（環(huán)境工程專業(yè)論文）生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)法在規(guī)劃環(huán)評中的應(yīng)用研究.pdf

蘭州大學碩士學位論文 摘要 近年來，生態(tài)環(huán)境保護逐漸受到重視，各種生態(tài)環(huán)境影響評價方法也應(yīng)運而 生，但目前的評價方法存在實用性差等缺點，且實際工作中對生態(tài)環(huán)境評價僅限 于定性評價，并不能完整體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境特征。隨著近幾年規(guī)劃環(huán)評的興起，如 何對規(guī)劃區(qū)域進行生態(tài)環(huán)境影響評價成為亟待解決的課題之一。 本論文在回顧國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，基于3 s 技術(shù)，完善綜合指數(shù)法指 標體系，將其運用于區(qū)域規(guī)劃環(huán)評，并以嘉東工業(yè)園區(qū)為實例進行了應(yīng)用分析。 本文通過對遙感影像進行幾何校正、鑲嵌、裁剪等操作，獲得嘉東工業(yè)園區(qū)生 態(tài)評價范圍的遙感影像基本圖，在對遙感影像進行了必要的增強和處理后，采 用目視解譯的方法獲得生態(tài)評價所需的各評價因子的值，利用該數(shù)據(jù)計算出嘉 東工業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)值。 論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先，對國內(nèi)外生態(tài)環(huán)境評價發(fā)展狀況進行了總結(jié)，并對各種評價方法的優(yōu) 缺點進行了比較，找出目前生態(tài)環(huán)境評價存在的問題。 其次，基于綜合指數(shù)法，改善了環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的計算方法，并將完善后的綜 合指數(shù)法運用于規(guī)劃環(huán)評。通過利用環(huán)境功能區(qū)劃確定規(guī)劃區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量指 數(shù)，并采用不同尺度的歸一化系數(shù)來評價規(guī)劃區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。 再次，以嘉東工業(yè)園區(qū)為例，對園區(qū)的規(guī)劃前和規(guī)劃后的生態(tài)環(huán)境狀況進行 了評價，得出嘉東工業(yè)園區(qū)規(guī)劃后的生態(tài)環(huán)境狀況好于嘉峪關(guān)市的生態(tài)環(huán)境總體 狀況，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在全國處于“較差”水平。針對上述結(jié)果，提出了嘉東工業(yè)園 區(qū)的生態(tài)恢復方案和生態(tài)建設(shè)方案。 關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境質(zhì)量；“3 s ”技術(shù)；區(qū)域環(huán)評；評價方法 蘭州大學碩士學位論文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tp r o t e c t i o ng r a d u a l l yg e t sm o r ea t t e n t i o n , v a r i o u sm e t h o d so fe n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n th a v ee m e r g e d ，b u tt h ec u r r e n t e v a l u a t i o nm e t h o d ss t i l lh a v es o m es h o r t c o m i n g s s u c ha s ，p r a c t i c a ld i s a d v a n t a g e s ， l i m i t e dt oq u a l i t a t i v ee v a l u a t i o n ，a n ds oo n t h ee x i s t i n gm e t h o d sc a r ln o tc o m p l e t e r e f l e c tt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f r e i a ，h o wt oa s s e s se c o l o g i c a le n v i r o n m e n tq u a l i t ye q u a l i t yo fp l a n n i n ga r e ah a s b e c o m eo n eo fm a j o rp r o b l e mo u rs t u d y u n d e rt h e b a c k g r o u n do fr e v i e w i n gr e l a t e dl i t e r a t u r e s ，t h i sp a p e rb u i l d s e c o e n v i r o n m e n t a lq u a l i t ye v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mb a s e do n 3s t e c h n o l o g y i n o r d e rt op r o v ei t sa p p l i c a t i o n ，t h i sp a p e rt a k e sj i ad o n gi n d u s t r i a lp a r ka sa l le x a m p l e t h ep a p e ra c q u i r eb a s i cd i a g r a mo ft h ej i ad o n gi n d u s t r i a lp a r kb yc o r r e c t i n gr e m o t e s e n s i n gv i d e o 、s e t t i n g 、c u t t i n go u ta n ds oo n a f t e ree n h a n c e m e n ta n dp r o c e s s i n g r e m o t es e n s i n gi m a g e s , t h i sp a p e ro b t a i n st h ev a l u eo ft h ee v a l u a t i o nf a c t o r sb yv i s u a l i n t e r p r e t a t i o n u s i n gt h ed a t a , t h ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi n d e xv a l u eo fj i ad o n g i n d u s t r i a lp a r kc a l lb ec a l c u l a t e d t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d et h ef o l l o w i n g ： f i r s t ，i nt h i sp a p e r , t h ed e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca n df o r e i g ne n v i r o n m e n t a l a s s e s s m e n ti ss u m m a r i z e d ，a n dt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fv a r i o u s e v a l u a t i o nm e t h o d sw e r ec o m p a r e d ，a f t e ri t , t h ep a p e rp r o p o s e st h ec u r r e n t e n v i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n tp r o b l e m s s e c o n d l y , u n d e rt h ec o m p r e h e n s i v eo ft h ei n t e g r a t e di n d e xm e t h o d ，t h i sp a p e r e s t a b l i s h e se n v i r o n m e n t a lq u a l i t ye v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mo fp l a n n i n ga r e a t h i s a r t i c l eh a ss o l v e dt h ep r o b l e m so fn o r m a l i z a t i o nf a c t o ri nt h ei n t e g r a t e di n d e xm e t h o d a n dp o l l u t i o nl o a d si n d e x t h ep o l l u t i o nl o a d si n d e xi ss o l v e db yt h eu s eo f e n v i r o n m e n t a lf u n c t i o n ，t h en o r m a l i z a t i o nf a c t o ri nt h ei n t e g r a t e di n d e xm e t h o di s s o l v e db yu s i n gd i f f e r e n tn o r m a l i z e dc o e f f i c i e n t s ，w h i c hi sd r o v e df r o md i f f e r e n t s e a l e s t h i r d l y , t a k i n gj i ad o n gi n d u s t r i a lp a r ka sa l le x a m p l e ，t h i sp a p e re v a l u a t e dt h e n 蘭州大學碩士學位論文 e c o l o g i c a le n v i r o n m e n te q u a l i t yb e f o r ea n da f t e rt h ec o n s t r u c t i o no fi n d u s t r i a l a r e a ， o b t a i n e dt h ef o l l o w i n gr e s u l t s ：a f t e rt h ec o n s t r u c t i o no fj i ad o n gi n d u s t r i a lp a r k , t h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n te q u a l i t yi sb e t t e rt h a nt h ee q u a lo fj i ay u g u a nc i t y a tt h e n a t i o n a ls c a l e ，t h er e s u l ti si nt h e p o o r l e v e l i nr e s p o n s et ot h e s ef i n d i n g s ，t h i sp a p e r p r o p o s e dt h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np r o g r a ma n de e o - b u i l d i n gp r o g r a m so fj i ad o n g i n d u s t r i a lp a r k k e yw o r d s ：e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t sq u a l i t y ；“3 s t e c h n o l o g y ；e n v i r o n m e n t a li m p a c t a s s e s s m e n t ( r e i a ) ；e v a l u a t i o nm e t h o d s i i i 蘭州大學碩士學位論文 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：本人所呈交的學位論文，是在導師的指導下獨立進行 研究所取得的成果。學位論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù) 據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含 任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做 出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 本聲明的法律責任由本人承擔。 論文拓者簽名：查l 魚圭 日 期： 蘭州大學碩士學位論文 關(guān)于學位論文使用授權(quán)的聲明 本人在導師指導下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬蘭 州大學。本人完全了解蘭州大學有關(guān)保存、使用學位論文的規(guī)定，同意學 校保存或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被 查閱和借閱；本人授權(quán)蘭州大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入 有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復制手段保存和匯編本學位論文。本 人離校后發(fā)表、使用學位論文或與該論文直接相關(guān)的學術(shù)論文或成果時， 第一署名單位仍然為蘭州大學。 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。 論文作者簽名：盥導師簽名：啦日 期：絲：碑壘夕 蘭州大學碩士學位論文 1 1 立題背景及研究意義 1 前言 1 9 7 9 年，我國第一次頒布了中華人民共和國環(huán)境保護法( 試行) ，標志 著我國正式實施環(huán)境影響評價制度。2 0 世紀8 0 年代以來，我國環(huán)境影響評價 制度和相關(guān)法律不斷的完善，1 9 9 3 年- 2 0 0 2 年，我國正式頒布并涉及環(huán)境與資 源保護的法律就有2 2 部之多，該階段重點在于污染管理與控制，體現(xiàn)末端治理 的思想。2 0 0 3 年9 月1 日，環(huán)境影響評價法出臺，標志著我國環(huán)境與資源 保護立法方向由末端治理轉(zhuǎn)向環(huán)境與資源的可持續(xù)利用，該部法律中明確規(guī)定 應(yīng)該對有關(guān)規(guī)劃的環(huán)境影響進行評價，即進行規(guī)劃環(huán)境影響評價。2 0 0 9 年，規(guī) 劃環(huán)境影響評價條例出臺，條例中對規(guī)劃環(huán)評的編制機關(guān)、審批機關(guān)、評價 內(nèi)容、監(jiān)督管理等均做了明確的規(guī)定，標志著規(guī)劃環(huán)評受到進一步的重視。生 態(tài)環(huán)境影響評價作為規(guī)劃環(huán)評的重要組成部分，為適應(yīng)當前規(guī)劃環(huán)評的發(fā)展， 區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響評價方法研究顯得尤為重要。 生態(tài)環(huán)境影響評價在2 0 世紀8 0 年代末9 0 年代初被提出并逐漸受到重視。 環(huán)境影響評價技術(shù)導則非污染生態(tài)影響明確了生態(tài)環(huán)境影響評價的方 法和要求，推薦了生態(tài)機理分析法、圖形疊置法、生產(chǎn)力評價法、景觀生態(tài)學 方法、系統(tǒng)分析法、列表清單法、數(shù)學評價方法等共9 種方法，但上述方法在 實際工作中仍存在實用性差、無區(qū)域可比性等缺陷，且對生態(tài)環(huán)境影響評價僅 限于定性評價，并不能完整體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境特征。2 0 0 6 年5 月1 日，國家環(huán)境 保護總局頒布實施了生態(tài)環(huán)境狀況評價國家技術(shù)規(guī)范( 試行) 【1 1 ，此規(guī)范實 現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的定量化評價，但僅適用于我國縣級以上區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價， 對于相對小尺度的規(guī)劃區(qū)域，該種方法存在一定的局限性。 1 2 生態(tài)環(huán)境評價研究綜述 長期以來，人們可以直觀的感受出水、氣、聲的環(huán)境質(zhì)量，對其研究也比 較深入，而對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量卻缺乏了解，主要原因在于生態(tài)環(huán)境具有潛在性、 累積性和復雜性等特點，在短時間內(nèi)難以反映出生態(tài)環(huán)境惡化帶來的影響，鑒 于此，國內(nèi)外的生態(tài)環(huán)境評價的研究也相對滯后。 蘭州大學碩士學位論文 1 2 1 國內(nèi)生態(tài)評價研究進展 我國生態(tài)環(huán)境評價研究始于2 0 世紀8 0 年代末、9 0 年代初，董鳴飛( 1 9 8 3 ) 等通過分析生態(tài)系統(tǒng)組分功能的強弱程度，從生物學角度研究珠?？?、海南等 區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量 2 1 。進入2 0 世紀9 0 年代，生態(tài)環(huán)境定量化研究已逐漸受到重 視，在此階段，出現(xiàn)眾多生態(tài)環(huán)境評價方法和評價體系，但沒有一個統(tǒng)一的方 法和評價指標體系，都是根據(jù)不同需求，在一定原則指導下進行的。如中科院 生態(tài)環(huán)境研究中心依據(jù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境預警原理，從自然環(huán)境和社會環(huán)境等角度 出發(fā)，定性與定量相結(jié)合的評價了我國主要省份的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量【3 】。毛文永 ( 1 9 9 7 ) 利用景觀多樣性指數(shù)、生態(tài)環(huán)境綜合指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)評價生態(tài)環(huán)境 質(zhì)量1 4 1 。黃思銘、歐曉昆( 1 9 9 9 ) 等在云南省生態(tài)現(xiàn)狀綜合評價研究一文中， 以可持續(xù)發(fā)展思想為指導，建立三層指標評價云南省的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量【5 】；夏勇 ( 1 9 9 9 年) 在區(qū)域水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價一多級灰關(guān)聯(lián)評估理論與應(yīng) 用一文中，采用梯階分解的方式建立評價指標體系【6 】。白沽根據(jù)城市生態(tài)位 理論，在生態(tài)學視角下建立城市生態(tài)位評價指標體系，對甘肅省1 4 個城市生態(tài) 位及其屬性進行定量分析評價并將其作為分類實體進行模糊動態(tài)聚類【7 】。 在環(huán)境影響評價導則非污染生態(tài)影響評價哪! 9 1 9 9 7 ) 及培 訓教材( 國家環(huán)境保護總局自然司，1 9 9 9 ) 中，提出生態(tài)評價應(yīng)重點考慮是生 態(tài)環(huán)境承載力、土地荒漠化、生態(tài)環(huán)境完整性、多樣性等。在此背景下，張增 祥、彭旭龍等( 1 9 9 9 ) 關(guān)注于相關(guān)地學指標，并以西藏中部一江兩河流域為例 進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價【引。趙躍龍等( 1 9 9 8 ) 在脆弱生態(tài)環(huán)境定量評價方法 的研究一文中，從生態(tài)脆弱角度出發(fā)評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量【9 1 。高志強、劉紀遠 在中國土地資源生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況分析一文中，基于數(shù)字環(huán)境模型對我國 土地資源生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價【1 0 1 。葉亞平( 2 0 0 0 ) 把人類影響程度和人類適 宜度考慮到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價中【l 。劉全有、張遂業(yè)( 1 9 9 9 ) 在晉冀魯豫接 壤區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評價一文中，從區(qū)域的生產(chǎn)力、環(huán)境緩沖力、穩(wěn)定性等選 取評價指標，建立生態(tài)環(huán)境綜合評價體系【1 2 1 。胡孟春、馬榮華等( 2 0 0 0 ) 依據(jù) 景觀生態(tài)學思想，利用多因素綜合評價方法對海南省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量作了評價分 析，并編制了海南生態(tài)環(huán)境評價圖【1 3 】。 進入新世紀，隨著新技術(shù)、新科技的發(fā)展，國內(nèi)生態(tài)學方面的研究也得到 蘭州大學碩士學位論文 進一步的發(fā)展。王建、李文君( 2 0 0 4 ) 等人利用遙感分析的方法對民勤縣近3 0 年來土地荒漠化變化進行了分析【1 4 】；來永斌( 2 0 0 7 ) 以中巴衛(wèi)星和美國陸地衛(wèi) 星t m 遙感信息為數(shù)據(jù)源，采用3 s 技術(shù)對撫順生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行了評價【1 5 】【1 6 1 。 王煒等提出了基于g i s 的圖形疊置法【1 7 1 ；鄭淑娟等人基于3 s 技術(shù)，利用綜合 指數(shù)法對閩江流域生態(tài)環(huán)境進行評價【1 8 】。 總結(jié)起來，我國生態(tài)環(huán)境評價研究開始注重與新技術(shù)相結(jié)合。隨著計算機 技術(shù)、遙感技術(shù)等先進技術(shù)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境評價研究也開拓了新的領(lǐng)域。但 目前的生態(tài)環(huán)境評價仍存在以下缺陷： ( 1 ) 生態(tài)環(huán)境評價存在主觀性。國內(nèi)對生態(tài)環(huán)境評價的研究，一般從生 態(tài)學角度出發(fā)，對研究區(qū)域進行定性的評價，而在定性評價的研究過程中難以 避免主觀因素對結(jié)果的影響。 ( 2 ) 定量化評價中的指標體系選取缺乏統(tǒng)一標準。目前，大多生態(tài)評價 人員從各自的研究領(lǐng)域和專業(yè)背景為基礎(chǔ)選取評價指標，缺乏統(tǒng)一的標準。 1 2 2 國外生態(tài)環(huán)境評價研究進展 國外生態(tài)環(huán)境評價于2 0 世紀6 0 年代初被首次提出，7 0 年代得到蓬勃發(fā)展。 國外在進行環(huán)境質(zhì)量評價時，大都基于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展思想，如c o b b 和d a l y 建立的持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟福利模型；牛文元、約納森和杜拉創(chuàng)立的可持續(xù)發(fā)展度模 型；希伯來大學提出的人類活動強度指數(shù)；加拿大國際可持續(xù)發(fā)展研究所提出 的環(huán)境經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展模型；聯(lián)合國開發(fā)署提出的人文發(fā)展指數(shù)；可持續(xù)發(fā)展委 員會建立的可持續(xù)發(fā)展指標體系等。影響較大的有美國科學院長期生態(tài)研究項 目( l t e r ) 【1 9 1 和9 0 年代初美國國家環(huán)保局的環(huán)境監(jiān)測和評價項目( e m a p ) 1 2 0 ， e m a p 項目從國家尺度評價生態(tài)質(zhì)量并長期監(jiān)測其發(fā)展趨勢，而后又將其運用 于區(qū)域尺度，對區(qū)域尺度進行環(huán)境評價和監(jiān)測，即r - e m a p 。 2 0 世紀9 0 年代，世界銀行、f a o 、u n d p 、u n e p 等一些國際組織建立了 。壓力狀態(tài)響應(yīng)”指標，重點研究撒哈拉地區(qū)的半濕潤區(qū)、半干旱區(qū)、干旱區(qū)的 生態(tài)環(huán)境問題，并評價了全非洲撒哈拉地區(qū)生態(tài)質(zhì)量退化程度。1 9 9 4 年， b k f e r g u s o n 提出生態(tài)健康的概念，他認為生態(tài)健康是生態(tài)質(zhì)量評價的最終目 標【2 l l 。1 9 9 5 年，j s o l o n ( 1 9 9 5 ) 提出生態(tài)穩(wěn)定的概念，他認為穩(wěn)定性應(yīng)該分為 確定性( e q u i f i n a l i t y ) 、慣性( i n e r t i a ) 、抗性( r e s i s t a n c e ) 、恒久性( c o n s t a n c y ) 蘭州大學碩士學位論文 和彈性( e l a s t i c i t y ) 2 2 1 。1 9 9 5 年，k e i t t i 以滲透理論為基礎(chǔ)，提出安全度的概念， 認為生態(tài)質(zhì)量的安全與斑塊的間距、干擾強度、擴散能力等有關(guān)，提出了一種 新的生態(tài)質(zhì)量評價方法【2 3 1 。 進入2 1 世紀，世界各國生態(tài)環(huán)境評價的研究進一步理論化和定量化。2 0 0 2 年，景觀生態(tài)學之父f o r m a n 聯(lián)合美國交通部門和生態(tài)環(huán)保部門，出版( r o a d e c o l o g y - s c i e n c ea n ds o l u t i o n ) ) 一書，首次對全球的生態(tài)學方面的研究做了系統(tǒng) 化、詳盡的總結(jié)剛。j o h nt l e e 基于g i s 技術(shù)和土地利用數(shù)據(jù)，對區(qū)域尺度的 景觀進行研究，提出景觀質(zhì)量與生態(tài)價值密切相關(guān)口5 1 。r o b i ns r e i de ta l 利用 陸地衛(wèi)星影像，重點研究生態(tài)環(huán)境狀況和土地利用、土地覆蓋變化( l u c c ) 的關(guān)系【2 6 1 。 綜上，國外提出的生態(tài)健康、生態(tài)穩(wěn)定、安全度等概念促進了生態(tài)環(huán)境質(zhì) 量評價的發(fā)展，特別是近幾年在3 s 技術(shù)與生態(tài)學相結(jié)合方面的研究，對于當代 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價的研究具有借鑒意義。 1 3 生態(tài)環(huán)境評價研究方法綜述 1 3 1 生態(tài)環(huán)境評價方法 目前，國內(nèi)外生態(tài)環(huán)境評價的方法主要有圖形疊置法、類比分析法、生物 多樣性評價方法、景觀生態(tài)學評價方法、生物生產(chǎn)力、指數(shù)評價法。 圖形疊置法又稱生態(tài)圖法，是由美國著名生態(tài)規(guī)劃師m c h a r g 于1 9 6 8 年提 出。1 9 7 2 年，克勞斯科普夫( k r a u s k o p f ) 、邦德( b u n d e ) 將圖形疊置法進 一步發(fā)展，是把一套環(huán)境特征( 如物理、化學、生態(tài)、美學等) 合到一張 圖上，構(gòu)成復合圖，用以判斷開發(fā)行為對環(huán)境特征影響的相對大小。它常用 于評價和預測某一地區(qū)適合開發(fā)的程度，或用于方案比選【2 7 1 。 類比分析法是根據(jù)已建的開發(fā)建設(shè)項目產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境影響，類比預測擬 建項目可能產(chǎn)生的生態(tài)影響，是一種定性、半定量的評價方法，一般包括生態(tài) 環(huán)境整體類比、生態(tài)環(huán)境問題類比和生態(tài)因子類比等。 生物多樣性評價一般包括植被評價和物種評價，通過對評價范圍內(nèi)的物種的 種類、密度和分布情況進行調(diào)查，利用上述指標來判斷建設(shè)項目對生態(tài)環(huán)境的 影響程度【2 8 】【2 9 1 。 蘭州大學碩士學位論文 景觀生態(tài)學是一門新興學科，以地理學和生物學為主，多學科互補。國際 景觀生態(tài)學會對于景觀生態(tài)學( l a n d s c a p ee c o l o g y ) 的定義為：對于不同尺度上景 觀空間變化的研究，包括景觀異質(zhì)性的生物、地理和社會原因的系別，它以空 間研究為特色屬于宏觀尺度空間研究范疇，其理論核心集中表現(xiàn)為空間異質(zhì)性 和生態(tài)整體性兩個方面3 0 1 。 生物生產(chǎn)力評價方法通過生物生產(chǎn)力、生物量和物種量等指標對生態(tài)環(huán)境 進行評價。目前多數(shù)用綠色植物的生長量來代替其生產(chǎn)力，生物生長量、生物 量和物種量是衡量生態(tài)系統(tǒng)功能優(yōu)劣程度的三個重要生物學參數(shù)。 指數(shù)評價法是最早用于環(huán)境質(zhì)量評價的一種方法，包括單因子指數(shù)法和綜 合指數(shù)法。 1 3 2 各種評價方法的優(yōu)缺點比較 由于生態(tài)環(huán)境自身存在的潛在性和復雜性，生態(tài)環(huán)境評價方法仍然處于探 索和發(fā)展時期，沒有一套成熟的、統(tǒng)一的和通用的評價方法。上述方法雖能夠 在一定程度上定性或定量反映生態(tài)環(huán)境總體質(zhì)量及其變化，但上述方法在實踐 運用均不夠完美，現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境評價方法的優(yōu)缺點比較詳見下表1 1 。本文基于 上述優(yōu)缺點比較，利用3 s 技術(shù)，采用不同尺度層面的歸一化系數(shù)，實現(xiàn)了區(qū)域 等級的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量比較，并利用層次分析法，完善了指標體系賦權(quán)問題。 表1 1 各種評價方法的優(yōu)缺點比較 t a b l e l - 1t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fv a r i o u se v a l u a t i o nm e t h o d s 蘭州大學碩士學位論文 1 3 3 3 s 技術(shù)與生態(tài)環(huán)境影響評價相結(jié)合的研究進展 1 3 3 1 遙感圖像解譯概述 遙感圖像解譯是從遙感圖像上獲取目標地物信息的過程。解譯方法分為兩 種： ( 1 ) 遙感數(shù)字圖像計算機解譯 遙感數(shù)字圖像計算機解譯以遙感數(shù)字圖像為研究對象，在計算機系統(tǒng)支持 下，綜合運用地學分析、遙感圖像處理、地理信息系統(tǒng)、模式識別與人工智能 技術(shù)，實現(xiàn)地學專題信息的智能化獲取。遙感圖像的計算機分類方法包括監(jiān)督 分類方法和非監(jiān)督分類方法。 監(jiān)督分類方法首先需要從研究區(qū)域選取有代表性的訓練場地作為樣本，根 據(jù)已知訓練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數(shù)，建立判別函數(shù)，據(jù)此對樣本像 元進行分類，監(jiān)督分類中常用的具體分類方法包括：最小距離分類法、多級切 割分類法、特征曲線窗口法和最大似然比分類法。非監(jiān)督分類方法不必對影像 地物獲取先驗知識，僅依靠影像上不同類地物光譜信息( 或紋理信息) 進行特 征提取，再統(tǒng)計特征的差別來達到分類的目的，最后對已分出的各個類別的實 際屬性進行確認。非監(jiān)督分類常用的方法有分級集群法和動態(tài)聚類法【3 。 ( 2 ) 目視解譯 目視解譯指專業(yè)人員通過直接觀察或借助輔助判讀儀器在遙感圖像上獲 取特定目標地物信息的過程【3 2 】。目視解譯常用的方法有：直接判讀法：根據(jù) 遙感影像目視判讀直接標志，直接確定目標地物屬性與范圍的一種方法；對 比分析法：指在同一景遙感影像上，由已知地物推出未知目標地物的方法； 信息復合法：利用透明專題圖或者透明地形圖與遙感圖像重合，根據(jù)專題圖或 者地形圖提供的多種輔助信息，識別遙感圖像上目標地物的方法；綜合推理 法g 綜合考慮遙感圖像多種解譯特征，結(jié)合生活常識，分析、推斷某種目標地 物的方法；地理相關(guān)分析法：根據(jù)地理環(huán)境中各種地理要素之間的相互依存， 相互制約關(guān)系，借助專業(yè)知識，分析推斷某種地理要素性質(zhì)、類型、狀況與分 布的方法。 目視解譯具有精度高、準確性強等特點，常需要豐富的地學知識。遙感圖 像處理和計算機解譯的結(jié)果，需要運用目視解譯的方法進行抽樣核實或檢驗， 蘭州大學碩士學位論文 目視解譯是遙感圖像計算機解譯發(fā)展的基礎(chǔ)和起點【3 3 】【3 4 】【3 5 1 。 1 3 3 2 3 8 技術(shù) 應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價的研究進展 3 s 技術(shù)的有機結(jié)合，可以有效實現(xiàn)信息在線連接和數(shù)據(jù)實時處理，可系統(tǒng) 化地應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境調(diào)查。3 s 技術(shù)不僅可以動態(tài)連續(xù)的獲得生物和非生物因子 數(shù)據(jù)，而且可快速處理和實時更新上述數(shù)據(jù)，為生態(tài)環(huán)境調(diào)查提供有效的技術(shù) 支撐。 g i s 作為一種計算機技術(shù)，可以有效的采集、管理、處理、存儲、檢索、 分析、顯示地理空間數(shù)據(jù)，g i s 技術(shù)己成為當前生態(tài)環(huán)境定量化評價的重要技 術(shù)手段。其應(yīng)用研究成果主要有：陳利容等從不同方面介紹了g i s 技術(shù)在區(qū)域 生態(tài)評價中的作用，并分析了g i s 在國內(nèi)外的應(yīng)用情況【3 6 】；劉洪岐等基于r s 和g i s 對北京市生態(tài)環(huán)境進行研究【3 7 】；張暉、王曉峰等利用3 s 技術(shù)獲得黑河 流域土地利用信息，對黑河流域進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價【3 8 1 ；徐興奎等利用遙感 技術(shù)對中國西北地區(qū)的地表植被覆蓋特征的時空變化及影響因子進行分析p 9 1 ； 馬榮華等以g i s 為工具提取了海南島生態(tài)因子信息，并按景觀生態(tài)類型對海南 島的生態(tài)環(huán)境進行了評價 4 0 1 ：賈德峰、張翠萍等將g i s 技術(shù)運用到環(huán)境影響評 價中，并提出了具體的建模方法【4 1 1 ；張建龍、呂新等利用r s 和g i s ，建立相 應(yīng)的綠洲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系，并對石河子墾區(qū)綠洲生態(tài)環(huán)境進行了評 價【4 2 1 。 綜上，3 s 技術(shù)的引入，豐富了生態(tài)環(huán)境評價的方法，開拓了生態(tài)環(huán)境評價 的研究領(lǐng)域。但是，目前的研究僅限于利用3 s 技術(shù)獲取生態(tài)因子信息，而3 s 技術(shù)的查詢、空間分析、綜合處理等功能并沒有得到展現(xiàn)，3 s 技術(shù)與生態(tài)環(huán)境 評價尚未密切結(jié)合。 1 4 本研究解決的問題 目前，國內(nèi)不同地域的學者紛紛建立不同的評價指標體系，豐富了生態(tài)環(huán) 境定量化評價方法，生態(tài)環(huán)境的定量化評價已經(jīng)成為生態(tài)評價的總體趨勢，但 這些指標體系往往帶有主觀性結(jié)論，缺乏區(qū)域可比性。生態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù) 規(guī)范( 試行) 給出了一種簡單易行的定量化評價方法，但該種方法存在一定的 局限性。其局限性主要體現(xiàn)在以下三個方面：1 、上述方法僅適用于我國縣級以 蘭州大學碩士學位論文 上區(qū)域生態(tài)環(huán)境評價，對于相對小尺度的規(guī)劃區(qū)域不能完全適用；2 、歸一化系 數(shù)采用全國歸一化系數(shù)，不能反映出評價區(qū)域的生態(tài)環(huán)境背景情況；3 、采用 c o d 、s 0 2 和固體廢物三個環(huán)境因子來反映評價區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況，但c o d 、 s 0 2 和固體廢物并不能完全反映評價區(qū)域的水環(huán)境、大氣環(huán)境和固體廢物的污 染情況，并且忽略了聲環(huán)境的影響。本文基于3 s 技術(shù)，通過研究完善了綜合指 數(shù)法，并將其運用于規(guī)劃區(qū)域環(huán)境影響評價。 1 5 研究創(chuàng)新之處 1 、采用區(qū)域環(huán)境功能區(qū)劃來確定環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，結(jié)合生物豐度指數(shù)等評 價指標，對評價區(qū)域規(guī)劃前后的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況做出評價。 2 、基于綜合指數(shù)法，采用c o d 、n h 3 - n 、n 0 3 、s 0 2 和固體廢物等環(huán)境因 子，完善規(guī)劃區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量動態(tài)評價模式，得到規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況變 化度的評價方法。 3 、以嘉東工業(yè)園區(qū)為例，采用2 0 0 9 年t m 影像，利用3 s 技術(shù)對規(guī)劃區(qū) 域進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價。 1 6 本研究的內(nèi)容、方法及路線 1 6 1 研究內(nèi)容 ( 1 ) 總結(jié)了生態(tài)環(huán)境評價的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、動態(tài)及發(fā)展趨勢。 ( 2 ) 分析總結(jié)了生態(tài)環(huán)境評價的方法，并對各種評價方法的優(yōu)缺點進行 了比較。 ( 3 ) 參考綜合指數(shù)法，完善環(huán)境質(zhì)量指標體系，結(jié)合生物豐度等指數(shù)， 對規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)環(huán)境進行評價。完善了區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)評價模式，得到 評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境動態(tài)評價的方法。 ( 4 ) 以嘉東工業(yè)園區(qū)為例，采用2 0 0 9 年嘉峪關(guān)市的l 景t m 影像，利用 a r c g i s 、e n v i 等地理信息系統(tǒng)軟件對遙感影像進行鑲嵌、融合、處理和分析， 得出生態(tài)評價所需各因子的值，根據(jù)區(qū)域環(huán)境功能區(qū)劃確定環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，計 算得出嘉東工業(yè)園區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。 ( 5 ) 根據(jù)嘉東工業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境評價結(jié)果，分析該區(qū)域生態(tài)環(huán)境存在的 蘭州大學碩士學位論文 問題，提出了對策和建議。 ( 6 ) 總結(jié)研究成果并提出展望。 1 6 2 研究目標 本論文在分析了國內(nèi)外生態(tài)環(huán)境評價方法發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，改進了環(huán)境 質(zhì)量指標評價體系，完善了綜合指數(shù)法，并將其運用于小尺度規(guī)劃區(qū)域生態(tài)環(huán) 境影響評價。本文結(jié)合“3 s ”技術(shù)，采用理論方法分析和實例驗證相結(jié)合的方法， 研究將綜合指數(shù)法運用于規(guī)劃環(huán)評中的生態(tài)環(huán)境影響評價，并以嘉東工業(yè)園區(qū) 為例，評價嘉東工業(yè)園區(qū)的規(guī)劃前后對區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度，提出嘉 東工業(yè)園區(qū)生態(tài)恢復方案與建設(shè)措施。本文為規(guī)劃區(qū)域的生態(tài)環(huán)境影響評價方 法提供依據(jù)，也為相關(guān)研究提供參考。 1 6 3 研究路線 本文研究路線見圖l 。 3昌2螽oio置嗣囂_置2墨器篙 匝舔留長輜氓器 一i暑i-!i 一- i 匝 儀秘犁撲書器撲k丟州 蘭州大學碩士學位論文 2 規(guī)劃區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價方法 2 1 規(guī)劃區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價體系 2 1 1 指標建立的原則 ( 1 ) 科學性原則：指標體系是否科學合理直接關(guān)系到評價的質(zhì)量，為使體 系能反映出區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與變化規(guī)律，設(shè)置的指標要有代表性、完整性、可 比性和系統(tǒng)性。指標的選取應(yīng)結(jié)合必要的專項調(diào)查和考證，定性、定量分析結(jié)合， 通過綜合考核評價，得出科學合理、真實客觀的評價結(jié)果。 ( 2 ) 系統(tǒng)化原則：生態(tài)系統(tǒng)是由生物和非生物環(huán)境兩大部分組成，非生物 環(huán)境為生物環(huán)境提供生存基礎(chǔ)，生物環(huán)境為非生物環(huán)境增加活力，因此選擇指標 時應(yīng)綜合考慮到生物因子和非生物因子。 ( 3 ) 可操作性原則：選取的指標應(yīng)具有處理簡便、易于獲取的特點。原始 數(shù)據(jù)應(yīng)具有：1 ) 容易通過年鑒、土地利用現(xiàn)狀報告等手段獲得；2 ) 易于定量計 算。 ( 4 ) 可比性原則：選取的指標應(yīng)綜合考慮不同區(qū)域，指標計算結(jié)果具有對 比價值，能夠反映出不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣。 ( 5 ) 適用性原則：易于推廣應(yīng)用。選取的評價指標應(yīng)具有廣泛的空間適用 性，對于不同的地區(qū)的規(guī)劃區(qū)域，都能運用所選擇的指標對其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量做出 客觀評價。 2 1 2 指標體系的選取和建立 指標體系是生態(tài)環(huán)境影響綜合評價的根本條件和理論基礎(chǔ)，體系中的指標是 評價的基本尺度和衡量標準，其選取合適與否直接影響到評價結(jié)果的準確性和可 靠性。本文依據(jù)綜合指數(shù)法選取指標體系，共有兩層指標，第一層指標是生態(tài)環(huán) 境質(zhì)量指數(shù)，第二層指標是生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)、土地 退化指數(shù)和環(huán)境質(zhì)量指數(shù)【l 】。其中，生物豐度指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、水網(wǎng)密度指 數(shù)和土地退化指數(shù)中的指標及權(quán)重參照生態(tài)環(huán)境狀況評價國家技術(shù)規(guī)范( 試 行) 中的規(guī)定，本文僅對其歸一化系數(shù)進行調(diào)整；針對環(huán)境質(zhì)量指數(shù)在實際運 用過程中存在的問題，本文完善其指標體系，利用區(qū)域環(huán)境功能區(qū)劃確定環(huán)境質(zhì) 量指數(shù)。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)的指標體系見圖2 1 。 + | 學十學位論i l 塒蟪質(zhì)蛐數(shù) l 必物豐廢指數(shù) 植被覆薔指數(shù) lj 土地退化 暾 l ，水麗密度指數(shù) 圖2 - i 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標體系 f i g 2 1i n d e xs y s t e mo f e e o l o g i e 阻le n v i r o n m e n t a lq u a l i t ya s s e s s m e n t 2 1 3 環(huán)境質(zhì)量指數(shù)指標體系 ( ”指標選取 存生態(tài)環(huán)境狀況計價技術(shù)規(guī)范( 試行) l | 采用c o d 、s 0 2 和同體廢物 _ 二個環(huán)境凼予柬反映評價區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況，但相對于小尺度的規(guī)劃區(qū)域， c o d 、s 0 2 和同體廢物并小能完仝反映評價區(qū)域的水環(huán)境、大氣環(huán)境和固體廢物 的污染情況，如：某規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)為戈壁濰并無c o d 、s o z 和崮體廢物等污染 物排放，而p m mt s p 等其他環(huán)境網(wǎng)子嚴重超杯，該艦劃區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量較差， m 如完全按照乍態(tài)環(huán)境狀況評價技術(shù)規(guī)范( 試行) - l 的方法計算其汁算結(jié) 糶與實際- 情況嚴重不符，) ：且將上述方法忽略了聲環(huán)境對爭態(tài)的影響。本次評價 的艦劃區(qū)域環(huán)境質(zhì)量指數(shù)依據(jù)規(guī)劃區(qū)環(huán)境功能區(qū)劃進行確定。 ( 2 ) 權(quán)重確定 環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，f 1 備指標權(quán)重的確定采用美國運籌學家薩蒂( s a a t y ，a l ) 提 h 的層次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s a h p ) ，它罡一種將決策者對復雜 系統(tǒng)的決策思維過程模型化、數(shù)量化的過程i ”j 。 本文提及的對環(huán)境質(zhì)量指數(shù)產(chǎn)生影響的罔了菇有4 個，a l ，a 2 ，a 3 a 4 它們的重昔分別為記為w i ，w 2 ，w ，w 4 ，報捌s a a t y 提出的以1 曲及其倒數(shù)作 為衡量尺度的標度方法，將各承載指數(shù)硝兩比較構(gòu)建判斷矩陣見表2 一i 。 矩陣模式如下：a = ( ) 滿足條件仉嘞= 1 a j ( i ，) ，= l ，t ，= l ，2 ，l ，n 蘭州大學碩士