基于RS和GIS的河南省生態環境質量動態評價

常中兵, 秦 奮,2, 韓志剛,2, 盧 艷, 余玉洋

(1.河南大學 環境與規劃學院, 河南 開封 475004; 2.黃河中下游數字地理技術教育部重點實驗室, 河南 開封 475004)

基于RS和GIS的河南省生態環境質量動態評價

常中兵1, 秦 奮1,2, 韓志剛1,2, 盧 艷1, 余玉洋1

(1.河南大學環境與規劃學院,河南開封475004; 2.黃河中下游數字地理技術教育部重點實驗室,河南開封475004)

[目的] 揭示近年來河南省生態環境質量時空變化特征，為生態環境的監測、保護和管理提供科學依據和技術支持。 [方法] 以多源、多時相數據為基礎，參考生態環境狀況評價技術規范和模型方法，采用1 km格網作為評價單元，提取生物豐度、植被覆蓋、水網密度、土地脅迫、污染負荷5個指標，來計算生態環境質量總指數，定量評估河南省生態環境質量時空變化。 [結果] (1) 河南省生態環境質量以“一般”為主，其所占比例接近80%，其他類型面積較少，生態環境質量的基本空間分布格局明顯受地形地貌、土地利用及區域發展戰略影響； (2) 2000—2013年，河南省生態環境質量年際間變化較小，呈現出“單峰型”的變化特征，但生態環境質量為較差和優、良的區域面積都有所增長； (3) 生態環境質量變化與區域發展關系密切，13 a來，河南省生態環境質量總體上存在微弱變差趨勢，變差區域在空間上由中西部向東南部遷移，主要與城市建設用地擴張有關。 [結論] 基于1 km格網的生態環境質量評價方法更能反映區域生態環境空間特征及影響因素。為了持續提升研究區生態環境質量，區域發展戰略必須要與生態文明建設相協調。

生態環境質量; 動態評價; RS/GIS; 河南省

文獻參數： 常中兵, 秦奮, 韓志剛, 等.基于RS和GIS的河南省生態環境質量動態評價[J].水土保持通報，2017,37(4)：132-137.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.022； Chang Zhongbing, Qin Fen, Han Zhigang, et al. Dynamic evaluation of eco-environmental quality in He’nan Province based on RS and GIS[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(4)：132-137.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.04.022

生態環境是人類賴以生存發展的物質基礎，人類活動影響其所在的生態環境變化，反過來生態環境狀況的好壞直接關系著人類福祉和區域可持續發展的能力。目前，人口增長和經濟發展在全球或國家尺度范圍內產生各種生態環境問題，如森林退化、水污染和水資源短缺等，阻礙了經濟發展，威脅著人類健康。因此，準確評價生態環境的質量、把握其演化規律逐步成為改善目前生態環境狀況，建設生態文明所關注的熱點[1]，國內外學者圍繞生態環境質量評價構建了一系列模型方法。國外研究主要從理論出發構建各種模型和環境指數，代表性的有“壓力—狀態—響應”模型[2]、環境可持續指數(environmental sustainability index， ESI)[3]、復合環境指數(composite environment Index， CEI)[4-5]、環境績效指數(environment performance index， EPI)[6]和環境健康指數(environmental health index， EHI)[7-8]等。國內研究主要集中在構建綜合指數，對不同行政單元的生態環境狀況進行評價[9-12]。目前生態環境評價的類型[13-14]、方法[15-16]和對象[17]已經涉及到各個方面，生態環境評價已經從靜態到動態、從單一指標體系到綜合指標體系、從單一空間尺度向多空間尺度方向發展，這些模型和方法為生態環境質量評價研究提供了科學指導。但是，由于生態環境系統的復雜性和多變性，整合多源信息進行綜合評價仍存在一定的困難[18]。在指標構建上大多研究雖涉及到各種生態環境因子，但普遍接受的標準理論框架、指標體系和評價方法需要進一步深入研究[19]，此外當評價區域或時間尺度發生變化時，評價方法的適用性受到質疑，不便于同一地區不同時段或不同地區之間進行比較。鑒于此，國家環境保護總局2006年發布并于2015年修訂《生態環境狀況評價技術規范(HJ192-2015)》，明確指出采用統一的標準進行生態環境質量評價。以此為基礎，國內學者在各個方面開展了大量的實證研究[20-22]。然而，目前關于河南省生態環境狀況的研究，一方面基于規范的綜合評價分析較少，研究內容主要側重于生態安全、生態承載力等單一生態環境要素[23-24]，部分綜合研究主要偏重農村、礦區等方面[25-26]；另一方面對河南省生態環境的動態評價研究也少有涉及。

河南省自然條件具有明顯的過渡特征，地貌類型多、氣候變化復雜，使得其自然生態環境比較脆弱、生態承載能力比較低。隨著國家“中原崛起”和“中原經濟區”戰略的實施及工業化進程的推進，河南省經濟發展和城鎮化水平迅速提高的同時，也造成了資源開發利用方式粗放及環境污染等問題，這給本就脆弱的生態環境帶來了更加嚴峻的挑戰。基于此，本文以生態環境狀況評價技術規范為評價模型，采用1 km格網作為評價單元，對河南省2000—2013年生態環境質量進行動態評價，旨在揭示生態環境質量時空變化特征，及時、準確地掌握河南省生態環境質量狀況及其變化態勢，為生態環境的監測、保護和管理提供科學依據和技術支持，從而促進經濟、社會、資源和環境的可持續發展。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

河南省位于中國中東部、黃河中下游，地理坐標介于北緯31°23′—36°22′、東經110°21′—116°39′，處于我國第2階梯和第3階梯的過渡地帶。地貌類型分為豫西、南部山地丘陵盆地區和豫東平原區，地勢自西向東由中山、低山、丘陵過渡到平原，呈階梯狀下降，山地、丘陵、平原分別占26%，18%和56%。河南省屬于大陸性季風氣候，降水在季節、年際、空間上分布很不均勻，年降水量空間分布自南向北遞減，全省由南向北年均降水量為1 380.6～532.5 mm，年均溫度為15.7～12.1 ℃。土地利用以耕地為主，占全省面積的60%以上，其次為林地和建設用地。在全國生態區劃中，河南省屬于東部濕潤、半濕潤生態大區[27]。

1.2 數據來源

所用數據分為2000，2005，2010和2013年4個時期，主要包括：河南省1∶10萬土地利用數據集，來源于國家地球系統數據共享平臺—黃河下游科學數據中心(http:∥henu.data.ac.cn)；250 m分辨率MODIS NDVI 16 d合成數據，來源于NASA LAADS網站；水資源量統計數據，來源于河南省水利廳公布的水資源公報；站點月值降雨數據，來源于中國氣象數據網；90 m分辨率SRTM DEM數據，來源于中科院計算機網絡信息中心地理空間數據云網站；環境污染統計數據，來源于河南省環境保護廳公布的環境統計年報。

1.3 研究方法

1.3.1 評價指標體系 生態環境質量是指生態環境的優劣程度，從適宜人類生存和發展的角度，可以把生態環境分為生物資源、水資源、土地資源、氣候資源等。在構建評價指標體系時，以自然條件為基礎，同時考慮人類活動對生態環境的影響。在自然條件方面，生態系統多樣性為人類提供基本的環境，直接影響生態系統的穩定性和可持續性，使用植被覆蓋指數反映區域的生態生產能力，生物豐度指數反映區域生態功能的支撐能力。在人類對生態環境影響方面，使用土地脅迫指數和污染負荷指數衡量人類發展導致的生態系統退化過程，是區域生態系統受外界脅迫程度的整體反映。生態環境質量評價標準參考《生態環境狀況評價技術規范(HJ192-2015)》，通過構建一個綜合指數(生態環境狀況指數， EI)來反映區域生態環境的整體狀態，指標體系由生物豐度、植被覆蓋、水網密度、土地脅迫和污染負荷5個分指數加權而得(表1)。

表1 各項指標權重表

IE= 0.35IB+0.25IV+0.15IW+

0.15×(100-IL)+0.10×(100-IP)

(1)

式中：IE——生態環境狀況指數；IB——生物豐度指數；IV——植被覆蓋指數；IW——水網密度指數；IL——土地脅迫指數；IP——污染負荷指數。

生物豐度指數用來評價研究區域內生物的豐貧程度，利用土地利用數據求得：

IB=Abio(0.35S1+0.21Sc+0.28Ss+

0.11Sg+0.04Sj+0.01Sw)/S

(2)

式中：IB——生物豐度指數；Abio——歸一化系數；Sl，Sc，Ss，Sg，Sj，Sw——林地、草地、水域、耕地、建設用地和未利用地面積(km2)；S——區域面積(km2)。

植被覆蓋指數用來評價研究區域內植被覆蓋的程度，利用MODIS NDVI數據求得：

(3)

式中：IV——植被覆蓋指數；Aveg——歸一化系數；Pi——5—9月象元NDVI月最大值均值；n——區域象元數。

水網密度指數用來評價研究區域內水的豐富程度，利用河流長度、水域面積和水資源量求得：

IW=(Ariv·Sriv+Alak·Slak+Ares·Sres)/S/3

(4)式中：IW——水網密度指數；Ariv，Alak，Ares——歸一化系數；Sriv，Slak，Sres——河流長度(m)、水域面積(km2)和水資源量(107m3)；S——區域面積(km2)。

土地脅迫指數用來評價研究區內土地質量遭受脅迫的程度，利用土壤侵蝕和建設用地面積等數據求得：

IL=Aero×(0.4Sero1+0.2Sero2+

0.2Scons+0.2Setc)/S

(5)

式中：IL——土地脅迫指數；Aero——歸一化系數；Sero1，Sero2，Scons，Setc——重度侵蝕、中度侵蝕、建設用地和其他土地脅迫面積(km2)；S——區域面積(km2)。

污染負荷指數用來評價研究區域內所承受的環境污染壓力，使用化學需氧量、二氧化硫和煙粉塵數據進行計算：

IP= 0.4ACOD·ECOD/P+0.4ASO3·

ESO2/S+0.2AYFC·EYFC/S

(6)

式中：IP——污染負荷指數；ACOD，ASO2，AYFC——歸一化系數；ECOD，ESO2，EYFC——化學需氧量(t)、二氧化硫排放量(t)和煙粉塵排放量(t)；P——區域年降水量(mm)；S——區域面積(km2)。

1.3.2 評價單元與歸一化系數 生態環境質量的評價多以省級、縣級行政區劃為單元，由于生態環境系統的復雜性、地域性，這種以大中尺度地理區域為單元的評價存在一定局限，無法反映行政區劃內部的空間差異[28]。隨著GIS與RS技術的發展，使得生態環境質量評價的技術方法和數據來源不斷得到進步，評價的效率和精度也不斷提高。本文借助于GIS和RS技術，考慮到數據精度和數據量問題，以1 km格網為基本評價單元，對河南省生態環境質量的動態變化進行定量評價。

由于各分指數原始數據單位上存在差異，不便于進行綜合計算來獲取總指數值，因此需要對各分指數進行歸一化處理。評價單元的改變，使得原規范中的歸一化系數不再適用，為便于生態環境質量指數年際間比較，對各指數的歸一化系數進行修正。根據2000—2013年河南省歸一化處理之前的各指數值，計算2000—2013年度歸一化系數的平均值作為各指數歸一化系數的參考值。

1.3.3 數據預處理 獲取到的多源數據包括柵格、矢量和統計多種格式和尺度，必須進行數據的精度評價和標準化處理。對于土地利用數據，在內業建立解譯標志庫的基礎上，依靠高分影像與野外實地驗證相結合的方式，對未達到抽樣精度90%的數據進行重新修正。為保證計算結果的準確性，在計算各分指數時，對土地利用數據采用矢量數據屬性信息無損柵格化方法進行處理，對統計數據采用層次分析法進行格網化，對NDVI和土壤侵蝕數據進行重采樣，最終形成1 km格網數據集。

土地利用等數據為矢量格式，直接將其轉換為柵格格式會造成精度的損失。為保證評價結果的精確性，借鑒矢量數據屬性信息無損柵格化的方法，在計算生物豐度、土地脅迫等分指數時，將土地利用數據與1 km格網進行疊加分析，統計1 km格網的指數值，將其轉換為1 km柵格數據。

水資源量為地市級統計數據，無法反映行政區劃內部的空間分布差異，需要對其進行空間化處理。由于水資源量的分布受到氣候、地形、土地利用等因子的影響，參考雷瑩[29]等人的研究成果，選擇影響水資源分布的因素：一是距水系的距離；二是土地利用類型，三是地形坡度。然后使用層次分析法確定各個因子的影響權重，最后通過模型計算得到格網化的水資源數據：

Wi=0.320Wl+0.166Ws+0.514Ww

(7)

式中：Wi——綜合權重；Wl——土地利用權重；Ws——坡度權重；Ww——水系距離權重。

河南省土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕，采用修正的通用土壤流失方程[30](revised universal soil loss equation， RUSLE)來獲取生態環境質量評估中各個時期的土壤侵蝕數據，然后按照水利部頒布的土壤侵蝕分類分級標準對其分級，其計算方式為：

A=R·K·LS·C·P

(8)

式中：A——土壤侵蝕模數〔t/(hm2·a)〕；R——降雨侵蝕力因子〔MJ·mm/(hm2·h·a)〕；K——土壤可蝕性因子〔t·hm2·h/(MJ·hm2·mm)〕；LS——坡長、坡度因子，無量綱；C——植被覆蓋與管理因子，無量綱；P——水土保持因子，無量綱。

2 結果分析

2.1 生態環境質量指數

根據生態環境質量評價模型，得到河南省4個時期的生態環境狀況指數，然后將其分為5個級別，即優(EI≥75)、良(55≤EI<75)、一般(35≤EI<55)、較差(20≤EI<35)和差(EI<20)，得到生態環境質量指數分級圖(附圖1)，并對各個級別進行統計分析(表2)。

2000—2013年河南省生態環境質量總體為一般，4個時期所占比例分別為79.29%，77.25%，76.61%和76.53%，這部分區域主要分布在黃淮海平原和南陽盆地，其土地利用類型主要為耕地。生態環境質量為差和較差的面積所占比例分別為2.61%，3.20%，3.26%和4.02%，其空間分布大體與城鎮分布相一致，且以鄭州為中心，在京廣線沿線分布比較集中。這些區域受城鎮擴張、經濟發展等人為因素影響較大，城市建設導致環境污染問題突出，綠化程度較低、人為干預嚴重，部分自然生態功能喪失，其生物豐度、植被覆蓋狀況較差，土地脅迫、污染負荷狀況較為嚴重。生態環境質量為優、良的面積所占比例分別為18.10%，19.55%，20.13%和19.44%，這部分區域主要分布在豫西山地丘陵區，此外在西北部的太行山山地和南部的桐柏山、大別山山地均有分布，其土地利用類型主要為林地和草地，受人為因素干擾較小。

表2 生態環境質量分級統計

總體來看，近13 a來河南省生態環境質量空間分布格局整體上變化不大，呈現出向兩個相反方向變化的趨勢。一是生態環境質量為較差的區域呈現增加趨勢，2000—2013年面積增加2 294 km2，其比例也由2.61%上升到4.02%。這部分變化主要出現在城鎮擴張區域，尤其以鄭州為中心變化最明顯。二是生態環境質量為優、良的區域也出現增加趨勢，2000—2013年面積分別增加951，1 231 km2，其構成比例分別上升0.58%，0.76%，這部分變化主要分布在山地丘陵區，主要受這一時期林地面積增加影響較大。2000年時生態環境質量指數介于16.06～90.06之間，到2013年生態環境質量指數略微下降到15.88～87.60之間。

2.2 生態環境質量變化

為更好地分析河南省生態環境質量變化趨勢，將其變化幅度分為7個級別，即無明顯變化(|△EI|<1)、略微變好/差(1≤|△EI|<3)、明顯變好/差(3≤|△EI|<8)、顯著變好/差(|△EI|≥8)，得到4個時期生態環境質量變化度分級圖(附圖2)，并對各個級別進行統計分析(表3)。

表3 河南省生態環境質量變化度統計

對比來看，3個時期生態環境質量無明顯變化的面積一直處于增加趨勢，其所占比例由30.30%增加到49.99%，說明河南省生態環境質量變化逐漸趨于穩定狀態。2000—2013年，河南省生態環境質量變化呈現出單峰型分布，即無明顯變化所占比例最高，向兩側略微變好(差)、明顯變好(差)依次遞減，顯著變好(差)所占比例最低，全省各區域發生顯著變好(差)所占比例一直低于5%。

河南省生態環境質量變化在空間分布上存在遷移，生態環境質量變差的區域在2000—2005年主要分布在豫西及豫中鄭州地區，2005—2010年主要分布在開封及黃淮四市地區，到2010—2013年除南部地區信陽存在較大比例略微變差外，其他區域主要特征為無明顯變化。

生態環境質量改善的區域在2000—2005年主要分布在豫北新鄉和漯河、平頂山及駐馬店地區，2005—2010年主要分布在豫西和豫北焦作、鶴壁地區，到2010—2013年變好區域在各地市所占比例都低于30%，無明顯變化特征更為顯著。近13 a來河南省生態環境質量總體上存在變差趨勢，但變化不明顯，變差區域在空間上由中西部向東南部遷移，同時變化趨勢也逐漸趨于穩定狀態。

生態環境質量與區域發展關系密切，區域發展影響生態環境質量變化，而生態環境變化對區域發展表現出滯后效應[31]。工業化作為推動河南省經濟增長的主導力量，城鎮化建設、工業污染、工礦開發等對生態環境產生脅迫作用。2000—2005年，河南省提出以鄭汴洛為核心區的中原城市群建設計劃，中西部地區工業化進程加快，形成經濟發展的高水平集聚區。與之相對應，此階段豫西和豫中鄭州地區生態環境呈現變差趨勢。2005—2010年，河南省經濟發展開始向豫東南傾斜，支持黃淮4市加快工業化和城鎮化進程，此階段生態環境變差區域遷移到開封及黃淮4市地區。2005年以后，河南省先后提出生態省建設規劃，采取退耕還林、天然林保護、重點地區防護林體系建設等一系列措施，實施生態保護工程，構建以“四區兩帶”為重點的生態功能格局。2010—2013年，河南省經濟發展達到一定水平，加之生態保護工程的實施，使得生態環境變差趨勢得到有效控制，全省生態環境變化趨于穩定。總體來看，生態環境變差區域與區域發展重心遷移相一致，生態保護工程的實施和經濟發展水平的提高是生態環境改善的主要原因，生態環境變差趨勢的控制和改善具有相對更長時間的滯后效應。

3 討論與結論

(1) 基于1 km格網的生態環境質量評價方法能夠監測行政區域單元內部的空間分布及變化特征，更能反映區域生態環境的影響因素。

(2) 2000—2013年，河南省生態環境質量總體為一般，其所占比例一直超過75%，其他類型所占比例不足25%，生態環境質量的空間分布受地形地貌、土地利用及區域發展戰略影響比較明顯。

(3) 近13 a來河南省生態環境質量年際間變化不大，呈現出“單峰型”的變化特征，即無明顯變化所占比例最高，向兩側依次遞減。生態環境質量為較差和優、良的區域都呈增加趨勢，分別出現在城鎮擴張區和山地丘陵區。總體來看，全省生態環境質量存在略微變差的趨勢，變差區域在空間上由中西部向東南部遷移。

(4) 中原城市群建設過程中城鎮建設用地擴張等導致生態環境略微變差，變差區域與區域發展重心的轉移相一致，而國家退耕還林等生態保護工程的實施是生態環境改善的主要原因。

(5) 本文以1 km格網為評價單元對河南省生態環境質量動態變化進行了研究，定性分析了變化原因，今后需進一步定量分析生態環境質量變化驅動力。

[1] 顏梅春,王元超.區域生態環境質量評價研究進展與展望[J].生態環境學報,2012,21(10):1781-1788.

[2] Berger A R, Hodge R A. Natural change in the environment: A challenge to the pressure-state-response concept [J]. Social Indicators Research, 1998, 44(2):255-265.

[3] Esty D C, Levy M, Srebotnjak T, et al. Environmental Sustainability Index: Benchmarking National Environmental Stewardship [M]. New Haven: Yale Center for Environmental Law & Policy, 2005:47-60.

[4] Hope C, Parker J. Environmental indices for France, Italy and the UK [J]. European Environment, 1995,5(1):13-19.

[5] Kang S M. A sensitivity analysis of the Korean composite environmental index[J].Ecological Economics, 2002,43(2):159-174.

[6] Esty D C, Levy M A, Srebotnjak T, et al. Pilot 2006 Environmental Performance Index [M]. New Haven: Yale Center for Environmental Law & Policy, 2006.

[7] Jong-Tae L. A study of review and development environmental health indicators [C]. Korea: National Institute of Environmental Research; Inchon, 2010.

[8] Heo S, Lee J T. Study of environmental health problems in Korea using integrated environmental health indicators [J]. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2013, 10(8):3140-3156.

[9] 傅伯杰.中國各省區生態環境質量評價與排序[J].中國人口·資源與環境,1992,2(2):48-54.

[10] 葉亞平,劉魯君.中國省域生態環境質量評價指標體系研究[J].環境科學研究,2000,13(3):33-36.

[11] 歐陽志云,王效科,苗鴻.中國生態環境敏感性及其區域差異規律研究[J].生態學報,2000,20(1):9-12.

[12] 萬本太.中國生態環境質量評價研究[M].北京:中國環境科學出版社,2004:5-12.

[13] 蔡海生,劉木生,陳美球,等.基于GIS的江西省生態環境脆弱性動態評價[J].水土保持通報,2009(5):190-196.

[14] 萬本太,王文杰,崔書紅,等.城市生態環境質量評價方法[J].生態學報,2009,29(3):1068-1073.

[15] 宋靜,王會肖,王飛.生態環境質量評價研究進展及方法評述[J].環境科學與技術,2013,36(12):448-454.

[16] 丁彩霞,延軍平.基于PSR模型的寧夏地區生態環境變化特征研究[J].水土保持通報,2015,35(3):191-196.

[17] 王瑞燕,趙庚星,周偉,等.縣域生態環境脆弱性評價及其動態分析:以黃河三角洲墾利縣為例[J].生態學報,2009,29(7):3790-3799.

[18] Wang Xiaodan, Cao Yingzi, Zhong Xianghao, et al. A new method of regional eco-environmental quality assessment and its application [J]. Journal of environmental quality, 2012, 41(5):1393-1401.

[19] Cui Erqian, Ren Lijun, Sun Haoyu. Evaluation of variations and affecting factors of eco-environmental quality during urbanization [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2015, 22(5):3958-3968.

[20] 孫東琪,張京祥,朱傳耿,等.中國生態環境質量變化態勢及其空間分異分析[J].地理學報,2012,67(12):1599-1610.

[21] 姚堯,王世新,周藝,等.生態環境狀況指數模型在全國生態環境質量評價中的應用[J].遙感信息,2012,27(3):93-98.

[22] 王宏偉,張小雷,喬木,等.基于GIS的伊犁河流域生態環境質量評價與動態分析[J].干旱區地理,2008,31(2):215-221.

[23] 李玲,侯淑濤,趙悅,等.基于PSR模型的河南省土地生態安全評價及預測[J].水土保持研究,2014,21(1):188-192.

[24] 盧艷,于魯冀,王燕鵬,等.河南省水資源生態足跡和生態承載力分析[J].中國農學通報,2011,27(1):182-186.

[25] 藺芳,張家洋,王書麗,等.河南農村生態環境保護與建設研究[J].中國農學通報,2011,27(4):406-409.

[26] 李鋼,王萌,吳燁,等.礦區生態環境評價體系建立與評價:以河南部分礦區為例[J].環境工程,2014(10):125-128.

[27] 傅伯杰,劉國華,歐陽志云,等.中國生態區劃研究[M].北京:科學出版社,2013:135-139.

[28] 凡宸,夏北成,秦建橋.基于RS和GIS的縣域生態環境質量綜合評價模型:以惠東縣為例[J].生態學雜志,2013,32(3):719-725.

[29] 雷瑩,江東,楊小喚,等.水資源空間分布模型及GIS分析應用[J].地球信息科學,2007,9(5):64-69.

[30] Renard K G, Foster G R, Weesies G A, et al. RUSLE: Revised universal soil loss equation [J]. Journal of soil and Water Conservation, 1991, 46(1):30-33.

[31] 李汝資,宋玉祥,李雨停,等.近10年來東北地區生態環境演變及其特征研究[J].地理科學,2013,33(8):935-941.

Dynamic Evaluation of Eco-environmental Quality in He’nan Province Based on RS and GIS

CHANG Zhongbing1, QIN Fen1,2, HAN Zhigang1,2, LU Yan1, YU Yuyang1

(1.College of Environment and Planning, He’nan University, Kaifeng, He’nan 475004, China; 2.Key Laboratory of Geospatial Technology for the Middle and Lower Yellow River Regions, Ministry of Education, Kaifeng, He’nan 475004, China)

[Objective] The spatial-temporal variation of the eco-environmental quality in He’nan Province was analyzed to provide scientific bases for the monitoring, conservation and management of eco-environmental. [Methods] This paper evaluated eco-environment quality by eco-environmental quality index. The eco-environmental quality index was calculated by five indexes, which included the biological richness, vegetation coverage, water network denseness, land stress and pollution load. These indexes were calculated based on the grid-based collected multi-source and multi-temporal data, and technical criterion for eco-environmental status evaluation was also considered. [Results] (1) The main type of eco-environmental quality was “general” in He’nan Province, and it accounted for nearly 80% coverage of the whole areas, other types accounted for relatively less. The topography, land use types and regional development strategy had profound effects on the distribution of eco-environmental equality. (2) The eco-environment quality has showed a trend of reduction with small annual variation in recent years. Chronologically, it showed a unimodal distribution, showing no significant changes in the highest years, and the significant changes in the early and laters sides years. (3) The changes of eco-environmental quality were closely related to the regional development, which had showed a deterioration trend in recent 13 years. Influenced by the expansion of urban construction land, the degeneration regions had shifted from the midwestern to the southeast of He’nan Province. [Conclusion] The evaluation of eco-environmental quality based on gridding could reflect the spatial distribution characteristics and the influencing factors of regional ecological environment more distinctly. In order to improve the quality of ecological environment, regional development strategy must be coordinated with the ecological civilization construction.

eco-environmental;dynamicevaluation;RS/GIS;He’nanProvince

A

： 1000-288X(2017)04-0132-06

： X826

2016-11-07

：2016-12-23

國家科技支撐計劃項目“黃河中游砒砂巖區抗蝕促生技術集成與示范”(2013BAC05B01); 國家科技基礎條件平臺建設項目“國家地球系統科學數據共享平臺：黃河下游科學數據中心”

常中兵(1989—),男(漢族),河南省商水縣人,碩士研究生,研究方向為GIS軟件開發與應用。E-mail:changzbing@gmail.com。

秦奮(1966—),男(漢族),河南省固始縣人,教授,博士生導師,主要從事GIS軟件開發與應用、數據共享與集成等方面的研究。E-mail:qinfun@126.com。