运河全线环境评价

环境评价不仅可以为环境管理与决策提供科学定量依据，也对区域环境保护与可持续发展战略决策有重要的现实意义［1］。近年来，环境评价研究已成为学术界和社会广泛关注的热点之一，但评价单一多侧重生态环境方面，对历史文化遗产类区域环境整体状况的定量评价尚显不足。目前，RS与GIS技术的发展与结合为区域生态环境调控以及定量评价提供了行之有效的研究手段［2－3］。马荣华等［4］以植被分布图、土壤侵蚀图及TM遥感资料为信息源对海南岛进行了自然生态环境评价;张秀英等［5］借助Arc/Info的主成分分析方法，进行了陇中黄土高原潜在生态环境评价研究;江振蓝等［6］借助ENVI软件的支持，利用TM遥感数据提取福州市生态环境评价因子，构建了福州市生态环境遥感评价模型;王磊等［7］对海岸地带进行了健康生态系统评价。分析发现，这类评价研究缺乏对人文环境价值评价的关注，而针对京杭大运河这一特殊遗产［8］，应以人文环境和生态环境并重。因此笔者利用RS和GIS技术，结合相关数据，构建了综合环境评价指标和体系，对北京市域范围内通惠河和北运河周边2km范围区县进行环境评价，以期为运河全线区域环境的整治、保护、可持续发展及大运河申请世界文化遗产提供理论依据。

1材料与方法

1．1研究区概况

研究区运河水系的范围包括北京崇文区、朝阳区和通州区的一部分，总面积为1394km2，其中运河本体面积为4.4km2(以下简称为运河地区)。北京地区位于华北平原西北边缘(115°25'～117°30'E，39°26'～41°03'N)，南北直线距离170km，东西直线距离160km，全市总面积16410km2;属温带大陆性季风气候，四季分明，降水量年际间变化较大，年平均降水量516.4mm。北京地势西北高，东南低，西部山地属太行山脉、北部山地属燕山山脉、东南面向华北平原。京杭大运河北京段水系包括通惠河和北运河两段，通惠河是整个京杭大运河的最北段，北运河与通惠河相连，水源均来自于北京昌平区的温榆河等诸多河流。研究北京地区运河沿线环境评价范围遵循运河保护规划单位划定的保护范围，评价范围为运河本体及周边2km，评价总面积为266km2。

1．2数据源及信息处理

研究区数据源为:(1)遥感数据。选用2006年9月全色波段为2．5m×2．5m，多光谱图像为10m×10m分辨率的SPOT5卫星遥感影像，该影像分辨率高，色彩信息丰富，有利于地物的判读。采用RS与GIS相结合的方法，以1∶5万地形图为基准对遥感影像进行图像配准、几何校正和解译，获得土地利用/植被覆盖数据。(2)土地退化数据。根据北京市林业局2006年的土地沙化面积数据和北京市水务局提供的水土流失面积数据得到。土壤侵蚀的类型分为轻度、中度和重度侵蚀，对于北京来说，土壤侵蚀情况相对较小，仅有轻度和中度侵蚀。(3)北京市区和通州的水资源量、降雨量等数据。由北京市环保局和北京市环境保护监测中心提供。(4)遗产数据。包括元、明、清3个时期的文物数据和课题组实际测量的遗产数据［9］。(5)经济数据。包括航运数据、旅游数据等，均从统计年鉴和其他统计资料获取［10］。信息处理方法为:(1)将收集到的各类生态环境和人文环境数据进行基本处理，建立基于GIS的北京运河沿线地区的综合环境评价专题数据库，包括土地利用类型、土地退化、环境质量、不同年代遗产、航运统计资料、旅游统计资料及社会经济数据库等;(2)统一各种地图数据的投影方式和坐标系统，根据环境评价的指标，利用ArcGISS9．3程序对遥感影像进行目视解译，提取土地利用类型数据。

1．3综合环境评价指标体系的建立

目前，京杭大运河环境价值评定还没有统一的标准，文献［11－12］中从水利、建筑、遗产、景观等多维角度强调了运河的价值。结合区域生态环境现状评价和遗产类价值评价特征，针对运河这一复杂的特殊体，笔者强调了京杭大运河的生态价值、遗产价值、经济价值和景观休闲价值，提出了生态环境评价体系和人文环境评价体系，较全面地概括了运河这一兼具自然和人文特征的线性遗产的环境评价指标。以生态、人文环境评价指标为基础，构建了京杭大运河沿线区域的综合环境评价体系(表1)。在这里生态环境是指影响人类生存发展的水资源、土地资源、生物资源及气候资源，是人类在利用和改造自然过程中引起的自然环境本身的变化，也可以称为自然环境;与自然环境相对，人文环境是指由人为因素带来的社会环境的变化，往往蕴含人们的某种态度、观念和认知等。

1．3．1生态环境及人文环境评价指标体系构建

生态环境是一个复杂多变的系统，其评价需考虑多要素的影响。结合北京地区生态环境的状况，分要素指标权重和总权重的确定依据为HJ/T192—2006标准［13］。笔者采取以遥感数据作为主要数据源，选取生物丰富度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数5个指数构建生态环境评价指标体系(表1)。人文环境同样是一个复杂的系统，涉及方面较多。具体到京杭大运河这一特殊的线性遗产，在查阅众多文献和广泛征求文化遗产研究领域专家意见的基础上，结合京杭大运河的现状及历史地位和作用、运河申请世界文化遗产标准的要求，参考遗产价值评价相关领域的研究成果［14］，选取遗产价值、经济价值和景观休闲价值3组目标层及10项因素层指标，建立了人文环境评价指标体系(表1)。目前，关于人文环境评价指标体系及权重的确定尚无标准参考，因此，文中人文环境总权重的确定参考生态环境权重确定方法，分因素指标权重的确定依据专家打分、发放问卷调查、现状调查数据及文献统计数据结合层次分析法综合评定来确定。

1．3．2评价指标的标准化及环境评价模型的建立

(1)评价指标的标准化。由于各类专题数据的性质不同，无法进行直接比较。为使各类数据间具有可比性，须对原始数据进行标准化处理。该研究采用极差标准变化对数据进行处理。(2)环境评价模型。通过对各类数据进行标准化和量化处理，采用多级加权求和的方法来实现运河沿线区域环境的定量化评价，结果代表区域综合环境评价指数。(3)综合环境评价方法。整个数据库包含生态环境和人文环境等多个环境综合评价数据，对每个参评因子进行环境相关评价，计算每个区域的综合评价指数。参照文献［13］，生态环境评价指数的阀值范围为0～10;对人文环境评价的数据进行标准化，依据生态环境标准，其评价指数的阀值范围也确定为0～10，两类影响因素的综合评价阀值为0～20。综合评价指数越大，环境质量越好。为便于比较，对评价指数进行分级处理，将综合环境状况划分为5级，即好(15．1～20．0)、较好(11.1～15．0)、中等(7．1～11．0)、较差(4．1～7.0)和差(0．0～4．0)。不同等级的环境状况指数体现环境状况的区域差异性。