专题：基于遥感的自然生态环境监测课件

Open Journal of Natural Science 自然科学, 2021, 9(1), 64-71Published Online January 2021 in Hans. /journal/ojnshttps:///10.12677/ojns.2021.91009基于遥感的自然生态环境监测与评价——以普洱市思茅区为例沈润，罗琪，叶蕾，蒋永泉云南师范大学地理学部，云南昆明收稿日期：2020年12月11日；录用日期：2021年1月8日；发布日期：2021年1月18日摘要遥感技术的发展为自然生态环境的监测提供了准确、高效的技术手段。

基于2018年3月的Landsat数据以及DEM数据，提取了植被覆盖度、土壤指数和坡度三个重要生态因子，并将归一化后的因子带入构建的综合指数评价模型，得出了思茅区生态环境质量指数，最后根据指数值进行分级，对思茅区的自然生态环境质量进行了评价与分析。

研究结果表明：思茅区的自然生态环境质量以良和差为主，研究区东北部和东南部的生态环境质量差，西部相对较好。

该研究结果与实际情况基本符合，因此基于遥感的自然生态环境监测与评价的方法，能够为区域的生态环境监测、治理和改善提供重要参考。

关键词生态环境质量，生态因子，遥感，综合指数评价模型Monitoring and Evaluation of NaturalEcological Environment Based onRemote Sensing—A Case Studyof Pu’er Simao DistrictRun Shen, Qi Luo, Lei Ye, Yongquan JiangFaculty of Geographical Science, Yunnan Normal University, Kunming YunnanReceived: Dec. 11th, 2020; accepted: Jan. 8th, 2021; published: Jan. 18th, 2021沈润 等AbstractThe development of remote sensing technology provides accurate and efficient technical means for monitoring the natural ecological environment. Based on the Landsat data and DEM data in March 2018, the three important ecological factors of vegetation coverage, soil index and slope were extracted, and the normalized factors were brought into the constructed comprehensive in-dex evaluation model, and the Simao district was obtained. Eco-environmental quality index, fi-nally classified according to the index value, to evaluate and analyze the natural ecological envi-ronment quality of Simao District. The results of the study show that the quality of the natural ecological environment in Simao District is mainly good and poor, the quality of the ecological en-vironment in the northeast and southeast of the study area is poor, and the west is relatively good. The research results are basically in line with the actual situation. Therefore, the method of natu-ral ecological environment monitoring and evaluation based on remote sensing can provide an important reference for regional ecological environment monitoring, management and improve-ment.KeywordsEcological Environment Quality, Ecological Factors, Remote Sensing, Comprehensive Index Evaluation ModelCopyright © 2021 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言随着社会经济的快速发展以及自然环境的不断改变，生物多样性减少、水土流失、土地荒漠化等环境问题层出不穷，给社会经济可持续发展带来严重挑战[1]。

基于遥感的生态恢复效果监测在当今社会，生态环境的保护和恢复成为了全球关注的焦点。

随着人类活动的不断扩张和对自然资源的过度开发，许多生态系统遭受了严重的破坏。

为了实现可持续发展，采取有效的生态恢复措施至关重要。

而如何准确、全面地监测这些生态恢复措施的效果，则是评估恢复工作成功与否的关键。

遥感技术的出现和不断发展，为生态恢复效果的监测提供了强大的工具和手段。

遥感技术是什么呢？简单来说，遥感就是不直接接触目标物体，通过传感器来获取其信息的一种技术。

它就像是我们从远处用特殊的“眼睛”去观察和了解地球上的各种现象。

这些“眼睛”可以是卫星搭载的传感器，也可以是飞机上安装的设备。

通过接收和分析目标物体反射或发射的电磁波信号，我们能够获取关于其特征和状态的大量信息。

在生态恢复效果监测中，遥感技术具有许多独特的优势。

首先，它能够实现大面积的同步观测。

想象一下，要靠人工去测量和评估一个广阔区域的生态变化，那得耗费多少时间和人力啊！但遥感技术可以在短时间内获取大面积的信息，让我们对整个区域的生态状况有一个整体的了解。

其次，遥感具有多波段、多时相的观测能力。

不同的波段可以反映出物体的不同特征，比如植被的生长状况、土壤的水分含量等。

而多时相的观测则能够让我们看到生态系统随时间的变化趋势，及时发现问题和评估恢复效果。

那么，具体是如何利用遥感技术来监测生态恢复效果的呢？首先，我们可以通过遥感影像来监测植被的覆盖度和生长状况。

植被是生态系统的重要组成部分，它的变化能够很好地反映生态恢复的效果。

通过分析遥感影像中植被的光谱特征，我们可以计算出植被的覆盖度，了解植被的生长密度和分布情况。

同时，还可以监测植被的叶面积指数、叶绿素含量等生理参数，评估植被的健康状况和生产力。

除了植被，土壤也是生态恢复中需要关注的重要因素。

遥感技术可以帮助我们监测土壤的水分含量、质地和侵蚀状况。

例如，利用微波遥感可以穿透土壤表面，获取土壤水分的信息。

而通过高分辨率的遥感影像，我们能够观察到土壤的纹理和结构，判断土壤的质地和侵蚀程度。

基于遥感技术的生态环境监测与保护应用研究发布时间：2021-11-23T02:46:27.545Z 来源：《工程建设标准化》2021年第9月18期作者：张滨[导读] 随着科学技术的不断进步，国内的技术创新得到了新的飞跃与发展，信息技术的多样化也层出不穷，张滨身份证号码：37040219820401****摘要：随着科学技术的不断进步，国内的技术创新得到了新的飞跃与发展，信息技术的多样化也层出不穷，但目前依旧面临着较多生态环境监测与保护等问题。

而遥感技术由于其具备较强的技术优势，目前已经在环境监测中得到了较好的应用，受得了社会各界的广泛关注与认可，进而使得遥感技术的研究标准和研究水平得到大步提升。

在实际的应用过程中，遥感技术可对大气、水环境等进行快速监测，利用计算机制图软件对当前的环境样本取值进行分析，将所获取的信息绘制成对应的图，增强数据的可理解性，优化环境监测效果。

关键词：遥感技术；生态环境监测；保护；应用随着生态环境保护工作逐渐得到重视，以卫星、航空技术为技术支持的遥感技术广泛地应用到环境监测与管理中，科学、系统地对生态环境进行监测和保护。

通过遥感技术的实时监测，实时反馈生态环境质量情况，防止生态环境遭到破坏。

本文以遥感技术为基础，研究与探索在环境监测中遥感技术的应用效果，在一定程度上推进生态环境保护工作的进行。

1生态环境监测及遥感技术内涵1.1生态环境监测特点由于生态环境监测工作的覆盖面广、工作时间长以及难度大，导致工作进行缓慢。

地方主管部门检查、上级主管部门督察以及社会共同监督等传统的环境监管方式工作量巨大、消耗的时间长，而且监管不一定到位，采集的数据也不一定准确，人力物力损耗极大；另外，在偏远地区安装监测设备的难度大；一些排污不达标的企业，为了蒙混过关，用了很多方法躲避检查。

总的来说，发现目标困难，采集准确数据困难，确定污染位置困难是目前我国环境监管的三大困难。

1.2遥感技术内涵随着科技的发展，生态环境监管工作中应用遥感技术的可能性得到了提高，遥感技术通过发射电磁波和接收反射的电磁波，将根据电磁波的变化情况，对监测目标进行识别与监测。

生态环境状况遥感动态监测人口的增长和社会工业化程度的提高，使得区域人口、资源与环境的矛盾不断加剧，荒漠化、水土流失等生态环境问题更加突出，正确认识和评价区域生态环境状况成为区域生态环境预测和预警的基础.黄土高原因脆弱的生态环境、严重的水土流失成为我国生态环境建设的重点区域，中央和地方在政策和资金方面大力支持黄土高原地区生态环境建设.富县是陕北黄土高原沟壑区向黄土丘陵沟壑区的过渡带，是子午岭国家级水土流失重点防治区水土保持重点县之一.了解该地区生态环境现状及其变化，不仅能检验封山禁牧、退耕还林草工程建设的成效，也可为黄土高原沟壑区生态环境的保护及管理提供理论方法与科学依据.区域生态环境质量评价的方法有很多种，但目前尚没有一个规范的评价体系.随着卫星遥感技术的发展，越来越多基于遥感反演的生态环境指标参与到生态环境监测和质量评价中，为宏观区域生态环境质量评价提供了科学数据.2006年国家环境保护部规范了基于生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数的生态环境状况指数(EI)，在我国多个省、市、自治区、县域及流域范围内得到广泛应用.但在实际应用中，学者们对规范中的指标和权重均作了不同程度的调整，这是因为规范中还存在诸多问题，如大部分评价指标是基于土地利用来确定的，同质性较高;环境质量指标是以县为单位的统计数据，难以在空间上对生态环境状况作出响应;在地形地貌复杂的县域范围内，土地利用信息提取精度受限，EI 的各项指标提取都存在精度挑战.因此，完全基于遥感信息技术的、与EI具有可比性的新型遥感生态指数(RSEI)受到青睐，可用来定量评价区域生态环境状况.本文采用主成分分析的方法，耦合基于遥感反演的植被指数、裸土指数、湿度指数和地表温度指标，利用RSEI对黄土高原沟壑区陕西省富县1995—2014年的生态环境状况进行评价，分析研究区生态环境状况的空间分布及其变化，探讨生态环境变化的影响因素，以期为生态环境建设提供理论方法和科学依据.1研究地区与研究方法1.1研究区概况陕西省富县(35°44'6〃一36° 23'23〃N, 108° 29'30〃一109° 42'54〃E)东与宜川、洛川相邻，西与甘肃省合水县、宁县相连，南与黄陵相靠，北与志丹、甘泉、延安相连(图1), 海拔856〜1680m,全县辖8镇5乡.该区地形地貌包括以洛河和葫芦河为主的河流阶地，中部高塬沟壑区，塬区北部为丘陵沟壑，东部和西部为土石低山.全县土壤以分布于丘陵沟壑和低山林草地带的灰褐土为主，耕地土壤类型以黄绵土为主.属中纬度半干旱地区，年均气温7. 1〜9.0℃,年日照时数2032〜2428h,年无霜期平均130d,年均降水量500〜600mm，多呈高强度的阵性降水过程.1.2数据源与数据预处理遥感数据为美国地质调查局网站提供的1995 年11月13日的Landsat5TM影像和2014年11月3日获取的Landsat8OLI 和TIRS影像.非遥感数据包括富县1X5万地形图、行政区划图、土地利用现状图、土壤图和富县统计文本资料.在ENVI5. 0 下对两个时期的遥感影像进行辐射定标，将像元灰度值(DN)转换为辐射亮度值.采用FLAASH 大气校正工具和中纬度冬季标准大气模型对两期影像的可见光-近红外波段进行大气校正.校正后的可见光-近红外反射率波段和热波段的辐射亮度影像通过波段组合(layerstacking)生成多波段图像文件.基于1：5万地形图，采用二次多项式和最近邻法对多波段图像进行配准，均方根误差(RMS)控制在0. 5个像元以内，同时利用富县行政区划矢量数据提取研究区内多波段遥感图像.1.3生态质量遥感评价指标在反映生态质量的诸多自然因素中，绿度、湿度、热度、干度与人类的生存息息相关，是人类直观感觉生态条件优劣的最重要指标，遥感生态指数(RSEI)采用植被指数、裸土指数、湿度指数、地表温度分别代表绿度、干度、湿度和热度作为生态指数的评价指标.1.3.1湿度指标土壤湿度是进行土壤退化等生态环境研究的重要指标.遥感缨帽变换所获取的湿度分量反映了地表水体、植被和土壤的湿度状况，在生态环境监测中得到广泛应用.基于TM和OLI反射率数据的湿度分量(Wet)提取公式。

基于遥感的生态环境保护研究在当今时代，生态环境保护已经成为全球关注的焦点议题。

随着科技的飞速发展，遥感技术作为一种强大的工具，为生态环境保护研究提供了全新的视角和方法。

遥感技术能够在不直接接触目标物体的情况下，远距离获取大量的信息，这使得我们能够更全面、更深入地了解生态环境的现状和变化趋势。

遥感技术的原理其实并不复杂。

它主要通过传感器接收来自地球表面物体反射或发射的电磁波信号，然后对这些信号进行处理和分析，从而获取有关物体的特征和信息。

不同的物体在电磁波谱上具有不同的反射和发射特性，这就为我们区分和识别各种地物提供了依据。

例如，植被在可见光和近红外波段的反射特性与土壤、水体等有明显差异，通过对这些差异的分析，我们可以准确地识别出植被的分布范围和生长状况。

在生态环境保护中，遥感技术有着广泛的应用。

首先，它可以用于监测土地利用和土地覆盖的变化。

通过对不同时期的遥感影像进行对比分析，我们能够清晰地看到城市扩张、森林砍伐、农田开垦等土地利用方式的转变，这对于评估人类活动对生态环境的影响至关重要。

例如，在一些发展迅速的地区，城市的不断扩张导致大量的耕地和林地被占用，这不仅破坏了生态平衡，还可能引发一系列的环境问题，如水土流失、生物多样性减少等。

遥感技术能够及时发现这些变化，为制定合理的土地利用规划和生态保护政策提供科学依据。

其次，遥感技术在水资源监测方面也发挥着重要作用。

它可以帮助我们了解水体的分布、水质状况以及水资源的变化趋势。

例如，通过遥感影像中的光谱信息，我们可以判断水体的浑浊度、叶绿素含量等指标，从而评估水质的好坏。

此外，遥感技术还能够监测河流、湖泊的水位变化，以及地下水的储量和动态，这对于水资源的合理开发和管理具有重要意义。

在一些干旱地区，水资源的短缺是制约经济发展和生态环境改善的关键因素。

通过遥感技术的监测和分析，我们可以更好地掌握水资源的分布和变化规律，制定科学的水资源调配方案，提高水资源的利用效率，保障生态用水和居民生活用水的需求。