基于遥感的洞庭湖流域农业生态安全评价指标体系研建

刘平波，倪 芳，刘 蓉

（1.中南林业科技大学计算机与信息工程学院 湖南，长沙410004；2.湖南农业大学 湖南，长沙 410125）

洞庭湖区是全国重要的商品粮基地之一，但因近年来因人类活动的频繁干扰，产生很大生态问题。因此，加强洞庭湖流域农业生态环境建设，促进农业可持续发展迫在眉睫。

1 研究方法

1.1 基于遥感的农业生态安全评价指标体系研建

1.1.1 农业生态安全的内涵农业生态安全是指农业自然资源和生态环境处于一种健康、平衡、不受威胁的状态。在该状态下，生产出安全健康的农产品。健康的农业生态安全系统其环境、资源、生物、产品都应该处于健康状态。农业生态安全的内涵主要包含农业环境、农业资源、农业生物和农业产品安全几方面，还包括数量和质量双重安全。其中，农业环境、资源和生物安全是农业生态和产品安全的基础和保障，农产品安全是保障人类健康安全的基本要求。

1.1.2 PSR模型PSR模型（“压力—状态—响应”（Pressure-State-Response））是联合国经济合作开发署针对区域生态监测与评价工作，为满足生态环境管理和决策的要求而建立的，是一种评价概念框架和指标体系层次结构模型。PSR模型以人类活动对生态环境的影响为基础，其因果逻辑关系严密。因此，在以人类活动为主导的农业生态体系中，以PSR为基础进行生态安全评价指标的选取方法。

1.1.3 遥感遥感（RS）作为一门对地观测综合性科学，遥感探测能在较短的时间内，从空中乃至宇宙空间对大范围地区进行对地观测，并从中获取有价值的遥感数据；获取信息的手段多，信息量大，根据不同的任务，可选用不同波段和遥感仪器来获取信息[1]。

传统农业生态安全监测精度受控于地面站的分布密度，很难反映精细的农业安全状况，且监测成本较高，遥感技术弥补了地面站点的不足。

1.1.4 评价指标初筛为了科学合理地对洞庭湖农业生态安全做出评价以达到本研究的研究目的，确立如下指标选取原则：①指示性原则②动态性原则③空间性原则④获取性原则⑤精确性原则，依据上述指标选取原则，经充分讨论后选取洞庭湖流域农业生态安全的主要参评指标为：农业生态安全压力指标、农业生态安全状态指标、农业生态安全保护能力指标。

1.1.5 指标分析选取实现模型基于遥感数据实时获取和监测，体现遥感监测与传统监测的绝对优势，PSR模型应用广泛，但它并不是完美无缺的。PSR模型很强的因果关系正是其缺陷所在，这使得指标在选取时存在一定程度上的重叠问题。

通过上述指标的初筛，可以得到反映洞庭湖农业生态状况三个方面安全状况的指标，但分析发现其中有些指标难以采集数据；同时因本模型在指标选取上遵循尽量减少地面统计数据，以卫星遥感数据为主体的原则；因此必须对其进行相关性分析并根据实际情况对部分指标进行合并和转换。

1.1.6 权重分配首先根据农业生态安全评价指标体系和层次分析法的原理设计出要素层和指标层的专家咨询表，其次选择在农业、遥感、地理学、生态学、水力学、环境科学和计算机科学等研究领域颇有建树的湖南各大高校、科研院所和政府机关的专家发放问卷，邀请专家按照“5标度”法独立填写判断矩阵，然后回收问卷进行数据整理、计算相关矩阵的特征值和特征向量，接下来对各层次分别以层次分析法和熵权法检验各评判矩阵的一致性确定各要素和指标的权重，最后计算各专家咨询得出的权重的平均值确定各要素指标的最终权重并做出最终排序。本研究共发放问卷22份，回收20份，经检验其一致性发现，其有效问卷有18份，对问卷进行统计分析得到明显结果。

2 农业生态安全遥感解译模型

状态层各二级指标遥感反演模型的选取主要依据以下四个原则：（1）地理、环境相似相近性；（2）遥感数据时空分辨率的适用性及易获取性；（3）模型的可行性；（4）模型的易建性。

3 结论

第一，本研究基于农业生态安全的内涵、卫星遥感技术及PSR模型，构建出包含农业生态、安全压力（P）、状态（S）、响应（R）等3个方面6个一级指标、18个二级指标的农业生态安全指标体系，其中安全状态指标均通过卫星遥感获取，极大地提高了信息获取的时效性、覆盖性，降低了成本。

第二，以洞庭湖流域为例建立农业生态安全评价指标体系，通过层次分析法、熵权法检验评判矩阵的一致性，并确定各级指标的权重及综合权重。

第三，通过研究比对和实地验证，建立安全状态层各指标的遥感反演模型；各反演模型具。

第四，有较高的精度和稳定性，在大区域范围具有很好的可行性和适用性；改变了我国农业生态安全主要监测方式以人工调查为主、费时、费力、无法宏观监测大范围农业生态安全状态的弊端，具有快速、准确、实时的特点。

第五，本研究选取建立的反演模型中，部分参数还需要进一步验证。