GIS技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)植被現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用
——以云南某風(fēng)電場(chǎng)為例

貓玉白

(云南省環(huán)境工程評(píng)估中心，云南 昆明 650032)

1 研究目的

近年來(lái)，風(fēng)電作為一種清潔能源，發(fā)展迅速，風(fēng)力發(fā)電是通過(guò)風(fēng)機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，從而提供電力資源。風(fēng)力發(fā)電不會(huì)排放有毒有害物質(zhì)，對(duì)水源或空氣無(wú)污染，對(duì)公眾安全沒(méi)有威脅，對(duì)全球氣候危機(jī)的緩解有促進(jìn)作用[1-3]。云南以高原山地地形為主，目前已建成眾多高山風(fēng)電場(chǎng)[4]，高山風(fēng)電場(chǎng)選址主要位于高山山脊地帶，這些區(qū)域通常因其地形陡峭和不易達(dá)性，受人為干擾較小，植被保存相對(duì)完好。風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，將會(huì)對(duì)這些地帶的植被生態(tài)環(huán)境造成破壞。而許多發(fā)達(dá)國(guó)家，如德國(guó)、丹麥、美國(guó)等，它們的風(fēng)電場(chǎng)大部分都建立在荒漠或環(huán)境極端惡劣區(qū)域，對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響甚微[5]。近些年，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)對(duì)植被及生物多樣性的影響開(kāi)始引起關(guān)注[6]，因此，有必要開(kāi)展風(fēng)電場(chǎng)選址對(duì)植被生態(tài)環(huán)境的影響調(diào)查研究。

根據(jù)某風(fēng)電場(chǎng)工程預(yù)可行性研究報(bào)告資料，某風(fēng)電場(chǎng)分A和B兩片區(qū)，風(fēng)電場(chǎng)采用單機(jī)容量2000kW，設(shè)置39臺(tái)風(fēng)機(jī)，A片區(qū)19臺(tái)，B片區(qū)20臺(tái)，總裝機(jī)78MW。場(chǎng)內(nèi)施工主線道路12.4km，支線道路14.6km，棄渣場(chǎng)6個(gè)。運(yùn)用GIS技術(shù)，結(jié)合工程所在區(qū)域的環(huán)境特征，對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址規(guī)劃區(qū)及周邊附近區(qū)域進(jìn)行植被和植物資源現(xiàn)狀調(diào)查，科學(xué)客觀的分析論述該區(qū)域植被生態(tài)現(xiàn)狀；從生態(tài)保護(hù)角度，針對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)“預(yù)可研”機(jī)位布置、場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)置及渣場(chǎng)等臨時(shí)工程選址，提出風(fēng)電場(chǎng)工程布設(shè)的優(yōu)化建議和意見(jiàn)。

2 研究方法

2.1 基礎(chǔ)資料收集

調(diào)查工作開(kāi)展之前，先行查閱《云南植被》[7]、《云南植物志》[8]、《云南樹(shù)木圖志》[9]以及在風(fēng)電場(chǎng)選址區(qū)域及其周邊區(qū)域開(kāi)展過(guò)植物調(diào)查的報(bào)告、文獻(xiàn)等資料，預(yù)判研究區(qū)地帶性植被的分布情況。

2.2 實(shí)地調(diào)查

實(shí)地調(diào)查主要采用路線踏查和樣地調(diào)查相結(jié)合的方法，樣地調(diào)查采用Braun-Blanquet建立的植物群落學(xué)的理論與方法(常稱(chēng)法瑞學(xué)派群落學(xué)調(diào)查法)進(jìn)行植物群落樣地調(diào)查。采取分散典型取樣原則，按植物群落的種類(lèi)組成、結(jié)構(gòu)和外貌的一致程度，初步確定群叢(群落)。每種群落類(lèi)型一般設(shè)置3個(gè)植物群落調(diào)查樣地，森林植物群落樣地面積為20m×20m，灌叢植物群落樣地面積為10m×10m；草地樣地面積為5m×5m。

2.3 GIS技術(shù)應(yīng)用

GIS即地理信息系統(tǒng)，是指在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支撐下，以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)相關(guān)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，為地理信息研究和地理信息決策提供服務(wù)而建立的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)[10]。

(1)制定調(diào)查路線

采用GIS應(yīng)用軟件ARCMAP將工程可研總體平面布局圖轉(zhuǎn)換為矢量圖層，通過(guò)空間校正和投影變換等處理方式，將該矢量圖層配準(zhǔn)至正確地理位置并賦予投影坐標(biāo)信息，最后將配準(zhǔn)和投影后的矢量圖層導(dǎo)入手持GPS和手機(jī)APP軟件奧維互動(dòng)地圖瀏覽器中，通過(guò)GPS和奧維地圖顯示項(xiàng)目所在的具體位置，制定合理的研究調(diào)查線路。

(2)GPS地面類(lèi)型取樣

GPS樣點(diǎn)是衛(wèi)星遙感影像判讀植被類(lèi)型和土地利用類(lèi)型的基礎(chǔ)，根據(jù)室內(nèi)判讀的植被與土地利用類(lèi)型初圖，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)判讀的正誤率，并對(duì)每個(gè)GPS取樣點(diǎn)作如下記錄：①海拔表讀出海拔值(注意相應(yīng)植被類(lèi)型的垂直變化)；②記錄樣點(diǎn)植被類(lèi)型(群系、群系組或植被亞型)，特別是類(lèi)型發(fā)生變化的地方要做準(zhǔn)確詳細(xì)的記錄；③記錄樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)植物(5種左右)和重要物種如珍稀瀕危植物、藥材；④拍攝典型植被特征(外貌與結(jié)構(gòu))；⑤在視野廣闊清晰之處，拍攝周?chē)脖换蚓坝^的照片，GPS樣點(diǎn)上作詳細(xì)的表述。

(3)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查

以野外GPS定點(diǎn)的植被現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果、歷史調(diào)查資料，參考衛(wèi)星遙感照片解譯結(jié)果，利用GIS技術(shù)制作研究區(qū)的植被分布矢量數(shù)據(jù)。據(jù)此計(jì)算和生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)等特征，以及工程建設(shè)對(duì)植被的占用情況。

(4)生態(tài)制圖

采用GPS、RS和GIS相結(jié)合的地理信息技術(shù)(Geographical Information Technology)，進(jìn)行地面類(lèi)型的數(shù)字化判讀，完成數(shù)字化的植被圖、土地利用類(lèi)型圖和生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型圖，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的定性和定量評(píng)價(jià)。

3 研究結(jié)果分析

通過(guò)研究調(diào)查，某風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址生態(tài)環(huán)境影響調(diào)查區(qū)自然植被類(lèi)型主要有半濕潤(rùn)常綠闊葉林、落葉闊葉林(旱冬瓜林)、暖性針葉林(華山松林)、暖性石灰山灌叢、暖溫性稀樹(shù)灌木草叢。植被分布情況見(jiàn)圖1。

根據(jù)衛(wèi)星影像解譯的研究區(qū)植被分布矢量數(shù)據(jù)，經(jīng)GIS統(tǒng)計(jì)和疊加分析，某風(fēng)電場(chǎng)植被生態(tài)調(diào)查區(qū)各植被類(lèi)型面積見(jiàn)表1。

從表1可看出，擬建工程植被生態(tài)調(diào)查區(qū)分布面積最大的植被類(lèi)型是半濕潤(rùn)常綠闊葉林，面積為381.69hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的24.15%；其次是暖溫性稀樹(shù)灌木草叢，面積為373hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的23.6%；再次是旱地植被，面積為304.44hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的19.27%，旱地植被在擬建工程生態(tài)調(diào)查區(qū)分布較廣，占有一定比例，由此也可以說(shuō)明該地區(qū)長(zhǎng)期受人為活動(dòng)的干擾。

表1 擬建工程植被生態(tài)調(diào)查區(qū)植被類(lèi)型現(xiàn)狀一覽表

擬建某風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)占用植被情況見(jiàn)表2。

從表2可看出，擬建工程占用最多植被類(lèi)型是暖溫性稀樹(shù)灌木草叢，面積為8.28hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的22.11%；其次是半濕潤(rùn)常綠闊葉林，面積為7.62hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的20.35%；再次是暖性石灰?guī)r灌叢，面積7.23 hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的19.31%；然后是旱地植被，面積為6.69hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的17.87%；最后是暖溫性針葉林，面積5.82 hm2，占生態(tài)調(diào)查區(qū)植被總面積的15.54%。

表2 擬建工程占用植被情況一覽表

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合GIS技術(shù)，擬建某風(fēng)電場(chǎng)工程區(qū)主要植物群落分布情況見(jiàn)表3。

表3 擬建工程區(qū)主要植物群落的分布情況

4 結(jié)論與討論

(1)根據(jù)以上分析結(jié)果提出以下優(yōu)化建議和意見(jiàn)

A片區(qū)：5#渣場(chǎng)另行選址，重新規(guī)劃連接12#至11#風(fēng)機(jī)場(chǎng)內(nèi)道路，盡量選用已有道路；優(yōu)化其他場(chǎng)內(nèi)道路，盡量避讓植被覆蓋率高、連片分布的半濕潤(rùn)常綠闊葉林； A4-6#微調(diào)，避讓硬葉常綠闊葉林；A4-11#微調(diào)至旁邊旱地，避讓半濕潤(rùn)常綠闊葉林。

B片區(qū)：B3-6#至B3-9#、B3-12#至B3-14#、B3-16#至B3-18#共10個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)位或場(chǎng)內(nèi)道路占地，涉及以黃楊(Buxussp.)為單優(yōu)或優(yōu)勢(shì)的石灰?guī)r灌叢，該種植被類(lèi)型是一類(lèi)，一經(jīng)破壞即很難恢復(fù)，從生態(tài)保護(hù)角度，建議上述10臺(tái)風(fēng)機(jī)機(jī)位及連接道路重新選址，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。

(2)在風(fēng)電場(chǎng)植被生態(tài)現(xiàn)狀的研究調(diào)查中，通過(guò)GIS技術(shù)的應(yīng)用，不僅能制定準(zhǔn)確的調(diào)查研究路線，提高實(shí)地調(diào)查效率，同時(shí)還能準(zhǔn)確地呈現(xiàn)研究區(qū)植被分布現(xiàn)狀，并能快速處理和分析研究區(qū)擬建工程布局對(duì)植被的占用情況和影響程度，便于我們從生態(tài)保護(hù)角度，科學(xué)合理地提出風(fēng)電場(chǎng)工程布設(shè)的優(yōu)化建議和意見(jiàn)。