0 引言

青海省地处青藏高原东北部，位于中国西部内陆腹地（东经 90°～103°，北纬 33°～39°），北起祁连山主脊，南至唐古拉山，西起阿尔金山，东至积石山。是长江、黄河、澜沧江的发源地，是中国淡水资源的重要补给地，素有“中华水塔”之称，也是高原生物多样性最集中的地区之一。青藏高原独特的地理位置和环境造就了大部分区域生态环境较为脆弱和敏感，属于典型的大陆高原气候，干旱少雨，冬季时间长（马彦青等，2019，2022^①；童海奎等， 2023）。近年来由于“生态文明”的持续推进和“三个最大”省情定位，群众保护生态环境的意识进一步提高，雨水逐年增多，生态环境整体趋于利好。对青海省生态环境的变化进行有效的评价意义重大，如何评价环境的变化，部分学者对公路、矿山、水库等具体工程的环境评价及修复的相关研究较多（许晓明等，2022；薛庆等，2023；王志红等， 2023），但是综合各类地质环境因素的分析和环境状况变化的研究相对较少。本文以遥感地质影像图对比的角度进行分析近年来青海省生态环境变化情况，相关学者曾对兰州、北京等地区开展过相似的评价研究（饶丽等，2021；何正枫等，2022；欧阳玲等，2022；胡建军，2019；九次力等，2010）。青海南部三江源区域通过 2010、2015、2018 年 3 期对比研究显示区域生态环境质量无明显变化，呈稳中向好趋势（李志强等，2019）；三江源湿地在生物多样性、稀有性、典型性等方面综合评价认为近 20 年的湿地保护较好（路秋玲，2020）。

本文借鉴《生态环境状况评价技术规范（HJ 192-2015）》（环境保护部，2015）评价技术方法，拟通过 2000 年和 2020 年两期遥感地质影像对比，利用 GIS 技术手段，仅以遥感解译的角度论述青海省生态环境状况近20年的变化情况，以期对该区的生态地质环境研究提供参考。

1 青海省地质环境本底特征

青海省地处印度板块与欧亚大陆板块碰撞结合部位的造山带青藏高原北坡，内陆深处，属于高海拔寒冷高原区域，冬季冰冻期较长，植被生长期较短。山地分布广，海拔高，干旱少雨，草地分布较广，东南部植被发育，西部柴达木盆地以荒漠-盐碱地为主，大多数地区冬季严寒而漫长，夏季短促，气温低，昼夜温差大，属于典型的高寒大陆气候，多数地区地质环境较为恶劣，东部地区气候相对湿润，植被覆盖度较高。

1.1 地形地貌

青海省地形复杂，地貌多样，山地多，4/5以上的地区均为高原，全省海拔3000 m以上的区域面积达 60.7 万 km²，占 84.6%。省内地貌具有南北三分的特色：北部为高海拔的阿尔金—祁连山地，中部为中海拔的柴达木盆地和西秦岭山地，南部为高海拔的青南高原。境内山脉高耸，地形多样，河流纵横，湖泊棋布。祁连山、昆仑山、唐古拉山、巴颜喀拉山脉北西西向绵延贯穿，构成了青海的地貌骨架。

1.2 气候

属于典型的高原大陆寒冷性气候，具干燥多风、高寒缺氧、光辐射强烈等特点。总体表现为东部半干旱、柴达木盆地干旱、祁连山和青南寒冷4个不同的气候。从东南—西北由湿润逐渐变为半湿润，以至干旱和极干旱，湿润系数自东南向西北逐渐降低。

1.3 植被

植被分布受控于以水分条件为主导的水热条件，由于气候条件差异大。呈现出由东南往西北方向的变化，东部和东南部为森林草原植被，向西或西北植被类型依次是草原、高山草甸、高山草原、荒漠。同时也具有垂直—水平的“高原地带性”特点，各地山地植被垂直带谱结构有明显的不同。

1.4 地质生态环境

依据青海省地质生态环境分布特征，划分为 9 类地质生态系统（图1），全省以草地、荒漠和湿地为主，约占省域面积的 90%，其中草地面积约占 54%，其次为荒漠和湿地，分别占省域面积的 29% 和 7%； 其他 6 类仅占省域面积 10% 左右，面积占比分别是灌丛 3.8%、裸地 3.6%、农地 1.3%、冰川/永久积雪 0.7%、森林 0.4%、城镇 0.3%。从图1 可以看出植被主要分布于青海省东部和南部，其中草地分布面积最大，森林、灌丛主要分布于东部及东南部，农田主要分布在东部海东及海北地区。水系、湿地主要分布在青海湖及北部、柴达木盆地盐湖、可可西里、三江源、玛多地区。荒漠地区主要分布在西部柴达木盆地及周缘。裸地、冰川主要分布在高海拔山岭区域。人工用地主要分布在海东城乡、各州县城乡人口密集区以及盐湖开发区域。

2 评价模型的构建

本研究利用青海省土地资源遥感影像解译成果数据，从遥感影像图中识别并划分生态系统类型，基于GIS系统进行栅格化处理，提取三级指标层面积，应用层次分析法计算生态环境状况指数并开展评价，构建了地质生态环境状况评价模型。

2.1 评价指标

（1）评价指标

评价研究采用综合指数法，应用各项指标并赋予权重综合计算得出生态环境状况指数（EI）。反映地质生态环境状况的一级指标 4 项，分别为生物丰度、植被覆盖、水网密度、土地胁迫。二级指标分别是反映生物丰度6项（包括农用地、林地、草地、水域湿地、人工用地、未利用地），植被覆盖程度 3 项（包括农用地、林地、草地），水系发育程度 1 项（水域湿地），土地遭受胁迫程度 5 项（包括沙化地、荒漠化地、盐碱化地、采矿用地、建设用地）；二级指标面积由三级指标面积累加得出。三级指标是遥感影像能够识别的具体生态系统类型，由遥感影像识别提取。

（2）评价指标内涵

生物丰度指数：通过单位面积内不同生态系统在生物物种数量上的差异，间接地反映被评价区域内生物的丰富程度，即区域内的生物多样性状况，根据不同生态系统类型的生物丰度状况确定相应的权重。

植被覆盖指数：指评价区内林地、草地、农用地等植被覆盖区占全区面积的情况，反映评价区内植被覆盖的优劣程度，根据不同生态系统类型的植被覆盖状况确定相应的权重。

水网密度指数：指水域在全区的占比，单位面积内水系发育程度，反映评价区内湖泊、河流、沼泽等水系丰富程度。因二级指标仅一项，将水域湿地的面积代入计算公式。

土地胁迫指数：反映评价区域内土地质量遭受胁迫的程度，包括土地沙化、盐碱化、荒漠化和人工建设用地，根据不同类型的土地受胁迫状况确定相应的权重。

2.2 评价指标权重确定及计算

（1）指标权重确定

参照《生态环境状况评价技术规范（HJ192-2015）》指标，依据各类指标对生态地质环境影响程度确定各项指标层权重系数（表1）。

（2）评价指标的计算式

三级指标的面积是依据遥感影像解译的生态系统类型图斑累计得出。

二级指标的面积是由相对应的三级指标面积之和。

一级指标指数的计算根据确定的二级指标面积及权重得出，代入指数模型中计算，计算如下式：

式（1）中，A 为一级指标指数，x_n为参与运算的二级评价指标的面积（km²），n 为各二级指标的权重，X为青海省省域总面积（km²）。

（3）归一化处理

为保持各指标数据间的统一性，需对以上四种一级指标进行归一化处理，将各一级指标指数值缩于（0，1）的范围之内，归一化处理见下式：

式（2）中，B 为归一化处理后的值，b 为原始值， max（b）和min（b）分别为b中的最大值和最小值。

2.3 评价模型

选用生态环境状况指数模型进行生态状况综合评价。指标体系包括生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数 4 个一级指标，分別反映出被评价区域内生物的丰度、植被覆盖的高低、水的丰富程度、土地遭受的胁迫强度。

生态环境状况指数（Ecological Index）模型计算如下式：

式（3）中，El为生态状况指数，Abio为归一化处理后的生物丰度指数，Aveg为归一化处理后的植被覆盖指数，Ariv 为归一化处理后的水网密度指数， Aero 为归一化处理后的土地胁迫指数，a、b、c、d 为各一级指标的权重。

2.4 评价结果分级

根据生态环境状况综合指数计算结果，参照规范将生态环境状况分为5个等级，即优、良、一般、较差和差，生态环境状况分级见表2。

3 青海省近20年（2000—2020年） 生态环境状况

3.1 遥感影像数据精度

本次评价所采用的数据以美国陆地卫星 Landsat 遥感影像为主信息源，数据精度为 30 m 分辨率，以 2000 年为评价基准年，2020 年为评价现状年，通过人工目视解译地质生态系统类型，利用两个年度的对比分析开展研究。

3.2 青海省2000年和2020年地质生态环境状况遥感评价

（1）评价指标遥感信息提取

各二级指标信息由多项三级指标累加，三级指标面积信息是从遥感解译成果图中提取（表3）。参与生物丰度指数计算的二级指标有 6 项，植被覆盖指数计算的指标 3项，水网密度指数计算的 1项，土地胁迫指数计算的有5项。

（2）一级指标指数图的制作

利用GIS手段将参与运算的指标地质生态系统类型矢量数据转为栅格格式，根据一级指标指数计算公式，进行属性与图形的联合运算，并进行归一化处理，生成青海省 2000 年和 2020 年两个年度生物丰度指数图、植被覆盖指数图、水网密度指数图、土地胁迫指数图，以生物丰度指数图为例（图2）。

（3）评价结果及分析

利用生态环境状况指数计算公式及权重，代入生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数 4 个一级指标量化结果，计算得出青海省 2000年和2020年度生态环境状况指数图，根据确定的生态状况分级标准，进行了等级划分，制作出生态环境状况分级图（图3）。

经过计算处理，青海省地质生态环境状况综合指数值均小于 0.75，进一步划分等级，均达不到 “优”级，存在“良、一般、较差、差”4 个级别。其中，生态环境状况等级为“良”的区域面积有6.1万km²，约占省域面积的 9%，主要分布在南部和青海湖一带，该区域内植被覆盖程度处于较好水平，以森林和湿地为主，生物多样性水平良好，水系发育水网密度较高，适合人类生存；生态环境状况等级为“一般”的区域面积有 45.1 万 km²，约占全省面积的 63%，该区域内植被覆盖程度一般，以草地为主，生物物种多样性一般，水网密度较好，生态环境也较好，较适合人类生存；生态环境状况等级为“较差” 的区域面积有15.7万km²，约占省域面积的22%，主要分布在西部柴达木盆地及周缘，该区域处于干旱荒漠区，植被不发育，水系不发达，自然条件比较恶劣，不适合人类。生态状况等级为“差”的区域面积有4.5万km²，约占省域面积的6%，该区域自然条件恶劣，多属戈壁、沙漠、禿山或高寒山区，干旱缺水，不适合人类生存。

a—2000年；b—2020年

3.3 生态环境状况 20年（2000—2020年）变化对比

基于2000、2020年度两期生态环境状况评价结果，对比研究青海省 20 年来的地质生态环境变化，将两期生态环境状况相关图进行叠加比对，对综合指数的变化情况进行分析，△EI=EI_2020年-EI_2000年，计算值△EI为正，说明地质生态环境变好，△EI为负，说明地质生态环境变差，结合青海省实际情况对生态环境变化程度划分为7个等级（表4）处理：无明显变化、略有变化（好或差）、明显变化（好或差）、显著变化（好或差）。

a—2000年；b—2020年

叠加对比分析 2000 年和 2020 年的 4 个一级指标指数变化情况，生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地胁迫指数变化对比图（图4）。

a—青海省生物丰度指数2000—2020年变化图；b—青海省植被盖度指数2000—2020年变化图；c—青海省水网密度指数2000—2020年变化图；d—青海省土地胁迫指数2000—2020年变化图

从生物丰度和植被覆盖指数（图4a，4b）来看， 20年来在天峻一带、青南曲麻莱—玛多区域变化指数值较高，表明地质环境有变好的趋势，植被覆盖面扩大；局部地区变化值为负，呈斑点状，如西金乌兰湖、扎陵湖—鄂陵湖一带，环境有所变差，植被覆盖率有所降低。从水网密度指数变化图（图4c）分析水域湿地总体向好，局部有扩大趋势，柴达木盆地各盐湖、可可西里湿地、哈拉湖北部、青海湖等区域较为明显，说明雨水增多，气候较以前更加湿润。从土地胁迫指数变化图（图4d）分析，指数值变高的呈条带状分布，说明地质环境有沙化、荒漠化、草场退化风险，主要分布在祁连地区、西金乌兰湖等地区；指数值变为负的呈条斑块状，说明地质环境沙化、荒漠化程度降低，植被覆盖度进一步提高，主要分布在天峻、青南曲麻莱—玛多等区域。

对比分析两期的生态地质环境变化状况（图5、表5），近 20年来，青海省大部分区域地质生态环境状况变化不大，局部略有变化。

a—环境综合指数图；b—变化分级图

从地质环境状况动态变化分级表可以看出 2000—2020年20年间，青海省地质生态环境状况大部分地区无明显变化的面积有60.56万km²（约占全省87%）；明显变好的有3.49万km²（约占5%），主要分布在北部祁连哈拉湖区域、南部曲麻莱—玛多等区域；略微变好的有 3.20 万 km²（约占全省 4.6%），分布在祁连、青南等地区；0.79 万 km² 略微变差，斑点状分布，主要为人类活动建设区域；1.62万km² 明显变差，主要在西金乌兰湖、扎陵湖—鄂陵湖一带，从上述分析可能是植被覆盖率减少的原因。

综上，从研究的2张遥感影像对比角度分析，青海省地质生态环境质量较为稳定，局部略有变化，三江源国家保护区、祁连山区、通天河沿国家级自然保护区生态环境状况趋于好转，这与前人研究相吻合（李志强等，2019；路秋玲，2020）。

4 结论

在充分利用 2000年和 2020年两期遥感影像数据解译的基础上，采用综合指数法，构建了地质生态环境状况遥感评价模型，研究评价了青海省地质生态环境近20年的变化状况。

（1）评价结果显示青海省地质生态环境状况指数值均小于 0.75，生态环境状况等级存在“良、一般、较差、差”4个级别，其中等级为“一般”的面积有 45.1万km²，约占全省总面积的63%，“良”约占9%， “较差”约占22%，“差”约占6%。

（2）经 2000 年和 2020 年两期遥感数据对比评价，其中约占全省总面积的87%（60.56万km²）无明显变化，变好的约占9.6%，变差的约占3.4%。因此青海地质生态环境状况近 20 年间总体上无明显变化，环境质量较为稳定，局部区域有向好趋势。

致谢 本文撰写过程中得到了青海省地质调查院李宗仁等人的帮助，多位匿名审稿人给予了具有建设性的意见和建议，在此表示感谢！

注释

① 马彦青，童海奎，马维明，赵娟，朱建鹏，李嘉泰 .2022. 青海省地质勘查活动对生态环境影响分析及评估报告[R]. 西宁：青海省地质调查局.

参考文献