙感數據獲取通常包括無人機飛行準備、航線規劃、空域申請、無人機飛行、數據處理、信息提取等過程[3]，數據獲取后，通過對影像進行圖像處理，進一步精確提取環境變化斑塊的邊界、面積和地物空間分布特征信息。

(3)現場調查

現場調查完成縣域環境變化信息的最終核實，明確環境變化屬性信息。

現場調查基于衛星普查以及無人機核查結果，通過實地調查，驗證衛星普查與無人機核查結論，獲悉環境變化屬性信息，并通過咨詢走訪，找出環境變化原因。

3示例應用

以河北省承德市寬城滿族自治縣為研究區，該縣屬于水源涵養類型的生態縣域，采用“衛星普查-無人機核查-現場調查”的方法對該研究區進行考核。通過衛星普查方法，獲取2010年、2014年的衛星影像，通過對比分析發現：研究生態環境變化斑塊3個，總面積為2.6平方公里，其中2個斑塊位于研究區南側山區，1個斑塊位于寬城縣城東北側。根據環境變化斑塊衛星影像特征，判斷縣城東北側變化斑塊疑似為城鎮擴建，南側山區2個變化斑塊疑似為新增尾礦庫。

圖1　2010年(左)、2014(右)寬城滿族自治縣衛星普查結果

選取研究區南側山區的2個斑塊開展無人機核查工作。經過無人機航空影像獲取、數據處理、信息提取等步驟，獲取了變化斑塊的空間與屬性特征，如下圖所示：圖中藍框為新增選礦廠及尾礦庫，面積0.75平方公里；紅色框為新增礦產露天開采區，面積0.7平方公里；紫框和綠框為礦石生產及固廢堆棄區，面積0.5平方公里，所有變化斑塊總面積為1.95平方公里。

圖2　寬城滿族自治縣無人機核查結果

將衛星普查與無人機核查結果結合，可進一步對比變化斑塊特征，提取變化斑塊屬性信息。具體結果如下：

圖3　礦區露天開采區衛星普查與無人機核查結果對比

圖4　礦區選礦廠及尾礦庫衛星普查與無人機核查結果對比

根據衛星普查與無人機核查結果，對研究區南側山區2個變化斑塊開展現場調查，經過調查走訪發現：兩個變化斑塊均位于亮甲臺鎮，一個為天寶集團釩鈦礦露天采區，另一個為天寶集團釩鈦礦尾礦庫。釩鈦礦露天采區位于亮甲臺鎮柏樹溝村，探明儲量9600萬噸，年產量約600萬噸，預計2020年開采結束閉礦，目前開采面積約為0.5平方公里。露天礦開采之前地表覆蓋主要以低矮灌木叢和雜草為主，地表土層厚度2至10米不等。露天礦開采生產過程中主要伴隨粉塵、廢石棄土、尾礦等3種潛在污染。釩鈦礦尾礦庫位于亮甲臺鎮楊樹溝村，設計庫容6360.1萬立方米，年排入量530萬立方米，預期使用10年。尾礦庫壩呈階梯狀，建有排水渠，并種植棉槐等植被。通過現場調查，查明了環境變化斑塊的屬性信息，并找出了其變化原因，為后續環境治理提供了寶貴的數據支持。

4結論

(1)本方法以遙感技術為主，人工調查為輔，能夠有效、快速、準確、客觀地獲取縣域的環境變化信息，可為縣域考核工作提供有力的技術與數據支撐；

(2)目前，我國縣域生態環境質量考核工作仍以人工調查為主，本方法的提出，有利于補充縣域考核現有技術體系，擴展考核技術手段。

參考文獻：

[1]楊一鵬，韓福麗，王橋，等.衛星遙感技術在環境保護中的應用：應用、問題及對策[J].地理與地理信息科學，2011.

[2]謝濤，劉銳，胡秋紅，等.基于無人機遙感技術的環境監測研究進展[J].環境科技，2013，26(4)：55-64.

[3]王橋，王晉年，楊一鵬，等.環境監管無人機遙感技術與應用[M].北京：科學出版社，2014，1-3.

Researches on Land Cover Classification of Water Source and Its

Validation and Evaluation Using UAV Remote Sensing

YANG HaijunLI YingZHU HaitanHONG Yunfu

(Satellite Environment Center，Ministry of Environmental Protection，Beijing，100094)

《環境與可持續發展》學術影響因子逼近2.000

位列環境保護部主管期刊第一名

在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第六名

據知網2014年12月16日發布的《中國學術期刊影響因子年報(自然科學與工程技術(2014版)》，我刊學術影響因子顯著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大關，為1.971，名列環境保護部主管期刊第一名。在全國收錄環境科學類66種期刊中排位第6名，其中2012年位列全國第18名，2011年第29名，2010年第33名。

引用文獻格式：楊曉棠.關于縣域生態文明建設思路探討[J].環境與可持續發展，2015，40(5)：44-46.