白杨河流域早期典型年生态耗水计算分析

董莉莉

（新疆水利水电勘测设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000）

白杨河流域早期典型年生态耗水计算分析

董莉莉

（新疆水利水电勘测设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000）

为了研究流域生态及环境状况宏观变化趋势，需要了解其早期典型年的生态耗水情况和变化趋势,受客观技术条件、研究周期和经费限制，经综合考虑，早期典型年生态耗水利用1980年、1990年与2000年TM数据，2005年遥感数据除采用MODIS数据外，还采用了中巴资源卫星数据。采用相对绿量比值系数法计算。

绿度；绿量；植被指数；生态耗水流域概况

白杨河流域位于新疆北部准噶尔盆地的西北缘，发源于塔城地区，流经塔城地区的和布克赛尔县、额敏县、托里县和克拉玛依市。流域总面积1.63×104km2，水资源总量4.59×108m3，多年平均地表水资源量3.73×108m3，其中白杨河多年平均径流量2.37× 108m3，占全流域水量的63.8%，是和布克赛尔县、托里县境内最大的一条河流。

1 计算技术路线

植物耗水量与植物生长状况密切相关，植物长势越好，植物产生的干物质越多，所耗用的水量也越大。植被指数可以良好地描述植物长势，植物长势越好，植被绿度越高，因此利用植被绿度，可以估算植被长势进而估算植物及环境耗水。

利用2005年生长期每旬的MODIS遥感数据计算生长期每月耗水量和绿量，计算表明，不但是植被覆盖区，其它景观区，绿量与景观生态耗水都具有明显的相关性。

由于不同传感器对地物反射光铺增益不同，遥感数据时象差异，遥感数据获取时间差异等，导致计算出的绿量有系统误差，为了减少这些误差干扰，以代表区绿量的平均值作为基准绿量，计算各分区的相对绿量，建立相对绿量与景观耗水关系，以此为依据，估算1980年、1990年和2000年景观生态耗水。

基于上述原理，首先利用1980年、1990年和2000年7月TM数据以及2005年7月中巴资源卫星数据，计算流域植被绿度和绿量。根据2005年生长期植被绿量和耗水量，统计计算单位绿量耗水量。并以此为依据，计算1980年、1990年、2000年植被耗水量。

2 主要关系及概念

2.1 绿度

植被指数是植被长势的一种量度，利用遥感数据可以对许多类植被指数进行计算，绿度有许多种表达方式。本次研究将景观生态经归一化的植被指数化分为100等份，每1份定义为1个单位绿度，记作：1G。

2.2 绿量

将景观生态占地面积与景观绿度的积定义为绿量，将每平方米1个绿度的绿量定义1个单位绿量，记作：1Gm2。

其中：Q绿：总绿量。 RVIk：植被指数。

Ak：景观生态面积。 k：月份。

2.3 利用MODIS数据计算生长期景观生态每月的耗水量。

2.4 单位植被量耗水量，在同一地区正常气候条件也可以看作常数。

2.5 为了消除不同遥感平台的影响，反映流域生态的整体、宏观变化趋势，采用相对植被指数，其计算公式为：

其中：RVIk：相对植被指数。VIk：植被指数。

VI0：参考区平均植被指数。

本流域山区为径流形成区，受人为因素干扰小，山区植被生长状况可以认为相对稳定，莫合台洼地和白杨洼地水资源丰富，人为因素干扰也较少，植被主要在自然状态下生长。径流的再分配也主要集中在平原区，径流量大小主要影响平原区植被用水条件，进而影响植被的分布和长势。人为干扰区也主要集中在平原，引额济克工程影响区主要集中在其沿线平原区和克拉玛依市。调水工程的建成运行，引起白杨河水库以下平原区水环境发生质的变化，受这种变化的影响，该区植被状况也发生了较大变化。选用山区、莫合台洼地和白杨洼地代表地区作为本次计算参考区，参考区平均植被指数的算数平均值作为参考基准面，在大体一致的基准面基础上，计算绿量，以客观反映流域景观生态绿量和耗水量的宏观变化趋势。

3 早期典型年植被指数计算

为了研究流域生态及环境状况宏观变化趋势，选择1980年、1990年、2000年为典型年。其中1980年为枯水年，1990年、2000年、2005年为平水年。由于客观技术条件和经济条件限制，1980年选取TM图像，1990年、2000年选取图像为ETM图像。为提高计算精度，2005年遥感数据除采用MODIS数据外，还采用了中巴资源卫星数据。绿量计算过程如下：

3.1 计算时，先对图像进行大气辐射校正和几何校正，校正满足精度和误差要求后，开始进行土地利用解译和植被指数计算。

3.2 利用比照方法进行土地利用解译，解译后，首先进行自检，然后再进行互检，并将解译成果形成初步GIS矢量文件，统计流域不同地类面积，通过不同时像对比分析，进一步对土地利用成果进行检查。解译成果满足精度后，编制土地利用图和土地利用GIS文件。

3.3 利用遥感软件计算典型年植被指数，本专题采用垂直植被指数。在GIS系统平台上，利用土地利用解译成果和植被指数计算成果，计算分区绿度和绿量。

3.4 统计汇总得到不同景观生态的相对绿量。

4 早期典型年生态耗水及评价

首先利用2005年的景观生态蒸散计算结果和2005年植被量计算结果，计算2005年单位植被量耗水量，然后利用1980年、1990年、2000年植被量计算结果，计算1980年、1990年、2000年景观生态耗水量，见表1。