卡吾恰提·白山，王雪梅,2，黃曉宇

(1.新疆師范大學地理科學與旅游學院， 烏魯木齊 830054；2.新疆維吾爾自治區(qū)重點實驗室“新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實驗室”，烏魯木齊 830054；3.新疆師范大學地理科學與旅游學院，烏魯木齊 830054)

【研究意義】黨的十八大以來，習近平總書記從生態(tài)文明建設的整體視野提出了“山水林田湖草是生命共同體”的論斷，強調要“全方位、全地域、全過程開展生態(tài)文明建設”，生態(tài)環(huán)境保護越來越受到社會各界的廣泛重視。如何有效提升生態(tài)環(huán)境質量，推動生態(tài)文明建設，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測無疑是至關重要的一步[1]。【前人研究進展】目前國內外關于生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測與評價的方法較為豐富，而遙感信息技術憑借其獲取信息時序短，監(jiān)測區(qū)域范圍較大的優(yōu)勢在生態(tài)環(huán)境領域得到了廣泛的應用，是一種便捷且有效評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量的研究手段[2-3]。其中徐涵秋[4]提出的新型遙感生態(tài)指數(shù)(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)是一種完全基于遙感信息的綜合生態(tài)指數(shù)，該方法在監(jiān)測與評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況中具有一定的優(yōu)勢和應用價值。王勇等[5]基于遙感生態(tài)指數(shù)對近20 年丹江流域(河南段)的生態(tài)質量動態(tài)變化進行監(jiān)測，結果表明該區(qū)域生態(tài)質量得到明顯改善，同時得出了植被覆蓋度的增加和建設用地的擴張與生態(tài)質量狀況之間有密切聯(lián)系的結論。候進平等[6]利用遙感影像和溫濕度等數(shù)據(jù)，計算出遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)并對瑪納斯河流域不同土地利用和植被覆蓋的水土流失風險進行了客觀評價。近年來基于遙感技術背景下的生態(tài)環(huán)境質量評價研究多見于森林保護區(qū)、流域單元以及城市建成區(qū)，而關于長時間序列下的城鎮(zhèn)化區(qū)域生態(tài)環(huán)境評價研究相對較少[7]?！颈狙芯壳腥朦c】和田市位于我國西北地區(qū)，作為“一帶一路經濟帶核心區(qū)”的中心城市，其生態(tài)環(huán)境健康快速發(fā)展將會大大促進“一帶一路”倡議的順利完成以及新疆社會穩(wěn)定和長治久安總目標的實現(xiàn)。作為人地關系矛盾突出、自然條件十分惡劣、水資源短缺，生態(tài)環(huán)境極為脆弱的欠發(fā)達地區(qū)，近幾十年來隨著人口的不斷增加，有限的自然資源和脆弱的生態(tài)環(huán)境導致和田市出現(xiàn)了一些嚴重的生態(tài)問題，對當?shù)厣鐣洕目沙掷m(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善構成了重大威脅[8]?！緮M解決的關鍵問題】為探討城鎮(zhèn)化進程中的和田市生態(tài)環(huán)境問題，本研究基于遙感技術，提取綠度(NDVI)、濕度(WET)、干度(NDBSI)和熱度(LST)4個重要指標，采用主成分分析法( SPCA)構建遙感生態(tài)指數(shù)并從自然和人為因素的共同干擾，對和田市近20年生態(tài)環(huán)境質量的時空演變規(guī)律進行定量評價，以期為和田市生態(tài)保護與環(huán)境恢復提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

和田市位于新疆維吾爾自治區(qū)西南端，東經79°50′20″～79°56′40″，北緯36°59′50″～37°14′23″，地處昆侖山與塔克拉瑪干沙漠交界，地勢南高北低，并由西向東緩傾，是和田地區(qū)的行政、經濟、文化、教育、貿易中心和交通樞紐，也是古絲綢之路南道上的重鎮(zhèn)，自古就有“絲路明珠”的美稱[9]。屬溫帶大陸性極端干旱氣候，年降水量為28.9～47.1 mm，蒸發(fā)量高達2198～2790 mm，降水稀少而蒸發(fā)強烈且多風沙的氣候特征形成了該區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱的現(xiàn)實狀況(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Location map of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

研究采用和田市2000—2019年Landsat系列的遙感影像，2000、2005年使用的是Landsat7 ETM數(shù)據(jù)，2010年使用的是Landsat5 TM數(shù)據(jù)，2015、2019年使用的是Landsat8 OLI數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于美國地質調查局(United States Geological Survey, USGS)網站。為保障分析結果的精確性，5期數(shù)據(jù)都為夏季7—8月份影像，選取了積云量少于10%、紋理豐富、特征明顯且信息可讀性高的遙感影像為研究數(shù)據(jù)。由于在美國 UGUS 網站上得到的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)已通過系統(tǒng)的輻射和幾何校正，為了進一步提高影像數(shù)據(jù)的準確性和精度，針對選取的5景影像分別進行了輻射定標、大氣校正和裁剪處理等操作。本研究降水量與氣溫數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(http://data.cma.cn)，人口與經濟數(shù)據(jù)來源于新疆統(tǒng)計局。

1.3 研究方法

遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)是完全基于遙感信息和自然因素的一種指標，無需人為設定權重，具有容易獲得，客觀、快速、簡便等優(yōu)點，其計算過程采用主成分分析的方法，最終計算結果可以進行合理定義并對研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量進行定量分析與評價[10]。本研究通過對和田市2000—2019年Landsat(ETM/TM/OLI)系列遙感影像，分別提取綠度、濕度、干度和熱度4個生態(tài)指標，并對其歸一化處理后，運用 ENVI 軟件采用主成分分析方法計算遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)，并對和田市近20年以來的生態(tài)環(huán)境質量進行監(jiān)測與評價。

1.3.1 綠度 綠度指標代表了地表植被覆蓋和生長情況，是反映區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量的敏感因素[11]。常采用歸一化植被指數(shù)(NDVI)作為綠度指標，其計算公式如下：

NDVI=(ρNIR-ρRED)/(ρNIR+ρRED)

(1)

式中:ρNIR和ρRED分別為遙感影像的近紅外和紅波段的反射率。

1.3.2 濕度 濕度指標與生態(tài)環(huán)境質量之間有著緊密的聯(lián)系，濕度越低，說明研究區(qū)土地退化情況越嚴重，植被覆蓋度越低，生態(tài)環(huán)境惡劣；反之，濕度較高則說明土壤中水分更加飽和，植被覆蓋度越高，生態(tài)環(huán)境良好[10]。由于Landsat5 TM、Landsat7 ETM和 Landsat8 OLI影像的傳感器不同，本研究中的濕度指標(WET)提取公式則不同，具體公式如下[12]：

WET=B1ρBLUE+B2ρGREEN+B3ρRED+B4ρNIR-B5RSWIR1-B6ρSWIR2

(2)

式中：ρBLUE、ρGREEN、ρRED、ρNIR、ρSWIR1、ρSWIR2分別為TM/ETM和OLI影像藍、綠、紅、近紅外、短波紅外1、短波紅外2波段的反射率。由于傳感器不同，則參數(shù)也不同，B1～B6在TM 數(shù)據(jù)中分別為0.0315、0.2021、0.3102、0.1594、-0.6806、-0.6109；ETM數(shù)據(jù)中為0.2626、0.2141、0.0926、0.0656、-0.7629、-0.5388；OLI 數(shù)據(jù)中分別為0.1511、0.1973、0.3283、0.3407、-0.7117、-0.4559。

1.3.3 干度 地表的“干化”通常由裸土和建筑用地造成，所以，將裸土指數(shù)(SI)和建筑指數(shù)(IBI)進行綜合后表示干度(NDBSI)，計算公式如下[13]：

(3)

(4)

(5)

式中：ρBLUE、ρGREEN、ρRED、ρNIR、ρSWIR1分別表示影像在藍、綠、紅、近紅外、短波紅外 1 波段的反射率。

1.3.4 熱度 對地表溫度進行反演所得結果可用來表示熱度指標(LST)。采用Landsat用戶手冊的模型以及Chander等最新修訂的定標參數(shù)進行計算地表溫度[14]：

L=gain×DN+bias6

(6)

T=K2/In(K1/L+1)

(7)

式中：L為 TM 熱紅外波段在傳感器處的輻射值；gain、DN 和 bias分別代表熱紅外波段的增益值、像元的灰度值與熱紅外波段的偏置值；K1和K2為定標參數(shù)；T為傳感器處溫度值。經過公式(6)和(7)得到溫度T，再通過地表比輻射率轉換為地表溫度，計算公式為[15]：

LST=T/(1+(λT/ρ)Lnε)

(8)

式中：LST代表地表溫度，λ為熱紅外波段中心波長，ρ=1.438×10-2m·k，ε為地表比輻射率。

1.3.5 RSEI 遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)集成了多種遙感生態(tài)指標因素，其大小可直觀判定生態(tài)環(huán)境質量的優(yōu)劣，常用于區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的監(jiān)測與評價[14]。該指數(shù)選取與人們日常生活較貼切的4個生態(tài)因子即：綠度、濕度、干度以及熱度，為了避免不同生態(tài)因子之間量綱的影響，將上述 4 個指標進行歸一化處理[16]。通用歸一化公式為：

NIi=(Ini-Imin)/(Imax-Imin)

(9)

式中:NIi為上述 4 個指標歸一化后的數(shù)值；Ini為該指標在像元n處的數(shù)值；Imax為該指標的最大值；Imin為該指標的最小值，歸一化后各指標的數(shù)值范圍應在[0，1]。

繼而采用主成分分析的第1主成分生成 RSEI0。為了對不同時間階段的RSEI進行對比分析，將 RSEI0再進行標準化處理，最終得到RSEI，構建RSEI模型的函數(shù)為：

RESI0=1-PC1(G,W,D,T)

(10)

RSEI=(RESI0-RSEI0min)/(RSEI0max-RSEI0min)

(11)

式中：PC1是主成分分析的第一主成分，G表示綠度指標；W表示濕度指標，D表示干度指標；T表示熱度指標；RESI0min是RESI0的最小值；RESI0max是RESI0的最大值。

該模型首先利用ENVI軟件提取4個生態(tài)指標因子之后，運用主成分分析法對各指標賦予權重，從而消除因主觀因素引起的權重不均的情況。最終結果可直觀展示出不同年份生態(tài)環(huán)境的動態(tài)變化，達到快速、準確進行區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量評價。

2 結果與分析

2.1 和田市生態(tài)環(huán)境質量評價

通過對和田市5期Landsat系列影像數(shù)據(jù)進行處理，得到各年份4個生態(tài)指標，并利用 ENVI 軟件中主成分分析模塊進行主成分分析。從表1可以看出，研究區(qū)5個年份主成分變換后第1主成分(PC1)貢獻率均較高，分別為 81.69%、82.98%、98.26%、76.35%和 82.61%，可以說明變換后第1主成分已經涵蓋了原影像大部分屬性特征。除2005年外，其它年份第1主成分PC1的綠度與濕度的貢獻率都為正值，即可認為反映植被覆蓋度與降水量的綠度和濕度指標與生態(tài)環(huán)境質量之間存在一定正比例關系。而5個年份PC1熱度與干度的貢獻率絕大多數(shù)為負值，說明地表溫度與土壤干度與生態(tài)環(huán)境質量之間存在反比關系，與實際情況相符合。從單項指標來看，綠度指標貢獻率在整個研究期間呈現(xiàn)下降趨勢，說明和田市植被覆蓋狀況在逐漸惡化，生態(tài)環(huán)境質量變差。雖然濕度指標在整個研究期間呈現(xiàn)上升趨勢，但是對于和田市生態(tài)環(huán)境質量沒有質的貢獻。由干度和熱度指標變化過程分析，說明和田市地表植被覆蓋稀疏、土地沙化和城鎮(zhèn)化等問題嚴重，生態(tài)環(huán)境質量呈惡化趨勢。

根據(jù)研究區(qū)不同年份的生態(tài)指標由公式(9)～(11)計算出遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)并進行歸一化處理，最終得到各年份生態(tài)指標均值。由表2可知，綠度指標在 2000—2019年間呈現(xiàn)波動趨勢，2005年綠度指數(shù)達到最高為0.612，2015年達到最低為0.307。濕度指數(shù)的均值呈先上升后下降的趨勢，2015年達到最高為 0.852，2000年達到最低為0.543。干度指標總體則呈下降趨勢，2000年最高為 0.793，2019年最低為0.490。熱度指標持續(xù)上升，2019年最高達到了0.291。2000—2019年間干度指標的下降說明和田市在近20年來裸土地有所減少；而熱度的增加說明20年間和田市地表硬化等情況有所增加，城鎮(zhèn)化進程在加劇。遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)呈現(xiàn)波動趨勢，在2000年達到最高為0.477，在2010年達到最低為0.360。RSEI在2000—2019年間總體呈現(xiàn)下降趨勢，說明和田市生態(tài)環(huán)境質量在近20年來呈現(xiàn)惡化的趨勢。

表1 各指標主成分分析

為了更直觀、準確評價和田市的生態(tài)環(huán)境質量，將和田市遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)以 0.2 為區(qū)間，劃分為5個不同的生態(tài)環(huán)境質量等級，分別是Ⅰ：0～0.2為極差、II：0.2～0.4為差、Ⅲ：0.4～0.6為中等、Ⅳ：0.6～0.8為良好、Ⅴ：0.8～1為優(yōu)。并通過不同等級的數(shù)量變化對和田市生態(tài)環(huán)境質量進行評價。由圖2、表2可以分析出，2000—2019年間，和田市遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)均值呈先下降再上升到再下降的趨勢，遙感生態(tài)指數(shù)總體平均水平較低，依次為0.477、0.394、0.360、0.466和0.381，說明該城市整體生態(tài)環(huán)境質量較低，綠化程度不高。而生態(tài)環(huán)境質量等級差和較差的區(qū)域始終集中在和田市的東北部和西南部地區(qū)以及有人類居住的中部地區(qū)，地表類型主要表現(xiàn)為未開發(fā)的裸巖及已開發(fā)的建筑用地等。說明隨著城鎮(zhèn)化進程的加快，地表植被覆蓋度較為稀疏，市區(qū)人口稠密，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。自2000—2019年來，和田市生態(tài)環(huán)境質量各等級總體變化較大，生態(tài)環(huán)境質量整體呈現(xiàn)先上升后下降，再上升后下降的波動趨勢，2019年和田市RSEI等級為優(yōu)的區(qū)域顯著減少，生態(tài)環(huán)境質量差的區(qū)域呈顯著增加，總體呈現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境質量惡化的趨勢。

表2 不同年份各生態(tài)指標與RESI歸一化均值統(tǒng)計

Ⅰ: 差；Ⅱ: 較差； Ⅲ: 中；Ⅳ: 良；Ⅴ: 優(yōu) Ⅰ: Worst; Ⅱ: Worse; Ⅲ: Middle; Ⅳ: Better; Ⅴ: Best圖2 遙感生態(tài)指數(shù)等級空間分布Fig.2 Spatial distribution of remote sensing ecological index

由表3可以看出，2000—2019年間，和田市生態(tài)環(huán)境質量為優(yōu)和良好等級的面積合計占比最低為14.60%、最高可達42.30%，而等級為極差和差等級的區(qū)域面積合計占比最低為38.20%、最高為53.50%，表明和田市整體生態(tài)環(huán)境質量等級較低，生態(tài)環(huán)境質量較差。自2000—2010年以來，和田市生態(tài)環(huán)境質量極差和差的區(qū)域面積一直在快速增加，分別增長了2.40% 和12.90%；而在2010—2019年間，極差生態(tài)環(huán)境質量的區(qū)域面積呈大幅度下降，差的區(qū)域面積在大幅度增加，等級優(yōu)和良好的區(qū)域處于持續(xù)下降的趨勢。且等級為優(yōu)的區(qū)域占比在2000年達到了達到最高，為 10.70%；2010年達到了最低，為0.80%。生態(tài)環(huán)境狀況較差的地區(qū)主要分布于和田市北部、和田河沿岸人類居住區(qū)和中部的人口稠密區(qū)以及裸土區(qū)域，說明人為的農業(yè)生產經營活動與植被所覆蓋狀況會對其生態(tài)環(huán)境質量的優(yōu)劣有明顯的影響；而未受到人類活動影響的區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境質量主要受限于自然條件的約束。

表3 不同生態(tài)環(huán)境質量等級面積和比例

2.2 和田市生態(tài)環(huán)境質量的時空變化分析

為進一步分析和田市生態(tài)環(huán)境質量的動態(tài)變化過程，在和田市不同年份生態(tài)環(huán)境質量評價的基礎上，對不同年份的遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)進行差值處理，并將結果分為7個等級，分別為Ⅰ：[-1，-0.4]急劇變差，Ⅱ：[-0.4，-0.2]明顯變差，Ⅲ：[-0.2，-0.05]略微變差，Ⅳ：[-0.05，0.05]無明顯變化，Ⅴ：[0.05，0.2]略微變好，Ⅵ：[0.2，0.4]明顯變好，Ⅶ：[0.4，1]急劇變好。由圖3可以看出，在2015—2019和2000—2019年間，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量下降明顯；2010—2015年間，和田市生態(tài)環(huán)境質量有明顯好轉。研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量明顯變差和急劇變差的區(qū)域主要集中在和田河沿岸人類居住區(qū)和中部的人口稠密區(qū)以及沙化的裸地；略微變差的部分主要在研究區(qū)東部、西部地區(qū)和人口聚集區(qū)；無明顯變化主要集中在中部和東北部戈壁；由于人口增長使得部分裸地變耕地，略微變好的區(qū)域主要在研究區(qū)東北部的戈壁地帶；明顯變好的區(qū)域主要分布在草地或林地以及沼澤處；急劇變好的區(qū)域主要為研究區(qū)東南部的戈壁。近20年來和田市生態(tài)環(huán)境質量變差和變好的區(qū)域錯綜復雜地交織在一起，生態(tài)質量不夠穩(wěn)定，總體表現(xiàn)為生態(tài)環(huán)境質量有所下降。

Ⅰ：急劇變差； Ⅱ：明顯變差；Ⅲ：略微變差；Ⅳ：無明顯變化；Ⅴ：略微變好；Ⅵ：明顯變好；Ⅶ：急劇變好Ⅰ:Rapidly worse; Ⅱ:Obviously worse; Ⅲ:Slightly worse; Ⅳ:No change; Ⅴ:Slightly better; Ⅵ:Obviously better; Ⅶ:Rapidly worse圖3 遙感生態(tài)指數(shù)變化檢測Fig.3 Detection of remote sensing ecological index changes

由表4可以看出，2000—2005年間，和田市生態(tài)環(huán)境質量無明顯變化所占比例最大，為59.21%，急劇變差區(qū)域所占比例最低，僅為0.04%；在2005—2010年間，無明顯變化和略微變好區(qū)域占比最高，分別為63.68% 和24.42%，急劇變差比例最小為0.04%；2010—2015年間，略微變好區(qū)域占比最高為42.18%，說明2000—2015期間研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量好轉明顯。在2015—2019年間，略微變差區(qū)域占比最高，急劇變好和明顯變好區(qū)域占比較小，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量向惡化趨勢發(fā)展。在整個研究時段內，研究區(qū)生態(tài)環(huán)境質量表現(xiàn)為略微變差等級面積最大，占比為37.03%，其次為無明顯變化，比例為 23.60%，生態(tài)環(huán)境質量變好的3個等級所占的面積比例僅為18.03%，研究區(qū)生態(tài)質量下降明顯。和田市生態(tài)環(huán)境質量變差的3個等級所占的面積比例高達58.37%，表明城鎮(zhèn)化對生態(tài)環(huán)境起一定的負面作用。部分裸地的生態(tài)環(huán)境質量等級由差變好，表明植樹造林以及城市綠化工程對生態(tài)環(huán)境起著重要的影響。

表4 2000—2019 年和田市生態(tài)環(huán)境質量各等級變化統(tǒng)計

3 討 論

由于生態(tài)環(huán)境質量容易受到多種因素的影響, 因此在描述區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量狀況的過程中需要從多方面進行考慮，只用單方面或者某2個生態(tài)因子去反映區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質量變化并不十分客觀。因此，本文在上述研究的基礎上又從自然因素與人為因素兩個方面來分析和田市近20年來的生態(tài)環(huán)境質量。

3.1 影響和田市生態(tài)環(huán)境變化的自然因素

提取4個主要的生態(tài)因子，即綠度、濕度、熱度和干度構建出來的RSEI較好的反映出和田市的生態(tài)環(huán)境質量狀況。降水量與平均氣溫是能夠影響區(qū)域的植被覆蓋狀況，進而影響區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質量的主要的兩個因子。由圖4可以看出，和田市將近20 年的年降水量和年平均氣溫呈現(xiàn)上升的趨勢，說明和田市氣候有暖濕發(fā)展傾向。但在人類活動的影響下，全市的干度指數(shù)不減反增，說明氣候暖濕化發(fā)展并沒有對和田市生態(tài)環(huán)境產生積極作用。

圖4 2000—2019年和田市年降水量與平均氣溫變化Fig.4 Rainfall and mean temperature change of Hotan city from 2000 to 2019

在整個研究區(qū)域中, 植被覆蓋度與降水量的綠度和濕度指標與生態(tài)環(huán)境質量之間存在一定的正比例關系, 地表溫度與土壤干度與生態(tài)環(huán)境質量之間存在反比關系，這與全球氣候變化背景下，中國西北干旱區(qū)氣候呈現(xiàn)明顯的熱島效應相對應。在研究期間內對生態(tài)環(huán)境呈正比例關系的濕度對 RSEI 指數(shù)的貢獻率最小, 主要是由于研究區(qū)屬于典型的干旱區(qū), 近百年來，地球氣候正經歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化，我國的氣候變化與全球氣候變化的總趨勢基本一致。和田市處于中國西北地區(qū)，具有干旱少雨的特征，50 年來溫度升高受全球變暖影響較大。2000—2019年，和田市熱度指標呈不斷上升趨勢，表明氣溫升高， 氣候干燥，造成土壤缺水，嚴重影響植被生長狀況，從而影響了和田市生態(tài)環(huán)境質量。

3.2 影響和田市生態(tài)環(huán)境變化的人為因素

如圖5所示，隨著人口的不斷增加與經濟的發(fā)展，進而對糧食等需求也不斷的加大。隨著引起耕地面積擴大與農業(yè)用水超量，這就引起大部分的河流春水徑流量和年徑流總量不斷的減少，萎縮大面積的積水湖泊，使靠湖泊生長的林地、草地等大量枯死使其面積大量減少，使風沙氣候增生等一系列的問題。加上和田市新老城區(qū)并動，實施工業(yè)化城市化帶動戰(zhàn)略，在很大程度上使工業(yè)用地和建設用地面積不斷擴張，一定程度上引起環(huán)境變化，從而使生態(tài)環(huán)境質量遭到一定的破壞。

圖5 2000—2019年和田市人口與GDP增長趨勢Fig.5 Hotan population and GDP growth trend from 2000 to 2019

前人關于生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與評價方法較為豐富，遙感信息技術憑借其獲取信息時序短，監(jiān)測區(qū)域范圍較大的優(yōu)勢在生態(tài)環(huán)境領域得到了廣泛的應用[17]，是一種便捷且有效評價區(qū)域生態(tài)環(huán)境的研究手段[18]。本研究采用遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)對和田市生態(tài)環(huán)境質量進行評價，該方法在應用過程中，針對較大的水域面積需要剔除水體，從而避免主觀因素造成的偏差。由于和田市水域面積僅占總面積的4%，因此本研究沒有進行水體剔除，但研究結果仍能對和田市的生態(tài)環(huán)境變化進行客觀分析。同時，生態(tài)環(huán)境的變化受各種因素的綜合影響，一方面城鎮(zhèn)化發(fā)展對生態(tài)環(huán)境起負面作用；但另一方面，城市建設過程中施行嚴謹?shù)纳鷳B(tài)保護和管理措施，可以改善和提高城市的生態(tài)環(huán)境質量。朱青等[19]綜合地形因子、氣候因子、土地利用類型和社會經濟4方面探討，得出坡度因子是影響該區(qū)域生態(tài)環(huán)境質量的最重要指標因子；本研究只選取自然與人文因素兩方面探討了影響和田市生態(tài)環(huán)境質量的因素，本研究在生態(tài)環(huán)境指標的選取上仍存在著一些不足，評價方法以及評價指標體系尚不夠科學全面。因此，在今后的研究中，還有待于進一步探索和構建科學、合理和全面的生態(tài)環(huán)境質量評價指標體系。

4 結 論

通過對和田市2000—2019年Landsat(ETM/TM/OLI)系列遙感影像，分別提取綠度、濕度、干度和熱度4個生態(tài)指標，采用主成分分析方法計算遙感生態(tài)指數(shù)(RSEI)，并對和田市近20年以來的生態(tài)環(huán)境質量進行監(jiān)測與評價。①和田市RSEI均值由2000年的0.477下降至 2019年的 0.381，下降幅度達到20.12%，表明隨著經濟的發(fā)展，人口與工業(yè)趨于密集，人類活動活躍產生和排放了大量的污染物，進而導致了和田市生態(tài)環(huán)境質量的惡化。②通過進一步分析和田市生態(tài)環(huán)境質量的時空變化發(fā)現(xiàn)，2010—2015年生態(tài)環(huán)境質量變好的區(qū)域面積達到299.57 km2，占研究區(qū)總面積的64.38%，生態(tài)質量變差的地區(qū)總面積大約為32.51 km2，占研究區(qū)總面積的6.99%。生態(tài)質量無明顯變化的區(qū)域面積為133.20 km2，占比約為 28.63%。 2010—2015年間生態(tài)環(huán)境質量明顯變好，表明這期間和田市加大了自然環(huán)境保護力度，生態(tài)環(huán)境質量得到了逐步改善。③2000—2019年隨著人口數(shù)量的不斷增長，加劇了和田市的城市化發(fā)展，進而導致低生態(tài)環(huán)境質量等級的區(qū)域隨城鎮(zhèn)化發(fā)展的方向發(fā)生遷移，說明城鎮(zhèn)化進程對生態(tài)環(huán)境具有負面影響。和田市生態(tài)環(huán)境質量總體呈下降趨勢，生態(tài)環(huán)境問題亟待進一步解決，本研究為和田市生態(tài)保護措施與環(huán)境恢復提供參考依據(jù)。