盤龍河流域空間信息分析

車 勇,張曉旭,譚志衛(wèi),趙碧云

(1.云南省環(huán)境科學研究院,云南昆明650034;2.云南省環(huán)境保護廳,云南昆明650032)

盤龍河流域空間信息分析

車 勇1,張曉旭1,譚志衛(wèi)1,趙碧云2

(1.云南省環(huán)境科學研究院,云南昆明650034;2.云南省環(huán)境保護廳,云南昆明650032)

利用2008年SPOT衛(wèi)星影像結合野外調(diào)查,運用3S技術對盤龍河流域的植被、土地利用和環(huán)境質(zhì)量情況進行調(diào)查。結果表明,流域內(nèi)的土地資源內(nèi)部結構不合理,與自然環(huán)境不協(xié)調(diào),其環(huán)境質(zhì)量以中等偏上為主,差的質(zhì)量面積較大。提出了對盤龍河流域加強法制建設,提高森林覆蓋率,做好土地利用總體規(guī)劃,優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的生態(tài)保護對策建議。

植被;土地利用;環(huán)境質(zhì)量;盤龍河流域

在當前生態(tài)環(huán)境破壞、土地退化極為嚴重的情況下,將大片的土地分區(qū)分塊分單元進行治理是行之有效的辦法,小流域治理是其典型的治理模式,且任何治理形式必須在合理利用土地資源的前提下進行,即土地利用調(diào)查、規(guī)劃是小流域治理的第一步[1]。生態(tài)立省戰(zhàn)略是云南省新時期落實科學發(fā)展觀的重要途徑,生態(tài)建設工作刻不容緩。對盤龍河典型小流域植被、土地利用現(xiàn)狀進行調(diào)查和統(tǒng)計分析,并在此基礎上做出科學合理的分析評價,可為下一步的生態(tài)建設規(guī)劃、土地利用規(guī)劃和措施布局及土地管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

盤龍河流域位于云貴高原南緣斜坡地帶,云南省東南部,文山壯族自治州西南部。流域面積6274.66km2,其中紅河州境內(nèi)171.68km2,文山州境內(nèi)6102.98km2。盤龍河流域地勢西北高東南低,從上游到下游為由淺至中深切割中山巖溶地貌,平均海拔1490m,上游地形以山間平地、平坡為主,下游主要為中山山地,坡度多>25°,流域范圍內(nèi)喀斯特地貌分布廣泛,發(fā)育較充分,主要有峰叢谷地、峰叢洼地、剝蝕溶丘、峰林溶丘洼地、溶盆等5種類型,限制了流域內(nèi)土地資源的有效利用,石多土少,蓄水條件差,生態(tài)脆弱。

盤龍河流域?qū)俚途暥雀咴撅L氣候區(qū),北回歸線橫穿流域中部,夏秋季主要受西南及東南暖氣流影響,濕熱多雨、降水豐沛;冬春季受西南風干暖氣流控制,干暖少雨。流域內(nèi)大部分地區(qū)冬無嚴寒,夏無酷暑,年溫差小,日溫差大,無霜期長。流域內(nèi)土壤類型主要有:暗棕壤、棕壤、黃棕壤、黃壤、紅壤、赤紅壤、磚紅壤、石灰?guī)r、紫色土等10大類,其中紅壤分布最廣,約占流域土地總面積的75%。

2 研究方法

以衛(wèi)星遙感技術(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等技術為基礎,利用高分辨率SPOT衛(wèi)星影像(6.5M)為數(shù)據(jù)源,輔以盤龍河流域二調(diào)數(shù)據(jù)和1∶25000的地形圖,進行人工目視解譯。土地利用/覆蓋遙感判讀數(shù)據(jù)的精度控制,主要采用野外調(diào)查時采集的精校正的GPS點。用于檢驗的GPS點分為兩類,一是對地塊屬性的檢驗,二是對地物邊界的檢驗。

在數(shù)據(jù)處理中,通過設置檢查步驟來對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行控制,包括數(shù)據(jù)處理、判讀過程中分類模板的選取、分類及目視判讀、數(shù)據(jù)結果統(tǒng)計等嚴格執(zhí)行檢查步驟,具體組織形式通過項目成員的個人檢查和交叉檢查來實現(xiàn)。本論文的研究以GIS疊加分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析為基礎,以定性和定量的分析為主要手段。

3 植被情況

3.1 植被分類

盤龍河流域植被類型分類遵循《云南植被》類型分類體系進行。其基本原則是植物群落學—生態(tài)學植被分類原則,主要以綜合植物群落自身特征作為分類依據(jù),又重視和注意群落的生態(tài)關系。這些綜合特征包括群落外貌和結構、植物物種組成、群落動態(tài)等。

此外還考慮植被動態(tài)演替的階段性變化。例如云南松林也被認為是一種次生性植被,但作為一種在現(xiàn)狀生境中的持續(xù)性植被類型具有較高的穩(wěn)定性,習慣上視為一種植被類型;受人為干擾后而恢復形成的“灌叢狀”常綠闊葉林,由于流域內(nèi)的這種群落外貌上已經(jīng)成林,將其歸并為相同的常綠闊葉林中的一種類型處理,而不在單獨劃分灌叢類植被類型。

植被類型直接涉及遙感判讀的精度和判讀結果的可用性。本文在初步分析項目區(qū)的自然環(huán)境概況后,以《云南植被》中的植被分類系統(tǒng)為基礎,通過專家咨詢并結合野外調(diào)查確定“盤龍河流域植被類型遙感判讀圖上單元[2～4]”。

3.2 植被現(xiàn)狀

在植物區(qū)系地理的區(qū)劃上,盤龍河流域橫跨古熱帶植物區(qū)-馬來西亞植物亞區(qū)-北部灣地區(qū),以及泛北植物區(qū)-中國-日本森林植物亞區(qū)-滇、黔、桂地區(qū)。由于這一地區(qū)處于南、北、東、西交錯的特殊地理位置,加上石灰?guī)r山地的特有化發(fā)展,致使植物種類特別豐富,特有屬種很多。許多典型的中國-日本分布式的植物以此為其分布區(qū)的西界,同時也有一些中國喜馬拉雅式的植物以此為東界;這里還聯(lián)系著越南北方和我國廣西西南部及云南東南部,具有十分古老的熱帶、亞熱帶區(qū)系。

盤龍河流域以熱帶分布的科屬占優(yōu)勢,同時體現(xiàn)了東西南北相互交錯的性質(zhì),從南到北分布的水平地帶性植被(顯域植被)依次是:季雨林、季風常綠闊葉林和半濕潤常綠闊葉林。另外,這一區(qū)域地理位置垂直海拔高差較大,最高海拔2997m,最低海拔142m,致使植被在垂直帶上具有明顯的垂直分布現(xiàn)象。隨著海拔的變化在植被垂直帶上分布的植被類型有:中山濕性常綠闊葉林、山地苔蘚常綠闊葉林和山頂苔蘚矮林。同時,由于溝谷地帶水熱條件分布的特殊性,溝谷地帶常綠闊葉林的優(yōu)勢種類和物種組成與其它區(qū)域表現(xiàn)出明顯的不同,在局部地段表現(xiàn)出植被隱域特征的性質(zhì),在植被分類時作為同區(qū)域相同地帶性植被類型歸并。由于人為破壞,這一區(qū)域分布的次生性植被類型包括:熱性稀樹灌木草從、暖熱性稀樹灌木草叢和暖溫性稀樹灌木草叢。人工植被類型主要包括:橡膠林、桉樹林、果園、水田和旱地。

經(jīng)過遙感判讀,統(tǒng)計分析得出流域范圍內(nèi)植被類型面積最大的為人工植被,占流域總面積的53.91%,其次為暖性石灰山灌叢、云南松林、杉木林、季風常綠闊葉林、暖溫性稀樹灌木草叢、半濕潤常綠闊葉林,分別占流域總面積的21.02%、5.87%、5.70%、4.76%、4.02%、2.14%,其他植被類型所占面積較小。

3.3 植被分布

結合遙感影像解譯結果和流域的實際情況,盤龍河流域植被類型見表1。

本文根據(jù)1∶250000等高線生成DE M,根據(jù)盤龍河流域地形地貌,巖性特征,將流域地面坡度分為5個坡度等級,即≤2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、≥25°。利用ARCGIS疊加分析,盤龍河流域在坡度≤2°區(qū)域中植被類型主要以人工植被、暖性石灰山灌叢為主,分別占該區(qū)域面積的56.94%、21.43%;2°～6°區(qū)域中植被類型同樣以人工植被、暖性石灰山灌叢為主,分別占該區(qū)域面積的69.75%、16.11%;6°～15°區(qū)域中植被類型主要以人工植被、暖性石灰山灌叢及云南松為主,分別占該區(qū)域面積的52.05%、20.78%、7.40%;15°～25°區(qū)域中植被類型以人工植被、暖性石灰山灌叢、杉木林、季風常綠闊葉林、云南松林為主,分別占該區(qū)域面積的40.50%、18.20%、10.77%、9.56%、7.05%;≥25°區(qū)域中植被類型主要以人工植被、暖性石灰山灌叢、季風常綠闊葉林為主,分別占該區(qū)域面積的30.16%、26.86%、12.72%。

4 土地利用情況

4.1 土地利用現(xiàn)狀

盤龍河流域內(nèi)土地利用總面積為6274.66km2,主要類型有:水田、旱地、有林地、灌木林地、水域、居民地、交通用地、經(jīng)濟林地和園地。流域內(nèi)的土地利用類型以旱地和灌木林為主,詳見表2。

4.2 土地利用格局分析

盤龍河流域耕地、園地、林地、草地等農(nóng)業(yè)用地共4711.92km2,占流域總面積的75.09%,內(nèi)部比例約為51∶0.25∶18.91∶5.39,這種結構與流域土地資源和自然環(huán)境不甚協(xié)調(diào)。

盤龍河流域位于典型的喀斯特地區(qū),占流域面積廣大的中下游地區(qū)溝壑縱橫,水土流失嚴重,土壤貧瘠,適宜于耕種的土地不多,但農(nóng)耕地卻有3171.32km2,占到流域總面積的50.54%,其中占農(nóng)耕地1/5的壩區(qū)和梯地適宜于耕種,占農(nóng)耕地1/3的緩坡地經(jīng)改造后可成為適宜種植的土地。流域的有林地、草地和園地較小,合計占流域總面積的24.55%。只有耕地面積的1/2,大量宜于發(fā)展林牧業(yè)和果園的土地沒有得到充分利用,濫墾荒山荒坡,造成水土流失,極大的損害了盤龍河流域的實際產(chǎn)出。

表1 盤龍河流域植被分布及面積(km2)

表2 盤龍河流域土地利用面積百分比(km2)

流域內(nèi)土地資源潛力很大,除居民點、水域和交通用地等非農(nóng)業(yè)用地外,96.83%的土地均可直接或間接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前流域內(nèi)農(nóng)業(yè)資源利用率僅60.73%,土地資源剩余可利用率>30%,可開發(fā)率還很大。但考慮到未利用的土地資源多為水土條件較差的石灰山灌叢區(qū)域,開發(fā)難度較大,因此,此類土地適宜植樹造林,保持水土,改善生態(tài)環(huán)境。

4.3 土地利用分布

盤龍河流域是文山州農(nóng)作物主要產(chǎn)區(qū),土地利用類型面積最大的是旱地,主要分布在流域中上游的壩區(qū)平遠鎮(zhèn)、稼依鎮(zhèn)、紅甸鄉(xiāng)一帶,土質(zhì)肥沃,儲水性好,是糧食產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)地區(qū)。阿舍鄉(xiāng)、盤龍鄉(xiāng)、柳井鄉(xiāng)、興街鎮(zhèn)的石灰山灌叢特點極其明顯,旱地成斑塊狀零星分布,土質(zhì)較差。流域下游區(qū)域為喀斯特峰丘區(qū),廣泛分布坡旱地,坡度多>25°;灌木林地主要分布在流域中上游以及北部周邊的石灰山灌叢區(qū)域,主要生長著云南松林和低矮灌木;有林地集中分布于老君山、老山、蓮花塘鄉(xiāng)區(qū)域,老君山、老山的植被生長情況良好,屬原始植被覆蓋區(qū);水田則主要在中上游的壩區(qū),與旱地交錯分布,主要分布在地勢平坦,灌溉條件好的硯山縣的平遠鎮(zhèn)、稼依鎮(zhèn),文山縣的開化鎮(zhèn)、紅甸鄉(xiāng)、德厚鎮(zhèn)、薄竹鄉(xiāng)、馬塘鎮(zhèn)、喜古鄉(xiāng)、秉烈鄉(xiāng),流域其他區(qū)域的水田零星分布;經(jīng)濟林、園地多集中于壩區(qū),主要在流域居民地附近。

通過GIS疊加分析,如表3所示,盤龍河流域在坡度≤2°區(qū)域中土地利用類型主要以旱地、灌木林地以及水田為主,分別占該區(qū)域面積的36.4%、25.6%、19.6%;2°～6°區(qū)域中土地利用類型主要以旱地、水田和灌木林地為主,分別占該區(qū)域面積的35.4%、33.5%、19.4%;6°～15°區(qū)域中土地利用類型主要以旱地、灌木林地、有林地和水田為主,分別占該區(qū)域面積的35.6%、26.7%、19.1%、15.5%;15°～25°區(qū)域中土地利用類型以有林地、旱地以及灌木林為主,分別占該區(qū)域面積的32.2%、30.6%、25.5%;≥25°區(qū)域中土地利用類型主要以有林地、灌木林地、旱地為主,分別占該區(qū)域面積的34.1%、34.0%、25.0%。

表3 盤龍河流域土地利用現(xiàn)狀表(km2)

5 環(huán)境質(zhì)量分析

盤龍河流域景觀生態(tài)類型分為自然景觀、人工景觀、水體景觀3大類,依據(jù)植被類型又分為12小類,區(qū)域內(nèi)各類景觀斑塊數(shù)共67576塊,幾類面積較大的景觀類型斑塊數(shù)與面積都成一種正相關關系,一般都是面積大,斑塊數(shù)也跟著多。只有稀樹灌木草叢和常綠闊葉林,面積較小但斑塊數(shù)較多,說明其破碎化程度較高。

通過景觀優(yōu)勢度計算,暖性石灰?guī)r灌叢和旱地景觀的優(yōu)勢度值最高,分別是0.34146和0.47374,其構成了該區(qū)域的基底景觀,表明區(qū)域受人為活動干擾較嚴重。

以植被的生態(tài)潛力高低作為評價景觀生態(tài)質(zhì)量好壞的主要標準,量化各主要植被類型的生態(tài)潛力,主要依據(jù)有:植被類型在植被演替階段中的位置及在演替過程中的順序,一般說來,地帶性植被類型的生態(tài)潛力最大,原生性植被類型的生態(tài)潛力比次生性的高;單位面積上植被生產(chǎn)潛力大小,一般而言,喬木群落的生產(chǎn)力要高于灌木群落,灌木要高于草本。根據(jù)上述依據(jù),通過GIS數(shù)據(jù)分析,流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為優(yōu)的面積1201.43km2,占區(qū)域面積的19.15%;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為良的面積1337.02km2,占區(qū)域面積的21.31%;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為中的面積390.49km2,占區(qū)域面積的6.22%;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差的面積3197.79km2,占研究區(qū)面積的50.96%;生態(tài)環(huán)境質(zhì)量極差的面積147.93km2,占區(qū)域面積的2.36%。由此可見盤龍河流域景觀質(zhì)量以中等偏上為主,差的質(zhì)量面積較大,極差的面積較小。

6 對策與建議

(1)搞好流域的生態(tài)建設規(guī)劃工作,并且與流域的綜合治理緊密結合。各級政府部門應給予重視,強化組織領導和實施,保持森林覆蓋率的穩(wěn)定提高,逐步提高土地資源的水源涵養(yǎng)和水土保持能力,改善生態(tài)環(huán)境。

(2)加強法制建設,依法保護和治理生態(tài)環(huán)境。廣泛深入地宣傳環(huán)境保護相關法律,加快制定生態(tài)環(huán)境相關法律法規(guī),不斷提高全民的法制觀念,形成全社會自覺保護環(huán)境、美化環(huán)境的強大輿論。

(3)制定科學的土地利用總體規(guī)劃,調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構。盤龍河流域喀斯特地區(qū)儲水能力差,氣候干熱,地勢崎嶇不平,旱地成為當?shù)鼐用裰饕母鞣绞?分布相對比較廣泛。旱地除主要分布于壩區(qū)外,相當一部分分布于坡度在15°以上的區(qū)域,這類土地的開墾,很容易引發(fā)水土流失,也將對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。建議采取相關退耕還林措施,制定科學、合理的土地利用規(guī)劃,樹立土地利用總體規(guī)劃的權威性,合理配置土地資源,有效保護資源和環(huán)境,提高土地資源利用率,以及從當?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整出發(fā),改變原有的耕作模式。

[1]李開書,崔吉林,潘海波.珠江上游小流域土地利用現(xiàn)狀調(diào)查與評價[J].水土保持應用技術,2007,(1).

[2]吳征鎰.中國植被[M].北京:科學出版社,1983.

[3]吳征鎰,朱彥丞.云南植被[M].北京:科學出版社,1987.

[4]蘇宗明.廣西天然植被類型分類系統(tǒng)[J].廣西植物,1998,(3).

Space Information Analysis of Panlong Watershed

CHE Yong1,ZHANG Xiao-xu1,TAN Zhi-wei1,ZHAO Bi-yun2
(1.Yunnan Institute of Environmental Science,Kunming Yunnan 650034 China)

The SPOT satellite images of 2008 combining with field surveys with 3S technology are used to investi-gate the vegetation and land usage and environment quality situation of Panlong watershed.The results show that the inner structure of the land resources is inappropriate and does not agree with the natural environment.The environ-mental quality mainly is above on the middle and the area with lower quality is large.The construction of rules and regulations in Panlong watershed should be strengthened to improve the forest coverage rate and perfect the master plan of land usage.The countermeasures and suggestions on ecological protection involving in optimizing agricultur-al structure are put forward.

vegetation;land usage;environmental quality;Panlong watershed

X52

A

1673-9655(2010)03-0015-05

2010-03-10