基于植被覆盖度的洮州卫城生态环境优化构思

杜艺弦

摘 要：

坐落于新城镇的洮州卫城隶属甘肃省甘南藏族自治州管辖，位于临潭县中部。由于城镇及牧业人口不断增长导致生态环境受到严重破坏，如何科学地对赖以生存的环境进行改善就成了当务之急。本文运用遥感3S技术作为宏观监控的辅助手段，对植被覆盖度进行分析后得出结论，在此基础上提出生态培育规划策略，以此实现遥感和规划双结合实现对生态环境的优化。

关键词：

植被覆盖度;生态文明建设;大气校正;生态资源;监督分类

中图分类号：TB

文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.13.092

1 引言

1.1 研究目的及意义

建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计。本文将运用遥感技术，通过ENVI、Arcgis等软件对影像数据进行分析，对甘南州整体的植被覆盖度以及重点研究区域临潭县洮州卫城的生态环境进行深入研究，以求可以通过遥感技术实现对生态环境治理优化的辅助支持。

1.2 植被覆盖度概述

1.2.1 概念理解

植被覆盖度（FVC）是指植被（包括叶、茎、枝）在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。它反映植被的茂密程度和植物进行光合作用面积的大小。

1.2.2 国内外研究现状

近年来，国内学者对于我国西北部干旱地区植被覆盖度与生态环境相关的调查研究并不在少数。这是因为植被覆盖变化既可衡量区域生态环境状况，又可反映气候和人类对自然的影响。与此同时，国外对于遥感技术分析植被覆盖度来实现对生态环境监管的技术已经十分成熟。但对于覆盖像元的需要，此类方法仅适用于拥有较高分辨率的遥感数据。

2 研究区概况

2.1 地理区位

坐落于新城镇的“洮州卫城”处于临潭县中部地带，隶属于甘肃省甘南藏族自治州，其西临流顺乡，东接扁都乡，南接新堡乡与卓尼县柳林镇，北接石门乡、羊沙乡以及卓尼县恰盖乡，镇域海拔2600米至3402米之间，平均为2717米。

2.2 地形条件分析

基地地形由南向北，海拔逐渐升高，南侧高程主要集中在2750-2800m之间，起伏变化较为平缓。北侧部分地段海拔在2830m左右。坡度是建筑建设的重要影响因素。一类用地坡度小于10%，适宜用作建设用地。由此分析，基地南侧坡度小于10%，具备良好的建设条件。坡向反映了斜坡所面对的方向，基地大部分斜坡坡向为东。

2.3 现状存在问題

（1）地处高寒地带，卫城自然修复能力极差。

洮州卫城位于临潭县东部，地处东部季风区和青藏高原区的过渡地带，海拔在3000米以上，具有大陆性季风气候和高原山地气候兼有的特征。洮州卫城年均有效积温小植被演替所需要的时间较长的特征导致卫城自然修复能力极差，一旦破坏将很难恢复，甚至变为荒漠，生态环境极端脆弱。

（2）生态环境恶化严重。

洮州卫城虽对接上级部门要求，采取人工种草、禁牧等措施集中治理后境内生态环境，但是洮州卫城总体的生态环境呈现为“点上好转、面上恶化、局部改善、总体恶化”的趋势未得到根本扭转。

3 遥感影像分析

通过对生态资源环境的前期分析，我们现将结合遥感技术对该区域（临潭县）进行简单地影像分析，其中包括非监督分类、监督分类以及植被覆盖度分析。使用ENVI、Arcgis软件进行数据处理。原始遥感影像采用在“地理空间数据云”下载的Landsat5卫星的遥感数据。影像预处理包括辐射定标、大气校正及行政裁剪。

3.1 监督分类影像处理

3.1.1 概念

首先需要从研究区域选取有代表性的训练场地作为样本;根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数（如像素亮度均值、方差）等，建立判别函数，据此对样本像元进行分类，依据样本类别的特征来识别非样本像元的归属类别。

3.1.2 县域与研究区影像对比

3.1.3 精度验证

在完成监督分类后，对结果进行精度验证是十分有必要的。精度验证是对我们的分类样本中的特定像元与已知分类的参考像元进行比较，以此检验结果的精确度。本实验中研究区监督分类得出的图像精度在86.94%，满足精度要求，分类结果合格。

3.2 植被覆盖度处理

3.2.1 植被覆盖度意义

通过对植被覆盖度的研究，可以了解当地的环境状况。另一方面来讲，就是从宏观层面实现对生态环境的全面监控，植被覆盖度是反映植被基本情况的客观指标。

3.2.2 操作流程

影像预处理——提取NDVI——统计NDVI值的累积百分比——计算FVC值——密度分割——快速出图。

3.3.3 县域与研究区影像对比

4 遥感数据分析探讨

遥感技术是实现对生态环境实时监测的有效途径之一。通过对图像进行监督分类、非监督分类以及植被覆盖度分析可以快速得出研究区域的土地使用现状以及植被分布情况，并且可以直观地反映出该区域在生态环境方面存在的问题。现将对前一节所做的遥感影像图进行简要分析，从不同的方面进行总结，得出该区域生态环境存在的问题，并就此提出优化构思方案。

4.1 技术层面

在技术层面上，精确度仍有提高空间。在前期的研究中，我们对大范围做了监督分类及非监督分类，发现监督分类在这种情况下优势更加凸显，例如，在临潭县东侧及东南侧行政界线边缘有水体，监督分类可以很好地将其精确分类，而由于图像高清度不够，非监督分类中就将水体与其他样本混杂。此外，由于所用遥感影像分辨率较低，因此若能在随后研究中采用更高分辨率遥感影像，植被覆盖度估算精度仍有进一步提升的空间。

4.2 植被层面

从监督分类以及植被覆盖度图像上可以看出，研究区主要以南侧“低植被覆盖区”-建筑群与北侧“较低植被覆盖区”-裸地为主，植被覆盖等级属于四级、五级。植被覆盖情况大致呈现“植被差”“裸地多”“耕地少”的特征。

4.3 生态环境层面

从对县域与研究区植被覆盖影像图对比来看，临潭县生态环境良好，县域境内的生态资源种类丰富、层次多样，特征呈现“多”“广”“全”三大主要特征。而研究区相比之下存在水资源分布不均、生态环境脆弱的问题。人口增长带来的过度放牧，严重破坏了生态平衡，对环境造成了不可逆的伤害。在此，我们提出对洮州卫城的生态培育实施策略，努力提升其生态环境质量。

5 生态培育实施策略

5.1 构建生态大格局

洮州卫城作为旅游发展重点区，在正确认识生态环境特征、生态问题以及产生根源的基础上，改善洮州卫城生态大环境，考虑其自然环境特征与现状生态情况，应该优先考虑林地培育以及草原生态恢复，包括积极培育、种植适合卫城生态环境的林业，整治卫城水生态环境，保护水资源，提高卫城整体绿化率，完善卫城生态环境体系，提高卫城生态环境的抵抗力，实现整个卫城生态大环境的提升，构建卫城生态安全的整体格局。

具体措施：

（1）在卫城周边的林地播种山杨速生林;大量选用当地乡土树种，做到速生树种和慢生树种、常绿树和落叶树、风景林和经济林相结合。有条件的区域做到“前景连线、背景成片”;

（2）在卫城周边修复草原植被，治理沙漠化，采用当地乡土的草种，恢复绿色大地;

（3）卫城林业部门积极研发适合周边环境生态培育的植被，并加大适种树木的推广和培育技术。

5.2 培育生态小气候

推进卫城生态建设，在卫城内部重视生态培育，实现卫城小气候环境的营造。积极对接旅游发展需求，设置能改善卫城生态环境的绿色、生态旅游项目，卫城南部通过引洮河水进行植被恢复，形成以滨水休闲为依托、富有活力的城市滨水景观区，对南门河周边区域进而对卫城整体生态环境进行生态修复，形成“面-线”结合的生态培育基本框架，构建卫城小气候环境。

具体措施：

（1）建设明日森林和五彩梯田项目;

（2）修复植被，创意麦田艺术项目;

（3）在卫城中布置点状公园，提升城市景观改善生态居住环境;

（4）道路绿化，道路两旁种植常绿乔木和主题性的行道树，分隔带和人行道旁栽植树木、花草以及护路林。

6 结语

本研究以像分二元模型为基础，对甘南州临潭县植被覆盖进行监测和分析，利用遥感数据进行监督分类和非监督分类，直观地展现了该区域的土地使用情况，深刻剖析其中存在的根本问题，旨在为生态环境优化提供一种科学的技术支持，此外，对遥感技术在规划方面的应用也进行了实践，确保城乡规划工作合理、科学，高效地进行。但是，由于采用的遙感影像图不够高清，导致无法进一步定量地对植被覆盖度进行数据分析，仍需以后逐步改进，以便更好地将遥感技术运用到规划工作中去。

参考文献

[1]孙从建，张文强，李新功，等.基于遥感影像的黄土高原沟壑区生态效应评价[J].农业工程学报，2019，35（12）：165-172.

[2]王惠婷.金佛山喀斯特世界自然遗产地保护与旅游规划研究[J].遗产与保护研究，2017，2（01）：39-44.

[3]王俊祺，潘文斌.生态环境变化遥感评价指数的应用研究——以敖江流域为例[J].环境科学与管理，2014，39（12）：186-190.