基于遥感的上海市宝山区海岸带生态资产评估.pdf

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1、第期 年月华东师范大学学报（自然科学版）（）文章编号：（）基于遥感的上海市宝山区海岸带生态资产评估苏盼盼，过仲阳，叶属峰，（华东师范大学 地理信息科学教育部重点实验室，上海 ；海洋赤潮灾害立体监测技术与应用国家海洋局重点实验室，上海 ；国家海洋局 东海标准计量中心，上海 ）摘要：运用上海市宝山区海岸带遥感数据、数据和气象数据，基于研究区域生态系统服务功能具体情况建立了海岸带生态资产评估的指标体系利用改进的月总太阳辐射模型和基于遥感的生态资产计算方法，对宝山区海岸带的生态资产进行了评估结果表明：年、年和 年上海市宝山区海岸带生态资产总量折合人民币分别为 元、元和 元；年到 年减少了 ，年均减少

2、；年到 年增加了 ，年均增 加 湿 地 在 海 岸 带 生 态 资 产 总 量 中 具 有 巨 大 的 贡 献，年 占 ，年占 ，年占 驱动力分析表明：人口增长、城市规划等社会经济因素和气温、降水、植被覆盖等自然环境因素变化是影响宝山区海岸带生态资产变化的主要因素关键词：生态资产；植被净第一性生产力（）；海岸带中图分类号：文献标识码：收稿日期：基金项目：年海洋行业公益性科研专项经费资助项目（）第一作者：苏盼盼，女，硕士研究生，研究方向为数据挖掘 ：通讯作者：过仲阳，男，教授，研究方向为数据挖掘 ：，（，；，；，）：，￥，￥，；华东师范大学学报（自然科学版）年 ，：；（）；引言生态资产是自然资产

3、和生态系统服务功能的相互结合与统一，自从 世纪 年代绿色 提出以来，生态系统的服务功能越来越受到人们的重视 年，等建立了基于遥感的生态系统评估的指标体系后，越来越多的学者也开始进行生态资产的研究陈仲新等在 年测算出中国生态系统效益的总价值是 元人民币年（以 年人民币为基准），占全球总量的 ；陈百明等于 年分别计算了各省、直辖市、自治区森林生态系统、草地生态系统和湿地生态系统的生态资产价值，得出全国的生态资产价值总量为 元人民币；潘耀忠等于 年在传统的生态学生态资产单位面积价值研究的基础上，提出了基于遥感定量测量的生态资产价值评估模型；朱文泉等测得中国陆地生态系统 年、年及 年的生态资产分别是

4、元、元和 元人民币，且得出 世纪 年代以来中国陆地生态系统的生态资产呈上升趋势，其最大值的空间分布也明显向南移动，总体变化率在 左右；孙洪泉等在 年利用遥感定量测量的方法对长三角地区 年和 年的生态资产进行了评估，得到了长三角地区的生态资产布局并对其分布状况进行了分析以上研究大都是基于陆地生态系统，海岸带是陆地和海洋相交接的地区，一般定义为大陆架以上的潮间带和潮下带以及相邻的离海岸线 以内的内陆 本文的研究区域为海岸线向内陆延伸 的区域 根据宝山区海岸带自身的区域特点，我们将生态系统分为耕地生态系统、林地生态系统、灌木生态系统、水体生态系统、湿地生态系统和建设用地生态系统六大类根据海岸带生态系

5、统的特点，我们建立了海岸带生态资产评估的指标体系和基于遥感的海岸带生态资产计算模型，并对宝山区海岸带 年、年和 年的生态资产状况进行评估 同时，分析了宝山区海岸带生态资产的空间分布状况和时空变化格局，最后通过驱动力分析得到影响海岸带生态资产变化的主要驱动力因子 研究成果可为宝山区海岸带的可持续发展提供科学依据研究区域概况海岸带是陆地、海洋和大气相互作用的地区宝山区海岸带位于上海市宝山区沿海地带，处于长江三角洲东北角前沿，黄浦江与长江汇合处 该地区年平均气温 ，属于北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，雨量充沛 同时，宝山区海岸带工业发达，经济发展迅速，是中国重要的钢铁基地之一第期苏盼盼，等：

6、基于遥感的上海市宝山区海岸带生态资产评估生态资产评估所需参数及计算方法（）遥感影像数据及其预处理三景上海市宝山区海岸带 数据，分别接收于 年月、年 月和 年月，精度为 对遥感影像数据进行大气校正和几何校正后，根据研究区的实际情况，将宝山区海岸带分为六类生态系统：耕地、林地、灌木、水体、湿地和建设用地 同时，通过归一化植被指数 计算植被覆盖度（见图）图宝山区海岸带 年、年和 年植被覆盖度（）图 ，（）气象数据气温数据和降水数据来源于宝山区海岸带气象站点的观测数据，并参考上海市 年、年和 年的年鉴月总太阳辐射数据则由 高程数据通过 和 在 年提出的太阳直射辐射模型（公式）和 在 年提出的太阳散射辐

7、射计算模型（公式）计算获得原理如下：，（）（）表示直射量；为太阳能通量；为吸收常数；为空气质量比；表示散射量；为辐射扩散系数；为坡度倾角；为太阳高度角（）其他辅助数据包括 万植被类型图以及宝山区海岸带的研究区域图 各个生态系统单位面积的价值的初始值参照 、潘耀忠等设定的陆地生态系统类型的单位面积价值（以 年人民币为基准），分别为：耕地 元，林地 元，灌木 元，水体 元，湿地 元，建设用地的生态资产单位面积的价值视为零（）植被净第一性生产力（，）是衡量植物群落在自然环境条件下生产能力的重要指标，直接反映环境气候条件对于生态资产的影响 计算 时，本研究参照朱文泉等 改进后的 模型：（，）（，）（，

8、），（）其中 为光合有效辐射，（，）为光能转化率 （，）（，）（，），（）式中 （，）为光合有效辐射的吸收比例，可以由遥感反演获得；（，）为象元的月总太阳辐射，（，）可由统计数据和年鉴数据计算，得到的 空间分布如图所示华东师范大学学报（自然科学版）年图宝山区海岸带 年、年和 年植被净第一性生产力（）（），研究方法 生态资产测量的指标体系生态资产的价值包括自然资源的价值和生态系统服务功能的价值两部分，有形的自然资产可以直接通过市场价值法求取，而隐形的生态系统服务功能价值则需要建立一系列的评估指标，等（）把生态系统的服务功能分为 大类，主要包括可再生服务，不包括不可再生的燃料和矿物质以及大气本研究

9、参照李京等 确定的我国区域生态资产评估的生态服务价值确定宝山区海岸带的生态服务价值体系，见表表基于遥感手段的生态资产评估指标 序号生态系统服务生态系统功能太阳能的固定与食品生产生产有机物质促进营养元素循环营养物质循环与贮存水调节与供水涵养水源控制侵蚀和保持沉积物保持土壤气体调节吸纳二氧化残气体调节释放氧气 生态资产的计算模型和时空分析生态资产是所有者对其实施生态所有权并且所有者可以从中获得经济利益的生态景观实体，其总量与生态系统的质量、类型、面积有着密切的关系，是一个随着时间和空间动态变化的量值 根据我国的具体状况，陈仲新等最先对全国的生态资产总价值进行了测算，为建立基于遥感的生态资产总量的计

10、算提供了一种可以借鉴的方法结合国内外的研究状况，综合考虑上海市宝山区海岸带的区域特殊性，在对宝山区海岸带进行生态资产评估中，我们简化研究区域内生态资产总量的公式如下：（）式中，表示研究区域内不同的生态系统类型 本文中，分别为耕地、林地、灌木、水体、湿地和建设用地，是表征生态系统功能的各个斑块 表示某个生态系统服务功能类型的单位面积价值表示斑块的面积，表示 在不同斑块的调整系第期苏盼盼，等：基于遥感的上海市宝山区海岸带生态资产评估数，它是由生态系统的质量状况决定的（，），（）式中，是表征生态系统质量状况的生态参数，不同质量状况的同一生态系统类型的 是不同的，其差别由来调整本文在计算时，考虑到海岸

11、带生态系统的复杂性，选取植被覆盖度（）和植被净初级生产力（）作为生态参数进行耦合 对于任一象元，调整系数可表示为 （）（）式中，表示某个象元的 的值，表示区域内植被净第一性生产力 的平均值，则表示植被覆盖度的平均值生态资产退化是指生态系统的一种逆向演替过程，表现为对自然或人为干扰的较低抗性、较弱的缓冲能力以及较强的敏感性和脆弱性，它是生态环境恶化的结果，在本研究中主要是根据生态资产量的减少来判别结果分析 生态资产的布局根据上述各种模型及其计算结果，得到了宝山区海岸带生态资产总量的分布图，如图所示宝山区海岸带由于城市化步伐的加快，城市外围向外不断扩张，各种建设用地的面积不断增长，其生态资产总量比

12、较小，在一些高密度的建筑区，生态资产总量几乎为零由于水体的调整系数比较低，在对整个生态环境的影响中，其权重系数相对林地、湿地等比较小，生态资产总量相对也比较低，但是在黄浦江沿江地带，可以明显看出其生态资产比周围的城市建设区域偏高，说明水体在整个生态环境中不可或缺，特别是在对城市生态环境的缓解中，起到一定的调节作用距离海岸线较近的狭长地带，由于海岸港口码头的聚集，集装箱以及一些沿海工业的兴起，生态资产相对比较低特别是在宝山区海岸带宝钢码头，其色彩成浅黄显示，与右侧耕地和灌木的绿色区域对比，显示城市建设大面积区域对生态环境的影响不可忽视图宝山区海岸带 年、年和 年生态资产布局 ，由 年、年和 年宝

13、山区海岸带生态资产分布状况可以看出，宝山区海岸带生态资产的布局存在一定的变化 年，宝山区海岸带西北部地区较东南部来说，生态环境状况良好，可以看出大面积的绿地和灌木，其中还不乏生态资产总量较高的深色区域华东师范大学学报（自然科学版）年到 年，整个区域的生态环境状况基本一致，西北部地区的生态资产总量明显降低与西北部相比，东南部区域的环境状况没有比较大的变化，但在小区域范围内也能发现生态退化 年宝山区大部分区域的生态资产总量都在增加，且在整个区域中，年的生态资产分布均匀东南部的生态状况明显好转，沿海码头区域也出现了生态资产量的上升根据宝山区海岸带的生态资产布局和各个像素的象元值做统计分析可知，上海市

14、宝山区海岸带 年、年和 年的生态资产价值量和生态资产变化如表和图所示所示表 年、年和 年宝山区海岸带生态资产分布表 ，土地利用类型 面积 生态资产价值万元 面积 生态资产价值万元 面积 生态资产价值万元耕地 林地 灌木 水体 湿地 建设用地 总计 图宝山区海岸带 年、年和 年各类型面积（）和生态资产（）的变化 （），表和图的结果显示，从 年到 年，上海市宝山区海岸带的建设用地的面积明显增加，而耕地、林地、灌木、湿地的面积在减少，其中湿地面积减少了大约 ，湿地在生态环境中具有不可替代的作用，是生态环境的优化器，湿地面积的减少降低了区域生态资产总量，由 年的 亿减少到 年的 亿，减少了 从 年到

15、年，宝山区海岸带的灌木的面积没有明显的变化，建设用地、湿地的面积在增加，耕地、林地、和水体的面积在减少，宝山区海岸带的生态资产总量在 年达到 元，较 年增加了 利用 年、年和 年宝山区海岸带生态资产的空间分布数据，我们得到宝山区海岸带生态资产的年际空间变化状况（见图）根据研究成果，参照孙洪泉根据生态资产变化率对变化情况的划分标准：生态资产降低 为严重退化；生态资产降低 为中度退化；生态资产变化范围在 为基本保持；生态资产增加第期苏盼盼，等：基于遥感的上海市宝山区海岸带生态资产评估 为中度增长；生态资产增加 为快速增长本文将研究区域分为五种：快速增长区、中度增长区、基本保持区、中度退化区和严重退

16、化区 由图（）可见，只有少量区域和河流沿岸有生态资产总量的增长，这是上海市宝山区海岸带近年来对城市绿地和街道灌木加强管理的结果在颜色为红色的区域，生态资产总量下降比较严重总体上来说，研究区域的大范围内，生态资产都有不同程度的下降 图（）则表明，宝山区海岸带 年到 年的生态资产在均匀上升，特别是在西北部，很大区域处于中度增长区图宝山区海岸带 年（）、年（）生态资产的年际空间变化 （），（）生态资产布局的驱动力分析上海市宝山区海岸带近年来的生态环境状况浮动变化，造成这种情况的原因主要有以下两个方面（）社会经济因素宝山区海岸带经济的快速发展影响着生态系统的质量和功能生态系统总量随着社会经济状况的发展

17、而变化，这些状况包括土地利用状况的规划计划、城市扩张、人口变化、工业发展等 如耕地、养殖水面等用地的变动，城市用地、交通运输用地、港口码头用地的递增，都对宝山区海岸带的生态资产布局产生巨大的作用 宝山区海岸带产业布局的发展变化也影响着生态系统，工业和建筑业快速发展，在经济中所占的比重逐渐增大，这些都深刻改变着宝山区海岸带的生态系统格局（）自然环境因素自然环境的变迁影响生态系统的质量状况和生产能力，甚至影响某个生态系统的生态服务功能，对于对环境依赖性比较强的生态系统如农田、草地等，其受自然环境的影响更加深刻 气温、降水、植被覆盖状况的变化影响植被净第一性生产力的变动，从根本上制约整个生态系统的生

18、态服务功能结论与建议（）从生态资产总量上看，年、年和 年宝山区海岸带的生态资产总量分别为 元、元和 元 年到 年，减少了 ，年均减少 年到 年，增加了 ，年均增加 （）从空间分布上看，宝山区海岸带的生态资产分布基本均衡，高值在整个区域的出现也呈均匀状态，主要分布在林地、公园地区，如共青森林公园低值区则在宝山区工业较为发达的区域，如宝钢码头（）从生态资产构成上看，湿地在整个生态资产中占绝对优势，年占总资产的华东师范大学学报（自然科学版）年 ，年占总资产的 ，年占总资产的 ，其次为林地 年与 年相比，建设用地大面积增加，增加了 而林地、灌木、湿地的面积在减少，分别减少了 ，和 耕地和水体的面积变化

19、不大 年到 年，湿地面积增加了 ，建设用地的面积也有小幅增长，水体、耕地、林地的面积在下降，分别下降了 、和 湿地面积的增加，对宝山区海岸带的生态资产起到了重要作用（）从空间变化格局上来看，宝山区的生态资产状况大部分处于基本保持状态，但是工业集中地的生态资产总量减少最快，整个区域的生态资产总量从 年到 年处于下降状态，年到 年则有一定程度的回落通过对宝山区海岸带 年到 年的生态资产分布格局和时空变化特征进行分析可知，上海市宝山区海岸带的生态环境建设管理正在逐步完善，经济建设和生态建设向良性发展由此可知，我们应当在追求可持续发展、建立和谐社会的要求下，重视生态环境的建设，促进人和自然和谐相处 参

20、考文献 ，：陈仲新，张新时中国生态系统效益的价值科学通报，（）：，（）：陈百明，黄兴文中国生态资产评估与区划研究中国农业资源与区划，（）：，（）：潘耀忠，史培军，朱文泉，等中国陆地生态系统生态资产遥感定量测量中国科学：辑，（）：，：，（）：朱文泉，张锦水，潘耀忠，等中国陆地生态系统生态资产测量及其动态变化分析应用生态学报，（）：，（）：孙洪泉，邓磊，蒋卫国，等长江三角洲生态资产评估资源科学，（）：，（）：彭本荣，洪华生海岸带生态系统服务价值评估理论与应用研究北京：海洋出版社，：，：，：，朱文泉，潘耀忠，张锦水中国陆地植被净初级生产力遥感估算植物生态学报，（）：，（）：，（）：（下转第 页）第期

21、张弛，等：土地利用类型变化对城市大气边界层特征影响的数值模拟（）：上海统计年鉴统计数据，城市建设 ，：，：陈家宜，王介民，光田宁 一种确定地表粗糙度的独立方法 大气科学，（）：，（）：贾立，王介民卫星遥感结合地面资料对区域表面动量粗糙度的估算大气科学，（）：，（）：张强，吕世华城市地表粗糙度长度的确定高原气象，（）：，（）：高志球，卞林根，逯昌贵，等城市下垫面空气动力学参数的估算应用气象学报，（）：，（）：韩素芹，刘彬贤，解以扬，等 利用 铁塔研究城市化对地面粗糙度的影响 气象，（）：，（）：周淑贞，余碧霞上海城市对风速的影响华东师范大学学报：自然科学版，（）：，：，（）：周淑贞，束炯城市气候学北京：气象出版社，：，：，：李兆元中国不同气候区域城市气候的研究西安城市气候研究分报告，陈燕，蒋维楣，吴涧，等用区域边界层模式对杭州市热岛的模拟研究高原气象，（）：，（）：责任编辑李万会（上接第 页）李金昌资源核算论北京：海洋出版社，：，李京，陈云浩，潘耀忠，等生态资产定量遥感测量技术体系研究生态资产定量遥感评估模型遥感信息，（）：，（）：黄兴文，陈百明中国生态资产区划的理论和应用生态学报，（）：，（）：责任编辑李万会