基于RSEI的瑪納斯河流域自然生態(tài)環(huán)境變化評價

彭麗媛，張軍民*，梁二敏，胡蒙蒙

（石河子大學理學院，新疆 石河子832003）

基于RSEI的瑪納斯河流域自然生態(tài)環(huán)境變化評價

彭麗媛，張軍民*，梁二敏，胡蒙蒙

（石河子大學理學院，新疆 石河子832003）

生態(tài)環(huán)境是人類生存發(fā)展的物質基礎，生態(tài)環(huán)境質量深刻影響著全球變化及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。為了分析瑪納斯河流域的生態(tài)環(huán)境質量現(xiàn)狀及變化特征，本文以1993、2006和2016年的Landset TM/ETM影像為數(shù)據(jù)源，借助RSEI指數(shù)，對瑪納斯河流域的生態(tài)環(huán)境質量進行監(jiān)測和動態(tài)評價。結果表明：（1）綠度、濕度、熱度和干度是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在此基礎上建立的RSEI指數(shù)可較好的反映瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境質量狀況及其時空分異；（2）1993、2006和2016年RSEI指數(shù)均值分別為0.31、0.38和0.45，對RSEI指數(shù)進行分級處理后，發(fā)現(xiàn)流域生態(tài)環(huán)境質量“差”等級居于主導地位，“優(yōu)”等級等級急劇增加，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質量向好的方向發(fā)展；（3）流域山地-綠洲-荒漠生態(tài)系統(tǒng)（MODS）內(nèi)部生態(tài)環(huán)境較為穩(wěn)定，流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質量變好的區(qū)域遠大于變差的區(qū)域，生態(tài)質量變差的區(qū)域主要集中于南部山區(qū)林地、水域、城市周邊和部分耕地，生態(tài)質量變好的區(qū)域主要分布在綠洲內(nèi)部及邊緣。

生態(tài)環(huán)境；RSEI指數(shù)；時空變化；瑪納斯河流域

20世紀90年代以來，隨著遙感和地理信息技術的迅速發(fā)展和廣泛應用，生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測與評價取得了大量成果，評價理論、方法及技術手段不斷豐富和完善，尤其是遙感識別技術和GIS分析技術為快速、準確、適時地開展多尺度生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測和評價提供了有效手段[1-3]。學者們已用多種遙感指數(shù)對不同流域及各種類型的生態(tài)環(huán)境開展了質量監(jiān)測及安全評價[4-6]。這類研究進展主要體現(xiàn)在評價方法及模型的構建和評價指標體系及指標權重的選擇上，對包括全國、省級及縣域、流域或工程項目等不同尺度的環(huán)境問題開展監(jiān)測評價，流域范圍或脆弱生態(tài)區(qū)域的中小尺度研究受到更多重視。為此，國家環(huán)境保護部還以行業(yè)標準的形式頒發(fā)了《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》[7]，并設計了生態(tài)環(huán)境狀況評價指數(shù)，以規(guī)范和指導生態(tài)環(huán)境動態(tài)評價工作。但其指標選擇及權利分配的主觀隨意性，指標內(nèi)涵及賦值的定量化及評價方法、模型的有效性、可靠性等均始終影響著評價質量和效果，特別是如何使評價數(shù)值可視化并具有空間解釋能力，為決策管理提供與空間坐標和位置關系密切的評價成果，已成為生態(tài)環(huán)境動態(tài)評價效能的突出問題。

因此，本文以典型干旱區(qū)內(nèi)陸河－新疆瑪納斯河流域為靶區(qū)，根據(jù)內(nèi)陸河流域景觀類型及格局特征選取評價指標，借助RSEI建立評價模型，用主成分分析法對各個指標賦予客觀權重，動態(tài)評價流域生態(tài)環(huán)境質量時空變化特和規(guī)律，以期為瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境保護與治理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)概況

瑪納斯河流域位于 43°27'N-45°21'N，85°01'E—86°35'E，地處新疆天山北坡中段、準噶爾盆地南緣，行政區(qū)域包括石河子市、沙灣縣、瑪納斯縣,以及新疆兵團第八師和第六師的農(nóng)牧團場。流域面積約2.665萬km2，由塔西河、瑪納斯河、寧家河、金溝河及巴音溝河沖積而成，地勢上南高北低，南部為山脊，中部為綠洲平原，北部為荒漠，形成干旱區(qū)典型的山地—綠洲—荒漠生態(tài)系統(tǒng)（MODS）[8-9]。流域屬于典型的大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季酷熱，氣溫日（年）差較大，空間降水差異明顯，主要集中在山地，山區(qū)成為河川徑流的形成區(qū)，流域綠洲區(qū)域的地表水和地下水也基本完全依賴于山區(qū)河流出山口的徑流量補給。20世紀50年代后，該流域進行大規(guī)模的水土開發(fā)，引起了流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境發(fā)生較大變化。

1.1.2 數(shù)據(jù)來源

應用的基礎數(shù)據(jù)主要包括：Landset 5號和Landset 8號衛(wèi)星獲取的遙感影像，為方便后期的研究，特意選取成像時間相近的月份，三期影像成像時間分別為 1993年8月、2006年 7月和 2016年 8月，三期數(shù)據(jù)均可以從美國地質調查局網(wǎng)站（United States Geological，Survey USGS）和中國地理數(shù)據(jù)云上獲取。并應用ENVI軟件對Landsat TM/ETM影像數(shù)據(jù)進行預處理：輻射定標、幾何校正、鑲嵌裁剪、Flaash大氣校正等。

1.2 方法

1.2.1 研究的方法

本研究采用遙感生態(tài)指數(shù)法(RSEI)[10-11]，可快速監(jiān)測和評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量。該指數(shù)修正了國家環(huán)保部頒布的EI指數(shù)中的空間屬性表達方式，用更具有生態(tài)功能和位置關聯(lián)的綜合指標定量分析生態(tài)環(huán)境質量，使指數(shù)分析結果即可通過可視化表達連續(xù)時序變化，也可通過ArcGIS得到多尺度空間分布圖。根據(jù)干旱內(nèi)陸河流域生態(tài)環(huán)境組成、結構及類型特征，本研究選擇綠度、濕度、熱度、干度4個指標來綜合反映流域的生態(tài)環(huán)境。在評價生態(tài)環(huán)境狀況的諸多指標中，綠度、濕度、熱度、干度與人們的日常生活關系最為密切，同時也是人類直觀感覺判別生態(tài)條件優(yōu)劣的重要因素，更便于指標數(shù)值的獲取、計算、建模及結果分析。結合研究區(qū)現(xiàn)狀本文采用歸一化植被指數(shù)、濕度指數(shù)、裸土指數(shù)、建筑指數(shù)和地表溫度分別代表綠度、濕度、干度和熱度數(shù)值。

具體過程如下：首先分別采用相應的公式計算RSEI的4個指標并進行歸一化處理；然后對4個指標進行主成分分析，以確定每個指標的權重；最后對RSEI指數(shù)進行分級和疊加分析。RSEI不適宜水域面積較大的地區(qū)，而本研究區(qū)水域面積約占2.13%，因此不需要對水體進行獨立提取及掩膜，更有利于RSEI計算及模擬。

1.2.2 RSEI指數(shù)的計算

（1）綠度指標：歸一化植被指數(shù)（NDVI）廣泛應用在分析作物成長狀況、植被覆蓋度以及空間分布等方面，因此本研究選取該方法計算綠度指標。NDVI計算公式[12]：

式（1）中，ρ4與ρ3分別代表近紅外波段與可見光紅波段的反射率，分別對應Landset4-5影像的中的第4和第3波段。

（2）濕度指標：遙感纓帽變換所獲得的亮度、綠度、濕度分量已被廣泛地應用在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中。因此本研究的濕度指標以濕度分量來代表[13]，計算公式：

式（2）中，ρi(i=1,...,5,7)為 TM 各波段的反射率。

（3）干度指標：干度指數(shù)用來研究干旱區(qū)土地荒漠化、土地退化的現(xiàn)狀，通過計算裸土指數(shù)SI[14]和建筑指數(shù)IBI[15]，合成得到干度指標，其公式為：

其中：

（4）熱度指標：熱度指標用地表溫度來表示，本研究采用單窗算法來反演地表溫度。該方法利用Landsat TM影像的熱紅外波段進行地表溫度估算[16-17]，整個過程不需要進行大氣校正處理，算法簡便、容易實現(xiàn)，地表溫度反演結果較為準確[18-19]。單窗算法的計算公式：

式（5）中：Ts為地表溫度；Ta為表示大氣溫度；T6為熱紅外波段的亮度溫度；a和b是常數(shù)，a=-67.355，b=0.459；C=ετ，D=(1-τ)[1+(1-ε)τ]，ε 為 地 表比輻射率，τ為大氣透射率（表1）；對 Landsat TM影像，T6可用下列公式求算：

式（6）中，DN6為 Landsat TM數(shù)據(jù)第 6波段DN值，0≤DN6≤255。

表1 大氣透射率計算Tab.1 Calculation of atmospheric transmittance

此外,在標準大氣狀態(tài)下，大氣平均作用溫度（Ta）與地面附近(一般為 2 m 處)氣溫（T0）存在明顯的線性關系（Ta與T0的單位為 K），通過表2可計算出Ta。

表2 大氣平均作用溫度計算Tab.2 Calculation of atmospheric average temperature

1.2.3 主成分分析

主成分分析（PCA）是多元統(tǒng)計方法中分析、簡化數(shù)據(jù)處理技術。數(shù)學意義是將多個變量通過正交線性變換，保留低階主成分，選出少量重要變量，保持數(shù)據(jù)集中對方差貢獻最大的特征[20]。本研究采用主成分分析方法用于對各指標進行集成，可較大程度保證指標是根據(jù)數(shù)據(jù)本身特點和性質集成，從而在一定程度上避免了人為賦予權重的主觀性和隨意性。在進行主成分分析之前，先對各個指標進行歸一化處理，使其數(shù)值為0-1，轉化成無量綱，然后再計算PCA（表3），各指標歸一化公式為：

式（7）中：NIi為正規(guī)化后的某一指標值；Indicatori為該指標在象元i的值；Indicatormax為該指標的最大值；Indicatormin為該指標的最小值。

正規(guī)化后的4個指標采用ER Mapper軟件來計算主成分。為使PC1大的數(shù)值代表好的生態(tài)條件，可進一步用1減去計算出的PC1獲得初始的生態(tài)指數(shù)RSEI0：

為了便于指標的對比，同樣對RSEI0進行正規(guī)化處理。

式（9）中：RSEI為遙感生態(tài)指數(shù)，其值為 0-1，RSEI值越高，表示生態(tài)質量越好。

2 結果與分析

2.1 瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境質量定量分析結果

瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境RSEI指數(shù)4個指標見表3。

表3 指標主成分分析結果Tab.3 Principal component analysis of four factors

表3反映了研究區(qū)RSEI指數(shù)4個指標的主成分特征：（1）1993、2006 和 2016 年的 PC1 特征值貢獻度均在85%以上，這說明 PC1已經(jīng)集中了4個指標的大部分特征；（2）在 PC1中，代表綠度指數(shù)的NDVI與代表濕度指數(shù)的WET為正值，這表明它們共同對生態(tài)環(huán)境質量起正面的貢獻；而代表熱度和干度的LST、NDSI在PC1中呈負值，說明它們協(xié)同對生態(tài)起負面的影響。（3）3期影像各個指標的數(shù)值相對穩(wěn)定，3年間數(shù)值變化不大，且各指標貢獻率大小相當，代表熱度的LST略低于其他3個指標。

圖1 瑪納斯河流域遙感影像(上)(RGB:432)和RSEI遙感生態(tài)指數(shù)影像(下)Fig.1 Images of the Manasi River(Above)(RGB:432)and the RSEI images(Below)

2.2 瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境質量變化動態(tài)分析

為更好分析生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)評價結果，將主成分變換得到的生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)（介于0-1）平分成5級，從第1級到第5級，分別代表差、較差、一般、良和優(yōu)。表4為各期數(shù)據(jù)遙感生態(tài)環(huán)境質量結果分級統(tǒng)計表，統(tǒng)計結果如下：（1）整體上，1993、2006和2016年瑪納斯河流域的生態(tài)環(huán)境質量差等級居于主導地位，所占面積比重分別為40.63%、42.89%和37.82%；（2）3個年份，1993年等級占比從大到小依次為差、較差、一般、良、差；2006年等級占比從大到小依次為差、較差、優(yōu)、良、一般；2016年等級占比從大到小依次為差、優(yōu)、較差、良、一般。由此可知，差等級面積變化較小所占比重穩(wěn)居第1位，優(yōu)等級由第5位上升到了第2位，一般等級由第3位下降到了第5位；（3）從年際變化上看，1993-2016年面積變化呈現(xiàn)“一增四減”的現(xiàn)象，優(yōu)等級面積增加，其他等級面積均減少，其中較差等級面積減少量最大。優(yōu)等級面積凈增約2700 km2，占比從1.61%上升至25.83%；較差等級面積減少1750.1 km2，占比也從32.59%下降至 16.88%，下降約 15個百分點；其他地類相對面積變化較小。

表4 各期數(shù)據(jù)遙感生態(tài)環(huán)境質量分級統(tǒng)計表Tab.4 Statistics of grading of the eco-environment quality

2.3 瑪納斯河流域生態(tài)質量時空差異分析

根據(jù)年國家環(huán)保部頒布的《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范》生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分級表信息，將生態(tài)環(huán)境狀況變化幅度分為4級，即無明顯變化、略有變化（好或差）、明顯變化（好或差）、顯著變化（好或差）。為了更直觀的了解瑪納斯河流域近20年來生態(tài)質量的時空變化狀況，利用紅綠法對流域的生態(tài)質量進行疊加差值分析，用綠色來表示生態(tài)變好的區(qū)域，用紅色表示生態(tài)變差的區(qū)域，生態(tài)質量無明顯變化的地區(qū)則用紅色和綠色的混色黃色來表示（圖2）。統(tǒng)計結果（表5）表明：從三類面積大小及占比上看，由大到小為：不變、變好、變差。1993-2006年，瑪河流域生態(tài)質量不變或者變化較小的面積為8493.74 km2，占總面積的76.22%；生態(tài)環(huán)境改善的區(qū)域面積為2304.54 km2，約占總面積的20.68%；生態(tài)環(huán)境惡化的區(qū)域約345.93 km2，占總面積的3.10%；生態(tài)環(huán)境質量變好的區(qū)域面積明顯大于變差的區(qū)域面積。2006-2016年，不變、變好和變差的區(qū)域面積分別為：9139.22、1593.47和411.52 km2，面積比重分別為：82.01%、14.30%和3.69%?？傮w上來說，瑪河流域生態(tài)環(huán)境質量“不變”的區(qū)域仍居于主導地位，生態(tài)質量改善的區(qū)域明顯高于生態(tài)環(huán)境惡化區(qū)域，總體上趨向于“變好”的方向發(fā)展。

表5 生態(tài)環(huán)境質量變化幅度分級表Tab.5 The range grading of variation ofRSEI

圖2 瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境變化檢測圖Fig.2 RSEI image change of the Manasi River Basin

3 討論

（1）綠度、濕度、熱度和干度是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在此基礎上建立的RSEI指數(shù)可較好的反映瑪納斯河流域生態(tài)環(huán)境質量狀況。該方法以自然因素指標為主，計算簡便，沒有任何人為的權重、閾值的設定，除了能客觀、快速的監(jiān)測與評價區(qū)域生態(tài)質量，還可以對區(qū)域生態(tài)質量狀況進行可視化，顯示生態(tài)環(huán)境質量狀況的空間分布特征。

（2）本研究通過采用主成分分析法，在一定程度上避免計算中各指標權重因人而異、因方法而異帶來的結果偏差。統(tǒng)計得出第一主成分（PC1）特征值累計均高于85%，因此以PC1的信息來代表綠度指標、濕度指標、干度指標和熱度指標，具有可行性。

（3）瑪河流域生態(tài)環(huán)境質量較好的區(qū)域主要集中于植被覆蓋度高的中部綠洲區(qū)和南部山區(qū)，生態(tài)環(huán)境較差的區(qū)域主要位于植被覆蓋度較低的北部荒漠區(qū)與山間過渡帶，總體上，生態(tài)質量由北向南呈現(xiàn)出：差—好—差—好的狀態(tài)。這表明生態(tài)環(huán)境質量指數(shù)的變化與植被覆蓋度、土地利用類型也存在較強的聯(lián)系。林地、耕地植被覆蓋度高生態(tài)質量高，未利用地、荒漠、建設用地植被覆蓋度較低，生態(tài)環(huán)境質量較低，其中，水域與部分積雪區(qū)域除外。

（4）受干旱區(qū)MODS系統(tǒng)影響，流域生態(tài)環(huán)境質量等級較低，生態(tài)環(huán)境脆弱。20多年來，流域生態(tài)環(huán)境仍處于較低水平，但生態(tài)環(huán)境質量得到明顯改善，生態(tài)環(huán)境改善區(qū)面積明顯多于生態(tài)環(huán)境惡化區(qū)，生態(tài)環(huán)境質量向好的方向發(fā)展。

流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境質量變差的區(qū)域主要集中于南部山區(qū)林地、水域、城市周邊和部分耕地，生態(tài)質量改善的區(qū)域主要分布于綠洲內(nèi)部區(qū)域，兩者均與人類活動密切相關，因此，合理開發(fā)與利用綠洲資源，可促進生態(tài)與經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展。

4 結論

（1）通過對瑪納斯河流域三期遙感影像數(shù)據(jù)的處理分析，1993、2006和 2016年RSEI值分別為0.31、0.38 和 0.45，RSEI取值為 0-1，RSEI值越大表示生態(tài)環(huán)境越好，本研究結果顯示，20多年來流域的生態(tài)環(huán)境不斷得到改善。通過對RSEI結果進行分級處理，可知：受干旱區(qū)MODS系統(tǒng)的影響，1993-2016年瑪河流域差等級一直居于主導地位；其次，人類大面積的墾荒使大量差、較差等級轉換成了優(yōu)等級，面積呈“一增四減”的現(xiàn)象，優(yōu)等級面積增加，其他等級面積均減少，較差等級面積減少量最大。這說明20多年來，受自然和人類活動的影響，瑪河流域生態(tài)環(huán)境質量整體上較為脆弱，但總體上向好的方向發(fā)展。

（2）對3期影像進行空間差值分析，生態(tài)質量無變化或者變化不明顯的區(qū)域占總面積的76.22%和82.01%，主要分布于綠洲、山地、荒漠與山間過渡帶的內(nèi)部，生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境變化較小。生態(tài)質量惡化區(qū)域集中分布在南部山區(qū)林地、河道和城市周邊，20世紀50年代以來受人類大規(guī)模開墾活動的影響，南部山區(qū)林地呈邊緣退化，致使生態(tài)環(huán)境質量下降明顯；城市用水與灌溉用水量的增加致使河流下游湖面萎縮，部分河流下游斷流，水域面積減少，部分河道干涸生態(tài)環(huán)境質量下降；隨著城市不斷擴建，大量耕地、林地被改造成了建設用地，生態(tài)環(huán)境質量的惡化與人類不合理的開發(fā)利用資源有著密切聯(lián)系。生態(tài)質量改善的區(qū)域主要分布于綠洲內(nèi)部，人類大規(guī)模的開墾改變了流域內(nèi)的土地利用狀況，大量未利用地和裸地被開墾為農(nóng)用地，改善了局部區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況。這表明，在自然因素較為穩(wěn)定的情況下，人類活動對區(qū)域生態(tài)生態(tài)環(huán)境有著重要影響。

[1]Ferbuson B K.A unified model for integral city design[J].Management of Environmental Quality,2012,23(2):140-149.

[2]王鵬，魏信，喬玉良.多尺度下汾河流域生態(tài)環(huán)境質量評價與時序分析[J].遙感技術與應用,2011,26(6):798-807.Wang P,Wei X,Qiao Y L.Quality evaluation and time sequential analysis of eco-environment at multi-scales in Fen River Basin[J].Remote Sensing Technology and Application,2011,26(6):798-807.

[3]遲妍妍，饒勝，陸軍.重要生態(tài)功能區(qū)生態(tài)安全評價方法初探[J].資源科學,2010,32(5):804-809.Chi Y Y,Rao S,Lu J.A preliminary study on ecological security assessment methods for important ecological function areas[J].Resources Science,2010,32(5):804-809.

[4]Gupta K,Kumar P,Pathan S K,et al.Urban neighborhood green index-A measure of green spaces in urban areas[J].Landscape and Urban Planning,2012,105:325-335.

[5]弓盛洋.基于遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)的濮陽市生態(tài)變化評估[J].能源與環(huán)境,2015(1):62-64.Gong S Y.Ecological assessment of Puyang city based on remote sensing ecological index(RSEI)[J].Energy and Environment,2015(1):62-64.

[6]徐涵秋.區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化的遙感評價指數(shù)[J].中國環(huán)境科學,2013,33(5):889-897.Xu H Q.A remote sensing index for assessment of regional ecological changes[J].China Environmental Science,2013,33(5):889-897.

[7]葉有華,梁永賢,沈一青,等.《生態(tài)環(huán)境狀況評價技術規(guī)范(試行》中若干值得商榷的問題 [J].熱帶地理,2009,29(4):404-406.Ye Y H,Liang Y X,Shen Y Q,et al.Some issues related to“Technical criterion for eco-environmental status evaluation(Trial implementation)”[J].Tropical Geography,2009,29(4):404-406.

[8]胡蒙蒙,張軍民,梁二敏,等.近37年瑪納斯河流域土地利用生態(tài)位變化研究[J].石河子大學學報(自然科學版),2016,34(5):571-576.Hu M M,Zhang J M,Liang E M,et al.Analysis of land utilizatioan ecological niche change in Manasi River Watershed over the past 37 years[J].Journal of Shihezi University(Natural Science),2016,34(5):571-576.

[9]梁二敏,張軍民,楊衛(wèi)紅,等.瑪納斯河流域土地利用及景觀格局變化的分析[J].石河子大學學報(自然科學版),2015,34(6):702-708.Liang E M,Zhang J M,Yang W H,et al.Analysis on land use and landscape pattern change in Manas River Basin[J].Journal of Shihezi University(Natural Science),2015,34(6):702-708.

[10]張燦,徐涵秋,張好,等.南方紅壤典型水土流失區(qū)植被覆蓋度變化及其生態(tài)效應評估——以福建省長汀縣為例[J].自然資源學報,2015,30(6):917-928.Zhang S,Xu H Q,Zhang H.Fractional vegetation cover change and Its ecological effect assessment in a typical reddish soil region of southeastern China:Changting county,Fujian Province[J].Journal of Natural Resources,2015,30(6):917-928.

[11]徐涵秋.城市遙感生態(tài)指數(shù)的創(chuàng)建及其應用[J].生態(tài)學報,2013,33(24):7853-7862.Xu H Q.A remote sensing urban ecological index and its application[J].Acta Ecologica Sinica,2013,33(24):7853-7862.

[12]Goward S N,Xue Y K,Czajkowski K P.Evaluating land surface moisture conditions from the remotely sensed temperature/vegetation index measurements–an exploration with the simplified simple biosphere model[J].Remote Sensing of Environment,2002,79:225-242.

[13]Crist E P.A TM tasseled cap equivalent transformation for reflectance factor data[J].Remote Sensing of Environment,1985,17:301-306.

[14]Rikimaru A,Roy P S,Miyatake S.Tropical forest cover density mapping[J].Tropical Ecology,2002,43(1):39-47.

[15]Xu H Q.A new index for delineating built-up land features in satellite imagery[J].International Journal of Remote Sensing,2008,29(14):4269-4276.

[16]Chander G,Markham B L,Helder D L.Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS,TM,ETM+,and EO-1 ALI sensors[J].Remote Sensing of Environment,2009,113(5):893-903.

[17]Nichol J.Remote sensing of urban heat islands by day and night[J].Photogrammetric Engineering and Remote Sensing,2005,71(5):613-621.

[18]劉冰,包國濤,彭凱,等.基于Landsat TM影像不同地表溫度反演算法的比較[J].地理信息世界,2015(3):57-61.Liu B,Bao G T,Peng K.Comparison of different land surface temperature algorithms based on landsat TM images[J].Geomatics World,2015(3):57-61.

[19]丁鳳,徐涵秋.TM熱波段圖像的地表溫度反演算法與實驗分析[J].地球信息科學學報,2006,8(3):125-130.Ding F,Xu H Q.Comparison of two new algorithms for retrieving land surface temperature from landsat TM thermal band[J].Geo-Information Science,2006,8(3):125-130.

[20]鄭勇.基于TM數(shù)據(jù)的生態(tài)環(huán)境指數(shù)提取及變化分析[D].南京:南京林業(yè)大學,2014.

Evaluation of natural ecological environment change in Manasi River Basin based on RSEI

Peng Liyuan,Zhang Junmin*,Liang Ermin,Hu Mengmeng
(School of Science,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang 832003,China)

Ecological environment is the material basis of human survival and development,and the quality of ecological environment has a profound impact on global change and regional sustainable development.To analyze of the ecological environment quality and change analysis in Manasi River Basin,here we monitored and evaluated the ecological environment quality by using the RSEI index based on the Landset TM/ETM images of 1993,2006 and 2016 as the data source.The results show that:(1)the greenness index,wet index,heat index and dryness index were the important parts of the ecological system;the RSEI index established on this basis can reflect the ecological environment quality and the characteristics of temporal and spatial land-use change.(2)the RSEI index in 1993,2006 and 2016 were 0.31,0.38 and 0.45,respectively;grading of the RSEI index found that the “poor” level of the eco-environmental quality was in the dominant position,and the “excellent” rating increased dramatically The quality of the ecological environment is getting better;(3)the ecological environment of the Mountain-Oasis-Desert ecosystem(MODS)was relatively stable,and the area of the ecological environment quality improvement was much larger than that in the deteriorated area.The deteriorated area was mainly concentrated in the southern mountain forest land,water area and some cultivated land.The areas with better ecological quality are mainly distributed in the inner and edge of oasis.

ecological environment;RSEI;temporal and spatial variation;Manasi River Basin

X171.1；X826

A

10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.04.019

1007-7383(2017)04-0506-07

2016-12-08

國家自然科學基金項目（41361025）

彭麗媛(1992-)，女，碩士研究生，專業(yè)方向為綠洲景觀生態(tài)安全，e-mail:377236021@qq.com。

*通信作者：張軍民(1964-)，男，教授，博士生導師，從事綠洲景觀變化及生態(tài)安全方面研究，e-mail:zjm_tea@shzu.com。