白楊河流域早期典型年生態(tài)耗水計算分析

董莉莉

（新疆水利水電勘測設計研究院 新疆烏魯木齊 830000）

白楊河流域早期典型年生態(tài)耗水計算分析

董莉莉

（新疆水利水電勘測設計研究院 新疆烏魯木齊 830000）

為了研究流域生態(tài)及環(huán)境狀況宏觀變化趨勢，需要了解其早期典型年的生態(tài)耗水情況和變化趨勢,受客觀技術(shù)條件、研究周期和經(jīng)費限制，經(jīng)綜合考慮，早期典型年生態(tài)耗水利用1980年、1990年與2000年TM數(shù)據(jù)，2005年遙感數(shù)據(jù)除采用MODIS數(shù)據(jù)外，還采用了中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。采用相對綠量比值系數(shù)法計算。

綠度；綠量；植被指數(shù)；生態(tài)耗水流域概況

白楊河流域位于新疆北部準噶爾盆地的西北緣，發(fā)源于塔城地區(qū)，流經(jīng)塔城地區(qū)的和布克賽爾縣、額敏縣、托里縣和克拉瑪依市。流域總面積1.63×104km2，水資源總量4.59×108m3，多年平均地表水資源量3.73×108m3，其中白楊河多年平均徑流量2.37× 108m3，占全流域水量的63.8%，是和布克賽爾縣、托里縣境內(nèi)最大的一條河流。

1 計算技術(shù)路線

植物耗水量與植物生長狀況密切相關(guān)，植物長勢越好，植物產(chǎn)生的干物質(zhì)越多，所耗用的水量也越大。植被指數(shù)可以良好地描述植物長勢，植物長勢越好，植被綠度越高，因此利用植被綠度，可以估算植被長勢進而估算植物及環(huán)境耗水。

利用2005年生長期每旬的MODIS遙感數(shù)據(jù)計算生長期每月耗水量和綠量，計算表明，不但是植被覆蓋區(qū)，其它景觀區(qū)，綠量與景觀生態(tài)耗水都具有明顯的相關(guān)性。

由于不同傳感器對地物反射光鋪增益不同，遙感數(shù)據(jù)時象差異，遙感數(shù)據(jù)獲取時間差異等，導致計算出的綠量有系統(tǒng)誤差，為了減少這些誤差干擾，以代表區(qū)綠量的平均值作為基準綠量，計算各分區(qū)的相對綠量，建立相對綠量與景觀耗水關(guān)系，以此為依據(jù)，估算1980年、1990年和2000年景觀生態(tài)耗水。

基于上述原理，首先利用1980年、1990年和2000年7月TM數(shù)據(jù)以及2005年7月中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，計算流域植被綠度和綠量。根據(jù)2005年生長期植被綠量和耗水量，統(tǒng)計計算單位綠量耗水量。并以此為依據(jù)，計算1980年、1990年、2000年植被耗水量。

2 主要關(guān)系及概念

2.1 綠度

植被指數(shù)是植被長勢的一種量度，利用遙感數(shù)據(jù)可以對許多類植被指數(shù)進行計算，綠度有許多種表達方式。本次研究將景觀生態(tài)經(jīng)歸一化的植被指數(shù)化分為100等份，每1份定義為1個單位綠度，記作：1G。

2.2 綠量

將景觀生態(tài)占地面積與景觀綠度的積定義為綠量，將每平方米1個綠度的綠量定義1個單位綠量，記作：1Gm2。

其中：Q綠：總綠量。 RVIk：植被指數(shù)。

Ak：景觀生態(tài)面積。 k：月份。

2.3 利用MODIS數(shù)據(jù)計算生長期景觀生態(tài)每月的耗水量。

2.4 單位植被量耗水量，在同一地區(qū)正常氣候條件也可以看作常數(shù)。

2.5 為了消除不同遙感平臺的影響，反映流域生態(tài)的整體、宏觀變化趨勢，采用相對植被指數(shù)，其計算公式為：

其中：RVIk：相對植被指數(shù)。VIk：植被指數(shù)。

VI0：參考區(qū)平均植被指數(shù)。

本流域山區(qū)為徑流形成區(qū)，受人為因素干擾小，山區(qū)植被生長狀況可以認為相對穩(wěn)定，莫合臺洼地和白楊洼地水資源豐富，人為因素干擾也較少，植被主要在自然狀態(tài)下生長。徑流的再分配也主要集中在平原區(qū)，徑流量大小主要影響平原區(qū)植被用水條件，進而影響植被的分布和長勢。人為干擾區(qū)也主要集中在平原，引額濟克工程影響區(qū)主要集中在其沿線平原區(qū)和克拉瑪依市。調(diào)水工程的建成運行，引起白楊河水庫以下平原區(qū)水環(huán)境發(fā)生質(zhì)的變化，受這種變化的影響，該區(qū)植被狀況也發(fā)生了較大變化。選用山區(qū)、莫合臺洼地和白楊洼地代表地區(qū)作為本次計算參考區(qū)，參考區(qū)平均植被指數(shù)的算數(shù)平均值作為參考基準面，在大體一致的基準面基礎上，計算綠量，以客觀反映流域景觀生態(tài)綠量和耗水量的宏觀變化趨勢。

3 早期典型年植被指數(shù)計算

為了研究流域生態(tài)及環(huán)境狀況宏觀變化趨勢，選擇1980年、1990年、2000年為典型年。其中1980年為枯水年，1990年、2000年、2005年為平水年。由于客觀技術(shù)條件和經(jīng)濟條件限制，1980年選取TM圖像，1990年、2000年選取圖像為ETM圖像。為提高計算精度，2005年遙感數(shù)據(jù)除采用MODIS數(shù)據(jù)外，還采用了中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。綠量計算過程如下：

3.1 計算時，先對圖像進行大氣輻射校正和幾何校正，校正滿足精度和誤差要求后，開始進行土地利用解譯和植被指數(shù)計算。

3.2 利用比照方法進行土地利用解譯，解譯后，首先進行自檢，然后再進行互檢，并將解譯成果形成初步GIS矢量文件，統(tǒng)計流域不同地類面積，通過不同時像對比分析，進一步對土地利用成果進行檢查。解譯成果滿足精度后，編制土地利用圖和土地利用GIS文件。

3.3 利用遙感軟件計算典型年植被指數(shù)，本專題采用垂直植被指數(shù)。在GIS系統(tǒng)平臺上，利用土地利用解譯成果和植被指數(shù)計算成果，計算分區(qū)綠度和綠量。

3.4 統(tǒng)計匯總得到不同景觀生態(tài)的相對綠量。

4 早期典型年生態(tài)耗水及評價

首先利用2005年的景觀生態(tài)蒸散計算結(jié)果和2005年植被量計算結(jié)果，計算2005年單位植被量耗水量，然后利用1980年、1990年、2000年植被量計算結(jié)果，計算1980年、1990年、2000年景觀生態(tài)耗水量，見表1。