鐵路建設(shè)項目生態(tài)環(huán)境影響監(jiān)測指標(biāo)及技術(shù)方法研究

宋 珺

(中國鐵路總公司 發(fā)展和改革部，北京 100844)

1 概述

鐵路建設(shè)項目施工過程中會對生態(tài)環(huán)境造成一定影響，雖然這一影響已經(jīng)越來越受到重視，但目前我國尚未大規(guī)模開展鐵路建設(shè)項目生態(tài)環(huán)境影響監(jiān)測，主要原因在于生態(tài)環(huán)境本身的復(fù)雜性和研究者的切入點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同，生態(tài)監(jiān)測的范圍、內(nèi)容、指標(biāo)等難以確定。

目前，相關(guān)研究較多集中于鐵路開通運(yùn)營若干年后，以衛(wèi)星遙感對鐵路兩側(cè)數(shù)公里的區(qū)域進(jìn)行土地利用分析和景觀指數(shù)計算分析，個別進(jìn)行植物生理方面的研究。但總體而言，對于道路生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，尤其是鐵路方面，監(jiān)測指標(biāo)研究及相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)研究仍較少，缺乏明確的生態(tài)監(jiān)測方案指導(dǎo)，從而造成在實際的環(huán)境監(jiān)測工作過程中技術(shù)支撐不足。因此，研究探討鐵路施工期的生態(tài)監(jiān)測范圍和影響因子，根據(jù)指標(biāo)選取原則確定鐵路施工期的生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)、提出相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)方法，為鐵路建設(shè)項目施工期生態(tài)監(jiān)測的實施提供技術(shù)指導(dǎo)。

鐵路生態(tài)監(jiān)測是以遙感(Remote Sensing，RS)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)測為主要技術(shù)手段，地面對應(yīng)監(jiān)測和無人機(jī)監(jiān)測為輔助措施，建立生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)體系和評價方法，監(jiān)測鐵路沿線生態(tài)環(huán)境的變化[1-2]。

鐵路建設(shè)項目生態(tài)監(jiān)測的范圍是鐵路兩側(cè)一定距離[3]。相較于一般的污染類環(huán)境監(jiān)測，生態(tài)監(jiān)測的范圍更為廣泛，理論上選擇鐵路兩側(cè)1～2 km范圍甚而更寬至包括完整生態(tài)系統(tǒng)或完整流域范圍。對于有特殊生態(tài)敏感對象或生態(tài)敏感區(qū)的區(qū)域，擴(kuò)大到整個生態(tài)敏感對象分布區(qū)域或生態(tài)敏感區(qū)。

2 鐵路施工期生態(tài)監(jiān)測指標(biāo)選取

2.1 指標(biāo)選取原則

為了使所建立的監(jiān)測指標(biāo)體系能夠綜合反映鐵路生態(tài)環(huán)境的各個方面，在進(jìn)行監(jiān)測指標(biāo)的建立過程中需要遵循一定的基本原則。

(1)突出區(qū)域地域特點(diǎn)和鐵路建設(shè)特點(diǎn)原則。鐵路是線性建設(shè)項目，跨越的生態(tài)系統(tǒng)可能是多樣的，產(chǎn)生的影響也不盡相同，因而指標(biāo)體系應(yīng)具有地域性[1]。鐵路建設(shè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是一個區(qū)域性的大面積調(diào)查工作，如果將所有反映生態(tài)環(huán)境特征的指標(biāo)都列入監(jiān)測范圍，往往會導(dǎo)致指標(biāo)數(shù)量的增加，指標(biāo)體系規(guī)模龐大，各個指標(biāo)信息重疊，不具有代表性[3]。因此，所選擇的指標(biāo)既要全面反映地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征，有高度的概括性和綜合性，同時指標(biāo)應(yīng)具有代表性，能夠突出反映地域生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)。

(2)可比性、可操作性原則。指標(biāo)必須適用于不同的研究區(qū)域和研究時期，各項指標(biāo)的涵義和適用范圍對于不同的區(qū)域和時期必須一致，具有可比性。構(gòu)建鐵路生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系既要以研究理論為基礎(chǔ)，同時又必須考慮實踐操作的可行性和現(xiàn)實數(shù)據(jù)資料支持的可行性[4]。

2.2 監(jiān)測指標(biāo)選取

研究參考生態(tài)環(huán)境監(jiān)測常規(guī)指標(biāo)，綜合考慮鐵路施工期特色，根據(jù)指標(biāo)體系選取原則，同時考慮遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取方法的需求，構(gòu)建路域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系共分為3級，一級指標(biāo)分為工程指標(biāo)、背景指標(biāo)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)。

2.2.1 工程指標(biāo)

作為鐵路生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，區(qū)別于傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，鐵路工程本身是非常重要的監(jiān)測指標(biāo)。結(jié)合突出鐵路建設(shè)的指標(biāo)選取原則，工程指標(biāo)的二級指標(biāo)包括主體工程、臨時工程、典型工程3項。

2.2.2 背景指標(biāo)

背景指標(biāo)特指影響自然環(huán)境的非生物因子，包括地形地貌、氣象、水文、土壤指標(biāo)。背景指標(biāo)可間接影響生物的生理特性和生活習(xí)性[3，5]。

2.2.3 生態(tài)環(huán)境指標(biāo)

生態(tài)環(huán)境指標(biāo)是綜合評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)[1-2]，包括生態(tài)系統(tǒng)、土地利用、植被、水土流失、景觀、生態(tài)敏感區(qū)等二級指標(biāo)。

綜上，鐵路建設(shè)項目施工期生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系的框架結(jié)構(gòu)如表1所示。指標(biāo)的具體獲取方法，主要有遙感獲取、現(xiàn)場監(jiān)測、相關(guān)部門獲取或網(wǎng)上下載等手段，部分指標(biāo)需要遙感、無人機(jī)和現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合。

表1 鐵路建設(shè)項目施工期生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)方法主要有衛(wèi)星遙感、遠(yuǎn)程監(jiān)測、無人機(jī)監(jiān)測和地面監(jiān)測。為使生態(tài)監(jiān)測結(jié)果既能反映區(qū)域整體生態(tài)變化，又能突出局部區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)，生態(tài)監(jiān)測要求把握鐵路全面生態(tài)影響特征，以點(diǎn)為主，點(diǎn)段結(jié)合，合理布局，全面考慮，一般可通過典型點(diǎn)位的地面監(jiān)測和無人機(jī)監(jiān)測，結(jié)合地面調(diào)查和遙感監(jiān)測來實現(xiàn)對項目的監(jiān)測工作。

3.1 衛(wèi)星遙感

衛(wèi)星遙感是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測最為常用的監(jiān)測技術(shù)。在進(jìn)行生態(tài)監(jiān)測之前，需根據(jù)研究目標(biāo)、研究內(nèi)容及研究區(qū)域有針對性地選擇合適的數(shù)據(jù)源，主要是選擇衛(wèi)星或傳感器[6]。因為鐵路兩側(cè)區(qū)域相對較為狹窄，需要在空間分辨率上提出嚴(yán)格要求，通常選擇米級的遙感數(shù)據(jù)作為主要信息源。但多數(shù)情況下，選擇還需考慮經(jīng)濟(jì)因素。因此，一般采用國內(nèi)資源衛(wèi)星或高分衛(wèi)星影像。鐵路生態(tài)環(huán)境動態(tài)遙感監(jiān)測與研究時，還需考慮時相性，既清晰、全面反映地物信息的遙感數(shù)據(jù)，又要考慮需對不同年度、相似季相的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測

傳統(tǒng)的生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取方法基本是依靠人工現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，這不僅耗費(fèi)人力物力，而且實時性差。遠(yuǎn)程監(jiān)測是以植被圖像、水文情勢為現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且使監(jiān)測數(shù)據(jù)上網(wǎng)，實現(xiàn)生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的客觀分析、匯總對比，反映鐵路施工期生態(tài)環(huán)境變化情況。遠(yuǎn)程監(jiān)測可以實現(xiàn)可視性、動態(tài)性，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶崟r性、可靠性。

3.3 無人機(jī)監(jiān)測

對典型施工點(diǎn)位或典型區(qū)域，采用小型無人機(jī)監(jiān)測的技術(shù)手段。無人機(jī)數(shù)據(jù)較衛(wèi)星數(shù)據(jù)調(diào)查覆蓋面單次不大于1 km2，空間分辨率高，機(jī)動性、時效性強(qiáng)，適用于鐵路施工期點(diǎn)狀臨時工程。圖像分類判讀是無人機(jī)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合鐵路工程特點(diǎn)，考慮采取應(yīng)用頻率相對較高的監(jiān)督分類法，結(jié)合相關(guān)軟件平臺，利用顏色、形狀等因子或因子的組合，建立影像-植被特征對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)適用于鐵路建設(shè)項目的智能圖像分類判讀系統(tǒng)。

3.4 地面監(jiān)測

地面監(jiān)測是植被監(jiān)測的主要手段之一，其目的一方面為了調(diào)查典型施工點(diǎn)位或典型生態(tài)區(qū)的植物情況，另一方面為了建立地面植物特征與遙感(衛(wèi)星遙感或無人機(jī)遙感)之間的量化關(guān)系。植被地面調(diào)查是結(jié)合工程沿線的實際情況，對于不同的植被類型、設(shè)置樣地，反映工程施工對占用土地上的植被的影響，確定鐵路施工對周邊植被影響的形式和影響程度[7]。

4 結(jié)束語

我國已將生態(tài)文明提到國家戰(zhàn)略高度，綠色發(fā)展成為鐵路建設(shè)的新態(tài)勢，對鐵路施工期進(jìn)行生態(tài)監(jiān)測，是對鐵路建設(shè)全過程環(huán)境控制體系的完善，是綠色鐵路的重要組成部分[8]。從保護(hù)生態(tài)環(huán)境角度出發(fā)，建立的綠色鐵路施工期生態(tài)環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)體系和技術(shù)方法，為鐵路建設(shè)領(lǐng)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了有力的技術(shù)支撐，今后將在指標(biāo)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，基于地理信息系統(tǒng)構(gòu)建評價模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、分析與展示，直觀用于建設(shè)綠色鐵路的評價與管理。

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