1、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 發(fā)布-實(shí)施-發(fā)布生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)方法Meteorological assessment methods of Ecological qualities（征求意見稿）（本稿完成日期：2007.05.20）GB/T 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)ICS目 次前 言II引 言III1.范圍12.規(guī)范性引用文件13.術(shù)語和定義14生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)工作的數(shù)據(jù)獲取34.1氣候數(shù)據(jù)34.2水域面積數(shù)據(jù)34.3土壤侵蝕面積監(jiān)測(cè)34.4災(zāi)害數(shù)據(jù)45.生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指標(biāo)45.1濕潤指數(shù)45.2植被覆蓋指數(shù)45.3水環(huán)境指數(shù)55.4土地退化指數(shù)55.5災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)56.生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算

2、及標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)66.1屬性同一化66.2計(jì)算方法66.3生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)分級(jí)67 質(zhì)量控制和質(zhì)量保證7前 言本標(biāo)準(zhǔn)是新起草的標(biāo)準(zhǔn)，并無其他標(biāo)準(zhǔn)被代替或廢止。本標(biāo)準(zhǔn)由中國氣象局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由中國氣象局政策法規(guī)司歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：遼寧省氣象局、中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所、中國氣象局預(yù)測(cè)減災(zāi)司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：王江山、張玉書、陳鵬獅、周朝東、佘萬明、李剛、紀(jì)瑞鵬、張淑杰、馮銳、武晉雯。本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。引 言生態(tài)與環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基本條件，生態(tài)質(zhì)量是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是全面建設(shè)小康社會(huì)的保障。隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長和人口的增加，大面積森林被砍伐、草地退化、生物多樣性喪失、水土流失嚴(yán)重

3、和荒漠化擴(kuò)展，致使我國的生態(tài)與環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻。生態(tài)是一個(gè)由自然社會(huì)生態(tài)因素組成的復(fù)雜綜合體，組成因子眾多，且相互聯(lián)系、相互制約。而氣候作為一種環(huán)境因素和自然資源，光照、熱量、水分、風(fēng)速等氣象要素的量值和時(shí)空分布與氣候變化，勢(shì)必對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和自然環(huán)境產(chǎn)生全方位、多層次的影響。編制本標(biāo)準(zhǔn)的主要目的就是從氣象對(duì)生態(tài)質(zhì)量的影響角度選定指標(biāo)體系，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄔu(píng)價(jià)生態(tài)質(zhì)量，以規(guī)范生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)工作。通過評(píng)價(jià)反映某一時(shí)段內(nèi)生態(tài)質(zhì)量的狀況和變化趨勢(shì)，為開展生態(tài)治理提供科學(xué)依據(jù)。生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)方法1.范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)的定義、標(biāo)準(zhǔn)及分析方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于氣象對(duì)生態(tài)質(zhì)量的影響評(píng)價(jià)。2.規(guī)范性引

4、用文件下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。包括GB/T 19231-2003 土地基本術(shù)語GB/T 15161-1994 林業(yè)資源分類與代碼 林木病害GB/T 15775-1995 林業(yè)資源分類與代碼 林木害蟲GB/T 13923-1992 國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼SL277-2002 水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程SLl90-96 土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)SL/T238-1999 水資源評(píng)

5、價(jià)導(dǎo)則SL247-1999 水文資料整編規(guī)范TD/T1010-1999 土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)規(guī)程 TD/T1004-2003 農(nóng)用地分等規(guī)程 全國土地分類（試行）（國土資源部）將出版3.術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn):3.1 生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)meteorological assessment of ecological qualities生態(tài)質(zhì)量是在一定具體的時(shí)間和空間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的總體或部分生態(tài)與環(huán)境因子的組合，對(duì)人類的生存及社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的適宜程度；生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)就是以氣象對(duì)生態(tài)質(zhì)量的影響角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.2 植被覆蓋度 Vegetation fraction植被覆蓋度指單位面積內(nèi)

6、植被的垂直投影面積所占百分比。3.3植被覆蓋指數(shù)index of vegetation coverage一定時(shí)期內(nèi)，評(píng)價(jià)區(qū)域不同植被類型的平均覆蓋度狀況。3.4水環(huán)境指數(shù)index of water environment評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)水域面積占被評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比重。3.5土地退化指數(shù)index of land degeneration評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)風(fēng)蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕和工程侵蝕的面積占被評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比重。土地退化是指土地生產(chǎn)力的衰減或喪失。其表現(xiàn)形式有土壤侵蝕、土地沙化、土壤次生鹽漬化和次生潛育化、土地污染等。3.6風(fēng)蝕wind erosion裸露地表面的疏松土壤、沙礫，在風(fēng)的吹動(dòng)下，沿

7、著地表向風(fēng)的下游方向移動(dòng)的自然現(xiàn)象。3.7水蝕water erosion土壤物質(zhì)由于水力及水力加上重力作用而被搬運(yùn)移走的侵蝕過程。注：衡量土壤流失的數(shù)量指標(biāo)主要采用土壤侵蝕模數(shù)(每km2土壤流失量) 3.8災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)index of disaster是指單位面積上擔(dān)負(fù)的災(zāi)害強(qiáng)度、頻率等災(zāi)害總量。注：即指被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)農(nóng)田、草地、森林等生態(tài)系統(tǒng)遭受氣象災(zāi)害的面積占被評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比重。包括旱澇災(zāi)害、雪災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、森林火災(zāi)、病蟲害、低溫冷害等各類自然災(zāi)害。各種災(zāi)害定義見生態(tài)氣象觀測(cè)規(guī)范（試行）3.9歸一化植被指數(shù) Normalized Difference Vegetation Index 植被指數(shù)

8、泛指以衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的線性或非線性組合的一種指數(shù)，其目的是要反映綠色植物的生長狀況和分布特征。其中一種被廣泛應(yīng)用的指數(shù)為歸一化植被指數(shù), 計(jì)算公式為： NDVI =(CH2 - CH1)/(CH2 + CH1)3.10經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头?Experience modeling是通過建立實(shí)測(cè)植被覆蓋度數(shù)據(jù)與植被指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠砬笕≈脖桓采w度。3.11植被指數(shù)轉(zhuǎn)換法 Vegetation index conversion technique是通過對(duì)各像元中植被類型及分布特征的分析，建立植被指數(shù)與植被覆蓋度的轉(zhuǎn)換關(guān)系來直接提取植被覆蓋度信息。3.12混合像元分解法 Decomposing of mixed

9、pixels根據(jù)植被和土壤在不同波譜段的反射情況不同進(jìn)行分解的方法。一般選擇植被與土壤光譜反射差別較大的紅光波段和近紅外波段作為植被蓋度信息提取的信息源，一個(gè)像元包括土壤和植被兩種信息。4生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)工作的數(shù)據(jù)獲取采用衛(wèi)星遙感和地面監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、社會(huì)調(diào)查結(jié)合的手段，獲取生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)所需要的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。4.1氣候數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來源：氣象站觀測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)要求：數(shù)據(jù)應(yīng)執(zhí)行中國氣象局地面氣象觀測(cè)規(guī)范的要求，并經(jīng)資料審核部門審核。太陽年總輻射量，單位:千卡/cm2.年；年降水量，單位:mm；年平均氣溫，單位；年蒸發(fā)量，單位：mm。 4.2水域面積數(shù)據(jù)包括天然湖泊、人工水庫及地表河流。湖泊指天然形成的積

10、水區(qū)常年水位以下的土地。水庫坑塘指人工修建的蓄水區(qū)常年水位以下的土地。數(shù)據(jù)來源：水利部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、社會(huì)調(diào)查。數(shù)據(jù)要求：?jiǎn)挝唬簁m2。4.3土壤侵蝕面積監(jiān)測(cè)土壤侵蝕是指土壤在內(nèi)外力（如水力、風(fēng)力、重力、人為活動(dòng)等）的作用下，被分散、剝離、搬運(yùn)和沉積的過程。數(shù)據(jù)來源：遙感數(shù)據(jù)、生態(tài)站觀測(cè)資料、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、社會(huì)調(diào)查。數(shù)據(jù)要求：土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行SL/T190-96。利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)應(yīng)執(zhí)行SL277-2002。單位：面積km2。4.4災(zāi)害數(shù)據(jù)主要指農(nóng)田、草地、森林等生態(tài)系統(tǒng)遭受氣象災(zāi)害，包括干旱、洪澇、漬害、雹災(zāi)、低溫冷害、霜凍、雪災(zāi)、高溫?zé)岷?、風(fēng)災(zāi)、病蟲害及森林火災(zāi)等。數(shù)據(jù)來源：當(dāng)?shù)?/p>

11、氣象臺(tái)站和農(nóng)業(yè)、林業(yè)、民政部門的遙感數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、社會(huì)調(diào)查。數(shù)據(jù)要求：其中森林病蟲害分類依據(jù)GB/T 15161-1994及GB/T 15775-1995執(zhí)行，單位：面積km2。5.生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指標(biāo)5.1濕潤指數(shù)濕潤指數(shù)能較客觀地反映某一地區(qū)的水熱平衡狀況。計(jì)算方法如下：K=R/ET式中，R為降水量，ET為潛在蒸散量。月潛在蒸散量ETi(mm)采用下式計(jì)算：式中，i是月份的編號(hào)，Pi是月平均氣壓(mb),ti是平均氣溫（），di是月的天數(shù)，Ui是在10-12m高度處觀測(cè)的月平均風(fēng)速（m/s），Woi是在溫度為ti時(shí)的飽和水汽壓（mmHg），而hi是月平均相對(duì)濕度。月濕潤指數(shù)ki= ETi

12、 /ri，其中ri是月降水量（mm）；年濕潤指數(shù)K= Ra /(ETi)，其中Ra是年降水量（mm）。飽和水汽壓Wo(mmHg)的計(jì)算考慮2種情況：當(dāng)月平均溫度0t30時(shí)： 當(dāng)月平均溫度-40t 0時(shí)： 1時(shí),表示大氣降水大于植被生理過程需水量，降水條件不成為當(dāng)?shù)刂脖簧硇杷南拗埔蜃?，如?，規(guī)定=1。5.2植被覆蓋指數(shù)植被指數(shù)NDVI是單位像元內(nèi)的植被類型、覆蓋形態(tài)、生長狀況等的綜合反映，其大小取決于葉面積指數(shù)LAI(垂直密度)和植被覆蓋度ndvi等要素。根據(jù)像元中植被覆蓋結(jié)構(gòu)的不同，可以分為均一像元和混合像元兩類。當(dāng)像元完全被植被覆蓋時(shí)，其植被覆蓋度為1(100% )，屬于均一像元；如植

13、被不能完全覆蓋整個(gè)像元，其植被覆蓋度小于1，是植被與非植被構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)，屬于混合像元。植被覆蓋度計(jì)算模型為：ndvi=(NDVI- NDVImin)/ (NDVImax- NDVImin)式中，ndvi為植被覆蓋度；NDVImin、NDVImax 分別為每類土地覆被類型的NDVI最小值、每類土地覆被類型的植被覆蓋度約為100%時(shí)相對(duì)應(yīng)的像元NDVI值。NDVI的計(jì)算方法如3.9,。由于每一幅圖像不能保證完全是晴空?qǐng)D，所以盡量選取一月內(nèi)每天同一時(shí)間、同一顆星、過境仰角高、云量較少衛(wèi)星遙感資料，經(jīng)過剔除云和水體的影響后，疊加合成月NDVI圖像,利用每月的NDVI合成圖像,根據(jù)植被指數(shù)轉(zhuǎn)換模型，計(jì)

14、算各月的植被覆蓋度，12個(gè)月平均值代表年度植被覆蓋度,評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)所有像元年度植被覆蓋度的平均值代表該區(qū)的植被覆蓋指數(shù)。5.3水環(huán)境指數(shù)水在生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)流與能量流的重要載體，也是人類社會(huì)生活不可缺少的物質(zhì)，尤其在西部干旱、半干旱生態(tài)系統(tǒng)中，水是生態(tài)系統(tǒng)的決定因素。計(jì)算方法為：水環(huán)境指數(shù)=水域面積/區(qū)域面積 其中水域面積采用評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)最大水域面積，包括湖泊、水庫及河流。5.4土地退化指數(shù)土地退化指數(shù)指評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)風(fēng)蝕、水蝕、重力侵蝕、凍融侵蝕和工程侵蝕的面積占評(píng)價(jià)區(qū)域總面積的比重。人類不合理利用土地資源，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的壓力超過了生態(tài)系統(tǒng)的承載能力，生態(tài)系統(tǒng)功能不斷衰退，土

15、地退化是生態(tài)系統(tǒng)退化的重要表征之一。土地退化指數(shù)=（0.07輕度侵蝕面積+0.20中度侵蝕面積+0.73重度侵蝕面積）/區(qū)域面積。土地退化指數(shù)各因子的權(quán)重見表1。土地退化類型輕度侵蝕中度侵蝕重度侵蝕0.73強(qiáng)度侵蝕極強(qiáng)度侵蝕劇烈侵蝕權(quán) 重0.070.200.080.230.69表1 土地退化指數(shù)分權(quán)重5.5災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)災(zāi)害強(qiáng)度指數(shù)是指被評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)農(nóng)田、草地、森林等生態(tài)系統(tǒng)遭受氣象災(zāi)害的面積占被評(píng)價(jià)區(qū)域面積的比重。包括:干旱、洪澇、漬害、雹災(zāi)低溫冷害、霜凍、雪災(zāi)、高溫?zé)岷?、風(fēng)災(zāi)、病蟲害及森林火災(zāi)等。災(zāi)害指數(shù)DIS=（Si）式中Si為各災(zāi)害因子指數(shù)：干旱、洪澇等。 Si=(0.08輕度災(zāi)害面積)/

16、區(qū)域面積+(0.2中度災(zāi)害面積)/區(qū)域面積+(0.72重度災(zāi)害面積)/區(qū)域面積。災(zāi)害強(qiáng)度權(quán)重（具體見表2）。表2 災(zāi)害指數(shù)分權(quán)重指標(biāo)輕度中度重度權(quán) 重0.080.200.726.生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)6.1屬性同一化根據(jù)不同屬性指標(biāo)對(duì)總體生態(tài)質(zhì)量的影響方向不同，對(duì)全部指標(biāo)屬性進(jìn)行正向化處理。5項(xiàng)指標(biāo)中，土地退化指數(shù)、災(zāi)害指數(shù)2項(xiàng)為負(fù)項(xiàng)指標(biāo)，因此將負(fù)向指標(biāo)進(jìn)行正向化處理（1-負(fù)項(xiàng)指數(shù)），屬性同一化后全部數(shù)據(jù)的大小變化趨勢(shì)反映了生態(tài)現(xiàn)狀相同的優(yōu)劣變化趨勢(shì)。6.2計(jì)算方法采用生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指標(biāo)來評(píng)價(jià)生態(tài)質(zhì)量的好壞,根據(jù)評(píng)價(jià)單元各單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)值及各單項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值,采用加權(quán)加和求總方法計(jì)

17、算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值,用公式表示如下:式中:i為區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù);ij為區(qū)域第項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值;ij為區(qū)域第項(xiàng)指標(biāo)值。生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)=濕潤指數(shù)*權(quán)重+植被覆蓋指數(shù)*權(quán)重+水環(huán)境指數(shù)*權(quán)重+(1-土地退化指數(shù)) *權(quán)重+ (1-災(zāi)害指數(shù)) *權(quán)重。各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重見表3。表3 生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表指標(biāo)濕 潤指 數(shù)植被覆蓋指數(shù)水體密度指數(shù)土地退化指數(shù)災(zāi) 害指 數(shù)權(quán)重0.250.470.150.090.046.3生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)分級(jí)根據(jù)生態(tài)與氣象監(jiān)測(cè)資料計(jì)算的結(jié)果，將生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)劃分成五級(jí)，即優(yōu)、良好、一般、較差和差，其含義如下：當(dāng)生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù) 70時(shí)，生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量為優(yōu)，表明植被覆蓋度好，降水充沛，生物多樣性好，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，最適合人類生存。當(dāng)生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)在 5570之間時(shí)，生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量為良，表明植被覆蓋度較好，降水充足，生物多樣性較好，適合人類生存。當(dāng)生