铁路建设项目生态环境影响监测指标及技术方法研究

宋 珺

(中国铁路总公司 发展和改革部，北京 100844)

1 概述

铁路建设项目施工过程中会对生态环境造成一定影响，虽然这一影响已经越来越受到重视，但目前我国尚未大规模开展铁路建设项目生态环境影响监测，主要原因在于生态环境本身的复杂性和研究者的切入点和侧重点不同，生态监测的范围、内容、指标等难以确定。

目前，相关研究较多集中于铁路开通运营若干年后，以卫星遥感对铁路两侧数公里的区域进行土地利用分析和景观指数计算分析，个别进行植物生理方面的研究。但总体而言，对于道路生态环境监测，尤其是铁路方面，监测指标研究及相应的监测技术研究仍较少，缺乏明确的生态监测方案指导，从而造成在实际的环境监测工作过程中技术支撑不足。因此，研究探讨铁路施工期的生态监测范围和影响因子，根据指标选取原则确定铁路施工期的生态监测指标、提出相应的监测技术方法，为铁路建设项目施工期生态监测的实施提供技术指导。

铁路生态监测是以遥感(Remote Sensing，RS)监测和远程监测为主要技术手段，地面对应监测和无人机监测为辅助措施，建立生态监测指标体系和评价方法，监测铁路沿线生态环境的变化[1-2]。

铁路建设项目生态监测的范围是铁路两侧一定距离[3]。相较于一般的污染类环境监测，生态监测的范围更为广泛，理论上选择铁路两侧1～2 km范围甚而更宽至包括完整生态系统或完整流域范围。对于有特殊生态敏感对象或生态敏感区的区域，扩大到整个生态敏感对象分布区域或生态敏感区。

2 铁路施工期生态监测指标选取

2.1 指标选取原则

为了使所建立的监测指标体系能够综合反映铁路生态环境的各个方面，在进行监测指标的建立过程中需要遵循一定的基本原则。

(1)突出区域地域特点和铁路建设特点原则。铁路是线性建设项目，跨越的生态系统可能是多样的，产生的影响也不尽相同，因而指标体系应具有地域性[1]。铁路建设生态环境监测是一个区域性的大面积调查工作，如果将所有反映生态环境特征的指标都列入监测范围，往往会导致指标数量的增加，指标体系规模庞大，各个指标信息重叠，不具有代表性[3]。因此，所选择的指标既要全面反映地区生态环境特征，有高度的概括性和综合性，同时指标应具有代表性，能够突出反映地域生态环境特点。

(2)可比性、可操作性原则。指标必须适用于不同的研究区域和研究时期，各项指标的涵义和适用范围对于不同的区域和时期必须一致，具有可比性。构建铁路生态环境监测指标体系既要以研究理论为基础，同时又必须考虑实践操作的可行性和现实数据资料支持的可行性[4]。

2.2 监测指标选取

研究参考生态环境监测常规指标，综合考虑铁路施工期特色，根据指标体系选取原则，同时考虑遥感监测数据获取方法的需求，构建路域生态环境监测指标体系。该指标体系共分为3级，一级指标分为工程指标、背景指标、生态环境监测指标。

2.2.1 工程指标

作为铁路生态环境监测，区别于传统的生态环境监测，铁路工程本身是非常重要的监测指标。结合突出铁路建设的指标选取原则，工程指标的二级指标包括主体工程、临时工程、典型工程3项。

2.2.2 背景指标

背景指标特指影响自然环境的非生物因子，包括地形地貌、气象、水文、土壤指标。背景指标可间接影响生物的生理特性和生活习性[3，5]。

2.2.3 生态环境指标

生态环境指标是综合评价生态环境质量的指标[1-2]，包括生态系统、土地利用、植被、水土流失、景观、生态敏感区等二级指标。

综上，铁路建设项目施工期生态环境监测指标体系的框架结构如表1所示。指标的具体获取方法，主要有遥感获取、现场监测、相关部门获取或网上下载等手段，部分指标需要遥感、无人机和现场监测相结合。

表1 铁路建设项目施工期生态环境监测指标体系

3 生态环境监测技术方法

生态环境监测技术方法主要有卫星遥感、远程监测、无人机监测和地面监测。为使生态监测结果既能反映区域整体生态变化，又能突出局部区域生态特点，生态监测要求把握铁路全面生态影响特征，以点为主，点段结合，合理布局，全面考虑，一般可通过典型点位的地面监测和无人机监测，结合地面调查和遥感监测来实现对项目的监测工作。

3.1 卫星遥感

卫星遥感是生态环境监测最为常用的监测技术。在进行生态监测之前，需根据研究目标、研究内容及研究区域有针对性地选择合适的数据源，主要是选择卫星或传感器[6]。因为铁路两侧区域相对较为狭窄，需要在空间分辨率上提出严格要求，通常选择米级的遥感数据作为主要信息源。但多数情况下，选择还需考虑经济因素。因此，一般采用国内资源卫星或高分卫星影像。铁路生态环境动态遥感监测与研究时，还需考虑时相性，既清晰、全面反映地物信息的遥感数据，又要考虑需对不同年度、相似季相的遥感数据进行对比分析。

3.2 远程监测

传统的生态监测数据的获取方法基本是依靠人工现场采集数据，这不仅耗费人力物力，而且实时性差。远程监测是以植被图像、水文情势为现场监测数据，并且使监测数据上网，实现生态监测网络化。通过对监测数据的客观分析、汇总对比，反映铁路施工期生态环境变化情况。远程监测可以实现可视性、动态性，提高监测数据采集和传输的实时性、可靠性。

3.3 无人机监测

对典型施工点位或典型区域，采用小型无人机监测的技术手段。无人机数据较卫星数据调查覆盖面单次不大于1 km2，空间分辨率高，机动性、时效性强，适用于铁路施工期点状临时工程。图像分类判读是无人机遥感监测数据处理的关键环节，结合铁路工程特点，考虑采取应用频率相对较高的监督分类法，结合相关软件平台，利用颜色、形状等因子或因子的组合，建立影像-植被特征对应关系数据库，实现适用于铁路建设项目的智能图像分类判读系统。

3.4 地面监测

地面监测是植被监测的主要手段之一，其目的一方面为了调查典型施工点位或典型生态区的植物情况，另一方面为了建立地面植物特征与遥感(卫星遥感或无人机遥感)之间的量化关系。植被地面调查是结合工程沿线的实际情况，对于不同的植被类型、设置样地，反映工程施工对占用土地上的植被的影响，确定铁路施工对周边植被影响的形式和影响程度[7]。

4 结束语

我国已将生态文明提到国家战略高度，绿色发展成为铁路建设的新态势，对铁路施工期进行生态监测，是对铁路建设全过程环境控制体系的完善，是绿色铁路的重要组成部分[8]。从保护生态环境角度出发，建立的绿色铁路施工期生态环境监测指标体系和技术方法，为铁路建设领域生态环境保护提供了有力的技术支撑，今后将在指标监测的基础上，基于地理信息系统构建评价模型，实现数据的存储、分析与展示，直观用于建设绿色铁路的评价与管理。

参考文献：

[1] 匡星，白明洲，王连俊，等.铁路建设项目对生态环境影响评价体系探析[J].铁道学报，2009，31(2)：125-131.

[2] 李波涛.铁路生态环境影响评价指标体系的研究[D].成都：西南交通大学，2007.

[3] 李华，王耀青，关磊，等.路域生态环境遥感监测指标体系研究[J].中国科技成果，2014(5)：35-37，48.

[4] 荆丽波. 道路生态环境评价指标体系研究[D].北京：北京林业大学，2008.

[5] 李爱军，朱翔，赵碧云，等. 生态环境动态监测与评价指标体系探讨[J].中国环境监测，2004(4)：35-38.

[6] 陈文惠.国内生态环境遥感监测的内容与方法探讨[J].亚热带资源与环境学报，2007(2)：62-67.

[7] 韩赟.兰新高铁建设在甘肃祁连山区的生态环境修复措施[J].铁路节能环保与安全卫生，2017，7(3)：119-121.

[8] 朱正清.重视规划、强化设计环保理念，建设绿色和谐铁路[J].铁路节能环保与安全卫生，2018，8(1)：1-5.