基于GIS、RS技術在青海湖保護區草地資源監測中的應用

宋星瑩，陳 睿

（1.青海建筑職業技術學院，青海西寧 810000；2.青海巖土工程勘察院有限公司，青海西寧 810000）

在青海湖保護區草地資源監測過程當中，采用GIS技術和RS技術，從土壤的風蝕危險程度、動態度以及草量和載蓄壓力指數方面出發，構建起包含不同檢測指標的計算流程。通過監測青海湖保護區草地資源當中的情況，能夠掌握這個地區草地的實際產草數量，超載和未超載情況的分布現狀，對草地資源生態系統有更加全面的了解，也為今后更好地利用青海湖保護區草地資源提供理論依據。

1 采用GIS、RS技術監測保護區資源的必要性

1.1 保護生態環境的要求

人類開展的各項活動都和其所處的生態環境之間存在著比較緊密的聯系，不僅對生態環境所提供的產品和服務有比較大的依賴，同時也將一些情況直接反饋給生態環境，影響到環境。了解生態環境所發生的各種變化與規律，能夠幫助人們對生態環境所發生變化的驅動機制有更加詳細全面的了解，找到其中存在的問題和之后的重要發展趨勢[1]。利用先進的科學技術來監測草地資源情況，可以更好地權衡生態環境提供的服務和產品，更加準確地評估與診斷生態環境現狀，也能夠對生態環境今后的發展趨勢有更好的了解。還能夠找到更加有力的支持生態系統發展的數據，開展詳細的分析，對生態環境出現的各種變化及現狀有更深入的了解。

1.2 監測草地資源的重要價值

在世界上分布范圍最廣泛的一種資源就是草地，也是陸地生態環境當中十分關鍵的構成內容。在我國陸地面積當中，草地也是占比最大的一種類型，占比41%[2]。草地資源也是一種能夠在一定周期內進行更新的資源，發展潛力巨大，最大的用途是為畜牧業提供原材料。草地生態系統也給人們的生存提供了很多初級物質，也可以起到保持水土、促進氣候調節以及保持水土，促進生物多樣性的作用。不僅是畜牧業發展當中的重要基礎，同時也是生態環境保護工作開展當中的重要內容。

但是在我國很多地區的草地發展當中都存在著一些問題，比如重視利用草地資源，忽視草地資源的建設、保護與管理，使得草地出現了過度放牧情況，嚴重破壞了生態環境，由此也帶來了各種其他的問題。再加之人類活動以及其他自然方面因素的影響，草地的生態系統功能正處于不斷退化的過程，系統本身的功能耦合機制也遭到了破壞[3]。人們對于草地資源在生態環境當中所起到的作用，產生的服務功能價值和潛在的經濟價值都缺少全面且正確的認識，加劇了草地退化的嚴重程度[4]。

采用GIS技術和RS技術，可以獲取和檢索空間數據，評估草地的資源環境以及空間分布情況。因為草地資源生態系統也具有特殊性，其時空特點十分明顯，監測草地資源也是一個連續的過程，在特定的時間點監測得到的草地資源數據，也不能對整個草地資源生長周期的情況進行有效反映。這就需要我們在評估草地資源的過程中，結合地理學空間統計相關內容，構建起更加合理的模型來科學合理監測草地資源[5]。

2 青海湖保護區草地資源基本情況和監測系統構建、應用

2.1 青海湖保護區草地資源基本情況

青海湖是我國十分出名的國家級的濕地自然保護區，青海湖的生態環境和特征發生變化之后，會直接影響到附近的灌溉區域。青海湖流域當中所包含的草地、水體、高山等都是阻擋西部地區荒漠向東部蔓延的屏障，在生態環境的發展當中有著重要的調節自然生態功能。這些年來青海湖流域和周邊地區出現了土地沙化、水位不斷下降等問題，呈現出荒漠化和高寒型的特點，對當地的經濟社會產生了嚴重威脅。

青海湖流域屬于高原半干旱氣候，這里的基本情況為：高原湖泊濕地，生物也比較多樣性。草地為畜牧業的發展提供了較好的基礎，促進草地沙漠化的速度，促進了區域干旱化的發展趨勢。表1為青海湖地區草地資源的主要類型和特征。

表1 青海湖保護區草地資源主要類型與特征

2.2 GIS技術和RS技術在監測中的應用

2.2.1 資料來源

選擇2019年青海省草地資源以及青海湖保護區草地資源相關數據，統計2013～2019年期間這一區域當中天然牧草的數據和同期的氣候資料。

2.2.2 監測指標設計和內容

當然，教育的內涵的轉變，顯示教育的進步，不過其轉義的發生，并不意味著本義的消失。然而我們的學校教育不斷忽視教育本質的情況，實在讓人擔憂。教育的發展要以“善”為軸心旋轉，就會促進學生由個體的個性化向個體的社會化方向成長。正如雅思貝爾斯所說：“教育是一朵云推動另一朵云，一棵樹搖晃另一棵樹，一個靈魂喚醒另一個靈魂。”不斷追尋教育的本質，做好真實的教育。

研究當中選擇的檢測草地資源情況的指標主要有：

（1）草地產草量，主要是采用植被的凈初級生產力計算得到。植被的凈初級生產力的計算應用到了生態機理模型、眾多氣候生態模型以及遙感反演模型等。就草地資源來說，這一指標就反映出了自然環境下草原植物群落的生產情況。

（2）草地載畜壓力。衡量這一指標的標準是理論和實際載畜量的結果對比。了解草地的載畜能力，可以幫助了解在草地資源退化過程當中，畜牧業的發展對其產生的影響有多大。理論載畜量借助于草地的產草量完成計算，載畜壓力指數也是監測草地資源的重要內容。

（3）土地動態利用程度。包含土地利用整個變化的過程，包含了變化的方向、速率等，能夠比較清楚地展示出在每個階段當中土地的轉入情況和轉出情況的關系以及面積情況。不僅可以對特定的土地利用情況進行分析，還可以平均土地利用綜合效果。

（4）土壤風蝕危險程度。在區域的地質條件、氣候以及地表生命系統的綜合作用下，得到的共同作用結果，也是生態系統各項服務功能形成以及發展過程中依據的重要基礎。對草地生態系統當中包含的土壤結構和類型進行分析，在草地生態系統治理以及保護過程當中都有十分重要的意義。

2.2.3 具體計算過程

第一，凈初級生產力計算。用NPP表示，而NEP則代表著凈生態系統生產力，GPP表示總初級生產力。在地表碳循環當中,NPP是十分重要的構成部分。以NPP為基礎計算草地產草量的過程如下：

NPP反映出了遙感反演模型、生態機理模型等計算，得到相關參數，將其當做已知數據。在融入具體的數據之后，在經過計算當中，還應當把凈初級生產力轉化為每畝的干草中，最后所得到的單位應當是每畝多少千克。按照公式計算：

計算后，結果為0.44。

式中：Ut——牧草的實際利用率；

Co——草地的可利用率；

Ha——可以食用的牧草比例，按照0.8的比例計算；

K——干草折算系數，確定的值為0.9。

第三，土地動態利用程度。因為青海湖保護區內的土地類型并非是單一的一種類型，所以在實際計算時，需要使用到綜合土地利用態度完成計算，如下：

監測時間的長短采用T表示，ΔLUi-1代表的是在特定的監測時間段當中，第i種土地利用類型轉變成為非土地利用類型的面積計算得到的絕對值結果。

第四，土壤風蝕程度計算過程。先需要確定影響這一指標的相關因子，然后再結合具體的表征，構建起專門的數據空間集，最終采用GIS技術和層次分析法，構建起評價土壤風蝕程度和危險度的模型，探討分析土壤風蝕危險程度丟失與空間格局所產生的影響。

2.2.4 青海湖保護區草地資源監測結果和對策

第一，產草量計算結果。結果顯示，當地的草地產草量呈現出較為明顯的漸變性特點與地帶性特點。這主要是由于當地的水熱條件直接對地帶植被的生產力梯度以及格局產生影響。針對草地當中產草量比較低的地區，需要做好水土的保持工作，結合牧草低產的實際情況，加大草料的儲備力度，避免出現牧區超載的情況。確保牲畜的飼草能夠得到正常的供應，對秋冬季節的畜牧業生產活動做好安排。產草量比較高的地區，則需要確保放牧的合理性，讓生態系統可以達到良性循環的目標。

第二，載畜壓力結果及對策。研究發現，在青海湖保護區的草地資源有超載和沒超載的情況，衡量是否超載的標準就是1，低于1表示未超載；高于1表示超載，載畜壓力指數和最終的超載現象也是呈現正比關系。因此必須要控制好草地的牲畜數量，最大限度減少草地的載畜壓力，避免加快當地生態系統的退化。草地上畜牧數量的控制也會影響到當地牧民的正常生活，因為他們就是以牧為生，改善生態環境中也會出現個人利益與集體利益矛盾的問題，怎樣解決這些矛盾與問題，成為了生態建設當中是否可以達到預期效果的關鍵。這需要國家和當地政府部門構建起長效社會保障制度，幫助牧民解決后顧之憂，只有如此，才可以讓牧民參與保護資源的自覺性和積極性不斷提升。

第三，土地動態利用結果及對策。研究結果顯示，當地的森林、人居和農田等的轉入動態程度都比轉出動態度更高，而人居面積增加最為顯著。草地的轉出動態度卻是比轉入動態度更低，說明草地的面積出現了萎縮情況。應當提高草地轉入動態度。而增加草地面積最關鍵的是需要對中度以上退化的草原一律采用退牧還草、圍欄封育、休牧、禁牧方式，讓草原能夠休養生息。也讓草地的生態環境和植被實現更好地自我恢復。在分析當地草原沙化的原因當中就已經發現，人類活動是十分重要的影響因素，必須要嚴格控制人類活動，解決好資源管理部門和農牧民之間的關系，合理利用現有的資源治理環境。

第四，土壤風蝕危險程度結果和對策。得到的植被覆蓋率為0.24，土壤干燥程度和地形起伏程度數值分別為0.23和0.18，結果也顯示，土壤的風蝕危險程度呈現出從南到北不斷增加趨勢。應當重點保護土壤風蝕更嚴重的地區。土壤風蝕嚴重主要還是因為地面植被的覆蓋率低，無法很好地起到水土保持的作用，這也需要增加草地面積，提高植被覆蓋率，需要牧民、政府多個主體共同參與其中，做到分工合作。

3 結束語

GIS技術和RS技術都是當前較為先進的地理技術，在草地資源監測當中的有效應用，可以幫助更好地了解當前草地資源的整體現狀，找出其中存在的問題，幫助制定針對性的改善對策，促進這些問題的解決。