干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型及應(yīng)用分析

趙曉燕

( 新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 遙感信息中心，烏魯木齊830000)

0 引 言

干旱區(qū)就是氣候干旱的地區(qū)，地球上的干旱區(qū)大約占整個(gè)陸地面積的30%。干旱區(qū)降水量較少，具有多變性，日夜溫差較大，水分的蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面降水量。

干旱區(qū)一般風(fēng)沙較大，日照很強(qiáng)，由于水分嚴(yán)重不足，限制了各種植被的生長(zhǎng)，因此，干旱區(qū)的植被覆蓋率很小。但是由于干旱區(qū)的熱量非常充足，如果將其合理的利用起來，將會(huì)成為農(nóng)作物的高產(chǎn)地區(qū)，我國(guó)新疆地區(qū)就是其中的代表。［1］

一般情況下，干旱區(qū)的地貌特征大多以荒漠地貌以及風(fēng)沙地貌為主，植被則以灌木以及耐寒性強(qiáng)的草類為主。

干旱區(qū)的形成與人類的活動(dòng)密切相關(guān)，隨著全球水資源問題的日益凸顯，干旱區(qū)也帶來了一系列的問題，如:生物多樣性減少、草場(chǎng)嚴(yán)重退化、土地沙漠化、鹽堿化等等，這些隨之而來的生態(tài)問題也嚴(yán)重地影響了干旱地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

在干旱區(qū)帶來的一系列問題之中，土地鹽堿化和沙漠化是干旱區(qū)帶來的主要災(zāi)害，其中尤以沙漠化影響范圍最為廣泛，影響時(shí)間也最為長(zhǎng)遠(yuǎn)。從全球范圍內(nèi)來看，沙漠化也逐漸成為當(dāng)前人類面臨的主要環(huán)境挑戰(zhàn)之一。

在我國(guó)，沙漠化的地區(qū)包括北方的干旱及半干旱地區(qū)。由于氣候環(huán)境的惡化以及人為的破壞，很多地方逐漸沙漠化，嚴(yán)重的影響了該地區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

干旱區(qū)生態(tài)資產(chǎn)的評(píng)估包括生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值評(píng)估以及自然資產(chǎn)的整體估價(jià)。目前，對(duì)干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值評(píng)估以及自然資產(chǎn)的評(píng)估已經(jīng)引起了全國(guó)范圍內(nèi)專家和學(xué)者的關(guān)注，許多國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者、國(guó)際組織、政府部分都開展了類似的生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估，將干旱區(qū)的生態(tài)資產(chǎn)納入了整個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核算中，并取得了良好的成果。［2］

1 干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估概況［3］

對(duì)于干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估雛形最早可以追溯到20 世紀(jì)20年代的美國(guó)，20 世紀(jì)70年代末，美國(guó)建立了世界上第一個(gè)專業(yè)的自然資源調(diào)查局，該機(jī)構(gòu)專門對(duì)美國(guó)國(guó)內(nèi)的生態(tài)資產(chǎn)進(jìn)行實(shí)際的評(píng)估和調(diào)查工作，主要采用了野外生態(tài)資源抽樣調(diào)查法，將國(guó)內(nèi)的生態(tài)資源進(jìn)行整體的數(shù)據(jù)采集，再數(shù)據(jù)收集歸納總結(jié)的基礎(chǔ)之上對(duì)國(guó)內(nèi)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的資產(chǎn)進(jìn)行全面的調(diào)查和評(píng)估，該機(jī)構(gòu)取得了良好的效果，在多年的發(fā)展基礎(chǔ)上，美國(guó)自然資源調(diào)查局建立了世界上第一個(gè)綠色生態(tài)資源核算系統(tǒng)，并根據(jù)美國(guó)國(guó)內(nèi)生態(tài)資源的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境補(bǔ)償策略。

在美國(guó)的帶領(lǐng)下，德國(guó)、法國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家也開始進(jìn)行類似的生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估體系，對(duì)國(guó)內(nèi)的生態(tài)資源進(jìn)行整體的評(píng)估，并為相關(guān)的工作人員提供有效的參考數(shù)據(jù)，在20 世紀(jì)90年代，我國(guó)也開始實(shí)行生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估，但是，就現(xiàn)階段來看，我國(guó)的生態(tài)評(píng)估系統(tǒng)來不夠完善，并沒有一種合理的生態(tài)資產(chǎn)估算方式。

2 遙感技術(shù)的出現(xiàn)與生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的關(guān)聯(lián)

遙感技術(shù)就是從飛機(jī)、人造衛(wèi)星以及其他飛行器上收集被測(cè)目標(biāo)的輻射信息，根據(jù)收集的信息判斷地球環(huán)境和資源的新型技術(shù)，遙感技術(shù)的雛形最早起源于20 世紀(jì)60年代，是建立在航空攝影以及判斷的基礎(chǔ)上，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與航空航天技術(shù)發(fā)展起來。目前，遙感技術(shù)可以從不同的高度和范圍之內(nèi)進(jìn)行多譜段的感測(cè)，從而獲取到大量的信息。

此外，遙感技術(shù)還能夠得到被測(cè)物體周期性的信息，由于遙感技術(shù)在軍事以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展上起的積極作用，目前已經(jīng)被廣泛的用于地圖測(cè)繪、氣象觀察、資源考察以及軍事偵察等。

我國(guó)國(guó)內(nèi)尚未有完善的生態(tài)資源評(píng)估系統(tǒng)，而遙感技術(shù)的發(fā)展就為生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估系統(tǒng)的完善和發(fā)展提供了良好的契機(jī)，遙感技術(shù)憑借其先天的優(yōu)越性可以運(yùn)用在對(duì)資源的評(píng)估與觀測(cè)之上，尤其是對(duì)于一些人跡罕至的干旱區(qū)，遙感技術(shù)的應(yīng)用更是為該地區(qū)生態(tài)資源的評(píng)估與預(yù)測(cè)帶來了福音。

下面就對(duì)我國(guó)干旱區(qū)的生態(tài)資產(chǎn)極值進(jìn)行整體的評(píng)估，并探討一套適用于我國(guó)干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估的遙感技術(shù)檢測(cè)方式，并對(duì)干旱區(qū)的生態(tài)資源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及價(jià)值的變化進(jìn)行定量的評(píng)估，為相關(guān)單位研究干旱區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)提供一定的信息。

3 干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型及應(yīng)用研究

3.1 運(yùn)用遙感模型評(píng)價(jià)干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的方法

就現(xiàn)階段來看，人們大多只認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)提供的直接效益，很少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)提供的簡(jiǎn)介效益有深刻的研究，還不能完全認(rèn)識(shí)到生態(tài)系統(tǒng)提供給我們的間接價(jià)值，因此，在運(yùn)用遙感模型評(píng)價(jià)干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，我們就暫時(shí)沒有將生態(tài)系統(tǒng)的間接經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算在內(nèi)，當(dāng)然，這樣計(jì)算出的生態(tài)系統(tǒng)的資產(chǎn)并不能代表全部生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值，但是這種計(jì)算方式可以全面的反應(yīng)出我們現(xiàn)階段對(duì)干旱區(qū)生態(tài)資產(chǎn)的評(píng)估和認(rèn)識(shí)水平。

在建立調(diào)解氣候的模型時(shí)，我們?cè)谠u(píng)估干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)降水以及氣溫對(duì)生物的影響時(shí)，只要通過生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)生產(chǎn)模型來計(jì)算，計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)吸收CO2釋放O2的整體含量;在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)時(shí)，我們主要通過計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力以及生物量來得知; 在計(jì)算某個(gè)階段生態(tài)系統(tǒng)的整體生產(chǎn)力時(shí)，我們可以根據(jù)該階段植物生產(chǎn)的有機(jī)物含量以及動(dòng)物消耗的有機(jī)含量，并通過植物單位面積的存水儲(chǔ)量來計(jì)算出整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的價(jià)值;在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的土壤侵蝕量時(shí)，我們可以通過遙感技術(shù)來對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所減少的土壤侵蝕量做一個(gè)整體的評(píng)估，土壤表面的損失、土壤費(fèi)力的損失以及現(xiàn)階段干旱區(qū)的淤泥災(zāi)害來出三者的關(guān)系，通過植物對(duì)塵埃、污染的減輕來計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)的整體價(jià)值，并通過生態(tài)系統(tǒng)的整體價(jià)值來計(jì)算出該地區(qū)物種多樣性，從而計(jì)算出整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

最后，在通過該生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給人們定居、旅游、美學(xué)、娛樂、教育、科研等整體的社會(huì)價(jià)值來估算出整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的資產(chǎn)。

3.2 干旱區(qū)生態(tài)耗水遙感模型生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值評(píng)估

根據(jù)上述方法計(jì)算干旱區(qū)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值，根據(jù)計(jì)算結(jié)果來展開下一階段的價(jià)值評(píng)估工作，在評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)整體的價(jià)值時(shí)，要對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)范圍內(nèi)的森林、草原、耕地、灌叢、建筑、水文等各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的資產(chǎn)和價(jià)值做出有效的分析和評(píng)估，計(jì)算出人們對(duì)森林、草原、耕地、灌叢、建筑、水文等各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的利用量，從而分析出草地、森林、耕地、灌叢、建筑、水文對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)率，一般情況下，在這7個(gè)生態(tài)系統(tǒng)之中，草地、森林以及耕地對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價(jià)值最大，其次就是灌叢，因此，這4個(gè)生態(tài)系統(tǒng)在保持整個(gè)干旱區(qū)水土平衡以及涵養(yǎng)水源方面起著極為重要的作用。

根據(jù)評(píng)估結(jié)果，相關(guān)政府部門要加強(qiáng)對(duì)干旱區(qū)草地、森林、耕地、灌叢的保護(hù)和重建，控制好干地區(qū)的沙漠化。還可以從生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估結(jié)果上看出干旱區(qū)植被的分布特點(diǎn)，并根據(jù)植被的分布特點(diǎn)分析出各個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境以及實(shí)際的氣候情況，分析出各個(gè)地區(qū)對(duì)生態(tài)環(huán)境的總價(jià)值。耕地生態(tài)系統(tǒng)是受人為因素影響最多的生態(tài)系統(tǒng)，除此之外，草原生態(tài)系統(tǒng)以及森林生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到人為和氣候因素的雙重影響，呈現(xiàn)出不斷變化的情況，而水文生態(tài)系統(tǒng)在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的變化不大。在干旱區(qū)植被分布較少的地區(qū)，生態(tài)資產(chǎn)一般會(huì)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，而且由于這些地區(qū)環(huán)境惡劣，人跡罕至，因此這種下降的趨勢(shì)主要受氣候變化的影響較大。

4 結(jié) 語

在干旱地區(qū)利用新型遙感技術(shù)來開展生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估工作具有十分重要的意義，這不僅可以幫助我們分析出整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值，也可以全面的克服傳統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)計(jì)算中存在的缺點(diǎn)和問題，更加全面客觀的反映出干旱區(qū)生態(tài)資產(chǎn)的分布情況。

目前，遙感技術(shù)在干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估的運(yùn)用還不夠廣泛，究其根本原因，是由于遙感技術(shù)受天氣的影響較大，相信在相關(guān)人員的努力下，可以不斷的完善遙感技術(shù)的缺陷。

［1］袁榴艷，楊改河，馮永忠. 干旱區(qū)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合發(fā)展模式評(píng)判——以新疆為例［J］. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版，2007，35( 11) :41 －47.

［2］張雪芹，孫楊，毛煒峰，劉蕓蕓，任雨. 中國(guó)干旱區(qū)氣溫變化對(duì)全球變暖的區(qū)域響應(yīng)［J］. 干旱區(qū)研究，2010，27(4) :592 －599.

［3］賈寶全. 干旱區(qū)生態(tài)學(xué)研究中若干問題的思考［J］. 干旱區(qū)地理，2007，30(1) :1 －6.