SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：ENVI是IDL开发的一套功能强大的遥感影像处理软件,致力于为用户提供直观、自动化、专业化的遥感影像解决方案。本文利用ENVI对蒙自市四期Landsat影像提取地表信息,并建立层次结构模型,对蒙自市生态环境质量进行评价。遵循遥感技术对建设项目生态环境评价要求,分析了遥感软件在评价生态环境影响中的应用。
关键词：生态环境；ENVI；层次结构模型；蒙自市
Application of Remote Sensing Software in Ecological Environment Assessment
WEI Xuan,DONG Yan,FENG Hongneng
(Faculty of Land Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunnan 650093)
【Abstract】：ENVI is a set of powerful remote sensing image processing software developed by IDL,dedicated to providing users with intuitive,automated and professional remote sensing image solutions.This paper uses ENVI to extract surface information from the fourth-phase Landsat images in Mengzi City,and establishes a hierarchical structure model to evaluate the ecological environment quality of Mengzi City.Following the requirements of remote sensing technology for ecological environment evaluation of construction projects,the application of remote sensing software in evaluating ecological environment impact was analyzed.
【Key words】：ecological environment;ENVI;hierarchical structure model;Mengzi City
近些年来,航空航天技术的发展与应用愈发成熟,遥感技术解决问题的范畴也更加的广泛,遥感软件的使用也越来越重要。ENVI是一个完整的遥感图像处理平台,其软件处理技术覆盖了图像数据的输入与输出、图像定标、图像增强、正射校正、图像镶嵌、数据融合以及各种变换、信息提取、三维立体显示分析等[1]。在特殊的环境区域里面的生态环境问题包括缺少水资源、植被覆盖稀少导致生态环境质量极其脆弱不稳定[2]。本文以蒙自市作为研究区域,选取四期Landsat遥感影像,通过ENVI软件对数据进行处理并提取地表信息,结合蒙自市土地利用类型对其建立层次结构模型。对评价结果进行综合分析,探究十五年间蒙自市生态环境发生的变化。目的为更好地改善当地生态环境保护提供科学可靠的依据,分析遥感软件在评价生态环境影响中的应用。
1研究区与数据源
1.1研究区概况
蒙自市,是中国云南省东南部红河哈尼族彝族独立自治州的州府。蒙自市全境的国土面积约为2228km2,境内有北回归线穿越,属亚热带季风气候。蒙自市全境近3/4的国土面积出露碳酸盐岩,为典型的碳酸盐岩溶化山地,总体地势北高南抵。山地和坝区是市内的主要地形地貌。蒙自市内包含丰富的植物资源,但植被的分布特征差异较大。
1.2数据源
Landsat系列的影像数据：在2005年和2010年选择Landsat5TM影像数据,2015年和2019年选择Landsat-8OLI影像数据。这些都在地理空间数据云中下载,对影像进行筛选,选出足够清晰并且没有云层遮挡的影像[2]。
图 1 蒙自市生态环境质量综合评价结果分级图
土地利用数据：数据来源于武汉大学黄昕教授团队的基于Landsat影像1985至2019年土地利用覆盖年度数据集,WGS-84坐标系,30米分辨率,总体分类精度达到79.31％。
SRTM DEM数据：该数据为90m²分辨率,主要是用在对地形起伏度、高程以及坡度进行计算应用。
2研究方法
2.1 ENVI提取评价指标
ENVI是非常全面的遥感图像处理的操作系统,可以对数据进行处理并显示高光谱数据解析、雷达数据解析、包括多光谱数据解析。ENVI软件所具体的软件系统数据处理技能,涉及图像定标、校正、影像增强、多光谱根系、几何特征校正、常规数据处理、GPS联接、矢量应用及其制图等,都是非常丰富极其全面的软件系统。ENVI软件还使用户能够使用各种先进的方法来分析来自遥感的图像数据,获取所需的各种基本目标信息。基本的IDL编程语言提供了与ENVI软件系统等效的计算机软件系统无法比拟的附加功能。在这项研究中,利用ENVI软件强大的处理功能对遥感图像提取蒙自市的地表信息,包括地表温度、土壤湿度、土壤亮度、植被指数和植被覆盖度。
城市是人类社会活动集中的体现,人类各种各样的生产生活行动都影响到生态环境。本文选用武汉大学1985—2019年土地利用覆盖年度数据集,和现有的关于全国环境综合评价结果的分类案例相结合,将森林和草地合并为植被,最后将土地使用种类界定为：土地、植物、水体、裸地和建筑用地五种。
2.2建立层次结构模型
将蒙自市生态环境的评价模型的指标层因子,按照类型分为地形地貌、气候、土壤、人文和植被5个指标作为准则层,选择层次分析法来进行各评价指标的权重计算。利用前人研究生态环境时得出的同一准则层下的具体因子经验关系,对具体的因子进行权重赋值,最终得到生态环境评价因子的权重总排序,如表1所示。
3结果与分析
以栅格单元为评价单位提取出各个评估指数,再采用栅格计算的方法对每一指标加权求和,得出了蒙自市生态环境质量评估指标。先对蒙自市生态环境质量均值进行统计。蒙自市2005年至2019年生态环境质量均值分别为：0.645、0.665、0.650、0.641。2005至2010年,蒙自市生态环境质量均值提高了0.02,2010至2015年,蒙自市生态环境质量均值降低了0.015,2015至2019年,蒙自市生态环境质量均值降低了0.009。生态环境质量在2005年至2010年增加较快,说明在该时间段蒙自市生态环境有明显的改善；而蒙自市生态环境质量在2010年至2019年逐年均有所降低,因此在此时间段内蒙自市生态环境质量呈降低趋势。
为更加方便的评价蒙自市在2005年至2019年的生态环境质量的变化状况,本文参照环境保护部《生态环境状况评价技术规范（试行）》将蒙自市的生态环境评价结果分为四个等级：0.75＜EI＜1为一等地,区域生态环境质量最高；0.55＜EI＜0.75为二等地；0.35＜EI＜0.55为三等地；0＜EI＜0.35为四等地,区域生态环境质量最低。根据权重叠加得到蒙自市2005年至2019年生态环境质量等级划分图,如图1所示。并对其面积进行统计,如表2所示。
对比2005年和2019年的等级划分面积统计结果发现,2019年二等地相较于2005年减少了137.37km2,降幅达到了10.76％,年均变化率为0.72％；同期三等地增加量为164.42km2,增幅达到了47.35％,年均变化率为3.16％。结合对蒙自市各乡镇的生态环境质量等级划分变化分析,发现各乡镇生态环境状况整体上是由一等地和二等地向三等地和四等地的生态环境区转化,主城区的转化最显著。整体上来看,研究区内整体的生态环境质量呈向差的趋势。
4讨论与建议
4.1结论
（1）ENVI作为一款影像分析软件,它是目前先进可靠的,因为ENVI软件是可以做到能够提高遥感影像价值的遥感软件,可以在不同的影像中获得大量信息,并且它的专业的高光谱分析技术能够把遥感影像的最大化价值发挥到极致；功能拓展面极其丰富且不受约束,能够针对应用的需要,使用IDL语言添加不同的功能；ENVI能够快速的对遥感图像进行处理分析,是因为它里面的图像处理工具系统已经发展成熟且完备,对遥感影像的处理过程接近流程化,这也为遥感与地理信息系统之间更有效地实现一体化整合提出了可行的方法。
（2）随着现在的遥感技术与生态理论上的研究的进一步发展,在能够获得更高分辨率遥感影像的前提条件下,遥感软件在生态环境评估中占据了愈来愈高的地位。尤其在铁道或公路、水利及矿业开采等距离路线较长并且地区地形复杂工程等重大建设项目的生态影响评估和工程竣工环境保护现场验收研究与调查工作中影响很大。遥感技术能够科学精确地反映区域植被覆盖度、土地利用状况等主要的生态环境因子信息。
（3）通过GIS复合分析的评价方法,得到了蒙自市各年份生态环境质量评价结果。结果表明,蒙自市在研究期间内的生态环境质量呈现先变好有逐渐变差的趋势变化。2005年时的生态环境质量均值为0.660,到2010年生态环境质量均值增长到0.678,再到2015年至2019年生态环境质量均值持续降低,分别为0.650和0.641。
（4）根据蒙自市生态环境质量评价结果分析其生态环境质量的空间分布现状：2019年二等地相较于2005年减少了137.37km2,降幅达到了10.76％,年均变化率为0.72％；同期三等地增加量为164.42km2,增幅达到了47.35％,年均变化率为3.16％。结合蒙自市各乡镇的生态环境状况整体上都由一等地和二等地向三等地和四等地的生态环境区转化,主城区的转化最显著。整体上来看,研究区内整体的生态环境质量呈向差的趋势。
4.2建议
就遥感技术现阶段的发展趋势而言,将遥感软件使用在生态环境评价中已成为未来的重要发展趋势之一,其缺陷就是目前一般能免费获得的卫星遥感影像分辨率为30m,在精度上还无法达到现代生态环境评价要求。但随着遥感技术的不断发展,遥感软件的不断更新,以及环境生态学理论的更深入的研究,凭借机动灵活性、高效率、高精确度以及能够进行在云下操作的这些特点,在生态环境评价中无人机遥感技术系统应运而生,并把传统的调查操作方法和卫星遥感技术以及遥感软件目前还达不到的程度等缺点能够有效的弥补。在获取高清晰度空间遥感图像的方面,无人机遥感技术系统能够做到及时迅速、长航时定点、进行大区域定点监测等。
通过对国内外生态质量评价研究的大量总结与数据分析,本文选择了2005年、2010年、2015年和2019年的Landsat影像,以蒙自市为研究区域,结合土地利用分类数据和DEM数据。按照环境评价指标体系的选取环境因子,并使用ENVI对遥感影像提取地表信息作为评价指标,各指标因子的权重由层次分析决定。结果显示虽然蒙自市近年生态环境质量有所提升,但其存在的生态环境问题仍然不可忽视。由于地形和天气的原因,蒙自市的水源不足,地表水的渗透力很强,地表水稀缺,地下水埋藏难开发利用。在蒙自市的未来发展中,必须注意合理的土地利用规划。保护自然生态条件,对污染严重、难以依法恢复的耕地进行整治。最后要恢复植被,减少地表干旱化程度,以此提高蒙自市生态环境质量。
参考文献
[1]孔婕.ENVI在工程地质领域中的应用分析[J].新疆有色金属,2021,44(4):15-16.
[2]杨洋.基于LandsatTM/OLI遥感影像的焦作市生态环境监测与评价[D].南昌:东华理工大学,2018.
[3]王楚琦,闫晋钰,李冠衡.基于ENVI技术的永定河段景观格局演变与优化研究[J].北京林业大学学报,2021,43(6):118-129.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/38447.html
