基于遙感生態指數的錫林河流域生態環境動態監測與評價

楊洵+毛立超+王哲+王琪雯

內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院，內蒙古呼和浩特 010018

摘 要 本文以錫林河流域為研究區，以2011年Landsat 5 TM影像和2016年Landsat 8 OLI影像為主要數據源，通過主成分分析確定4個生態指標：綠度、濕度、熱度、干度，利用RSEI綜合生態指數對錫林河流域2011年和2015年生態環境變化進行監測與評價。結果表明：錫林河流域生態環境總體質量呈下降趨勢，綠度和濕度對生態環境質量起促進作用，熱度和干度對生態環境質量起抑制作用；裸露、干化地表的治理有利于改善生態環境質量。

關鍵詞 錫林河流域；生態環境質量；遙感生態指數；主成分分析。

中圖分類號 TP2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）13-0021-01

錫林河流域囊括了我國四大草原中的錫林郭勒草原，錫林郭勒草原對于整個華北地區具有積極的抵抗風沙的作用，但隨著近幾年人類活動強度的不斷加大，錫林河流域的生態環境遭到了較為嚴重的破壞，因此，對該流域的環境治理迫在眉睫[1]。本文是利用前人[2]提出的RSEI評價模型的4個生態因子，利用Landsat衛星遙感影像，在遙感圖像處理軟件ENVI的支持下，基于遙感信息的綠度、濕度、熱度、干度等4個生態因子，利用遙感技術及主成分分析方法對錫林河流域2011年和2016年的生態環境進行了評價與分析，這為環境監測與保護部門提供可靠的參考依據。

1 研究區概況及數據來源

本文所研究的測區位于內蒙古高原中東部大興安嶺西部的低山丘陵邊緣，地理坐標為N：43°26′48″～44°39′21″，E：115°32′00″～117°12′00″，屬典型侵蝕構造地形，地貌具有明顯分帶性。

本文的主要遙感數據下載自地理空間數據云。分別為2011年的Landsat 5 TM影像和2015年的Landsat 8 OLI影像。以2016年Landsat8影像為基準，采用最近鄰元法對和2011年Landsat 5影像進行配準，均方根誤差在0.5個像元內。

2 圖像預處理與評價體系建立

上述影像只經過了粗略的校正，不能直接進行反演解譯。為了進一步操作，必須對獲取的遙感影像進行輻射定標、大氣校正、配準等前期的圖像預處理工作[2]。

在圖像預處理的基礎上，計算綠度、濕度、熱度、干度等4個完全基于RS的生態指標[3]，通過主成分分析結果可知用PC1創建RSEI綜合生態指數最為合理，從而實現對錫林河流域的生態環境進行監測與評價。

3 結果與分析

3.1 錫林河流域生態環境狀況總體評價

為研究RSEI所反映的生態效應，以0.2為間隔將各年份的生態環境分為差、較差、中等、良、優等5個生態等級。由表1可以看出，2011年和2015年生態等級變化明顯，生態等級為差的面積從2011年的2.1233%升高到2015年的46.0837%。由2011年和2015年，錫林河流域共有23.9604%的面積的生態環境變差，76.0396%的面積的生態環境無明顯變化。表明近4年來，錫林河生態環境呈現明顯的下降趨勢。

3.2 錫林河流域生態環境質量評價

通過RSEI的等級表來看，錫林河流域的生態環境從2011年到2015年總體呈現明顯的下降趨勢，錫林河流域的生態環境狀況不容樂觀。

通過主成分分析來看，濕度與綠度成正相關，說明它們對錫林河流域生態環境起積極的促進作用，而干度與熱度與綠度成負相關，說明它們對錫林河流域生態環境起消極的負面作用。可以通過共同提到綠度與濕度的方法來不斷提高生態環境的質量，通過降低熱度和干度的方法來協同提高生態環境質量。

4 結論

2011年的生態環境狀況優于2015年的生態環境狀況，2011—2015年，錫林河流域的生態環境狀況成明顯下降趨勢；濕度與綠度成正相關，有助于提高生態環境質量；而熱度與干度不利于生態環境狀況的改善與提高。本文是利用前人提出的RSEI評價模型的4個生態因子，利用Landsat衛星遙感影像，在遙感圖像處理軟件ENVI的支持下，利用遙感技術及主成分分析方法對錫林河流域2011年和2016年的生態環境進行了評價與分析。但文中仍存在不足之處，如影像獲取時間存在差異，若能獲取不同年份相同時間的影像將更有利生態環境的動態監測與評價。可以通過對比錫林河流域的行政區劃圖與RESI等級圖，來發現具體是哪個區域的生態環境發生了惡化，更利于針對具體區域提出相關改善

建議。

參考文獻

[1]洪立國.錫林河流域草原利用現狀與保護對策研究[D].呼和浩特：內蒙古大學，2008.

[2]宋慧敏，薛亮.基于遙感生態指數模型的渭南市生態環境質量動態監測與分析應用生態學報[J].2016，27（2）：3913-3919.

[3]李傳新.基于遙感的錫林河流域草場退化及影響因素分析[D].北京：中國地質大學（北京），2016.