基于RS与GIS的长江三角洲生态环境脆弱性综合评价

使用空间主成分分析法构建评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,结合遥感数据与地理信息系统软件,对长江三角洲生态环境脆弱性进行了综合评价,并对脆弱性成因进行了分析. 结果表明,长江三角洲生态环境极度和重度脆弱区主要分布在其中部的太湖流域和浙江中西部,占整个研究区的20.10%;轻度和中度脆弱区遍布于整个研究区,占55.25%;微度脆弱区主要分布在江苏北部和浙江东部,占24.65%. 总体来看,长江三角洲大部分区域的生态环境属轻度和中度脆弱. 影响长江三角洲生态环境脆弱性的自然因素有≥35 ℃日数、旱涝分布、海拔高度、归一化植被指数（NDVI）年累加值、景观多样性指数和土壤侵蚀强度;人为因素有人均耕地面积、人均水资源、人均废水排放量、人均废气排放量、化肥施用强度、土地利用变化、“三废”综合利用产品产值、人口密度和GDP. 极度和重度脆弱区生态环境的主要特征是自然灾害发生频率大、资源匮乏、污染强度大、土壤侵蚀严重和生物多样性低.      

内蒙古生态环境敏感性综合评价

针对内蒙古土地沙化、土壤侵蚀、土壤盐渍化和生物多样性减少等区域自然环境演变过程中出现的生态问题,采用遥感和地理信息系统技术,构建敏感性评价指标体系与评价模型,对内蒙古生态环境敏感性进行综合研究,定量揭示研究区生态环境敏感性程度和空间分布特征.结果表明:土地沙化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积35.9%和10.1%;土地沙化敏感性等级高的区域集中分布在内蒙古辖区内主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖度较低是土地容易发生沙化的主要原因.土壤侵蚀轻度、中度和高度敏感区分别占研究区面积的43.9%、30.2%和19.2%;受降水空间差异影响,土壤侵蚀敏感性等级自东南向西北呈逐步下降趋势.土壤盐渍化不敏感区、极敏感区分别占研究区面积的57.6%和14.6%,盐渍化明显地区主要分布在内蒙古西北部和东部;蒸发量远大于降水量,人类活动影响较明显,是土壤盐渍化高发的主要原因.生境不敏感、高度和极敏感区分别占研究区面积的30.5%、25.1%和10.6%,敏感性等级高的区域主要分布在大小兴安岭地区;这些区域水热条件相对较好,植被覆盖度高,物种数量较为丰富,是生物多样性重点保护区域.综合生态环境高度和极敏感区分别占研究区面积的27.9%和9.6%;敏感性等级高的区域位于内蒙古中北部,等级较低的区域位于内蒙古西北、东北和东南部.     

黄河流域生态环境脆弱性评价、空间分析及预测

生态环境脆弱性是制约经济可持续、高质量发展的重要因素。以2005—2018年黄河流域73个城市为研究对象,构建了黄河流域生态环境脆弱性的评价指标体系,采用主成分分析计算了黄河流域生态环境脆弱指数,并依据自然断点法将评价结果分为极度脆弱、重度脆弱、中度脆弱、轻度脆弱、微度脆弱五类。进一步通过空间相关分析揭示了黄河流域生态环境脆弱性的时空演变特征,并利用CA-Markov模型对黄河流域2025年生态环境脆弱性进行了预测。结果表明：（1）黄河上、中、下游生态环境脆弱性分别表现“低—中—高”的分布特征,且生态环境脆弱性变化趋势存在区别：上游虽差异较大但波动相似,中游波动方向相反,下游在2016年之后整体呈下降趋势。（2）黄河流域生态环境脆弱性存在空间相关性,上游呈现低—低聚集,下游呈现高—高聚集,中游空间相关性不显著。（3）预测2025年黄河流域中游地区重度脆弱有所扩张,下游地区极度脆弱向中心区域明显收缩。黄河流域生态环境的治理与保护并非一朝一夕之事,也并非某一流域单独能够完成的,黄河上、中、下游要根据不同的自然条件制定与之相适宜、符合整体发展需要的治理与保护措施。     

中国生态环境敏感区评价

采用遥感和GIS技术,针对区域自然环境演变过程中出现的土地沙化、土壤侵蚀和石漠化等典型生态环境问题,建立敏感性评价指标体系及评价模型,开展生态环境敏感性综合评价,定量揭示中国生态环境敏感性程度及地域空间差异,划定生态环境敏感区的红线控制区域。研究结果表明：① 土地沙化以轻度敏感为主,敏感性程度高的区域主要位于西北和北方地区的主要沙漠边缘和沙地;土壤基质多为沙粒、冬春季节多大风且植被覆盖率较低是土地容易发生沙化的主要原因。② 土壤侵蚀以轻度敏感和不敏感为主,受降雨强度和地质条件空间差异影响,敏感性等级高的区域集中分布在西南、东南湿润地区和黄土高原丘陵沟壑区。③ 石漠化以不敏感为主,受岩溶地质条件影响,石漠化易发生区域集中分布在西南喀斯特地区。④ 综合生态环境敏感性以轻度敏感、不敏感和中度敏感为主,综合敏感性程度高的区域主要分布在北方干旱半干旱地区、西南湿润地区、东南湿润地区以及黄土高原丘陵沟壑区。⑤ 基于生态环境敏感性综合评价结果,将极敏感区划为生态红线区,在全国尺度上初步划定3大类和23个重点生态红线区域,约占国土面积的12.86%。     

人为干扰对生态脆弱性动态演变过程的影响——以兰西城市群为例

以兰西城市群为例,采用空间主成分分析法(SPCA)对其进行生态脆弱性评价,并在此基础上引入人为干扰指数(HI),探讨人为干扰变化对生态脆弱性动态演变过程的影响.结果表明,1990～2020年,兰西城市群生态脆弱性由3.14减小到2.69,生态环境逐年改善.空间上,中度,重度和极度脆弱区主要集中在中西部河谷盆地及东部低海拔地区,微度和轻度脆弱区主要集中在中西部海拔较高的地区.1990～2020年,Moran’s I由0.942略增至0.955,生态脆弱性空间聚集效应明显.1990～2020年间,生态恶化区面积减小了178.63km²,生态改善区面积增加了7189.08km²,生态恶化区主要分布在河谷盆地及东北部地区,生态改善区主要分布在东南部及中西部海拔较高的地区.区域内人为干扰指数由0.245增至0.252.中高度干扰区与生态恶化区的空间分布特征基本一致.人为干扰程度的增强使河谷盆地及东北部地区生态环境逐步恶化.研究结果可为兰西城市群的生态保护,土地资源利用和可持续发展提供有益借鉴.     

基于网格数据空间分析方法的罗甸县生态环境敏感性评价

喀斯特山区是生态环境相对脆弱的地带,其生态功能受地质环境的影响。以国家重点生态功能区罗甸县为研究区,选取水土流失、石漠化、生境以及气象要素四个评价指标,利用栅格数据GIS空间分析方法对各评价因子进行量化提取,采用层次分析法和综合指标法,对各评价指标进行空间叠加分析,划分出研究区域生态环境敏感性等级,评价和分析了罗甸县域生态环境敏感性程度及其空间分布状况。结果表明:罗甸县生态环境敏感评价以中度以下敏感为主,中度以下敏感区域占县域总面积的98.12%,高度以上敏感区域极少。地质背景、地形地貌以及气候是导致罗甸县生态环境敏感的主导因素。     

人工岛机场填海工程对生态环境影响的综合评价

针对大型人工岛机场填海工程环境影响难以量化的问题,以我国某人工岛机场填海工程为例,从海洋生态系统的“生态响应”和“生境质量”两方面出发,构建了基于GIS的空间变化和建设周期动态变化的环境影响评价模型,根据工程海域的生态环境状况,确定了评价指标的等级、标准和权重,探究人工岛机场填海对生态环境造成的影响.结果显示：人工岛填海工程对海域生态环境的综合影响值为0.38,处于“严重”影响程度;空间分布上,严重影响区域主要集中于人工岛附近海域,约占研究区的54%.人工岛机场填海施工对海洋生态环境的影响主要体现为底栖生物量和鱼类资源的大幅度减少,在制定施工期环境保护和施工后生态修复等方案时应对此予以足够重视.     

大河三角洲环境脆弱性评价方法与应用

大河三角洲区域是我国重要的经济区域和人口密集区域,经济的快速发展与人口的大量集聚严重影响着大河三角洲的生态环境。为保证社会经济与生态环境的和谐发展,首先构建了包含人类活动和自然因素的大河三角洲环境脆弱性评价指标体系,设计了评价指标量化方法;然后对比分析了模式识别方法与层次分析法在黄河三角洲环境脆弱性评价的应用效果,确定了以层次分析法作为大河三角洲环境脆弱性评价模型;最后基于RS技术与GIS软件平台实现了大河三角洲环境脆弱性评价与空间分布格局分析。结果表明:黄河三角洲环境脆弱性各等级类型的分布面积差别不大,其环境脆弱性等级空间分布呈现自东北沿海向西南陆地逐渐减弱的趋势,环境脆弱性等级主要受自然因素的影响与制约;长江三角洲环境脆弱性主要表现为轻度脆弱(39.46%)和极度脆弱(26.46%),环境脆弱性等级空间分布呈现自长江沿岸向两侧逐渐减弱的趋势,环境脆弱性等级主要受人类活动的影响与制约;珠江三角洲环境脆弱性主要表现为重度脆弱(38.98%)和极度脆弱(30.89%),环境脆弱性等级空间分布呈现自珠江沿岸向两侧逐渐减弱的趋势,环境脆弱性等级主要受人类活动和植被的影响与制约;统一等级分级标准后发现长江三角洲环境脆弱性最严重,黄河三角洲环境脆弱性最低,珠江三角洲环境脆弱性居中,故大河三角洲环境脆弱性主要受人类活动和植被的影响和制约。     

基于遥感的北方农牧交错带生态脆弱性评价

榆林市是中国北方农牧交错带上典型的生态脆弱区,也是全国土壤保持和防风固沙重要生态功能保护区。文章以"成因及结果表现"为基础构建生态脆弱性评价指标体系,在遥感数据和GIS空间分析支持下,对榆林市生态脆弱性进行了综合评价。结果表明:榆林市生态脆弱性以中度脆弱为主,面积所占比例为54.50%,极度、重度和中度脆弱区面积所占比例超过了总面积的70%,生态环境形势不容乐观。受自然因素和人为活动的交叠影响,榆林市生态脆弱性空间差异显著。北部地区生态脆弱性整体上高于南部,高度脆弱区主要分布在古长城以北风沙草滩区,尤其是榆阳区和神木县境内,除自身自然潜在脆弱外还面临着经济快速发展给该区生态脆弱性带来的人为干扰脆弱,生态脆弱性表现尤为显著;而东南部和西部地区生态脆弱性相对较低,尤其是靖边和清涧境内,主要以微度脆弱为主。说明近年实施的"三北"防护林体系建设和退耕还林(草)工程显著改善了该地区生态环境质量。     

基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态安全格局构建研究

生态安全是国家安全的重要组成部分,构建生态安全格局对保障区域生态安全和实现可持续发展具有重要意义. 生态系统服务与生态环境敏感性评价能够揭示区域生态系统质量和生态产品供给能力,为生态安全格局构建提供科学基础. 本文以宁夏回族自治区为研究对象,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价识别重要生态源地,并采用最小累积阻力(minimal cumulative resistance, MCR)模型识别重要生态廊道与关键生态节点,进而构建了宁夏的生态安全格局. 结果表明:①宁夏生态系统服务极重要性区域面积为14 280.05 km2,主要分布于西北部贺兰山、东部哈巴河、中部罗山及南部六盘山地区. 生态系统极敏感区域面积为7 340.58 km2,主要分布于宁夏南部水土流失治理区和沙坡头区沙漠化防治区. ②将评价结果与自然保护地空间分布相结合,综合确定全区生态源地面积为16 300 km2,主要包括西北、东部、南部山地以及黄河沿线区域. 生态安全缓冲区按照高、中、低水平分别占研究区总面积的67.93%、22.92%和9.15%. ③识别生态廊道为64条,生态节点12个,均呈现中部密集、南北稀疏的空间分布特征,与生态源地分布及其破碎程度相符. ④以研究区现有生态安全格局为基础,提出“一廊三屏四区多节点”生态安全格局优化策略. 研究显示,基于生态系统服务与生态环境敏感性评价的生态源地选择方法是在现有研究范式下对生态格局构建研究的补充,同时研究结果将为宁夏生态安全格局优化以及国土空间修复提供重要参考.      

三峡库区土壤保持重要区生态敏感性空间特征

借助遥感数据和GIS空间分析,选取生境、酸雨、土壤侵蚀和石漠化4种生态环境敏感要素建立空间评估模型,综合分析了受"自然-人工"二元干扰严重的三峡库区土壤保持重要区(重庆段)生态环境敏感性程度及其空间分异特征。结果表明:(1)研究区生境敏感性主要以不敏感和高度敏感为主,高度以上敏感性区域主要分布在巫溪北部大巴山、奉节南部七曜山、石柱方斗山、江津南部西面山和都市区"四山"。(2)酸雨敏感性总体较高,高度敏感性面积和占比分别达到了18 609.85 km~2和40.30%,空间上以武隆-丰都-忠县-开州为界,西部主要以高度敏感性分布为主,东部主要以中度敏感性分布为主,轻度敏感性和不敏感性则主要在江河沿岸呈带状分布。(3)土壤侵蚀敏感性不容乐观,极度敏感性、高度敏感性和中度敏感性面积占比之和超过了80%,尤其是东北部开州、云阳、奉节、万州、巫溪、巫山等区域,土壤侵蚀敏感性均较高。(4)石漠化以不敏感性为主,面积达27 808.57 km~2,占总面积的60.22%,东北部巫溪、开州、巫山和奉节境内局部地区有少量极敏感性分布。(5)研究区生态环境敏感性总体程度较高,中度以上敏感性比例超过了70%,高度以上敏感性比例接近50%,空间上东北部地区和东南部地区生态环境敏感性明显高于其他地区,尤其是巫溪北部大巴山,开州北部雪宝山,奉节南部、石柱南部七曜山,丰都东南部和武隆南部,生态环境敏感性均较高。     

基于面向对象理论的区域生态环境综合评价

以龙口市为例,在分析区域生态环境特征的基础上,尝试应用面向对象的理论构建评价系统; 结合RS、GIS技术与数学模型方法提取评价因子,建立基于GIS栅格数据的空间模糊评判模型进行综合评价分析.结果表明:2008年龙口市生态环境状况总体良好,优等级占总面积的24.75%,良等占41.78%,中等占5.29%,差等占28.18%,但与1996年相比有下降趋势;生态环境的空间分异明显,表现为从西北沿海到东南内陆逐渐好转; 3个典型分区的生态环境状况各异,其变化趋势也有所差别; 气候条件、土地利用状况、工业生产建设、人口迁移等因素对研究区生态环境状况及演变起主要作用. 根据研究区的实际情况,并对比热岛效应的空间分布,可确定该方法合理有效, 是对当前区域生态环境综合评价方法的有益补充.     

基于景观格局的三峡库区生态脆弱性评价

三峡库区是我国的生态环境敏感脆弱区,进行生态脆弱性评价对于掌握其生态脆弱特征和识别生态环境问题具有重要意义. 基于遥感 (RS)和地理信息系统(GIS)空间分析技术,综合考虑景观格局和区域生态2类影响因素,进行三峡库区生态脆弱性评价. 结果表明:①景观类型中,脆弱度由高到低依次为水体、林地、旱地、草地和水田. ②景观破碎度与区域生态脆弱性之间的相关性显著,反映了人类活动对三峡库区生态环境的干扰剧烈. ③三峡库区生态脆弱区可划分为——Ⅰ区(0.171 500≤EVI＜0.191 225),Ⅱ区(0.191 225≤EVI＜0.210 950),Ⅲ区(0.210 950≤EVI＜0.230 675),Ⅳ区(0.230 675≤EVI≤0.250 400). 其中,Ⅲ区和Ⅳ区生态脆弱程度较高,主要分布在水域及其岸边带、高海拔区域和岩溶地貌区域. 特殊的地形地貌是三峡库区生态环境敏感脆弱的重要因素,而人类行为干扰是造成生态环境退化的决定性因子.      

基于受体模型与地统计的耕地土壤重金属污染源解析

为探明云南金子河流域耕地土壤重金属污染现状与主要来源,有效开展土壤污染防治, 通过土壤采样与数据统计分析评价了金子河流域典型耕地的重金属污染风险,采用指示克里格方法阐明了研究区重金属元素的空间分布,使用主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型进行土壤重金属源解析,并量化其贡献率. 内梅罗综合污染指数法评价结果表明,本研究区中90.79%的土壤点位为重度污染,土壤整体处于重度污染水平. 指示克里格插值结果显示,元素Cd、As、Pb污染的高概率区域主要分布在研究区西部与西南部,Cd、Pb污染的高概率区域主要分布在研究区北部,而Cd、As、Pb污染的低概率区域主要分布在研究区东部及东南部. PCA-MLR模型解析重金属污染来源包括:研究区整体自然源贡献率为12.79%,工业源贡献率为87.21%;东岸自然源、工业源贡献率分别为92.46%、7.54%,西岸自然源、工业源贡献率分别为8.98%、91.02%. 研究显示,金子河流域西岸区域的重金属污染风险明显高于东岸区域,分区域进行源解析可以有效揭示局部污染特性,更为准确地识别污染来源.      

广西岩溶县的生态环境脆弱性评价

广西岩溶区属典型的生态环境脆弱区,宜耕地资源不足,土地退化严重,承受自然灾害能力低,使岩溶山区的社会经济发展和生态环境的协调性差,可持续发展能力弱。选择了广西区27个岩溶县作为评价对象,以11项生态环境脆弱影响因子为评价指标建立岩溶生态环境脆弱性评价体系,利用模糊综合分析法进行岩溶石漠化区生态环境脆弱性评价。结果表明,极度脆弱的岩溶县2个,重度脆弱5个,中度脆弱17个,轻度脆弱3个。     

不同干扰程度下土壤盐分和有机质空间变异特征

为明确人类活动影响下土壤盐分和有机质的空间变化特征,对新疆阜康市土壤实地定点取样,基于GIS和地统计学方法,分析不同人为干扰程度下土壤盐分和有机质的相关性及空间变异特征。结果表明:1)随干扰程度的增加,土壤盐分含量逐渐增加,有机质含量逐渐减小,两者变异系数在15.45%～60.19%,均属中等变异;2)各干扰程度下土壤盐分和有机质的相关性为:相对无人为干扰区>人为干扰区>重度人为干扰区,相关系数分别为:-0.614、-0.412、0.043;3)干扰程度越大,土壤盐分和有机质受随机因素作用越来越强,相对无人为干扰区两者块基比为12.5%和9.68%,具有强烈的空间相关性;4)Kriging插值结果为:相对无人为干扰和人为干扰区土壤盐分高、有机质低分布区域具有一致性,重度人为干扰区两者分布复杂,关系不明显。研究结果可为盐渍土的改良利用及人类合理适度开垦提供参考。     

柳州三都地区岩溶塌陷易发性评价

柳州三都镇近年持续发生岩溶塌陷,现已形成1处塌陷群和4处塌陷坑,制约了三都镇的城镇发展。在获取三都地区地质背景条件资料的基础上,对该地区岩溶塌陷易发性影响因素进行了分析,并据此选择基岩、覆盖层、自然条件下地下水活动、人类工程活动、岩溶塌陷现状作为评价因素类,在这5类评价因素类下选定岩溶发育程度、土层厚度、土洞密度、地下水水位年变幅、地下水渗流强度、抽水强度、地面附加荷载、塌陷坑密度8项子因素作为评价因子,采用模糊综合评价方法对该地区岩溶塌陷易发性进行了评价与分区,其中利用AHP方法进行因子权重计算,利用GIS空间分析平台进行空间叠加分析和评价结果输出。评价结果表明:研究区可分为岩溶塌陷高易发区、中等易发区和不易发区,面积分别为1.18km~2、2.56km~2、0.26km~2,各区分布与实际情况基本相符,具有较高的可信度。     

基于改进遥感生态指数的青藏公路那（曲）安（多）段生态环境评估及驱动机制分析

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数（RSEI）进行改进,采用主成分分析法构建一种新的适用于高寒盐碱地区的盐碱遥感生态指数（SRSEI）作为生态环境质量评价指标,利用ArcGIS 10.3平台、地理探测器等方法在多时空尺度下分析青藏公路那曲至安多段沿线生态环境质量空间分布格局与时间变异趋势,并探究自然和人为等8个控制因子对SRSEI时空变化的驱动机制.结果表明：①相较于RSEI,SRSEI对植被更加敏感,对植被稀疏和盐碱化严重地区的分辨能力更强,适合高寒盐碱区生态质量评价.②研究区生态环境质量空间尺度上存在明显的地理分异性,生态质量较差的区域主要集中在北部安多县城,质量等级为优和良地区主要分布在中西部和东南部那曲地区;时间尺度上32年间研究区生态环境整体呈改善趋势,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用,改善面积1 425.98 km²,占比99.82%.SRSEI均值为0.49,总体呈波动上升趋势,平均增幅为0.015 7 a^-1.③土地利用方式是研究区生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,多年份平均q值0.1576,环境因子的影响力较低;多因子交互结果显示,研究区的生态环境现状是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,且人为因素的影响力在逐步上升,植被净初级生产力（NPP）和土地利用方式交互作用是研究区生态环境质量的主要交互控制因子.该研究可为那曲至安多段沿线生态环境保护和可持续发展提供理论依据.     

定量遥感支持下的红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价——以长沙市为例

定量遥感技术的发展为研究区域生态环境敏感性提供了有效的手段.针对红壤丘陵区这一典型的脆弱生态系统,在遥感和地理信息系统的支持下,建立了红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价信息系统.根据RUSLE方程中的4个自然条件因子对土壤侵蚀敏感性的影响,建立红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性定量评价指标体系,并对长沙这一典型红壤丘陵区的土壤侵蚀敏感性进行评价.通过解译Lan出at TM/ETM 影像数据获得长沙市土壤侵蚀敏感性评价的K因子、C因子分布图;利用ARCGIS数字化和空间分析得到R因子以及地形起伏度分布(LS因子).通过主成分分析法确定各评价因子的权重;最后通过加权叠加法获得长沙市土壤敏感性评价结果.研究结果表明,高度敏感以上面积2618km2,占全市面积的20.3%,中度敏感面积4404km2,占全市面积的37.2%,轻度以下敏感面积5073km2,占全市面积的42.5%,这说明长沙市土壤侵蚀敏感性较高.     

渝东南山区乡镇尺度土壤合理采样数估算及重金属污染评价

为了研究乡镇尺度土壤重金属污染状况及土壤合理采样数的确定方法,选择在重庆市黔江区舟白镇采集表层（0~20 cm）土壤样品320件,分析了土壤中各重金属元素（Cd、Cr、Pb、Hg、As、Cu、Zn、Ni）含量和pH,基于经典统计学方法和地统计法研究不同土壤指标的空间变异特征及土壤合理采样数,利用内梅罗指数法进行土壤重金属污染评价.结果表明:研究区土壤中Cd、Cr、Pb、Ni含量及pH的空间分布主要受到成土母质的影响,土壤中Hg、As、Cu、Zn含量同时受到地质背景和人为活动的影响.对于研究区土壤各重金属含量和pH而言,250个土壤样点即可反映其基本信息.研究区中部土壤污染程度较低,北部和南部污染程度较高,中度和重度污染区主要分布在研究区南部.原始土壤点位和合理土壤点位重金属污染评价结果差别较小,说明所得的合理采样数结果较可靠.与地层分布对比发现,土壤中度、重度污染主要与二叠系地层有关.