青海湖流域近10年濕地動態(tài)遙感監(jiān)測

張志軍，殷青軍，李文奇，陳興芳

(1.青海師范大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810008；2.青海景圖信息技術(shù)有限公司，青海 西寧 810008)

濕地是地球表層系統(tǒng)獨(dú)特而重要的生態(tài)系統(tǒng)，與森林、草地、農(nóng)田、海洋等生態(tài)系統(tǒng)共同維系著地球表層生物的多樣性和生態(tài)平衡，是功能獨(dú)特、無可替代的自然綜合體[1].青海湖流域位于青藏高原東北部，由于獨(dú)特的氣候、地質(zhì)、水文、生物等環(huán)境因素的綜合作用，形成了較典型的高寒型自然濕地環(huán)境，并被列入《國際重點(diǎn)保護(hù)濕地名錄》中.近些年來，由于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動、氣候變遷等自然因素，以及人為不合理的影響，導(dǎo)致本來已經(jīng)很脆弱的流域環(huán)境遭到了破壞，出現(xiàn)了很多生態(tài)失調(diào)問題，嚴(yán)重影響到流域人民的生活以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[2].因此，研究青海湖流域的濕地變化具有重要的意義.

本文中以3期TM遙感影像為數(shù)據(jù)源，在RS和GIS技術(shù)支持下，結(jié)合相關(guān)專題圖、文字資料，對青海湖流域濕地資源近10年來的動態(tài)變化進(jìn)行了分析研究，旨在為相關(guān)部門制定濕地保護(hù)措施等提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

青海湖流域位于青海省東北部，是一個四周環(huán)山的封閉式內(nèi)陸盆地，介于北緯36°15′～38°20′和東經(jīng)97°50′～101°20′之間，海拔3 194～5 174 m(見圖1).地貌多樣，高原半干旱高寒氣候，年均氣溫-4.6～4.0℃，年降水量291.0～579.0 mm，年蒸發(fā)量1 300～2 000 mm，降水多集中在5-9月份，雨熱同期.分布有鳥類164種(10萬多只)、獸類36種、兩棲類2種、魚類6 種、爬行類3種，種子植物775種264屬64科[3].

圖1 青海湖流域地理位置圖

青海湖流域土地面積29 964.36 km2，轄4縣(共和縣、海晏縣、剛察縣和天峻縣)25鄉(xiāng)，據(jù)統(tǒng)計，2004年青海湖流域總?cè)丝跀?shù)為8.56萬，陸地人口平均密度3.4人/km2.湖區(qū)人口主要集中分布在以剛察縣為中心的青海湖北岸湖濱三角地帶以及湖周邊交通相對發(fā)達(dá)的湖盆地帶[4].

2 研究方法

2.1數(shù)據(jù)資料收集了2000年、2005年和2010年青海湖流域豐水期(7-10月)的遙感衛(wèi)星TM影像(空間分辨率為30 m)、青海湖流域1∶5萬地形圖、青海省1∶100萬土地利用現(xiàn)狀圖、青海省1∶100萬植被圖、青海省1∶100萬土壤圖等基礎(chǔ)資料.選取的TM影像云量小于5%.

2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理為了提高衛(wèi)星影像的判別精度，衛(wèi)星數(shù)據(jù)采用4、3、2波段的假彩色合成，并對合成的彩色圖像作增強(qiáng)處理.采用二次多項(xiàng)式，以1∶5萬地形圖為控制圖像對影像進(jìn)行幾何精糾正和波段間相互配準(zhǔn)，幾何校正系數(shù)采用最小二乘法計算，象元重采樣采用最鄰近法[5]，糾正后的均方根誤差小于1個像元.

2.3青海湖流域濕地分類體系目前國際濕地具有代表性的分類有：《濕地公約》1990年制定的濕地分類系統(tǒng)、美國分類系統(tǒng)(Cowardin等在1979年提出的分類體系和Brison在1993年提出的水文地貌分類法)、加拿大全國濕地分類系統(tǒng)等[6].根據(jù)中國的濕地現(xiàn)狀、《濕地公約》分類系統(tǒng)和國家林業(yè)局《全國濕地資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》，確定了青海湖流域濕地分類體系，共分為4類14型(表1).

表1 青海湖流域濕地分類體系

按照上述分類方法，找出各類地物影像特征的基本規(guī)律，結(jié)合野外考察資料，參考其他資料，建立影像解譯標(biāo)志庫.依據(jù)遙感影像判讀解譯的基本原理和建立的判讀解譯標(biāo)志，并根據(jù)同地區(qū)其他影像數(shù)據(jù)、地形圖、野外考察等資料，以多因素綜合分析方法，從上到下、從左到右逐塊進(jìn)行判讀解譯.

3 結(jié)果與分析

表2 青海湖流域濕地面積統(tǒng)計 km2

通過人工目視解譯，對圖斑進(jìn)行區(qū)劃，并結(jié)合地面調(diào)查得到了青海湖流域3期豐水期濕地類型面積的統(tǒng)計結(jié)果(表2).結(jié)果顯示，2000年、2005年、2010年青海湖流域濕地總面積分別為7 114.10、7 115.90、7 120.91 km2，青海湖湖面面積分別為：4 234.39、4 230.63、4 241.61 km2(不包括海心山、三塊石).由此可知，青海湖流域濕地比較穩(wěn)定，總面積變化不大，而明顯的變化主要是濕地類型之間的變化.

3.1濕地類型的分布通過對2000年、2005年和2010年TM遙感影像數(shù)據(jù)的分類及綜合判讀，獲取了青海湖流域3期濕地空間分布信息.青海湖流域濕地主要分布：永久性河流主要包括布哈河、巴哈烏蘭河、沙柳河、甘子河、哈爾蓋河、黑馬河和倒淌河；季節(jié)性河流主要分布在永久性河流的支流上；洪泛平原濕地主要分布在河流和湖泊周邊；永久性淡水湖分布在天峻縣蘇里鄉(xiāng)、陽康鄉(xiāng)、龍門鄉(xiāng)和新源鎮(zhèn)；永久性咸水湖主要由青海湖和尕海組成，以及分布在天峻縣陽康鄉(xiāng)的一些咸水湖；季節(jié)性淡水湖主要分布在天峻縣新源鎮(zhèn)、江河鎮(zhèn)和織合瑪鄉(xiāng)；季節(jié)性咸水湖主要分布在共和縣江西溝鄉(xiāng)；草本沼澤集中分布在天峻縣新源鎮(zhèn)、快爾瑪鄉(xiāng)和共和縣石乃亥鄉(xiāng)的布哈河周邊；灌叢沼澤分布在永久性河流周邊，4縣均有分布，其中以天峻縣和剛察縣分布最多；森林沼澤分布在天峻縣快爾瑪鄉(xiāng)和剛察縣吉爾孟鄉(xiāng)；內(nèi)陸鹽沼主要分布在青海湖周邊；沼澤化草甸4縣都有分布，以天峻縣最多；綠洲濕地分布在天峻縣新源鎮(zhèn)；庫塘主要分布在剛察縣沙柳河鎮(zhèn).

3.2濕地類型的時間變化特征從表2可以看出，近10 a來，永久性河流、永久性咸水湖、內(nèi)陸鹽沼面積呈先減少后增大趨勢，洪泛平原濕地面積呈先增大后減少趨勢，沼澤化草甸面積呈增大趨勢，其他類型濕地面積變化趨勢不明顯.新尕海湖地區(qū)是青海湖流域濕地變化最明顯的區(qū)域之一(圖2)，2000年、2005年和2010年新尕海湖的面積分別為14.85、9.24、10.35 km2，湖邊洪泛平原的面積分別為22.78、28.49、28.14 km2.

圖2 2000年、2005年、2010年青海湖流域新尕濕地分布圖

3.3濕地類型的空間演化特征對濕地分布進(jìn)行空間分析得到濕地類型轉(zhuǎn)移矩陣(見表3、表4).濕地類型轉(zhuǎn)化趨勢為:2000-2005年，永久性咸水湖共轉(zhuǎn)出7.07 km2，占濕地轉(zhuǎn)出總量的72.96%.其中，向洪泛平原濕地和內(nèi)陸鹽沼的轉(zhuǎn)入面積分別為6.81 km2和0.14 km2.同時，洪泛平原濕地、內(nèi)陸鹽沼和沼澤化草甸也向永久性咸水湖轉(zhuǎn)入，共轉(zhuǎn)入1.49 km2，占永久性咸水湖轉(zhuǎn)入總量的91.98%，轉(zhuǎn)化主要分布在青海湖周邊；永久性河流共轉(zhuǎn)出0.67 km2，占濕地轉(zhuǎn)出總量的6.91%，轉(zhuǎn)入洪泛平原濕地0.65 km2，轉(zhuǎn)化主要分布在布哈河周邊；有1.91 km2的非濕地向洪泛平原濕地和沼澤化草甸分別轉(zhuǎn)入0.39 km2和1.39 km2，占非濕地轉(zhuǎn)出總量的93.19%，轉(zhuǎn)化主要是在天峻縣和剛察縣境內(nèi).

表3 2000-2005年青海湖流域濕地面積轉(zhuǎn)換矩陣 km2

表4 2005-2010年青海湖流域濕地面積轉(zhuǎn)換矩陣 km2

2005-2010年，洪泛平原濕地共轉(zhuǎn)出7.16 km2，占濕地轉(zhuǎn)出總量的87.32%.主要轉(zhuǎn)為永久性河流和永久性咸水湖，其中轉(zhuǎn)入永久性咸水湖的面積為5.72 km2，占洪泛平原濕地轉(zhuǎn)出總量的79.89%；除了洪泛平原濕地外，非濕地轉(zhuǎn)出也較明顯，共轉(zhuǎn)出5.02 km2，向永久性咸水湖和沼澤化草甸的轉(zhuǎn)入面積分別為1.64 km2和2.84 km2，占非濕地轉(zhuǎn)出總量的89.24%；永久性咸水湖共轉(zhuǎn)入7.97 km2，占濕地轉(zhuǎn)入總量的60.28%.其中，洪泛平原濕地、沼澤化草甸和非濕地的轉(zhuǎn)入占永久性咸水湖轉(zhuǎn)入總量的97.24%.這些轉(zhuǎn)化大多分布在青海湖周邊和布哈河周邊，以及天峻縣和剛察縣境內(nèi).

近10年來，季節(jié)性河流、季節(jié)性咸(淡)水湖、草本沼澤、灌叢沼澤、森林沼澤、綠洲濕地和庫塘面積之間沒有轉(zhuǎn)化過程且自身變化規(guī)律不明顯，在本文中不做具體分析.綜上所述，洪泛區(qū)平原、沼澤化草甸、內(nèi)陸鹽沼和永久性河流、永久性咸水湖之間的動態(tài)變化是濕地類型面積變化的直接因素.

4 結(jié)論

通過以上研究分析，得出如下結(jié)論：

1)青海湖流域近10 a濕地面積平均約為7 116.97 km2，占青海湖流域土地總面積的23.99%.流域4縣均有濕地分布，但主要集中在天峻縣和剛察縣境內(nèi).

2)2000年、2005年、2010年青海湖流域濕地總面積分別為7 114.10 km2、7 115.90 km2、7 120.91 km2，由此可知，青海湖流域濕地比較穩(wěn)定，總面積變化不大，而明顯的變化主要是濕地類型之間的變化.

3)通過分析3期TM影像，濕地類型空間變化特征基本符合實(shí)際情況，青海湖流域濕地類型變化主要是永久性咸水湖、永久性河流、內(nèi)陸鹽沼、洪泛區(qū)平原和沼澤化草甸之間的變化，這些變化主要分布在青海湖周邊和布哈河周邊，以及天峻縣和剛察縣境內(nèi).

[1] 呂憲國.濕地生態(tài)系統(tǒng)觀測方法[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2005.

[2] 王小梅，孫中英.高原“濕地”—青海湖流域生態(tài)環(huán)境綜合評價[J].青海師范大學(xué)學(xué)報，1999(2):49-52.

[3] 趙串串，楊曉陽，張鳳臣，等.青海湖流域濕地現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].陜西林業(yè)科技，2007(4):49-51.

[4] 陳桂琛.青海湖流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)[M].西寧：青海人民出版社，2008.

[5] 彭望琭，白振平，劉湘南.遙感概論[M].北京:高等教育出版社，2002.

[6] Lv xianguo，Jiang Ming.Progress and prospect of wetland research in China[J].Journal of Geographical Sciences，2004，14:45-51.