滇池湖濱近60a景觀格局動(dòng)態(tài)變化研究

譚志衛(wèi),朱 翔,車 勇

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院,云南昆明650034)

滇池湖濱近60a景觀格局動(dòng)態(tài)變化研究

譚志衛(wèi),朱 翔,車 勇

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院,云南昆明650034)

在遙感和地理信息系統(tǒng)的支持下,利用1957年、1972年的正射航空影像和2009年Google earth上的高清影像作為信息源,選取了斑密度、結(jié)合度、景觀多樣性和優(yōu)勢(shì)度等指標(biāo),對(duì)滇池湖濱近60a的景觀格局變化進(jìn)行定量分析,并利用馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣模型研究各類景觀的轉(zhuǎn)化情況。結(jié)果表明:1957～2009年,滇池湖濱的景觀格局變化很大,濕地和湖泊先減少后略增加,水田和旱地面積減少,建設(shè)用地面積增加,湖濱景觀趨于破碎化,景觀分布趨于均勻。

景觀格局;動(dòng)態(tài);湖濱;滇池

1 研究區(qū)概況

滇池位于云南省中部,東經(jīng)102°37′～102°48′、北緯24°40′～25°02′。處于長(zhǎng)江、紅河、珠江三大水系分水嶺地帶,屬金沙江水系。集水面積2920 km2,湖面多年平均水位高程188612m,與此相應(yīng)的湖面面積29814km2,容積12億m3,是云南高原面積最大的高原淡水湖。該區(qū)域地處高原,年溫差較小,但日溫差較大,通?？蛇_(dá)12～20℃。具有“夏季不熱、冬季不冷”,“稍陰如秋、一雨即冬”的高原季風(fēng)氣候特征。湖區(qū)主要土壤類型為紅壤、紫色土、水稻土,還有少量沼澤土。本次研究范圍為以滇池為中心向北、南和東緩沖5km,西以滇池流域界所圈定的區(qū)域,面積908174km2。

2 研究方法

2.1 技術(shù)路線

采用1957年、1972年的正射航空影像和2009年的Google earth上的高清影像(分辨率215m),影像數(shù)據(jù)質(zhì)量良好,無明顯云層分布,易于分辨濕地地物光譜,且研究時(shí)間上跨度較大,接近60a,能較好地反映出滇池湖濱土地利用格局變化。利用Arcview和Acr map軟件對(duì)影像進(jìn)行了目視解譯,制作湖濱帶土地利用圖;采用fragstats軟件計(jì)算分析景觀格局的景觀指數(shù)。

2.2 土地利用分類體系

本項(xiàng)目在初步分析項(xiàng)目區(qū)的自然環(huán)境概況后,根據(jù)全國(guó)和云南省土地利用二級(jí)分類系統(tǒng),遙感判讀可達(dá)到的精度,以及滇池湖濱特有的景觀類型特點(diǎn),以二級(jí)分類為依據(jù)并做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,分類系統(tǒng)及含義見表1。

2.3 景觀空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)及其計(jì)算方法

通過景觀空間格局的分析可以把景觀的空間特征與時(shí)間過程聯(lián)系起來,以便尋找景觀的變化規(guī)律[1]。景觀格局指數(shù)是為定量分析景觀格局而設(shè)計(jì)的反映景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的指標(biāo)[1,2]。本研究根據(jù)實(shí)際需要選取了斑塊數(shù)(NP)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、斑塊密度指數(shù)(PD)、最大形狀指數(shù)(LSI)、多樣性指數(shù)(SH2 D I)、均勻度指數(shù)(SHEI)和結(jié)合度指數(shù)(COHE2 SI ON)等景觀異質(zhì)性指標(biāo)[2～4]。

最大斑塊指數(shù)LPI是一種比較簡(jiǎn)單的表示優(yōu)勢(shì)度的方法,能在一定程度上反映出景觀中某斑塊類型的優(yōu)勢(shì)度;最大形狀指數(shù)LSI越大表示斑塊越離散,形狀越不規(guī)則;多樣性指數(shù)SHD I的大小可以直接反映土地利用格局中斑塊類型多少,也可以反映不同類型和大小的斑塊的空間組成變化;均勻度指數(shù)SHEI的大小反映各土地利用斑塊類型在空間上分布的均勻程度;結(jié)合度指數(shù)是指某一景觀中不同斑塊個(gè)體空間分布的連通程度。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 景觀格局指數(shù)分析

通過對(duì)三個(gè)時(shí)期圖層的屬性數(shù)據(jù)的處理以及相關(guān)的景觀格局?jǐn)?shù)據(jù)的計(jì)算,得到表2作為景觀變化分析的依據(jù)。

(1)1957～1972斑塊面積及數(shù)量分析

斑塊是景觀的基本單元,景觀斑塊的變化可以反映一個(gè)地區(qū)景觀格局的變化。

表1 滇池湖濱景觀類型分類體系

從表2和圖1對(duì)比1957年與1972年的斑塊面積指數(shù)與斑塊數(shù)指數(shù)可以看出:1957～1972年,濕地、湖泊、水田斑塊面積減少,其它類型斑塊面積均有增加,建筑用地面積變化相對(duì)明顯。主要原因?yàn)?20世紀(jì)70年代,政府的滇池修筑海堤和圍湖造田政策使滇池湖濱的土地利用發(fā)生了極大變化,滇池湖面面積減少了7103km2,濕地面積減少了27131km2,減少的面積9119%轉(zhuǎn)化成了耕地,濕地受到毀滅性的破壞,基本上喪失殆盡。由于城市的發(fā)展,一部分水田慢慢變成了建筑用地,反映出人類活動(dòng)對(duì)滇池湖濱土地利用格局的干擾影響。從斑塊的密度(圖2)來看,就整個(gè)景觀而言,1972年的斑塊密度比1957年要大,說明破碎化程度增

大,空間異質(zhì)性增強(qiáng)。其原因主要是大部分非濕地類型的斑塊數(shù)量增加,斑塊密度也增加。就單個(gè)景觀而言,河渠和建筑用地的斑塊密度增加,表明孔隙度增大,其分布日益相對(duì)分散;濕地、耕地和湖泊的斑塊密度則有所下降,說明斑塊的孔隙度下降,其分布日益相對(duì)集中。

表2 1957～2009年滇池湖濱景觀類型格局指數(shù)表

(2)1972～2009斑塊面積及數(shù)量分析

從表2和圖3對(duì)比1972年與2009年的斑塊面積指數(shù)與斑塊數(shù)指數(shù)可以看出:1972～2009年,在類型上出現(xiàn)了大棚和菜地兩種類型,濕地、湖泊、城鎮(zhèn)和水庫(kù)坑塘斑塊面積增加,旱地、水田、農(nóng)村居民地類型斑塊面積均有減少,建筑用地面積變化相對(duì)明顯。其原因?yàn)?20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初人們逐漸認(rèn)識(shí)到圍湖造田的危險(xiǎn)性,政府改變了“圍湖造田”的策略,保護(hù)滇池水域、退田還湖和保護(hù)滇池湖濱濕地的政策和措施一并出臺(tái),使滇池湖面和濕地面積都有了相應(yīng)的增加。同時(shí),由于改革開放的影響,城市化進(jìn)程加速使得整個(gè)湖濱帶的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,在保持糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,逐步向滿足市民菜籃子的需求變化,從而使水庫(kù)坑塘的斑塊和面積都有所增加,菜地和大棚大量出現(xiàn);從整個(gè)建設(shè)用地來看斑塊數(shù)有所減少而面積增加,是因?yàn)榻陙砝ッ魇谐鞘袛U(kuò)張的規(guī)模很大,許多區(qū)域已連成一片。從斑塊密度來看(圖4),就整個(gè)景觀而言,2009年的斑塊密度比1972年要大,說明破碎化程度增大,空間異質(zhì)性增強(qiáng)。其原因主要是大部分景觀類型的斑塊數(shù)量增加,斑塊密度也增加,景觀的異質(zhì)性程度增加。就單個(gè)景觀而言,除農(nóng)村居民地和河渠外,其它類型的斑塊密度均有增加。

(3)1957～2009結(jié)合度指數(shù)分析

從結(jié)合度來看,兩個(gè)研究階段的各景觀類型的結(jié)合度都比較大,接近100,說明各種景觀類型的聯(lián)通性較好。1957年,水田的結(jié)合度最大,道路最小;1972年,湖泊的結(jié)合度最大,道路最小;2009年,各類景觀的結(jié)合度在整體上比前兩期有所增大,同時(shí)水田和旱地有明顯的減少。究其原因,城市化發(fā)展使建筑面積不斷擴(kuò)大,交通線路越來越完善,但這也是以犧牲耕地為代價(jià)的。

(4)多樣性和優(yōu)勢(shì)度分析

景觀多樣性指數(shù)的大小反映景觀要素的多少和各景觀要素所占比例的變化。滇池湖濱的多樣性指數(shù)由1957年的117298上升到1972年的117856,再上升到2009年的211022,說明景觀中各類景觀類型所占的比例差異增大。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)是描述景觀由少數(shù)幾個(gè)主要景觀類型控制的程度[1]。1957～2009年優(yōu)勢(shì)度指數(shù)呈上升狀態(tài),說明景觀中某些景觀類型的優(yōu)勢(shì)度地位上升,均勻度相應(yīng)提高。

3.2 景觀類型轉(zhuǎn)化趨勢(shì)分析

為了進(jìn)一步了解湖濱景觀格局變化的具體情況,我們以景觀變化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù),采用馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣模型對(duì)滇池湖濱近60a來景觀類型的轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行分析。我們以年為單位,根據(jù)各景觀類型的年平均轉(zhuǎn)化率來確定景觀單元的轉(zhuǎn)移概率,把草地景觀作為第一行,水田景觀為第二行,依此類推,建立1957～1972年、1972～2009年滇池湖濱景觀類型轉(zhuǎn)移概率矩陣(見表3和表4)。

從表3和表4可以看出景觀類型轉(zhuǎn)化的趨勢(shì):1957～1972年最明顯的趨勢(shì)為大量的耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地;同時(shí)約60%的濕地轉(zhuǎn)為水田,湖泊也有小面積的地段轉(zhuǎn)為水田。說明這個(gè)階段城市發(fā)展占用了很多土地。湖濱帶的濕地減少,主要是由于當(dāng)時(shí) “圍湖造田”的結(jié)果。1972～2009年明顯的轉(zhuǎn)化趨勢(shì)是大量的水田和旱地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、大棚和菜地,少量轉(zhuǎn)為濕地。城市化發(fā)展和經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使人類對(duì)湖濱的開發(fā)利用逐漸增加了。

表3 1957～1972年滇池湖濱景觀類型轉(zhuǎn)移率

表4 1972～2009年滇池湖濱景觀類型轉(zhuǎn)移率

4 結(jié)論

本研究在“3S”技術(shù)的支持下,分析了滇池湖濱近60a來的土地利用景觀格局的變化,表明了60a來滇池湖濱景觀格局發(fā)生了較大變化,濕地和湖泊先減少后略增加,建筑用地不斷擴(kuò)大,景觀斑塊增多,湖濱生物多樣性降低,系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。這些表明人類活動(dòng)對(duì)湖濱景觀的干擾增強(qiáng),城市擴(kuò)張嚴(yán)重影響了湖濱景觀格局的變化。

[1]王憲禮,肖篤寧,布仁倉(cāng),等.遼河三角洲濕地的景觀格局分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1997,17(3).

[2]鄔建國(guó).景觀生態(tài)學(xué)—格局、過程、尺度與等級(jí)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[3]傅伯杰,陳利項(xiàng),馬克明,等.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[4]謝炳庚,李曉青,程偉民.濕地景觀生態(tài)學(xué)理論和方法研究[M].長(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1997.

Dynam ic Changes of Lakeside Landscape Pattern of D ianchiLake Basin in Recent Sixty Years

TAN Zhi2wei,ZHU Xiang,CHE Yong
(Yunnan Institute of Environmental Science,Kunming Yunnan 650034 China)

By using 1957 and 1972 orthographic aerial images and 2009 high2definition images on Google earth as basic infor mation resource andwith the supportof GIS,the changesofDianchi lakeside nearly recent60 years land2 scape structure was analyzed through selecting the indices such as patch di2versity,conhesion,diversity and domi2 nance index etc..Meanwhile,the status of transform of lakeside landscape types usingMarkov model was exam2 ined.The result revealed that the changes of lakeside landscape structure was significant from 1957 to 2009,the lake and the wet2land decreased firstly,then increased slightly in recent years,the paddy field and the non2irriga2 ted far mland area decreased,and the construction land area increased,and the lakeside landscape pattern tended to be fragmental,and the distribution of lakeside tended to be even.

landscape pattern;dynamic;lakeside;Dianchi lake

X17

A

1673-9655(2010)05-0040-06

2010-06-28