1、城市生態遙感監測體系綜述概述：隨著城市化進程加劇 ,城市生態系統變化十分劇烈 ,開展城市生態的監測 ,有利于合理開發土地資源 ，保證生態系統完整性.本文總結出一些城市生態遙感監測技術方法 ,并以從南到北不同類型城市為實例 ,進行城市生態遙感監測驗證。城市生態監測是指通過各種技術手段系統的對自然資源信息進行收集，收集的數據涉及水體、土地、大氣、生物等具有生命支持能力的信息1。在城市生態監測的過程中以遙感手段的監測最為突出，它的基礎是利用ERDAS 和 ARCGIS9.0 等地理信息系統軟件， 對TM遙感影像進行矢量化解譯， 根據解譯結果從遙感數據上分析城市各生態系統的變化趨勢， 其目的和意義旨在

2、保護生態環境， 制定合理的發展規劃， 進行產業結構調整， 促進城市可持續發展2。正文：由于生態監測的因素多，范圍廣而龐雜，如用人工收集資料、分析數據、不僅工作難度大，而且影響分析結果的科學性。引入計算機信息技術是增強規劃科學性，提高工作效率的有效途徑。 從生態環境保護來看，遙感技術是當今生態環境領域最為活躍的技術之一，提高了人們對生態環境研究的視野與深度。遙感技術的發展，特別是多類型、多尺度、多光譜遙感技術的發展，也為生態監測提供了強有力的工具。3在生態監測中，可充分利用遙感技術獲取的信息進行多方面工作，包括：對水環境、大氣環境、綠地建設、土地資源進行分析，生態環境特征及生態脆弱性分析，景觀格

3、局分析及生態廊道建設，生態系統健康評價，生態系統服務功能價值評估，生態區劃規劃，城市綠地規劃，流域面源污染遙感監測分析，城市熱島效應遙感監測與分析等。一、 城市景觀生態遙感監測技術體系1）遙感監測的信息源獲取城市生態系統監測目的是了解城市生態要素多樣性,以及生態系統結構差異 ,變速度變化的實際情況 ,并為城市生態環境質量景觀生態學評價服務.因此 ,遙感數據應選取具備最豐富的生物質量信息和最多樣的生物類型信息的季相 ,以便在提取直接信息的基礎上 ,通過景觀生態學相關分析 ,提取盡可能多的景觀信息和環境信息等間接信息.一般選擇植被生長最旺盛而又植被類型物候差異最大的時段.信息源選擇上 ,對于幾百

4、km到幾千 km 中尺度范圍的區域 ,可以選用 SPOT(20m) 、 Land2sat/ TM(30m) 、 CBERS21 (20m)等遙感數據作為調查監測信息源.對于幾十 km2到幾百 km2的中小尺度范圍的區域 ,最好用航空相片和IKONOS(1m) 、 SPIN22 (2m) 、 SPOT (20m)等遙感數據作為信息源.具體情況依據調查詳細程度決定選擇遙感信息源.4 2）遙感監測的信息源預處理遙感數據預處理程序包括大氣輻射校正、幾何校正、 圖象增強處理和不同數據源的融合等內容.利用計算機將采集的信息源分別對應紅、 綠、 藍通道進行模擬天然色彩合成， 同時保持同前基礎影像的波段一致性

5、， 從而減少波段合成不一帶來的對影像色調的影像。針對重點區域， 采用高分辯率的波段進行影像融合， 提高影像的地面分辯率， 以保證重點地區的大比例尺對影像的精度要求。影像合成的效果盡可能接近地面目標， 增強影像的可讀性。取動態程度高的 NOAA 氣象衛星可見光、紅外通道的 AV HRR資料 , 經定標、 定位以及太陽高度角、 臨邊變暗訂正后進行反射率與亮溫物理量計算。并將地面分辨率較高的資源衛星圖像(30 m 分辨率)作為本底 , 采用二次多項式方法進行氣象衛星、 資源衛星圖像與上海行政邊界專題圖件間的配準和重采樣 , 得到幾何精糾正后的城市反射率、 亮溫分布圖。5二、 城市景觀生態單元遙感監測

6、分類體系1） 城市生態質量評價單元分類原則要求生態環境質量評價指標的計算與數據統計是以景觀生態單元為基本單位根據不同研究目的 ,景觀的分級與分類體系差異很大.城市景觀生態以人類干擾作用為主導因子 ,輔之自然區域分異規律 ,以滿足生態環境質量評價的要求. 景觀生態單元的劃分必須有確定的科學含義和指標 ,體現它們之間的差異;不同單元之間又應具有有序的級序關系 ,組成一個統一的分類系統.同時也要體現主導因素和綜合分析相結合的原則:景觀生態單元的劃分首先突出人類活動對景觀演變的主導性干擾作用 ,同時也考慮其它景觀生態要素對生態單元形成的綜合作用 ,以及生態單元對人類生活所具有的功能.最后我們也要意識到

7、遙感信息的可識別性和可表達性相統一的原則:保證遙感影象能夠清晰反映 ,并不小于最小制圖單元圖斑確定為景觀生態單元.我在閱讀文獻的過程中對比了，京津唐地區，上海地區，鎮江地區的城市生態質量評價單元分類的區別，就不難得出以上的結論，要使得生態質量評價單元分類有實際的意義就必須要符合城市所在地區的特點和特性，比如京津唐地區主要關注的城市生態單元就是城市的風沙源區域的生態狀況，城市的綠化帶和防風固沙帶的生態質量單元的劃分和評價，而對于像鎮江和上海這樣的中部和南部地區城市的生態質量評價單元的劃分主要是依據城市的綠化面積、城市熱島效應的解決方式而劃分的評價單元。2） 城市生態質量評價單元分類 根據各景觀生

8、態類型的生態功能及人類的干擾作用強度,景觀生態單元劃分的主要指標為人類干擾強度、 景觀生態功能、 土地利用/土地覆蓋特征等.按三級景觀生態單元劃分 ,一級景觀單元劃分按景觀類型的人類干擾強度 ,劃分為自然景觀、 人工管理景觀、 人工建筑景觀和其它景觀 4 大類.其中 ,一級景觀中的自然景觀為自然因素作用而形成的景觀類型 ,人類干擾較少;人工管理景觀為經人類改造而形成的景觀類型 ,自然因子與人類因子共同作用而成;人工建筑景觀為人工構建而成的景觀類型 ,主要為人類干擾作用而形成的.二級景觀單元劃分按景觀生態功能 ,劃分為農田景觀、 森林景觀、水域景觀、 城鎮建筑景觀、 未利用地景觀和特殊用地景觀等

9、;三級景觀單元劃分按土地利用/土地覆蓋特性 ,共劃分為 19 類.三、 城市景觀生態單元識別與驗證地物的光譜特征既是傳感器波段選擇和設計的依據,又是遙感數據分析解譯的基礎.不同的物質 ,它們的波譜特性是不同的 ,即它們的輻射和反射特性是各不相同的.遙感圖像中每個象元的亮度值代表每一象元中地物的平衡輻射值 ,它隨地物的成分、 紋理、 狀態、 表面特征及所有電磁波段的不同而變化.景觀生態單元遙感識別過程中 ,最為重要的是認識各種不同景觀要素的光譜特征及其地物在不同傳感器上的表征 ,并通過采集大量具代表性的樣本進行對比分析 ,從而準確地進行景觀生態要素遙感信息識別與提取. 以南方的綠地為例，為了達到

10、客觀分析和綜合評估目的 , 采用分類誤差較小的最大似然分類方法對資源衛星圖像進行訓練分類和綠地特征信息提取 , 形成城市綠地分布圖。 為了達到客觀估算綠地降溫、 降塵的影響距離目的 , 根據城市綠化規劃提出的 500 m綠地服務半徑要求(即走出家門的 500 m 內就可看到一定面積的綠地) , 將分析緩沖區半徑擬訂為綠地外圍500 m。對照上城市綠化地圖 , 判讀出遙感圖像中市區范圍內的綠地名稱 , 再對這些綠地做外緩沖 ,如果緩沖范圍重疊則合并為一個區域。選擇不同面積、 不同分布區域的綠地 , 而且盡量選取緩沖區域不與相鄰綠地重疊或者重疊區域較小的綠地來分析。由于屬不重疊緩沖區的綠地很少 ,

11、 為了提高分析的客觀性 , 對相鄰綠地緩沖區域重疊或與黃埔江重疊等情況進行處理。如對與綠地緩沖區域相交的河流重疊、 相鄰綠地重疊、 細小離散綠地重疊等情況采用并集、交集、刪除等方法剔除相交因子影響 , 經處理后的緩沖區域便是最終分析的綠地地塊影響區域。總結：過去傳統的城市生態指標調查方法一般采用人工普查結合數學統計分析的方法,不僅投資的人力、物力大,而且調查的數據準確性低,也不便于綜合分析評價。通過對申報城市統一組織遙感測試測算城市指標指標，指標的量算會更為準確、客觀和迅速，為國家園林城市的評審提供了有力的技術支持。隨著遙感技術的發展，其在全球城市生態園林綠化行業中的應用已由城市綠地信息展示、

12、基本指標測算發展到生態三維量估測、生態質量監測、景觀格局及其動態分析、適宜度評價和城市景觀生態規劃等多個方面5。 為應對全球氣候變暖， 貫徹國務院節能減排戰略， 最大程度地發揮城市的生態效益，應進一步擴大遙感技術在我國城市綠地規劃、建設和管理中運用的領域，充分利用其多時效和三維空間的優勢, 從關注反映城市綠地、林地數量的基本指標向關注反映城市生態布局、結構、功能的效益指標轉變，完善城市生態監測體系，全面促進城市園林綠化建設，引導城市經濟、社會、環境的可持續協調發展，構建和諧、安全、健康、舒適的城市生態環境和人居環境。主要參考文獻：1 中國生態系統研究網絡 生態系統監測和系統管理 2002:232 趙艷鋒 生態遙感影像矢量化解譯與圖像制作輸出系統 中國高新技術企：2010 年第 28 期3 張坤民,溫宗國等.生態城市評估與指標體系. 北京:化學工業出版社, 2003:2222594 邢詒、鄭