一种评价人类活动对山地环境变化贡献度的方法
【专利摘要】一种评价人类活动对山地环境变化贡献度的方法，该法选择山地环境中对外力作用敏感的特征“线”（带），如雪线、冻土带、林线、树线等，应用GIS和RS技术，定量分析这些特征线（带）在不同时期的分布格局，与DEM精确配准，制作这些特征线（带）空间分布图，比对这些特征线（带）在聚落区和邻近非聚落区的位移差，从而定量刻画和区分这些特征线（带）位移的人文过程与自然过程。本发明具有工作量小，操作简单、成本低、评估过程快、样本范围大，为探索高原山地环境变化与人类适应提供依据，也为科学评估退耕还林等生态建设的成效提供科学判据。
【专利说明】一种评价人类活动对山地环境变化贡献度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种评价人类活动对山地环境变化贡献度的方法，特别是采用山地特 征线(带）定量刻画人类活动对土地利用/覆被变化的影响。
【背景技术】
[0002] 山地环境已成为在迅速的全球变化中受影响最强烈和最敏感的地区，山地环境变 化是由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所造成的，而这种变化直观地反映为山区 土地利用/覆被变化。根据土地利用/覆被变化驱动力性质可以将其划分为自然驱动力和 人文驱动力。自然驱动力的驱动作用是长期的、较缓慢的和普遍的，而人文驱动力的驱动作 用与自然驱动力相反，其作用是短期的、快速的和具有一定的作用范围。在人文驱动力驱 动土地利用/覆被变化的区域，自然驱动力同时也在发生作用。以往在研究人类活动和自 然过程对土地利用/覆被变化的影响时大多采用定性分析，近年来也发展出模糊综合评价 法、主成分分析法等半定量的方法，也有采用山地环境变化指标进行单因子评价或多因子 综合评价。这些方法存在监测周期长、监测范围有限、监测成本高等缺点，而且很难定量区 分人类活动和自然过程对山地环境变化的贡献度。
[0003]
【发明内容】
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种能够快速、有效地定量刻画 和区分人类活动对山地环境变化贡献度的方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种评价人类活动对山地环境变化 贡献度的方法，其特征在于（1)选择山地环境中对外力作用敏感的特征"线"（带)，如雪线、 冻土带、林线、树线等；（2)应用GIS和RS技术，定量分析这些特征线（带）在不同时期的分 布格局；（3)与DEM精确配准，制作这些特征线（带）空间分布图；（4)比对这些特征线（带） 在聚落区和邻近非聚落区的位移差，从而定量刻画和区分这些特征线（带）位移的人文过程 与自然过程。具体按以下步骤进行。
[0005] a)选择适宜的特征"线"（带）：从多条特征"线"（带）选择与人类活动关系密切， 且在短时期内变化较明显的特征"线"（带)。
[0006] b)选取典型地段，利用GPS进行野外定位测量，应用工程测绘技术，对选取的特征 "线"（带）边界及地物标志精确测量。
[0007] c)综合森林资源调查、遥感影像特征和实地调查结果，建立影像判读标志。
[0008] d)在ArcGIS软件中导入经过处理的遥感影像，进行目视判读解译，将判读标志与 影像显示状态有机结合起来，准确区分判读因子，确定所选取的特征"线"（带)的分布范围。
[0009] e)将所选取的特征"线"（带)的分布图与DEM精确配准，选择代表性聚落区，并在 聚落区附近选择自然条件相同且没有受到人类活动影响的非聚落区，聚落区特征"线"（带） 的位移是人类活动与自然过程共同作用结果，而非聚落区特征"线"（带)的位移主要是自然 过程的作用结果。
[0010] f)利用ArcGIS软件计算出聚落与非聚落区特征"线"（带）边界和河流的重心，提 取每个重心点的高程，计算不同时期聚落与非聚落区特征"线"（带）边界到河流的垂直距 离，获得两个时段聚落区与非聚落区特征"线"（带）的边界位移。
[0011] g)根据测得的两个时段聚落区与非聚落区特征"线"（带）的边界位移，按下式计 算人类活动对山地环境变化的贡献。
[0012] = 5聚落_ S非繫落 。
[0013] 式中：C为人类活动对山地环境变化的贡献（m);为聚落区两个时段特征"线"(带） 的边界位移（m);为非聚落区两个时段特征"线"（带）的边界位移（m)。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过特征"线"（带）法评估人类活动对 山地环境变化的贡献度，具有工作量小，操作简单、成本低、评估过程快、样本范围大，为定 量刻画和区分人类活动与自然过程对山地环境变化的贡献提供一种有效途径，为探索高原 山地环境变化与人类适应提供依据，也为科学评估退耕还林等生态建设的成效提供科学判 据。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是1999年岷江上游干旱河谷范围。
[0016] 图2是2009年岷江上游干旱河谷范围。
[0017] 图3是聚落区和非聚落区代表性样点。
[0018] 图4是图3中样点1在聚落区和非聚落区干旱河谷边界到河流的垂直距离示意 图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 以岷江上游为例，选择该区的干旱河谷作为特征"线"。在岷江上游干旱河谷的典 型地段，利用GPS进行野外定位测量，应用工程测绘技术，对干旱河谷边界及地物标志精确 测量，根据收集的资料，结合森林资源调查、遥感影像特征和实地调查结果，建立影像判读 物^志。
[0021] 采用的遥感数据包括4个方面：（1) SP0T-2、4 (1999年，10 m全色波段和20m多 光谱波段）、SP0T-5 (2008-2009年，5 m全色波段和IOm多光谱波段）影像数据；（2)数字 高程模型（DEM) ; (3) Google Earth三维立体影像；（4) 1:10万中国植被图集。
[0022] 数据处理：采用ERDAS IMAGINE 9. 2对SPOT遥感影像进行几何校正及分辨率融 合。以实地采取的控制点为地理参考，通过Google Earth三维立体影像对多光谱和全色波 段数据进行校正，校准精度RMS < 0. 5像元，实现多光谱和全色波段数据的融合。
[0023] 在ArcGIS软件中导入经过处理的遥感影像，采用人机交互式的方法进行图像解 译，获得岷江上游1999和2009年的干旱河谷范围（如图1和图2所示)。
[0024] 将干旱河谷的分布图与DEM精确配准，选择10个代表性聚落区及其邻近的非聚落 区（如图3所示)，利用ArcGIS软件计算出聚落与非聚落区干旱河谷边界和河流的重心(如 图4所示)，聚落区与非聚落区干旱河谷的重心的水平距离为29Γ2035 m，提取每个重心点 的高程，计算聚落区与非聚落区1999年和2009年干旱河谷边界到河流的垂直距离(见表1 和表2)，获得19991009年聚落区与非聚落区干旱河谷的边界位移。
[0025] 灰I聚洲X: 1999外:和2009外:丫.7.河谷边Vf到河流加
【权利要求】
1. 一种评价人类活动对山地环境变化贡献度的方法，其特征在于选择山地环境中对外 力作用敏感的特征"线"（带)，如雪线、冻土带、林线、树线等，应用GIS和RS技术，定量分析 这些特征线(带）在不同时期的分布格局，与DEM精确配准，制作这些特征线（带）空间分布 图，比对这些特征线（带）在聚落区和邻近非聚落区的位移差，从而定量刻画和区分这些特 征线(带）位移的人文过程与自然过程；按以下步骤进行：a)选择适宜的特征"线"（带）：从 多条特征"线"（带）选择与人类活动关系密切，且在短时期内变化较明显的特征"线"（带)； b)选取典型地段，利用GPS进行野外定位测量，应用工程测绘技术，对选取的特征"线"（带） 边界及地物标志精确测量；c)综合森林资源调查、遥感影像特征和实地调查结果，建立影像 判读标志；d)在ArcGIS软件中导入经过处理的遥感影像，进行目视判读解译，将判读标志 与影像显示状态有机结合起来，准确区分判读因子，确定所选取的特征"线"（带）的分布范 围；e)将所选取的特征"线"（带）的分布图与DEM精确配准，选择代表性聚落区，并在聚落 区附近选择自然条件相同且没有受到人类活动影响的非聚落区，聚落区特征"线"（带)的位 移是人类活动与自然过程共同作用结果，而非聚落区特征"线"（带）的位移主要是自然过 程的作用结果；f)利用ArcGIS软件计算出聚落与非聚落区特征"线"（带）边界和河流的重 心，提取每个重心点的高程，计算不同时期聚落与非聚落区特征"线"（带）边界到河流的垂 直距离，获得两个时段聚落区与非聚落区特征"线"（带）的边界位移；g)根据测得的两个时 段聚落区与非聚落区特征"线"（带)的边界位移，按下式计算人类活动对山地环境变化的贡 献：C=Sn5^=式中：C为人类活动对山地环境变化的贡献(m); _为聚落区两个 时段特征"线"（带）的边界位移（m) ; 为非聚落区两个时段特征"线"（带）的边界位 移（m)。
【文档编号】G06Q50/00GK104463684SQ201410631877
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】王青, 李富程, 郭亚琳 申请人:西南科技大学