3S技術(shù)在高速公路項目生態(tài)評價中的應(yīng)用
——以京昆高速公路綿陽至成都段擴(kuò)容工程為例

操夢帆

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430071）

高速公路項目多為地域跨度較大的線性工程，經(jīng)過的地形復(fù)雜，施工難度大，建設(shè)周期長。高速公路項目施工期和運(yùn)營期都會對沿線水環(huán)境、聲環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、環(huán)境空氣等產(chǎn)生影響。由于公路類項目本身的特征，涉及大量的永久占地和臨時占地，高速公路建設(shè)對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為：項目建設(shè)對土地的占用，對所在區(qū)域土地利用格局的影響，以及項目占地對植被的影響。本研究嘗試在高速公路項目環(huán)評工作中，利用3S技術(shù)的相關(guān)軟件和設(shè)備，提高高速公路項目環(huán)評的技術(shù)水平，為今后公路類項目的設(shè)計提供環(huán)保方面的技術(shù)支撐。本文以京昆高速公路綿陽至成都段擴(kuò)容工程（后稱成綿高速）為例，簡介環(huán)評中使用3S技術(shù)進(jìn)行生態(tài)評價的工作程序和應(yīng)用等。

1 工程概況

京昆高速公路綿陽至成都段是國家“十縱十橫”綜合運(yùn)輸大通道縱八線“北京至昆明”的組成部分，自建成通車以來，交通量持續(xù)較快增長，已接近設(shè)計飽和容量。工程主線起于綿陽市，經(jīng)綿陽市、德陽市、廣漢市，止于成都市新都區(qū)。路線全長127公里。

2 3S技術(shù)在高速公路環(huán)評中的應(yīng)用

2.1 結(jié)合衛(wèi)星RS和GPS的室內(nèi)預(yù)踏勘和現(xiàn)場導(dǎo)航

傳統(tǒng)的高速公路環(huán)評項目現(xiàn)場踏勘調(diào)查，特別是在村莊密集、路況較差、高海拔等地區(qū)，面臨許多困難。由于踏勘區(qū)域范圍大且陌生，找路和確定擬建工程線位需要花費(fèi)大量精力，開展實地踏勘工作往往需要消耗大量的時間。近年來，衛(wèi)星遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用到環(huán)評工作中，尤其是生態(tài)環(huán)境調(diào)查中。現(xiàn)場實地踏勘之前，環(huán)評工作者可通過衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行預(yù)踏勘工作，在實地踏勘之前，對項目所在地地形、沿線敏感目標(biāo)、周邊植被概況有個大致的了解，并且提前規(guī)劃踏勘路線。利用Google Earth、Omap為代表的數(shù)字地圖軟件，或使用Landsat等衛(wèi)星拍攝的衛(wèi)片影像，極大地提升了環(huán)評工作的效率和準(zhǔn)確性。

圖1是利用衛(wèi)星影像預(yù)先確定的聲環(huán)境敏感目標(biāo)的案例。本案例中聲環(huán)境保護(hù)目標(biāo)為上居村，居民住宅距離公路最近距離小于200m，位于公路評價范圍內(nèi)，需要進(jìn)行實地踏勘、進(jìn)行環(huán)境噪聲和交通噪聲的監(jiān)測并開展公眾參與調(diào)查。

圖1 Google Earth上的公路線位（紅色線條）及環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

2.2 利用GIS的疊圖分析

成綿高速生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價采用美國Landsat 8 OLI_TIRS 衛(wèi)星獲取的TM衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，生成衛(wèi)星影像圖。使用Erdas軟件對公路沿線TM數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感解譯，通過非監(jiān)督分類和人工解譯相結(jié)合，獲得成綿高速沿線植被類型和土地利用類型，進(jìn)行生態(tài)質(zhì)量的定性和定量評價。圖2為成綿高速公路評價區(qū)衛(wèi)星影像圖（含植被類型），圖3為成綿高速評價范圍內(nèi)土地利用現(xiàn)狀圖，紅色線條為高速公路線位。

圖2 成綿高速公路評價區(qū)衛(wèi)星影像圖（含植被類型）

圖3 土地利用類型圖

（1）生態(tài)系統(tǒng)分析。

根據(jù)評價區(qū)植被組成及土地利用格局，評價區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型包含灌叢生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、水體濕地生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及公路城鎮(zhèn)生態(tài)系統(tǒng)5類生態(tài)系統(tǒng)。各類生態(tài)系統(tǒng)面積統(tǒng)計見表1。

評價區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的面積達(dá)5239.98hm2，占總面積的68.79%；其次，為城鎮(zhèn)/村莊生態(tài)系統(tǒng)，總面積達(dá)816.58hm2，占評價區(qū)總面積的10.72%。這一統(tǒng)計結(jié)果客觀反映出評價區(qū)以農(nóng)耕地及城鎮(zhèn)/村莊為主的總體生態(tài)布局。評價區(qū)生態(tài)系統(tǒng)面積排序為農(nóng)田＞城鎮(zhèn)/村莊＞森林＞濕地＞灌叢。從評價區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性來看，農(nóng)田和森林生態(tài)系統(tǒng)是控制性生態(tài)系統(tǒng)類型，占評價區(qū)總面積的78.14%，其群落結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，抗干擾能力和自身調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。

（2）自然體系生產(chǎn)力分析。

植被是陸生生態(tài)中重要的自然要素之一，對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及變化起決定性的作用。植被凈生產(chǎn)力直接反映了擬建項目評價范圍內(nèi)植被群落的生產(chǎn)能力，是生態(tài)現(xiàn)狀評價的重要參數(shù)之一。

在野外實地踏勘和衛(wèi)片解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目評價范圍內(nèi)地表植被覆蓋現(xiàn)狀，可將評價范圍內(nèi)植被類型劃分為針葉林、常綠和落葉闊葉林、竹林、灌叢和灌草叢等7類，參考《中國主要森林類型生物生產(chǎn)力格局及其數(shù)學(xué)模型》《我國森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量》等文獻(xiàn)，根據(jù)項目評價范圍內(nèi)植被結(jié)構(gòu)、物種組成等實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚嬎悖髦脖活愋蛢羯a(chǎn)力情況見表2，成綿高速評價區(qū)沿線植被類型圖見圖2。

表1 評價區(qū)各類生態(tài)系統(tǒng)面積及所占比例統(tǒng)計表

表2 工程生態(tài)評價區(qū)植被自然生產(chǎn)力情況表

從表2中可以看出，評價范圍內(nèi)平均凈生產(chǎn)力800.08gC/(m2.a)，高出全球陸地水平80.08gC/(m2.a)，評價范圍內(nèi)面積占比最大的為農(nóng)作物植被，占評價范圍總面積的76.14%，是對評價范圍的平均生產(chǎn)力值的大小起決定性的因素。

（3）評價區(qū)域生物量變化。

根據(jù)衛(wèi)片解譯結(jié)果，公路永久占地1543.16hm2，工程建設(shè)占用各類植被的面積及植被破壞造成的生物量的損失詳見表3。

表3 評價范圍內(nèi)生物量變化情況表

從表3可以看出，公路建設(shè)占地會對沿線的植被造成不同程度的損失，根據(jù)評價區(qū)域植被的覆蓋現(xiàn)狀，成綿高速項目建設(shè)產(chǎn)生影響最大的植被類型為農(nóng)業(yè)植被、針葉林和竹林等。根據(jù)衛(wèi)片分析，生物量損失20120.91t。

3 結(jié)語

本文以成綿高速公路項目為例，分析了3S技術(shù)在高速公路環(huán)境影響評價中的應(yīng)用。結(jié)合衛(wèi)星RS和GPS技術(shù)的室內(nèi)預(yù)勘察；實地踏勘結(jié)合GIS、Erdas技術(shù)對評價區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)類型、植被類型、生物量變化以及恢復(fù)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。3S技術(shù)不能完全替代野外踏勘調(diào)查，但是，能夠提高公路環(huán)評的工作效率和陸生生態(tài)現(xiàn)狀評價的準(zhǔn)確性，并且能在公路環(huán)評和其他生態(tài)類環(huán)境影響評價項目中有更多更廣泛的應(yīng)用前景。