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Accordingtotheresultofanalysisandevaluation,theYalongRiverbasinecologicalenvironmentisfragileisdividedintofivelevels,respectivelyismicrovulnerability,slightlyfragile,moderatevulnerabilityandseverefragileandextremelyvulnerable.
ThroughtheanalysisofthemiddleandlowerreachesoftheYalongRiverBasinin1990and2010vulnerabilityassessmentresults,theecologicalenvironmentofthestudyareafragileoverallismediumslantonvulnerabilitylevels.
Indifferentregionsoftheriverbasin,theecologicalvulnerabilityisdifferent,andtheecologicalenvironmentofthewholemiddlereachesisbetterthanthatofthedownstreamarea..
In2010comparedtothe1990year,adeclineinthelowerreachesoftheYalongriverecologicalenvironmentasawhole.
Duetothegovernmentpolicyexecutionandlocalpeopletoimprovetheawarenessofenvironmentalprotection,environmentofmiddleandlowerreachesoftheYalongRiverBasinhasbeentimelyrectification.Basedontheimageanddataanalysis,thispaperputsforwardhowtoprotectlocalenvironmentandpromotethelocaldevelopmentsuggestion.
Keywords:
Eco-environmentalvulnerability;
YalongRiverArea;
AnalyticHierarchyProcess;
RSandGISTechnolog
目录
摘要I
AbstractII
第一章概述1
1.1生态环境脆弱性概念1
1.2研究意义1
1.3国内外研究现状2
1.3.1国内研究现状2
1.3.2国外研究现状2
1.4研究区概况3
1.4.1自然地理概况4
1.4.2社会环境概况5
1.5研究内容6
1.6研究路线6
1.7GIS与RS在环境评价中的应用7
第二章数据准备及处理8
2.1遥感数据8
2.1.1数据准备8
2.1.2数据处理9
2.1.2.1图像增强9
2.1.2.2图像几何校正9
2.1.2.3图像融合10
2.1.2.4正射校正10
2.2统计数据11
2.2.1数据准备11
2.2.2数据处理12
2.3土地利用数据12
2.3.1土地利用分类12
2.3.2遥感解译标志建立14
2.3.3解译成果16
第三章评价模型的构建17
3.1评价因子体系构建17
3.1.1评价指标选取原则17
3.1.2评价因子的选取18
3.1.3评价因子等级划分22
3.2评价模型的建立23
3.3评价指标权重的确定25
3.3.1判断矩阵的建立25
3.3.2权重的计算25
3.4评价结果分级27
第四章生态环境脆弱性综合评价结果分析28
4.1评价结果的分级28
4.2评价结果的分析以及变化趋势29
4.2.1评价结果的分析29
4.2.2变化趋势的分析30
4.3环境变化驱动力分析30
4.4可持续发展分析31
结论33
致谢34
参考文献35
第一章概述
1.1生态环境脆弱性概念
生态脆弱性是指：
当生态系统遭受干扰时，维持原本状态的能力。
只有在生态系统遭受干扰时才能表现出来。
当一个地区典型的生态系统受到强烈干扰时，脆弱性就开始体现，生态系统也随之进入脆弱状态。
脆弱性主要包含三个方面的含义
（1）脆弱性是生态环境固有性质，特点是客观、区域性强；
（2）生态环境遇到扰动，脆弱性才能体现；
（3）定量研究脆弱性，可以使用环境反应度、稳定性和评价参数。
“生态环境脆弱性”与“生态环境稳定性”本质是一样的，但表现形势相反。
实际二者互为反函数，稳定性越高，脆弱性越低；
反之脆弱性则越高[1-3]。
1.2研究意义
生态环境的脆弱性表现为对抗干扰能力差，生态稳定性低，导致出现资源环境不利于人类利用的趋势。
因此地方经济建设受到了地方环境脆弱性的牵制，表现出与区域经济发展运行不良同时出现的特征。
区域经济发展模式在一定程度上被区域环境脆弱性所左右，所以要求在建设地方经济时应贯彻经济与环境互动理论，使生态环境建设与经济建设维持和谐共处的关系。
众所周知，雅砻江因为水能蕴藏量之大，所以使其拥有巨大的电能技术开发量，因此成为全国十二大水电基地之一。
其干流由上而下，至今已建立多个水电站，著名的二滩水电站也是其中之一。
但是水电站的建设，涉及开山动土，必然会对当地的地质构造和生态环境造成影响。
在1990至2010年期间是整个雅砻江流域水电站集中建设的20年。
所以本文主要对比1990与2010年雅砻江中下游地区的生态环境，研究这20年时间内，自然灾害和人为因素对当地生态环境脆弱性带来的变化及影响。
1.3国内外研究现状
1.3.1国内研究现状
1988年，为了使环境变化得到更好的监督，我国建立了生态系统研究网络，以便综合研究中国资源和生态环境方面的重大问题，深入发展环境科学。
从目前国内研究学者的研究现状来看，我国对生态环境的研究也取得了重大的进展。
1990年葛全胜认为我国的第一台阶和第二台阶具有明显的脆弱性特征。
杨勤业等，在1992年编制中国生态环境脆弱形势和危急区域图上,认为中国存在约一百个生态环境极脆弱区、九十个生态环境较脆弱区、二百一十个生态环境脆弱区。
1995年冉圣军等总结了对生态环境脆弱性评价的方法，比较了模糊评价理论、灰色预测和趋势函数法以及非线性理论等方法对生态评价结果。
1998年王让会、樊自会等，对局部地区的生态环境脆弱性进行评价，对评价结果进行的系统的的分类。
2000年盛学良、彭补拙等，描述了生态城市基本含义，对生态城市的指标进行了系统的研究和分析。
张国防等人在2005年，通过收集和分析气象数据、地质数据、土壤类型、水文和森林资源等数据，评价闽江流域资源环境和森林生态系统的脆弱性。
罗娟等人，在2005年利用模糊数学理论结合层次分析的方法对矿山环境进行评价。
王顺友等在2006年利用投影寻踪模型，建立年降雨量、人均水资源、森林覆盖率、植物种类、城市化水平等23个评价指标对巢湖地区的环境质量评价研究。
2013年，刘海娟利用投影寻踪回归模型、投影寻踪插值模型、投影寻踪分类模型等三个模型对生态环境进行评价预测。
赵跃龙和牛文元分别利用各自不同评价指标体系计算出我国各省、市、区生态环境脆弱度的结果也相差无几。
由此可见，随着环境研究的深入，多样化、多方法逐渐成为我国生态研究的发展方向。
1.3.2国外研究现状
生态脆弱性的研究很久以前就引起全球的普遍关注。
1905年，Ecotone这一术语被Elements引入环境生态学研究。
此后,生态学家用Ecotone来表示不同群落间的交错带。
随着全球生态环境问题的恶化，国外研究人员对生态环境脆弱性问题做了广泛的研究。
生态环境脆弱性问题，由法国的学者Albinet和Margat提出，后来得到Foster和Verhuff等人的进一步研究和发展，在上世纪60年代的国际生物学计划、70年代的人与生物圈计划等都把生态环境脆弱性作为重要的研究领域。
随着生态研究网络的建立，例如，美国的生态学研究网络、英国的环境变化研究网络、德国的陆地生态研究网络、法国的生态网络等，都是重要的国家级的生态环境研究网络，为生态环境研究提供了宝贵的研究资料。
1986年，LivermanD等对城市地区的脆弱性评价方法的研究；
在1988年召开的第七届SCOPE环境会议，重新定义了生态环境脆弱的概念，使得生态脆弱性的研究更为活跃。
1990年，前苏联的地理学家Kotlyakov，创造性的提出了生态脆弱的形式图，且得到了国际地理学会环境脆弱与全球变化的主席卡斯佩尔森等的肯定和支持。
目前，已完成的有美国的生态形势图、前苏联生态脆弱形势区域图等。
美国学者JohnTham等探讨了荒漠化地区的生态环境系统的脆弱性问题。
1.4研究区概况
雅砻江中下游流域主要包括凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州和攀枝花市，具体包括8个市、县。
分别是甘孜州：
九龙县；
凉山州：
西昌市、木里县、冕宁县、盐源县、德昌县；
攀枝花市：
盐边县、米易县。
图1-1研究区示意图
1.4.1自然地理概况
雅砻江是中国四川省西部河流，为长江上游金沙江的支流。
青海省冬拉岗岭与巴颜喀拉山南麓尼彦纳克山之间为其发源地，冰雪融水形成上游“扎曲”。
东南流入四川省西北部，甘孜以南称之为雅砻江，途经甘孜州、凉山两州后，在盐源大堡、德昌田湾之间，米易古表之北的三县交界处，流入攀枝花，老盐边、米易两县以此为界河，在倮果、三堆子间汇入金沙江，全长一千五百公里，长度仅次于汉江。
图1-2雅砻江流域示意图
雅砻江流域的气候，主要受高空西风大气环流及西南季风的影响，又因地势起伏与南北纬度变化大，形成平面变化和垂直变化都大的特点，造成流域内十分复杂的气候条件，北部高原为干冷的大陆性气候，寒冷干燥，云雾少，紫外线强，冬季持续时间长，四季交替没有明显标志，干湿两季差别较大，其范围多数地区全年内均可降雪，年平均气温零摄氏度左右，极端气温负三十五摄氏度以下；
流域中部和南部为干湿分明的亚热带气候，气候垂直变化明显。
1.4.2社会环境概况
雅砻江的流域内，共有人口200万。
耕地面积约二百九十万亩，牧地6492万亩，适耕荒地一千万亩，优质草场九千万亩。
由于流域内由北向南存在较大的地理生态差异，上中游与下游社会经济发展差别较大。
上中游地区土地广袤、人烟稀少，使之成为天然的畜牧业基地。
下游地区，人口密度增大，工商业发达。
改革开放几十年来，炼钢企业迅猛发展、道路网络逐渐密集、国防工业大力兴建，是我国大三线建设的重点区。
截至2008年，建成了中小型水库291座，引水渠堰7322条，山平塘3247口。
石河堰103道，农田灌溉面积达165.7万亩。
农业也因此得到了极大的发展，据粗略统计农业总产值达九亿多吨，粮食总产量达九十九万多吨。
农民人平纯收入近三百元。
值得说的是当地新修小水电站，使当地居民感受到了实实在在的便利，到1988年底，全州小水电站达1017处，总装机容量10.7万干瓦。
小水电的发展，给凉山当地民营工业企业保障了能源，加速了工业化进展，形成冶金、机械、煤炭、化工、建材、皮革、造纸等为主体的工业体系。
小水电还使全州农村近百分之八十的乡，近百分之六十的村和用户用上了电，推进了山区物质文明和精神文明建设。
1.5研究内容
本文使用RS与GIS等技术，提取雅砻江中下游流域1990-2010年20年间的环境变化信息，根据雅砻江流中下游区域的生态环境特征，构建雅砻江中下游环境脆弱性评价指标体系，建立了脆弱性评价指标定量方法，采用层次分析法确定评价指标权重，以GIS软件平台和多时态的遥感影像对雅砻江中下游进行环境脆弱性评价与时空变换分析。
1.6研究路线
（1）本文首先收集了研究区自然地理、社会经济、遥感数据等资料；
其中研究区的遥感影像分别是1990、2010年的两期遥感影像，1990年图像为Landsat5TM影像；
2010年为Landsat7ETM影像，辅以少量SPOT5图像。
（2）使用遥感图像处理软件以及GIS空间分析软件，对图像进行预处理，包括图像的正射纠正、增强处理、数据融合等一系列数据处理得到满足不同信息提取要求的高质量的遥感影像。
（3）建立研究区土地利用遥感解译标志，对两期影像分别采取目视解译和非监督分类的方法，进行遥感解译，得到1990、2010年研究区土地利用类型图。
（4）查阅以往研究成果的基础上，并综合考虑雅砻江中下游流域生态环境的现状，科学有效的选取评价指标体系。
（5）评价模型的建立：
利用已建立的评价指标体系，结合GIS技术和层次分析方法，建立雅砻江中下游流域的生态环境评价模型。
（6）根据评价结果和分级标准对对研究区的生态环境进行分级。
（7）利用评价分级结果对雅砻江中下游流域进行综合分析。
（8）以环境脆弱性分级结果为依据，对当地的生态建设提出参考意见。
图1-2研究路线图
1.7GIS与RS在环境评价中的应用
遥感（RS）技术的发展，有效的解决了数据信息获取费用高、获取信息困难以及信息老旧等问题。
遥感技术具有能获取多时相的、多源的、多空间分辨率以及多光谱分辨率的遥感影像，对于一些无人区，或人不易到达的地区，遥感技术也能获取和更新这些地区的遥感数据。
改变了传统的需要大量人力、调查方法有限、获取数据效率低下等缺点。
随着GIS技术的快速发展，GIS技术被越来越多的学者将该技术用于生态环境评价，GIS技术空间数据分析、数据储存、数据处理和数据管理等功能强大。
他们高效及时准确的获取、分析和存储各种各样的数据信息。
而且能够实现空间数据和非空间数据的连接匹配;
能提供完备的制图功能和输出功能,用可视化图表的形式表达其分析评价结果;
能有效的监测区域资源环境、准确的模拟分析结果和评价评价。
RS与GIS相结合,能够突破传统的以行政界线为评价单元的生态环境评价模式，从而使得研究区域更加广阔，评价结果更加精准，分析更加透彻。
第二章数据准备及处理
2.1遥感数据
2.1.1数据准备
雅砻江中下游流域的的数据源为1990、2010年两期的遥感影像，时间跨度为20年。
其中1990年为Landsat5TM遥感影像；
2010年为Landsat7ETM遥感影像。
表2-1TM、ETM各波段简介
波段
波段名称
波段介绍
B1
蓝色波段
该波段位于水体衰减系数最小的部位，对水体的穿透力最大，用于判别水深，研究浅海水下地形、水体浑浊度等，进行水系及浅海水域制图；
B2
绿色波段
该波段位于绿色植物的反射峰附近，对健康茂盛植物反射敏感，可以识别植物类别和评价植物生产力，对水体具有一定的穿透力，可反映水下地形、沙洲、沿岸沙坝等特征；
B3
红色波段
该波段位于叶绿素的主要吸收带，可用于区分植物类型、覆盖度、判断植物生长状况等，此外该波段对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌、水文等特征均可提供丰富的植物信息；
B4
近红外波段
该波段位于植物的高反射区，反映了大量的植物信息，多用于植物的识别、分类，同时它也位于水体的强吸收区，用于勾绘水体边界，识别与水有关的地质构造、地貌等；
B5
短波红外波段
该波段位于两个水体吸收带之间，对植物和土壤水分含量敏感，从而提高了区分作物的能力，此外，在该波段上雪比云的反射率低，两者易于区分，B5
的信息量大，应用率较高；
B6
热红外波段
该波段对地物热量辐射敏感，根据辐射热差异可用于作物与森林区分、水体、岩石等地表特征识别；
B7
短波外波段
波长比B5大，是专为地质调查追加的波段，该波段对岩石、特定矿物反应敏感，用于区分主要岩石类型、岩石水热蚀变，探测与交代岩石有关的粘土矿物等；
B8
全色波段
该波段为Landsat-7新增波段，它覆盖的光谱范围较广，空间分辨率较其他波段高，因而多用于获取地面的几何特征。
2.1.2数据处理
本文所采用的数据处理专指遥感数字影像处理。
其主要流程为影像的几何校正、裁剪与镶嵌、辐射校正、大气校正、图像融合和正射校正等。
在专业上课简单慨括为影像的预处理。
2.1.2.1图像增强
常见的数字图像增强处理有6种，包括：
1卷积增强处理2．非定向边缘增强处理对比3．主成分变换对比4．缨帽变换对比5．色彩变换对比6．自然色彩变换。
本文将选用自然色彩变换的方法。
计算机系统生成的彩色影像的基本原理是将同一景不同波段的的三幅黑白影像分别赋予R、G、B三种颜色，由于同一像元三幅影像的灰度各不相同，叠加在一起，就形成一种彩色色调，而像元与像元之间RGB的组合不同，致使像元与像元的色调互不相同，呈现彩色场景。
遥感图像有三种彩色合成类型：
真彩色合成、假彩色合成以及伪彩色合成。
本文在波段组合的选择上，将4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，即是将遥感图像的NIR波段赋予R，R波段赋予G，G波段赋予B，叠加显示，即得标准假彩色图像。
图像上植被呈现各种红色调，其余地物颜色与真实情况一致。
在植被、农作物、土地利用和湿地分析的遥感方面，4、3、2波段组合是最常用的波段组合。
2.1.2.2图像几何校正
几何校正,即图像级别中的几何精校正,主要方法是多项式法。
方法是建立若干控制点,建立不同图像间的多项式空间变换和像元插值运算,实现遥感图像与实际地理图件间的配准,达到消减以及消除遥感图像的几何畸变。
2.1.2.3图像融合
图像融合指的是将多光谱空间分辨率较低影像与全色空间分辨率较高图像按某种算法进行融合，使得到的图像即具有多光谱的特征，有具备高分辨率特点。
目前遥感领域常用的影像融合方法有：
比值变换融合、乘积变换融合、主分量变换融合、小波变换融合等多种方法。
本文选用的是主分量变换的，具体通过ENVI软件中的HSV算法实现，该方法的优点是简单，易于操作，缺点是融合前对要融合图像几何配准的精度要求较高。
2.1.2.4正射校正
正射校正指的是，在拥有相同区域的数字高程模型（DEM）的情况下，从影像上选取控制点，并为其录入相同位置的高程值，已达到校正传感器在获取数据时在获取时，因摄影偏差或是地面起伏较大等各种原因引起的图像畸变的目的。
影像经正射校正后可称之为正射影像,是生产数字正射影像的地图（DOM）的必备数据。
其特点是精度高、直观真实且数据结构简单，可作为空间分析的的数据源。
目前，大多数的生产科研项目，基本选用正射影像。
图2-1研究区遥感影像图
2.2专题数据及统计数据
2.2.1数据准备
主要包括研究区的1990、2010年的土壤类型、地形地貌、降水数据、GDP、人口数量和气温相关的文献资料。
来源具体参见表2-1。
表2-1统计数据类型及来源
数据名称
数据来源
植被覆盖度
NDVI数据：
1990年7月Landsat5TM影像、2010年Landsat7ETM影像
地形地貌
DEM，分辨率90m（地理空间数据云）
土壤类型
两期期土壤类型数据由四川省环境保护科学研究院提供，土壤侵蚀数据源于第二次（1990年）和第四次（2010年）土壤侵蚀遥感调查成果
气温和降水
两期年平均降水数据和年平均气温数据源于1990年、2010年气象站点观测数据（中国气象科学数据共享服务网）。
人口和GDP
两期人口和GDP数据源于1990年和2010年甘孜州年鉴和阿坝州年鉴的统计数据。
2.2.2数据处理
由于各专题、统计数据的原始数
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