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摘 要

六朝古都南京位于中国东部沿海地区，南京市的经济发展在推动长三角地带发展的同时也导致了一些生态环境问题。研究基于Google Earth Engine平台，对南京市1990-2014年的Landsat系列影像进行最小云量筛选，由目标年份影像获得遥感生态环境指数（RSEI），并分析评价南京市生态状况。分析数据得到，自上世纪九十年代以来，南京市的生态环境质量正处于迅速下降阶段。南京市生态环境在2006-2014年间有所改善，生态环境质量变好的区域占比29.6%。生态环境变差的区域主要集中在新城区，生态环境有所改善的区域主要集中在老城区，城市扩张总体上对环境会带来负面影响，需要相关部门在发展经济的同时需要照顾到各方面及相互间的关系，努力提高生态环境质量。

关键词：南京市 Google Earth Engine 遥感生态环境指数（RSEI） 城市扩张

Assessment of Ecological Change in Nanjing City Based on RSEI

Abstract

Nanjing, the ancient capital of the Six Dynasties, is situated in the eastern coastal region of China. The develop of economy in Nanjing has promoted the Yangtze River Delta’s development and also caused some ecological and environmental problems. Based on the Google Earth Engine platform, the study screened the minimum cloud cover of Nanjing City's Landsat series of images from 1990 to 2014, obtained the ecological environment index from the target year images, and analyzed and evaluated the ecological status of Nanjing. According to the analysis data, since the 1990s, the quality of the ecological environment of Nanjing is in a stage of rapid decline. Nanjing’s ecological environment has improved from 2006 to 2014, and the areas with better ecological environment quality accounted for 29.6%. The areas where the ecological environment has deteriorated are mainly concentrated in the new urban area, and the areas where the ecological environment has been improved are mainly concentrated in the old urban area. The overall urban expansion will not have advantage on the environment. Relevant departments need to take care of all aspects and their relations while developing the economy.

Key Words: Nanjing; Google Earth Engine; RSEI; Urban expansion

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 研究概述 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 主要研究内容 3

第二章 研究区域概况 4

2.1 地理位置 4

2.2 地形地貌 4

2.3 自然气候 5

2.4历史人文条件 5

2.5经济概况 5

第三章 研究数据与方法 6

3.1 研究数据 6

3.1.1 Landsat遥感影像数据 6

3.1.2 土地利用/覆盖数据集 6

3.1.3 气象数据 7

3.2 研究方法 8

3.2.1 生态质量评价 8

3.2.2 基于遥感生态指数RSEI评价生态质量的方法介绍 8

3.2.3 归一化指标 9

3.2.4 主成分分析方法 9

3.2.5 基于Google Earth Engine平台计算RSEI 10

第四章 研究结果及分析 11

4.1 指标主成分分析结果 11

4.2 南京市生态环境质量时空变化分析 12

4.3 南京市生态环境质量时空差异分析 16

4.4 土地利用/覆盖变化对生态变化的影响 18

4.5 气温和降水量对生态变化的影响 19

4.6 基于CA-Markov模型的南京市土地利用模拟 20

第五章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 研究创新之处 22

5.3 研究不足之处 23

5.4 对策建议 23

参考文献 24

致 谢 27

第一章 前言

1.1 研究概述

我国在经济方面取得了较大的进展的同时也带来生态环境恶化、空气质量降低等问题。近年来，有关环境保护的问题深得社会关注，环境问题在众多会议上也屡屡被提出。因此，对各个地区的生态环境状况进行准确地评估并掌握其变化趋势，将便于因地制宜地采取生态环境保护措施、进行区域规划决策，进一步实现地区可持续发展。卫星遥感是实施动态监测生态环境，准确评估环境变化趋势的重要手段，在监测生态环境^[1]和自然灾害^[2]方面不可或缺。

无论是国内还是国外，有关生态环境系统评价的研究层出不穷，例如研究城市地表的热效应基于单一的不透水面率指数^[3]、对水环境进行评估时往往只提取水体指数来获取水体信息^[4-5]、对城市热岛效应的研究只利用单一的地表温度^[6]、应用植被覆盖度或植被指数对森林生态系统评估^[7-8]等，多数研究是依据单一的生态指标。但是实际生活中生态系统表现为多方面因素共同作用的影响，依据单一指标研究生态环境具有片面、非客观的缺点。需要综合指标对复杂的城市生态系统进行客观全面地评估。因此，徐涵秋提出RSEI遥感生态模型，依据遥感图像反演出的湿度、绿度、热度、干度四项指标。与单一指标研究不同，遥感生态指数RSEI^[9]选取最具代表性的多重指标，在环境监测方面得到广泛运用^[9-12]。因此，本文将选取遥感生态指数RSEI研究生态环境变化的影响因子，对于采取相关的保护生态环境的措施有一定的意义。

Google Earth Engine(简称GEE)云平台功能强大且易操作，普通用户通过平台便可以获取数据并进行处理和分析。在信息时代，GEE云端已被广泛运用于数据处理、变化监测^[13]、土地分类监测^[14]等研究中。

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