李晓民 张小永 王 明
（青海省地质调查院，青海 西宁 810012）
【摘 要】为了查明中亚吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦及我国周边地区资源环境现状，利用ETM融合图像对水体、土地、生物资源(NDVI)进行了遥感调查。结果表明，区内以高海拔山地为主，植被盖度低的面积将近占总面积的一半。吉尔吉斯斯坦植物数量多、水资源丰富、耕地稀缺，塔吉克斯坦植被盖度较低，耕地面积较大，我国新疆地区植被盖度低，严重缺水，大量耕地沙化。该地区的生态环境一旦破坏，很难复原，在发展中应当将水资源、土地资源、生物资源、矿产资源等因素作为一个整体进行开发和保护。
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关键词 资源环境；遥感调查
0 引言
人类的生息劳动，都依赖一定的地理环境。不同的地理环境所提供的自然条件和资源有很大差异。资源环境作为国家生存和发展的必要物质基础和基本条件，掌握本地区资源环境现状，始终是世界各国持续发展的核心任务和基本诉求。目前，中亚区域的资源环境问题已严重制约了中亚各国经济与社会的发展，并引起国际社会广泛关注。利用遥感技术开展资源环境调查是一种快速、准确、经济、有效的方法[1-2]。
1 研究区概况
研究区位于吉尔吉斯斯坦与塔吉克斯坦全域及其我国周边地区，北纬37°13′~42°50′和东经67°54′~79°26′之间，面积约为68万km2。吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦位于中亚东部的内陆国。东与中国相接，北与哈萨克斯坦相连，西界乌兹别克斯坦，南同阿富汗、巴基斯坦接壤。研究区地貌特征以山地和平原为主，冰川、湖泊水系发育（图1）。
吉尔吉斯斯坦境内多山，是一个山地国家。它占据天山的西半部和帕米尔高原的一部分，天山山脉和帕米尔——阿赖山脉绵亘于中吉边境。该国山脉大致东西走向，地势高低悬殊(从海拔7000多米到400来米)，由东向西缓慢下降。94%的国土在1000米以上，将近71%的国土在2000米以上。境内大多数河流属于中亚第二大河——锡尔河水系。最大最长的河是横贯该国的纳伦河。吉尔吉斯斯坦境内绝大多数湖泊的水面面积不足1平方公里，84%的湖泊分布在海拔3000～4000米的山区。吉尔吉斯斯坦地处欧亚大陆的中心，离海洋远，距沙漠近，为明显干旱的大陆性气候。地貌以中高海拔山地为主，其次为山前冲洪积平原。
塔吉克斯坦是位于中亚东南部的内陆国。地处山区，是中亚的一个高山国家。该国大部分地方处于海拔3000米以上，主要地貌特征为山脉与盆地交错纵横。塔吉克斯坦境内的帕米尔号称“世界屋脊”，无疑是中亚的制高点。该国有三大水系，分别属于阿姆河流域、泽拉夫尚河流域及锡尔河流域。湖泊多分布在帕米尔高原，喀拉湖最大，为盐湖。塔吉克斯坦水利资源可观，位居世界第八位，人均拥有量居世界第一位，占整个中亚的一半左右，但实际的开发量不足10%。该国水源主要来自冰川。全境属典型的大陆性气候，高山区随海拔高度增加大陆性气候加剧，南北温差较大。帕米尔山西部终年积雪，形成巨大的冰河。地貌极高海拔山地和中高海拔山地组成。
我国新疆西部地区位于亚欧大陆中部，地处中国西北边陲。地形以山地和盆地为主，沙漠广布，新疆属典型的温带大陆性干旱气候，年均天然降水量155毫米。区内山脉融雪形成众多河流，绿洲分布于盆地边缘和河流流域，具有典型的绿洲生态特点。地貌以中高海拔山地和平原组成。
2 遥感调查技术方案
本次的资源环境遥感调查流程为，选择遥感数据类型，得到数据后进行纠正，并采用归一化植被指数(NDVI)进行植被盖度提取，进一步采用人机交互和计算机辅助分类与提取的方法来获取专题信息。
2.1 调查目标
本次资源环境遥感调查中，受工作比例尺较大和境外资料收集困难等因素的影响，调查目标选定为水资源、土地资源、生物资源(NDVI)等。
2.2 数据类型
遥感影像图采用的是Landsat7、4、1波段进行彩色合成，ETM数据与8波段融合，后经无缝镶嵌。镶嵌的ETM图像，像素空间分辨率分别为28.5m。该数据空间位置上已经精校正，而且做过正射校正。通过该图像与境内外地形图对比和使用效果，总体精度较高，可以达到1∶10万精度。本次工作采用经纬度投影，WGS84坐标系。遥感影像图比例尺用1：100万。时相在1999~2000之间。
2.3 遥感信息调查方法
遥感影像是以光谱特征、辐射特征、几何特征及时相特征来反映地物信息，解译时必须运用地学相关分析方法，综合影像的色调、亮度、饱和度、形状、纹理和结构等特征结合已有资料和野外工作经验知识判定地物类型[3]。本次遥感调查在ETM/TM（45景）融合图像上总结出研究区内主要地物类型的影像特征（表1）。
植被的盖度是土地覆盖分类和环境评价的关键值,由于区内山地居多,地形起伏大,本次采用归一化植被指数(NDVI)进行提取,以消除阴阳坡的光谱差异。其表达式如下:
NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)
植被盖度划分为三级: NDVI的值介于0到1之间，其值大于0.7以上，DNIV为高盖度,提取的植被为密集分布；其值在0.3到0.7之间，DNIV为中盖度，提取的植被为中等密集分布；其值小于0.3，DNIV为低盖度，提取的植被为植被不发育[4]。
3 遥感调查技术应用
运用NDVI技术和ETM+数据进行解译，提取各类环境因素的信息，经过处理，或得其分布情况，结果如图2所示。
1.冰川；2.湖泊及水系；3.沙漠；4.戈壁；5.裸岩；6.耕地；7.植被密集；8.植被密集中等；9.植被分布较差；10.地下水分不带
3.1 水资源
中亚水资源分为地表水和地下水。地表水又分为由季节性积雪和冰川补给的河流，由地下水补给的河流以及湖泊和灌溉渠网等组成的。地下水则可分为自由水、裂隙水、层间水、承压水或自流水。地表水在中亚农业生产中起着极重要的作用[6]。
冰川积雪是宝贵的淡水资源，它对区域生态环境的变化起着非常重要的作用。其位于极高海拔的山地上 ，巨大的冰川集中在天山和帕米尔，主要分布在吉尔吉斯斯坦的东北部以及塔吉克斯坦的东部。冰川以高大山峰为中心呈辐射状分布是天山冰川分布的主要类型。冰川在各大山区和水系中，分别以中央天山和塔里木盆地水系为最多，冰川规模也最大。其中汗腾格里山冰川发育规模最大，由此向东或向西，随着山势高度的降低，冰川数量减少，冰川规模变小[5]。
湖泊是地球表层系统各圈层相互作用的联接点，是陆地水圈的重要组成部分。研究区内的湖泊多位于该区域的山间盆地中，主要分布在吉尔吉斯斯坦的中部以及塔吉克斯坦的东北部。伊塞克湖是研究区内著名的内陆大湖，流域面积21891km2，径流是伊塞克湖的重要补给源，主要靠降水与冰川消融补给。
地表水又分为由季节性积雪和冰川补给的河流，由地下水补给的河流以及湖泊和灌溉渠网等组成的。区内河流网的特点是没有注入大洋的径流，大部分河流属咸海流域，部分注入伊塞克湖巴尔喀什湖。有的属塔里木河流域，有些则自成流域。冰川蓄积的水资源，对中亚的自然和经济有巨大的影响，它是河流补给的主要来源之一。研究区地下水是水资源的重要组成部分，对经济的可持续发展具有不可替代的作用，同时，地下水还是生态环境的重要组成要素，对生态环境各因素的变化都起着至关重要的作用。在该区域，以山前平原的泻出带为其显示标志，面积为273 km2，主要分布在吉尔吉斯斯坦的北部、塔吉克斯坦的西部以及我国邻区的西部。地下水主要源于降水、高山融雪和地表水的渗漏。在有地下水储存的地区，并用地下水灌溉农业已发挥越来越大的作用，尤其在我国新疆水资源有限的地区。
3.2 土地资源
由于不合理的农垦、过度放牧等各方面的原因，致使沙漠化不断扩大，严重威胁着人类的生存以及生态环境的良性发展。在该区域，沙漠化主要分布在我国邻区的塔里木盆地中，面积为34704km2。戈壁是荒漠的一个类型，即地势起伏平缓、地面覆盖大片砾石的荒漠，主要分布在我国邻区的西南部。
裸岩主要为地表无任何植被覆盖的岩体。主要分布在我国邻区的西北部和帕米尔高原。耕地是人类赖以生存的基本资源和条件，大部分位于冲积、湖沼堆积平原地貌上。吉尔吉斯斯坦主要分布在西南部的费尔干纳盆地和北部塔拉斯河谷地一带，耕地面积为678km2。塔吉克斯坦大量耕地位于该国的西南部，耕地面积为15775km2。
3.3 生物资源
选用NDVI技术对该区域的植被进行自动提取进行分析，由于地形因素的影响，植被在这些区域的分布，呈现出明显的规律性：吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦位于造山带上，其地形主要以山地与山间盆地为主，而我国邻区则处在塔里木盆地与造山带的接触带上，故地形以山地、山前平原和盆地为主。在这些地区，冲沟发育的山体以及河流、湖泊、地下水富集的地带，植被分布密集，面积为98717km2，主要分布在吉尔吉斯斯坦的中部、塔吉克斯坦的西南部以及我国邻区的西部；在海拔较高的山地以及山前冲积扇等整个区域的大部分地区，植被分布稀疏，面积为401904 km2，主要分布在吉尔吉斯斯坦的东部、塔吉克斯坦的中东部及我国邻区的南部；在沙漠地带以及高海拔山地上，植被基本上不发育，面积为182579km2，主要分布在我国邻区的东部、塔吉克斯坦的西北部及东南部。
植被分布的密集程度代表了不同生态环境的分布情况，植被密集，表明该地区气候适宜，岩体风化强烈形成了较厚的风化壳，或者河流、湖泊等外力的作用形成了堆积层，还有丰富的水源，有利于植被的生长；植被密集程度中等的地区，反映出气候为半干旱或干旱气候，土壤层交薄，水源不充足；植被不发育，反映出该地区气候干旱，水源极不充足，不利于植被的生长。
4 结论
数据研究表明，本地区以高海拔山地为主，植被盖度低的面积将近占总面积的一半。吉尔吉斯斯坦植被盖度高占总面积的25%，冰川湖泊占总面积的7.1%，耕地占总面积的3.4%，说明该国植物数量多、水资源丰富、耕地稀缺。塔吉克斯坦植被盖度中下占总面积的74.5%，冰川湖泊占总面积的3.1%，耕地占总面积的11%，说明该国植物数量较少、水资源较丰富、可耕土地多。我国新疆西部地区植被盖度高占总面积的1.6%，沙漠戈壁占总面积的15.2%，湖泊冰川只占该地区的1.6%。说明该地区沙漠化严重，植被不发育，严重缺水，大量耕地流失。中国新疆西部地区与吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦都拥有大量的资源，亟待开发。而该地区的生态环境一旦破坏，很难复原，所以应当在发展中将水资源、土地资源、生物资源、矿产资源等因素作为一个整体进行开发和保护。
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参考文献
［１］张雷,刘慧,陈文言.国家资源环境安全的要素综合评价[J].地球科学进展,2004,4(19).
［２］沈镭.资源环境学[J].地球科学进展,1991,7(6).
［３］管磊,杨晏立,等.西藏四江流域生态环境遥感解译标志的建立及应用[J].地理空间信息,2011,4(9).
［４］庄永成,张森琦,王冬青,等.黄河源区20多年来土地覆盖——利用变化的遥感分析[J].青海地质,2001:62-67.
［５］刘潮海.中亚天山冰川资源及其分布特征[J].冰川冻土,1995,9(17).
［６］A.E.玛尔采夫.中亚水资源及其农业利用[J].干旱区地理,1985,3(8).
［责任编辑：邓丽丽］