基于GIS、RS技術(shù)在青海湖保護(hù)區(qū)草地資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

宋星瑩，陳 睿

（1.青海建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，青海西寧 810000；2.青海巖土工程勘察院有限公司，青海西寧 810000）

在青海湖保護(hù)區(qū)草地資源監(jiān)測(cè)過(guò)程當(dāng)中，采用GIS技術(shù)和RS技術(shù)，從土壤的風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度、動(dòng)態(tài)度以及草量和載蓄壓力指數(shù)方面出發(fā)，構(gòu)建起包含不同檢測(cè)指標(biāo)的計(jì)算流程。通過(guò)監(jiān)測(cè)青海湖保護(hù)區(qū)草地資源當(dāng)中的情況，能夠掌握這個(gè)地區(qū)草地的實(shí)際產(chǎn)草數(shù)量，超載和未超載情況的分布現(xiàn)狀，對(duì)草地資源生態(tài)系統(tǒng)有更加全面的了解，也為今后更好地利用青海湖保護(hù)區(qū)草地資源提供理論依據(jù)。

1 采用GIS、RS技術(shù)監(jiān)測(cè)保護(hù)區(qū)資源的必要性

1.1 保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求

人類開展的各項(xiàng)活動(dòng)都和其所處的生態(tài)環(huán)境之間存在著比較緊密的聯(lián)系，不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境所提供的產(chǎn)品和服務(wù)有比較大的依賴，同時(shí)也將一些情況直接反饋給生態(tài)環(huán)境，影響到環(huán)境。了解生態(tài)環(huán)境所發(fā)生的各種變化與規(guī)律，能夠幫助人們對(duì)生態(tài)環(huán)境所發(fā)生變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制有更加詳細(xì)全面的了解，找到其中存在的問題和之后的重要發(fā)展趨勢(shì)[1]。利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)草地資源情況，可以更好地權(quán)衡生態(tài)環(huán)境提供的服務(wù)和產(chǎn)品，更加準(zhǔn)確地評(píng)估與診斷生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，也能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境今后的發(fā)展趨勢(shì)有更好的了解。還能夠找到更加有力的支持生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的數(shù)據(jù)，開展詳細(xì)的分析，對(duì)生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)的各種變化及現(xiàn)狀有更深入的了解。

1.2 監(jiān)測(cè)草地資源的重要價(jià)值

在世界上分布范圍最廣泛的一種資源就是草地，也是陸地生態(tài)環(huán)境當(dāng)中十分關(guān)鍵的構(gòu)成內(nèi)容。在我國(guó)陸地面積當(dāng)中，草地也是占比最大的一種類型，占比41%[2]。草地資源也是一種能夠在一定周期內(nèi)進(jìn)行更新的資源，發(fā)展?jié)摿薮?，最大的用途是為畜牧業(yè)提供原材料。草地生態(tài)系統(tǒng)也給人們的生存提供了很多初級(jí)物質(zhì)，也可以起到保持水土、促進(jìn)氣候調(diào)節(jié)以及保持水土，促進(jìn)生物多樣性的作用。不僅是畜牧業(yè)發(fā)展當(dāng)中的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作開展當(dāng)中的重要內(nèi)容。

但是在我國(guó)很多地區(qū)的草地發(fā)展當(dāng)中都存在著一些問題，比如重視利用草地資源，忽視草地資源的建設(shè)、保護(hù)與管理，使得草地出現(xiàn)了過(guò)度放牧情況，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，由此也帶來(lái)了各種其他的問題。再加之人類活動(dòng)以及其他自然方面因素的影響，草地的生態(tài)系統(tǒng)功能正處于不斷退化的過(guò)程，系統(tǒng)本身的功能耦合機(jī)制也遭到了破壞[3]。人們對(duì)于草地資源在生態(tài)環(huán)境當(dāng)中所起到的作用，產(chǎn)生的服務(wù)功能價(jià)值和潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值都缺少全面且正確的認(rèn)識(shí)，加劇了草地退化的嚴(yán)重程度[4]。

采用GIS技術(shù)和RS技術(shù)，可以獲取和檢索空間數(shù)據(jù)，評(píng)估草地的資源環(huán)境以及空間分布情況。因?yàn)椴莸刭Y源生態(tài)系統(tǒng)也具有特殊性，其時(shí)空特點(diǎn)十分明顯，監(jiān)測(cè)草地資源也是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，在特定的時(shí)間點(diǎn)監(jiān)測(cè)得到的草地資源數(shù)據(jù)，也不能對(duì)整個(gè)草地資源生長(zhǎng)周期的情況進(jìn)行有效反映。這就需要我們?cè)谠u(píng)估草地資源的過(guò)程中，結(jié)合地理學(xué)空間統(tǒng)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，構(gòu)建起更加合理的模型來(lái)科學(xué)合理監(jiān)測(cè)草地資源[5]。

2 青海湖保護(hù)區(qū)草地資源基本情況和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建、應(yīng)用

2.1 青海湖保護(hù)區(qū)草地資源基本情況

青海湖是我國(guó)十分出名的國(guó)家級(jí)的濕地自然保護(hù)區(qū)，青海湖的生態(tài)環(huán)境和特征發(fā)生變化之后，會(huì)直接影響到附近的灌溉區(qū)域。青海湖流域當(dāng)中所包含的草地、水體、高山等都是阻擋西部地區(qū)荒漠向東部蔓延的屏障，在生態(tài)環(huán)境的發(fā)展當(dāng)中有著重要的調(diào)節(jié)自然生態(tài)功能。這些年來(lái)青海湖流域和周邊地區(qū)出現(xiàn)了土地沙化、水位不斷下降等問題，呈現(xiàn)出荒漠化和高寒型的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。

青海湖流域?qū)儆诟咴敫珊禋夂颍@里的基本情況為：高原湖泊濕地，生物也比較多樣性。草地為畜牧業(yè)的發(fā)展提供了較好的基礎(chǔ)，促進(jìn)草地沙漠化的速度，促進(jìn)了區(qū)域干旱化的發(fā)展趨勢(shì)。表1為青海湖地區(qū)草地資源的主要類型和特征。

表1 青海湖保護(hù)區(qū)草地資源主要類型與特征

2.2 GIS技術(shù)和RS技術(shù)在監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.2.1 資料來(lái)源

選擇2019年青海省草地資源以及青海湖保護(hù)區(qū)草地資源相關(guān)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)2013～2019年期間這一區(qū)域當(dāng)中天然牧草的數(shù)據(jù)和同期的氣候資料。

2.2.2 監(jiān)測(cè)指標(biāo)設(shè)計(jì)和內(nèi)容

當(dāng)然，教育的內(nèi)涵的轉(zhuǎn)變，顯示教育的進(jìn)步，不過(guò)其轉(zhuǎn)義的發(fā)生，并不意味著本義的消失。然而我們的學(xué)校教育不斷忽視教育本質(zhì)的情況，實(shí)在讓人擔(dān)憂。教育的發(fā)展要以“善”為軸心旋轉(zhuǎn)，就會(huì)促進(jìn)學(xué)生由個(gè)體的個(gè)性化向個(gè)體的社會(huì)化方向成長(zhǎng)。正如雅思貝爾斯所說(shuō)：“教育是一朵云推動(dòng)另一朵云，一棵樹搖晃另一棵樹，一個(gè)靈魂喚醒另一個(gè)靈魂?！辈粩嘧穼そ逃谋举|(zhì)，做好真實(shí)的教育。

研究當(dāng)中選擇的檢測(cè)草地資源情況的指標(biāo)主要有：

（1）草地產(chǎn)草量，主要是采用植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力計(jì)算得到。植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力的計(jì)算應(yīng)用到了生態(tài)機(jī)理模型、眾多氣候生態(tài)模型以及遙感反演模型等。就草地資源來(lái)說(shuō)，這一指標(biāo)就反映出了自然環(huán)境下草原植物群落的生產(chǎn)情況。

（2）草地載畜壓力。衡量這一指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)是理論和實(shí)際載畜量的結(jié)果對(duì)比。了解草地的載畜能力，可以幫助了解在草地資源退化過(guò)程當(dāng)中，畜牧業(yè)的發(fā)展對(duì)其產(chǎn)生的影響有多大。理論載畜量借助于草地的產(chǎn)草量完成計(jì)算，載畜壓力指數(shù)也是監(jiān)測(cè)草地資源的重要內(nèi)容。

（3）土地動(dòng)態(tài)利用程度。包含土地利用整個(gè)變化的過(guò)程，包含了變化的方向、速率等，能夠比較清楚地展示出在每個(gè)階段當(dāng)中土地的轉(zhuǎn)入情況和轉(zhuǎn)出情況的關(guān)系以及面積情況。不僅可以對(duì)特定的土地利用情況進(jìn)行分析，還可以平均土地利用綜合效果。

（4）土壤風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度。在區(qū)域的地質(zhì)條件、氣候以及地表生命系統(tǒng)的綜合作用下，得到的共同作用結(jié)果，也是生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)功能形成以及發(fā)展過(guò)程中依據(jù)的重要基礎(chǔ)。對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中包含的土壤結(jié)構(gòu)和類型進(jìn)行分析，在草地生態(tài)系統(tǒng)治理以及保護(hù)過(guò)程當(dāng)中都有十分重要的意義。

2.2.3 具體計(jì)算過(guò)程

第一，凈初級(jí)生產(chǎn)力計(jì)算。用NPP表示，而NEP則代表著凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，GPP表示總初級(jí)生產(chǎn)力。在地表碳循環(huán)當(dāng)中,NPP是十分重要的構(gòu)成部分。以NPP為基礎(chǔ)計(jì)算草地產(chǎn)草量的過(guò)程如下：

NPP反映出了遙感反演模型、生態(tài)機(jī)理模型等計(jì)算，得到相關(guān)參數(shù)，將其當(dāng)做已知數(shù)據(jù)。在融入具體的數(shù)據(jù)之后，在經(jīng)過(guò)計(jì)算當(dāng)中，還應(yīng)當(dāng)把凈初級(jí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為每畝的干草中，最后所得到的單位應(yīng)當(dāng)是每畝多少千克。按照公式計(jì)算：

計(jì)算后，結(jié)果為0.44。

式中：Ut——牧草的實(shí)際利用率；

Co——草地的可利用率；

Ha——可以食用的牧草比例，按照0.8的比例計(jì)算；

K——干草折算系數(shù)，確定的值為0.9。

第三，土地動(dòng)態(tài)利用程度。因?yàn)榍嗪：Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)的土地類型并非是單一的一種類型，所以在實(shí)際計(jì)算時(shí)，需要使用到綜合土地利用態(tài)度完成計(jì)算，如下：

監(jiān)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短采用T表示，ΔLUi-1代表的是在特定的監(jiān)測(cè)時(shí)間段當(dāng)中，第i種土地利用類型轉(zhuǎn)變成為非土地利用類型的面積計(jì)算得到的絕對(duì)值結(jié)果。

第四，土壤風(fēng)蝕程度計(jì)算過(guò)程。先需要確定影響這一指標(biāo)的相關(guān)因子，然后再結(jié)合具體的表征，構(gòu)建起專門的數(shù)據(jù)空間集，最終采用GIS技術(shù)和層次分析法，構(gòu)建起評(píng)價(jià)土壤風(fēng)蝕程度和危險(xiǎn)度的模型，探討分析土壤風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度丟失與空間格局所產(chǎn)生的影響。

2.2.4 青海湖保護(hù)區(qū)草地資源監(jiān)測(cè)結(jié)果和對(duì)策

第一，產(chǎn)草量計(jì)算結(jié)果。結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)氐牟莸禺a(chǎn)草量呈現(xiàn)出較為明顯的漸變性特點(diǎn)與地帶性特點(diǎn)。這主要是由于當(dāng)?shù)氐乃疅釛l件直接對(duì)地帶植被的生產(chǎn)力梯度以及格局產(chǎn)生影響。針對(duì)草地當(dāng)中產(chǎn)草量比較低的地區(qū)，需要做好水土的保持工作，結(jié)合牧草低產(chǎn)的實(shí)際情況，加大草料的儲(chǔ)備力度，避免出現(xiàn)牧區(qū)超載的情況。確保牲畜的飼草能夠得到正常的供應(yīng)，對(duì)秋冬季節(jié)的畜牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)做好安排。產(chǎn)草量比較高的地區(qū)，則需要確保放牧的合理性，讓生態(tài)系統(tǒng)可以達(dá)到良性循環(huán)的目標(biāo)。

第二，載畜壓力結(jié)果及對(duì)策。研究發(fā)現(xiàn)，在青海湖保護(hù)區(qū)的草地資源有超載和沒超載的情況，衡量是否超載的標(biāo)準(zhǔn)就是1，低于1表示未超載；高于1表示超載，載畜壓力指數(shù)和最終的超載現(xiàn)象也是呈現(xiàn)正比關(guān)系。因此必須要控制好草地的牲畜數(shù)量，最大限度減少草地的載畜壓力，避免加快當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的退化。草地上畜牧數(shù)量的控制也會(huì)影響到當(dāng)?shù)啬撩竦恼Ｉ?，因?yàn)樗麄兙褪且阅翞樯?，改善生態(tài)環(huán)境中也會(huì)出現(xiàn)個(gè)人利益與集體利益矛盾的問題，怎樣解決這些矛盾與問題，成為了生態(tài)建設(shè)當(dāng)中是否可以達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵。這需要國(guó)家和當(dāng)?shù)卣块T構(gòu)建起長(zhǎng)效社會(huì)保障制度，幫助牧民解決后顧之憂，只有如此，才可以讓牧民參與保護(hù)資源的自覺性和積極性不斷提升。

第三，土地動(dòng)態(tài)利用結(jié)果及對(duì)策。研究結(jié)果顯示，當(dāng)?shù)氐纳帧⑷司雍娃r(nóng)田等的轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)程度都比轉(zhuǎn)出動(dòng)態(tài)度更高，而人居面積增加最為顯著。草地的轉(zhuǎn)出動(dòng)態(tài)度卻是比轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)度更低，說(shuō)明草地的面積出現(xiàn)了萎縮情況。應(yīng)當(dāng)提高草地轉(zhuǎn)入動(dòng)態(tài)度。而增加草地面積最關(guān)鍵的是需要對(duì)中度以上退化的草原一律采用退牧還草、圍欄封育、休牧、禁牧方式，讓草原能夠休養(yǎng)生息。也讓草地的生態(tài)環(huán)境和植被實(shí)現(xiàn)更好地自我恢復(fù)。在分析當(dāng)?shù)夭菰郴脑虍?dāng)中就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，人類活動(dòng)是十分重要的影響因素，必須要嚴(yán)格控制人類活動(dòng)，解決好資源管理部門和農(nóng)牧民之間的關(guān)系，合理利用現(xiàn)有的資源治理環(huán)境。

第四，土壤風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度結(jié)果和對(duì)策。得到的植被覆蓋率為0.24，土壤干燥程度和地形起伏程度數(shù)值分別為0.23和0.18，結(jié)果也顯示，土壤的風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度呈現(xiàn)出從南到北不斷增加趨勢(shì)。應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)保護(hù)土壤風(fēng)蝕更嚴(yán)重的地區(qū)。土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重主要還是因?yàn)榈孛嬷脖坏母采w率低，無(wú)法很好地起到水土保持的作用，這也需要增加草地面積，提高植被覆蓋率，需要牧民、政府多個(gè)主體共同參與其中，做到分工合作。

3 結(jié)束語(yǔ)

GIS技術(shù)和RS技術(shù)都是當(dāng)前較為先進(jìn)的地理技術(shù)，在草地資源監(jiān)測(cè)當(dāng)中的有效應(yīng)用，可以幫助更好地了解當(dāng)前草地資源的整體現(xiàn)狀，找出其中存在的問題，幫助制定針對(duì)性的改善對(duì)策，促進(jìn)這些問題的解決。