生态质量气象评价方法.doc

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1、 ICS中中华华人人民民共共和和国国国国家家标标准准GB/T 生态质量气象评价方法Meteorological assessment methods of Ecological qualities（征求意见稿）（本稿完成日期：2007.05.20）-发布-实施国国家家质质量量监监督督检检验验检检疫疫总总局局发发布布GB/T I目 次前 言.II 引 言.III 1.范围 .1 2.规范性引用文件 .1 3.术语和定义 .1 4生态质量气象评价工作的数据获取.3 4.1 气候数据.3 4.2 水域面积数据.3 4.3 土壤侵蚀面积监测.3 4.4 灾害数据.4 5.生态质量气象评价指标 .4 5

2、.1 湿润指数.4 5.2 植被覆盖指数.4 5.3 水环境指数.5 5.4 土地退化指数.5 5.5 灾害强度指数.5 6.生态质量气象评价指数的计算及标准分级 .6 6.1 属性同一化.6 6.2 计算方法.6 6.3 生态与环境质量评价分级.6 7 质量控制和质量保证.7GB/T II前 言本标准是新起草的标准，并无其他标准被代替或废止。本标准由中国气象局提出。本标准由中国气象局政策法规司归口。本标准起草单位：辽宁省气象局、中国气象局沈阳大气环境研究所、中国气象局预测减灾司。本标准主要起草人：王江山、张玉书、陈鹏狮、周朝东、佘万明、李刚、纪瑞鹏、张淑杰、冯锐、武晋雯。本标准为首次发布。G

3、B/T III引 言生态与环境是人类赖以生存和发展的基本条件，生态质量是社会可持续发展的基础，是全面建设小康社会的保障。随着经济的高速增长和人口的增加，大面积森林被砍伐、草地退化、生物多样性丧失、水土流失严重和荒漠化扩展，致使我国的生态与环境问题日趋严峻。生态是一个由自然社会生态因素组成的复杂综合体，组成因子众多，且相互联系、相互制约。而气候作为一种环境因素和自然资源，光照、热量、水分、风速等气象要素的量值和时空分布与气候变化，势必对生态系统和自然环境产生全方位、多层次的影响。编制本标准的主要目的就是从气象对生态质量的影响角度选定指标体系，运用恰当的方法评价生态质量，以规范生态质量气象评价工作

4、。通过评价反映某一时段内生态质量的状况和变化趋势，为开展生态治理提供科学依据。GB/T 1生态质量气象评价方法1.范围本标准规定了生态质量气象评价的定义、标准及分析方法。本标准适用于气象对生态质量的影响评价。2.规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。包括GB/T 19231-2003 土地基本术语GB/T 15161-1994 林业资源分类与代码 林木病害GB/T 1

5、5775-1995 林业资源分类与代码 林木害虫GB/T 13923-1992 国土基础信息数据分类与代码SL277-2002 水土保持监测技术规程SLl90-96 土壤侵蚀分类分级标准SL/T238-1999 水资源评价导则SL247-1999 水文资料整编规范TD/T1010-1999 土地利用动态遥感监测规程 TD/T1004-2003 农用地分等规程 全国土地分类（试行）（国土资源部）将出版3.术语和定义下列术语和定义适用于本标准:3.1 生态质量气象评价 meteorological assessment of ecological qualities生态质量是在一定具体的时间和空间

6、内生态系统的总体或部分生态与环境因子的组合，对人类的生存及社会经济持续发展的适宜程度；生态质量气象评价就是以气象对生态质量的影响角度进行评价。GB/T 23.2 植被覆盖度 Vegetation fraction植被覆盖度指单位面积内植被的垂直投影面积所占百分比。3.3植被覆盖指数 index of vegetation coverage一定时期内，评价区域不同植被类型的平均覆盖度状况。3.4水环境指数 index of water environment评价区域内水域面积占被评价区域面积的比重。3.5土地退化指数 index of land degeneration评价区域内风蚀、水蚀、重力

7、侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占被评价区域面积的比重。土地退化是指土地生产力的衰减或丧失。其表现形式有土壤侵蚀、土地沙化、土壤次生盐渍化和次生潜育化、土地污染等。3.6风蚀 wind erosion裸露地表面的疏松土壤、沙砾，在风的吹动下，沿着地表向风的下游方向移动的自然现象。3.7水蚀 water erosion土壤物质由于水力及水力加上重力作用而被搬运移走的侵蚀过程。注：衡量土壤流失的数量指标主要采用土壤侵蚀模数(每 km2土壤流失量) 3.8灾害强度指数 index of disaster是指单位面积上担负的灾害强度、频率等灾害总量。注：即指被评价区域内农田、草地、森林等生态系统遭受气象

8、灾害的面积占被评价区域面积的比重。包括旱涝灾害、雪灾、风灾、森林火灾、病虫害、低温冷害等各类自然灾害。各种灾害定义见生态气象观测规范（试行）3.9归一化植被指数 Normalized Difference Vegetation Index GB/T 3植被指数泛指以卫星多光谱数据的线性或非线性组合的一种指数，其目的是要反映绿色植物的生长状况和分布特征。其中一种被广泛应用的指数为归一化植被指数, 计算公式为：NDVI =(CH2 - CH1)/(CH2 + CH1)3.10经验模型法 Experience modeling是通过建立实测植被覆盖度数据与植被指数的经验模型来求取植被覆盖度。3.11

9、植被指数转换法 Vegetation index conversion technique是通过对各像元中植被类型及分布特征的分析，建立植被指数与植被覆盖度的转换关系来直接提取植被覆盖度信息。3.12混合像元分解法 Decomposing of mixed pixels根据植被和土壤在不同波谱段的反射情况不同进行分解的方法。一般选择植被与土壤光谱反射差别较大的红光波段和近红外波段作为植被盖度信息提取的信息源，一个像元包括土壤和植被两种信息。4生态质量气象评价工作的数据获取采用卫星遥感和地面监测、统计、社会调查结合的手段，获取生态质量气象评价所需要的各项数据。4.1 气候数据数据来源：气象站观测

10、统计数据。数据要求：数据应执行中国气象局地面气象观测规范的要求，并经资料审核部门审核。太阳年总辐射量，单位:千卡/cm2.年；年降水量，单位:mm；年平均气温，单位；年蒸发量，单位：mm。 4.2 水域面积数据包括天然湖泊、人工水库及地表河流。湖泊指天然形成的积水区常年水位以下的土地。水库坑塘指人工修建的蓄水区常年水位以下的土地。数据来源：水利部门统计数据、遥感数据、社会调查。数据要求：单位：km2。4.3 土壤侵蚀面积监测GB/T 4土壤侵蚀是指土壤在内外力（如水力、风力、重力、人为活动等）的作用下，被分散、剥离、搬运和沉积的过程。数据来源：遥感数据、生态站观测资料、统计数据、社会调查。数据

11、要求：土壤侵蚀强度分级标准应执行SL/T190-96。利用遥感技术监测应执行SL277-2002。单位：面积km2。4.4 灾害数据主要指农田、草地、森林等生态系统遭受气象灾害，包括干旱、洪涝、渍害、雹灾、低温冷害、霜冻、雪灾、高温热害、风灾、病虫害及森林火灾等。数据来源：当地气象台站和农业、林业、民政部门的遥感数据、统计数据、社会调查。数据要求：其中森林病虫害分类依据GB/T 15161-1994及GB/T 15775-1995执行，单位：面积km2。5.生态质量气象评价指标5.1 湿润指数湿润指数能较客观地反映某一地区的水热平衡状况。计算方法如下：K=R/ET式中，R 为降水量，ET 为潜

12、在蒸散量。月潜在蒸散量 ETi(mm)采用下式计算：1/4 i1/2 iioi1/2 ii Ti)t(273.2P)h-(1)wU(1.622dE式中，i 是月份的编号，Pi 是月平均气压(mb),ti 是平均气温（） ，di 是月的天数，Ui 是在10-12m 高度处观测的月平均风速（m/s） ，Woi 是在温度为 ti 时的饱和水汽压（mmHg） ，而 hi 是月平均相对湿度。月湿润指数 ki= ETi /ri，其中 ri 是月降水量（mm） ；年湿润指数 K= Ra /(ETi)，其中 Ra 是年降水量（mm） 。饱和水汽压 Wo(mmHg)的计算考虑 2 种情况：当月平均温度 01 时

13、,表示大气降水大于植被生理过程需水量，降水条件不成为当地植被生理需水的限制因子，如果1，规定=1。5.2 植被覆盖指数植被指数NDVI是单位像元内的植被类型、覆盖形态、生长状况等的综合反映，其大小取决于叶面积指数LAI(垂直密度)和植被覆盖度ndvi等要素。根据像元中植被覆盖结构的不同，可以分为均一像元和混合像元两类。当像元完全被植被覆盖时，其植被覆盖度为1(100% )，属于均一像元；如植被不能完全覆盖整个像元，其植被覆盖度小于1，是植被与非植被构成的混合结构，属于混合像元。植被覆盖度计算模型为：ndvi=(NDVI- NDVImin)/ (NDVImax- NDVImin)式中，ndvi为

14、植被覆盖度；NDVImin、NDVImax 分别为每类土地覆被类型的 NDVI 最小值、每类土地覆被类型的植被覆盖度约为 100%时相对应的像元 NDVI 值。NDVI 的计算方法如 3.9,。由于每一幅图像不能保证完全是晴空图，所以尽量选取一月内每天同一时间、同一颗星、过境仰角高、云量较少卫星遥感资料，经过剔除云和水体的影响后，叠加合成月NDVI图像,利用每月的NDVI合成图像,根据植被指数转换模型，计算各月的植被覆盖度，12个月平均值代表年度植被覆盖度,评价区域内所有像元年度植被覆盖度的平均值代表该区的植被覆盖指数。5.3 水环境指数水在生态系统中具有重要作用，是生态系统物质流与能量流的重

15、要载体，也是人类社会生活不可缺少的物质，尤其在西部干旱、半干旱生态系统中，水是生态系统的决定因素。计算方法为：水环境指数=水域面积/区域面积 其中水域面积采用评价时段内最大水域面积，包括湖泊、水库及河流。5.4 土地退化指数土地退化指数指评价区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占评价区域总面积的比重。人类不合理利用土地资源，对生态系统产生的压力超过了生态系统的承载能力，生态系统功能不断衰退，土地退化是生态系统退化的重要表征之一。土地退化指数=（0.07轻度侵蚀面积+0.20中度侵蚀面积+0.73重度侵蚀面积）/区域面积。土地退化指数各因子的权重见表1。表 1 土地退化指数分权重

16、土地退化 类型轻度侵蚀中度侵蚀重度侵蚀0.73 强度侵蚀极强度侵蚀剧烈侵蚀 权 重0.070.200.080.230.69GB/T 65.5 灾害强度指数灾害强度指数是指被评价区域内农田、草地、森林等生态系统遭受气象灾害的面积占被评价区域面积的比重。包括:干旱、洪涝、渍害、雹灾低温冷害、霜冻、雪灾、高温热害、风灾、病虫害及森林火灾等。灾害指数DIS=（Si）式中Si为各灾害因子指数：干旱、洪涝等。 Si=(0.08轻度灾害面积)/区域面积+(0.2中度灾害面积)/区域面积+(0.72重度灾害面积)/区域面积。灾害强度权重（具体见表2） 。表 2 灾害指数分权重指标轻度中度重度权 重0.080.

17、200.726.生态质量气象评价指数的计算及标准分级6.1 属性同一化根据不同属性指标对总体生态质量的影响方向不同，对全部指标属性进行正向化处理。5项指标中，土地退化指数、灾害指数2项为负项指标，因此将负向指标进行正向化处理（1-负项指数） ，属性同一化后全部数据的大小变化趋势反映了生态现状相同的优劣变化趋势。6.2 计算方法采用生态质量气象评价指标来评价生态质量的好坏,根据评价单元各单项评价指标值及各单项指标权重值,采用加权加和求总方法计算综合评价指标值,用公式表示如下: njijijiYWP1式中:i为区域的生态质量气象评价指数;ij为区域第项指标的权重值;ij为区域第项指标值。生态质量气

18、象评价指数=湿润指数*权重+植被覆盖指数*权重+水环境指数*权重+(1-土地退化指数) *权重+ (1-灾害指数) *权重。各评价指标的权重见表3。表 3 生态质量气象评价指标权重表指标湿 润 指 数植被覆 盖指数水体密 度指数土地退 化指数灾 害 指 数权重0.250.470.150.090.04GB/T 76.3 生态与环境质量评价分级根据生态与气象监测资料计算的结果，将生态质量气象评价指数划分成五级，即优、良好、一般、较差和差，其含义如下：当生态质量气象评价指数 70时，生态与环境质量为优，表明植被覆盖度好，降水充沛，生物多样性好，生态系统稳定，最适合人类生存。当生态质量气象评价指数在

19、5570之间时，生态与环境质量为良，表明植被覆盖度较好，降水充足，生物多样性较好，适合人类生存。当生态质量气象评价指数在 3055 之间时，生态与环境质量为一般，表明植被覆盖度处于中等水平，降水正常，生物多样性一般水平，较适合人类生存，但偶尔有不适人类生存的制约性因子出现。当生态质量气象评价指数在 1530之间时，生态与环境质量为较差，表明植被覆盖较差，严重干旱少雨，物种较少，存在着明显限制人类存在的因素。当生态质量气象评价指数 15时，生态与环境质量为差，表明条件较恶劣，极端干旱少雨，多属戈壁、沙漠、盐碱地、秃山，不适合人类长期生存。7 质量控制和质量保证制定评价值班制度及检查制度，检查遥感监测和地面监测数据计算的准确率，保证评价质量。