CN104134158A - 一种核电厂景观干扰分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及遥感监测领域，具体的说是一种基于遥感卫星影像的核电厂周边区域的景观干扰分析方法。所述方法步骤如下：(1)利用遥感卫星影像对核电厂评价区域进行数据收集与处理，按类提取土地利用类型；(2)计算景观格局指数；(3)计算景观干扰度指数；(4)景观干扰影响区域分析；(5)以核电厂为中心，设若干条辐射状样带，进行景观干扰梯度变化特征分析。本发明创建了一种核电厂景观格局干扰程度及方向特征分析的技术方法体系，能够充分反应核电厂对周边生态环境影响的程度、空间分布以及方向特征，填补了核电厂景观干扰分析技术空白。

Description

一种核电厂景观干扰分析方法

技术领域

本发明涉及遥感监测领域，具体的说是一种基于遥感卫星影像的核电厂周边区域的景观干扰分析方法。

背景技术

目前，我国核电发展进入体系化、规模化的新时期，已经成为全球核电发展的重心之一。经过20多年的建设，我国核电事业得到了长足的发展。目前中国大陆投入商业运行的核电机组为20台，总装机容量接近1800万千瓦；在建核电机组28台，约占世界在建规模的40％以上。

核电厂的建设和运营会不断地带动当地经济的快速发展，进一步促进地方商业、服务业和旅游业等行业快速发展，对周边生态景观的干扰程度日益加大。从核电厂建设意义上，核电厂对景观的影响又可分为建设期和运营期2个阶段。建设期的施工工程，直接导致了生态系统面积的减少、景观破碎化和景观格局的改变，进而导致植被的生境发生变化、土壤退化、土壤侵蚀和水土流失等。运营期对景观的影响更为长期、潜在和强烈，人类干扰的增大，使得区域土地利用产生变化，同时对景观安全格局产生了胁迫。

景观格局及其变化是自然的和人为的多种因素相互作用所产生的一定区域生态环境体系的综合反映。景观干扰度指数可以很好地反映不同景观所代表的生态系统受到外部干扰(主要是人类开发活动)的程度。目前，有关核电厂景观干扰分析方法的研究成果鲜见发表，尚未形成一套完整和可行的技术方法，亟需建立一套核电厂景观干扰分析技术方法，为核电厂环境影响评估及管理工作提供技术支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种核电厂规景观干扰分析技术方法，填补核电厂景观环境影响技术空白。

为实现上述目的，本发明的具体实施步骤如下：

一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)利用遥感卫星影像对核电厂评价区域进行数据收集与处理，按类提取土地利用类型；

(2)计算景观格局指数；

(3)计算景观干扰度指数；

(4)景观干扰影响区域分析；

(5)以核电厂为中心，设若干条辐射状样带，进行景观干扰梯度变化特征分析。

进一步的，所述步骤(2)景观格局指数计算方法为：计算斑块密度D_i、斑块间距离H_i和斑块形状指数S_i，其中：

D_i＝n_i/A

式中，n_i为土地利用类型i的斑块数，A为区域的总面积；

$H_i=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{ik}}/n_i$

式中，h_ik为斑块ik到相同类型的斑块的最近距离，ni为土地利用类型i的斑块个数；

$S_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{p_{\mathrm{ij}}}{\min p_{\mathrm{ij}}}}{n_i}$

式中，p_ij为斑块ij的周长，minp_ij为与斑块ij等面积的圆(或正方形)的周长，n_i为土地利用类型i的斑块个数。

进一步的，所述步骤(3)的计算景观干扰度指数计算方法为：景观干扰度指数公式如下：

E_i＝aD_i+bH_i+cS_i

式中，a、b和c所对应的权重值分别为0.5、0.3和0.2。

进一步的，所述步骤(4)的景观干扰影响区域分析具体方法如下：将核电厂周边80km的圆形区域依照距核电厂距离由近到远划分为9个环形区域，具体为0-5km环形区域、5-10km环形区域、10-20km环形区域、20-30km环形区域、30-40km环形区域、40-50km环形区域、50-60km环形区域、60-70km环形区域、70-80km环形区域，采用5km×5km的正方形样地对景景观干扰度指数进行空间化，采样方式为等间距系统采样法，计算每一环形区域内景观干扰度指数，以此作为环形区域中心点的生态景观干扰水平。

进一步的，所述步骤(5)的景观干扰梯度变化特征分析方法为：将所述辐射状样带划分为若干个小样区，使用移动窗口进行景观干扰指数的计算，以消除由于空间尺度较小所引入的“噪声”对整体梯度变化特征的影响。

进一步的，所述辐射状样带分别为：东-西(E-W)、南-北(S-N)、东南-西北(SE-NW)和西南-东北(SW-NE)4条辐射状样带。

进一步的，所述小样区为5km×5km的正方形。

进一步的，所述移动窗口为3×3(15km×15km)的正方形。

本发明的有益效果：

创建了一种核电厂景观格局干扰程度及方向特征分析的技术方法体系，能够充分反应核电厂对周边生态环境影响的程度、空间分布以及方向特征，填补了核电厂景观干扰分析技术空白，具有推广应用前景。

附图说明

图1为本发明的步骤流程图。

图2为圆形区域及样带设置图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。

如图1，以2010年秦山核电基地景观干扰度指数计算为例说明本发明的具体实现过程。

(1)数据收集与处理

评价区域为秦山核电基地周边80km陆地区域，利用空间分辨率为30M的生长季卫星遥感影像提取土地利用类型。

本实施例卫星遥感影像采用2010年环境一号卫星多光谱数据。所选遥感影像纹理清晰，评价区域云量极少，含云量均不超过5％。卫星遥感数据经过几何精校正、辐射校正、大气校正以及镶嵌匀色等处理。

利用计算机自动分类方法和人工目视解译相结合的方法，得到评价区域土地利用分类数据。土地利用类型分为6类，具体为林地、草地、耕地、建设用地、水体和其它用地(包括裸土和裸岩等)。

(2)景观格局指数计算

计算斑块密度D_i、斑块间距离H_i和斑块形状指数S_i。其中：

D_i＝n_i/A

式中，n_i为土地利用类型i的斑块数，A为区域的总面积。

$H_i=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{ik}}/n_i$

式中，h_ik为斑块ik到相同类型的斑块的最近距离，ni为土地利用类型i的斑块个数。

$S_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{p_{\mathrm{ij}}}{\min p_{\mathrm{ij}}}}{n_i}$

式中，p_ij为斑块ij的周长，minp_ij为与斑块ij等面积的圆(或正方形)的周长，n_i为土地利用类型i的斑块个数。

(3)计算景观干扰度指数

景观干扰度指数公式如下：

E_i＝aD_i+bH_i+cS_i

式中，a、b和c所对应的权重值分别为0.5、0.3和0.2。

(4)景观干扰影响区域分析

将秦山核电基地周边80km的圆形区域依照距核电基地距离由近到远划分为9个环形区域(见附图2)，具体为0-5km环形区域、5-10km环形区域、10-20km环形区域、20-30km环形区域、30-40km环形区域、40-50km环形区域、50-60km环形区域、60-70km环形区域、70-80km环形区域。

采用5km×5km的正方形样地对景景观干扰度指数进行空间化，采样方式为等间距系统采样法，计算每一环形区域内景观干扰度指数，以此作为环形区域中心点的生态景观干扰水平。

(5)景观干扰梯度分析

以秦山核电基地为中心，分别设立东-西(E-W)、南-北(S-N)、东南-西北(SE-NW)和西南-东北(SW-NE)4条辐射状样带(见附图2)，进行景观干扰梯度变化特征分析。

每条样带长为165km，由于E-W样带东部为海域，不需要分析，该样带长度为80km。以S-N样带为例，将样带划分为33个5km×5km的小样区，使用3×3(即一个像元3个5km×5km这么移动研究分析的，3×3就是(3×5)km×(3×5)km＝15km×15km)移动窗口进行景观干扰指数的计算，消除由于空间尺度较小所引入的“噪声”对整体梯度变化特征的影响。

Claims (8)

1.一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用遥感卫星影像对核电厂评价区域进行数据收集与处理，按类提取土地利用类型；

(2)计算景观格局指数；

(3)计算景观干扰度指数；

(4)景观干扰影响区域分析；

(5)以核电厂为中心，设若干条辐射状样带，进行景观干扰梯度变化特征分析。

2.如权利要求1所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于：所述步骤(2)景观格局指数计算方法为：计算斑块密度D_i、斑块间距离H_i和斑块形状指数S_i，其中：

D_i＝n_i/A

式中，n_i为土地利用类型i的斑块数，A为区域的总面积；

$H_i=\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{ik}}/n_i$

式中，h_ik为斑块ik到相同类型的斑块的最近距离，ni为土地利用类型i的斑块个数；

$S_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{p_{\mathrm{ij}}}{\min p_{\mathrm{ij}}}}{n_i}$

式中，p_ij为斑块ij的周长，minp_ij为与斑块ij等面积的圆或正方形的周长，n_i为土地利用类型i的斑块个数。

3.如权利要求1所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于，所述步骤(3)的计算景观干扰度指数计算方法为：景观干扰度指数公式如下：

E_i＝aD_i+bH_i+cS_i

式中，a、b和c所对应的权重值分别为0.5、0.3和0.2。

4.如权利要求1所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于，所述步骤(4)的景观干扰影响区域分析具体方法如下：将核电厂周边80km的圆形区域依照距核电厂距离由近到远划分为9个环形区域，具体为0-5km环形区域、5-10km环形区域、10-20km环形区域、20-30km环形区域、30-40km环形区域、40-50km环形区域、50-60km环形区域、60-70km环形区域、70-80km环形区域，采用5km×5km的正方形样地对景景观干扰度指数进行空间化，采样方式为等间距系统采样法，计算每一环形区域内景观干扰度指数，以此作为环形区域中心点的生态景观干扰水平。

5.如权利要求1所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于，所述步骤(5)的景观干扰梯度变化特征分析方法为：将所述辐射状样带划分为若干个小样区，使用移动窗口进行景观干扰指数的计算，以消除由于空间尺度较小所引入的“噪声”对整体梯度变化特征的影响。

6.如权利要求5所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于：所述辐射状样带分别为：东-西(E-W)、南-北(S-N)、东南-西北(SE-NW)和西南-东北(SW-NE)4条辐射状样带，每条样带长为165km，E-W样带长为80km。

7.如权利要求5所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于：所述小样区为5km×5km的正方形。

8.如权利要求5所述的一种核电厂景观干扰分析方法，其特征在于：所述移动窗口为15km×15km。