安吉縣域熱場、植被變化與生態(tài)建設(shè)對(duì)策研究

盧佶 蔡茂 尹準(zhǔn)生 孫慶來 李國慶

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安吉縣域熱場、植被變化與生態(tài)建設(shè)對(duì)策研究

盧佶1蔡茂1尹準(zhǔn)生1孫慶來1李國慶2

（1國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江杭州 310019；2浙江省安吉縣林業(yè)局 313300）

以安吉縣為例，利用2005年和2015年夏季二期TM衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的熱場和植被信息的定量遙感反演，探究安吉縣域熱場與植被的空間變化特點(diǎn)與過程，了解生態(tài)現(xiàn)狀，明確今后生態(tài)建設(shè)中的區(qū)域重點(diǎn)，并提出重視區(qū)域分異、分區(qū)引導(dǎo)施策，從“水、田、村”入手、拓展生態(tài)用地空間，劃定城市“生態(tài)綠線”、鞏固擴(kuò)展生態(tài)建設(shè)成果等增加安吉綠色空間、減弱城市熱場的建議。

熱場分析；熱島效應(yīng)；植被指數(shù)；生態(tài)建設(shè)

隨著我國城市化進(jìn)程的加速，城鄉(xiāng)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，除了環(huán)境污染之外，植被變化最為明顯。植被狀況的差異成為一個(gè)地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量高低的最重要標(biāo)志。同時(shí)隨著城市建設(shè)浪潮的風(fēng)起云涌，以熱島效應(yīng)為代表的城市環(huán)境問題，不光困擾著城市生態(tài)環(huán)境，也有進(jìn)一步向農(nóng)村擴(kuò)展的趨勢。對(duì)于植被變化與熱島效應(yīng)的研究，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數(shù)研究者均利用遙感技術(shù)開展相關(guān)方面的研究工作，目前在區(qū)域熱場分析、植被變化、景觀動(dòng)態(tài)等方面已經(jīng)取得了非常突出的成效。生態(tài)環(huán)境建設(shè)被認(rèn)為是改善環(huán)境、干預(yù)環(huán)境良性發(fā)展的最重要措施，面對(duì)快速變化的人居與自然環(huán)境，以及老百姓隨著生活水平不斷提高而迅速增長的改善環(huán)境要求，各級(jí)政府都將生態(tài)建設(shè)納入了重要議事日程，并作為優(yōu)先事項(xiàng)予以督辦。在開展生態(tài)建設(shè)的過程中，掌握植被和熱場的時(shí)空變化特點(diǎn)與格局，對(duì)于明確區(qū)域生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)、合理構(gòu)筑生態(tài)安全空間格局有重要意義。因此，利用安吉縣2005年和2015年夏季二期衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的熱場和植被信息的定量遙感反演，探究安吉縣域熱場與植被的空間變化特點(diǎn)與過程，了解生態(tài)現(xiàn)狀，以明確今后生態(tài)建設(shè)中的區(qū)域重點(diǎn)。

1 安吉縣域熱場的空間分布特征

1.1 絕對(duì)亮溫平均變化分析

區(qū)域熱場的研究主要采用絕對(duì)地表亮溫和相對(duì)地表亮溫二個(gè)指標(biāo)。根據(jù)相關(guān)方法所反演的安吉縣域范圍內(nèi)2005年和2015年絕對(duì)亮溫見圖1。可以看出，2015年與2005年相比較，安吉縣域熱場的空間格局相對(duì)來講變化不大，主要的空間變化出現(xiàn)在縣域西北部與西南部，前者熱場范圍有所擴(kuò)大，后者則剛好相反。

圖1 安吉縣域絕對(duì)亮溫空間分布圖

從數(shù)量變化來看（圖2），2015年與2005年相比，縣域熱場無論是從范圍還是強(qiáng)度上都有一定的減弱。2005年安吉全縣域的平均熱場溫度為26.54℃，到了2015年全縣域平均溫度降低到了26.26℃，降幅為0.28℃，雖然昌碩、遞鋪、靈峰等街道平常熱場溫度都有上升，但全縣域整體明顯呈現(xiàn)出了溫度降低的變化特點(diǎn)。

從不同區(qū)域2005和2015年的絕對(duì)亮溫比較來看（圖2），兩個(gè)年度間大多區(qū)域的絕對(duì)亮溫與全縣的平均絕對(duì)亮溫都呈現(xiàn)了相同的降溫變化趨勢，其中降幅最大的山川鄉(xiāng)、天荒坪鎮(zhèn)和上墅鄉(xiāng)，其降溫幅度分別達(dá)到了1.79℃、1.17℃和1.05℃。

圖2 安吉縣不同行政區(qū)間絕對(duì)亮溫比較（單位：℃）

1.2 相對(duì)亮溫變化分析

而從縣域的相對(duì)亮溫情況來看（圖3、表1），其空間上呈現(xiàn)了弱熱島面積減少，綠島、中等熱島、強(qiáng)熱島和極強(qiáng)熱島面積增加的變化過程，整個(gè)縣域在2005年和2015年，其占優(yōu)勢的熱場斑塊類型變化不大。2005年時(shí)，以綠島和弱熱島占絕對(duì)優(yōu)勢，其面積比例分別達(dá)到了46.92%和49.46%，二者共同構(gòu)成了縣域的基調(diào)熱場類型，而且這一時(shí)間點(diǎn)上沒有極強(qiáng)熱島類型的斑塊出現(xiàn)；到了2015年，熱場斑塊類型的優(yōu)勢度則基本保持了原來格局，占優(yōu)勢的熱力斑塊類型依然為綠島和弱熱島，其面積比例分別較2005年綠島增加了6.83%，弱熱島降低了10.73%，但二者合計(jì)的面積比例依然達(dá)到了92.48%。但與2005年相比，中等熱島和強(qiáng)熱島都有所發(fā)展，面積比例分別增加了2.49%和1.38%，尤其是極強(qiáng)熱島呈現(xiàn)了從無到有的變化，雖然其面積只有56.58公頃，但其危害較大。

表1 安吉縣域相對(duì)亮溫統(tǒng)計(jì) 單位：公頃、%

結(jié)合前面的絕對(duì)亮溫變化可以看出，雖然區(qū)域整體上呈現(xiàn)了降溫的變化趨勢，但從空間分布上看，出現(xiàn)了局部熱場增強(qiáng)的變化態(tài)勢。這說明一方面區(qū)域總的熱環(huán)境正朝著與人居環(huán)境需求相適應(yīng)的方向發(fā)展；另一方面，在局部區(qū)域，熱環(huán)境依然有與人居環(huán)境需求不相協(xié)調(diào)、需要改善之處。

圖3 安吉縣域相對(duì)亮溫分布圖

2 植被變化分析

2.1 植被指數(shù)的區(qū)域總體特征

根據(jù)遙感原理，利用TM影像的紅色和近紅外波段組合所反演的安吉縣NDVI指數(shù)見圖4。

從縣域統(tǒng)計(jì)情況來看（表2），2015年與2005年相比，全縣域植被指數(shù)的平均值從0.0984提高到了0.2887，這說明全縣域的植被生長狀況有一定程度的正向變化，其中以梅溪鎮(zhèn)、天子湖鎮(zhèn)、龍山林場、縣林科所的變化最為突出。

圖4 安吉縣植被指數(shù)（NDVI）分布圖

表2 安吉縣域NDVI指數(shù)的變化統(tǒng)計(jì)

從不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的NDVI變化情況看（圖5），所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)與全縣一樣都呈現(xiàn)了NDVI增加的變化趨勢。2005和2015兩個(gè)年度NDVI值均較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別有章村鎮(zhèn)、報(bào)福鎮(zhèn)、龍王山保護(hù)區(qū)，其2005和2015年的NDVI值分別為0.2395、0.2442、0.3707和0.3882、0.3573、0.3878。國內(nèi)外的大量研究成果顯示，只有當(dāng)NDVI大于0.1的區(qū)域才是有明顯植被存在的區(qū)域，而2005年溪龍鄉(xiāng)、縣林科所和天子湖鎮(zhèn)的NDVI均值都小于零，說明2005年這幾個(gè)平原鄉(xiāng)鎮(zhèn)的植被覆蓋率相對(duì)較低。

圖5 安吉縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)植被指數(shù)（NDVI）變化

從NDVI的10年變化來看，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)無一例外都處于NDVI增加的變化過程中，這說明安吉縣的區(qū)域植被狀況處于不斷改善的狀態(tài)之中。從增加幅度來看，增幅比較明顯的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有龍山林場、縣林科所、梅溪鎮(zhèn)和天子湖鎮(zhèn)，增幅分別達(dá)到了0.2753、0.2634、0.2350和0.2368，增幅最小的龍王山保護(hù)區(qū)增加值也達(dá)到了0.0171。

2.2 植被蓋度的變化

NDVI雖然可以直觀的反映區(qū)域的植被變化情況，但在生態(tài)評(píng)價(jià)等方面依然是一個(gè)間接變量。通常植被蓋度是最直接可用、也便于區(qū)域之間數(shù)量對(duì)比的植被因子。根據(jù)相關(guān)理論和方法反演的安吉縣域2005年和2015年植被蓋度研究結(jié)果見圖6。可以看出，安吉縣植被蓋度較低的區(qū)域主要集中安吉縣域北部平原丘陵以及縣城周邊區(qū)域。

圖6 安吉縣域植被蓋度分級(jí)分布圖

根據(jù)圖6所做的全縣域植被蓋度統(tǒng)計(jì)情況見表3。從表3可以看出，2005年和2015年，不同植被蓋度等級(jí)的面積比例變化較大。2005年極低覆蓋度等級(jí)的植被區(qū)域面積最大，占整個(gè)縣域面積的58.19%，其次為低覆蓋度等級(jí)和中覆蓋度，分別占25.78%和14.29%，高覆蓋度所占面積比例較低；而到了2015年，中覆蓋度等級(jí)的植被區(qū)域面積最大，占到了縣域面積的44.04%，極低覆蓋度和低覆蓋度分別減少到17.68%和14.81%，高覆蓋度增加到23.48%。

從2005-2015年間不同等級(jí)植被蓋度的面積比例變化來看，以極低覆蓋度和中覆蓋度植被的面積變化最為顯著，其中極低覆蓋度等級(jí)的植被面積減少了76408.40公頃、減少比例40.51%，低覆蓋度等級(jí)植被面積減少了20699.33公頃、減少比例10.97%，中覆蓋度等級(jí)植被面積則增加了56099.77公頃、增幅比例29.74%，高覆蓋度植被區(qū)域的面積增加了41007.96公頃、增幅比例21.74%。這表明，中覆蓋度和高覆蓋度植被面積的增加數(shù)量比例抵消了極低覆蓋度和低覆蓋度面積減少的數(shù)量比例，而中覆蓋度和高覆蓋度植被面積與比例雙增的生態(tài)效果非常明顯，說明安吉縣在生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面的努力成效還是非常巨大而明顯的。

表3 安吉縣2005年和2015年植被蓋度統(tǒng)計(jì) 單位：公頃、%

3 增加安吉綠色空間、減弱城市熱場的建議

3.1 重視區(qū)域分異，分區(qū)導(dǎo)引施策

安吉縣東西南三面環(huán)山，北部是丘陵平原，整個(gè)地形成為一個(gè)畚箕型，整個(gè)縣域可以劃分為北部平原區(qū)、中部丘陵區(qū)和南部山區(qū)等3個(gè)地貌單元，其中山區(qū)所占面積最大，其次為丘陵區(qū)域，平原區(qū)域面積相對(duì)較小。一般而言，丘陵與山區(qū)是實(shí)施區(qū)域生態(tài)建設(shè)的最重要場所，對(duì)區(qū)域的生態(tài)安全格局至為關(guān)鍵。經(jīng)過長久以來的植樹造林和封山育林，丘陵與山地區(qū)域的可造林宜林荒地越來越少，因此，在保護(hù)好現(xiàn)有植被的前提下提高植被質(zhì)量，應(yīng)該是這一區(qū)域今后最為重要的生態(tài)建設(shè)抓手。北部平原及其周邊，是目前生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對(duì)薄弱的區(qū)域，也是目前安吉縣域生態(tài)環(huán)境矛盾最為突出的行政區(qū)域。一方面受城市建設(shè)等人工強(qiáng)干預(yù)的影響，城市熱島效應(yīng)較為突出，另一方面區(qū)域植被以農(nóng)業(yè)植被為主，年內(nèi)季節(jié)變化頻繁、強(qiáng)烈，因此應(yīng)該以城市綠化為核心，努力構(gòu)建點(diǎn)、線、面相結(jié)合的生態(tài)網(wǎng)路屏障，通過空間上相互連通的綠色網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的生態(tài)優(yōu)化。

3.2 從“水、田、村”入手，拓展生態(tài)用地空間

從資源稟賦來看，安吉平原區(qū)域既是生態(tài)資源最缺乏的區(qū)域，也是生態(tài)環(huán)境改善要求最迫切的區(qū)域。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，農(nóng)業(yè)用地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地和生態(tài)用地的矛盾最大，如何化解這一矛盾成為了這一區(qū)域急需解決的問題。通過分析認(rèn)為，圍繞“水、田、村”做文章，既有條件，也有可能。

安吉北部區(qū)域地形平坦，河網(wǎng)密布，居民點(diǎn)星羅棋布，還有農(nóng)田廣布。從目前的環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)用地潛力看，這些都可以作為今后林業(yè)發(fā)展的主要戰(zhàn)場。一方面，由于這些河流大多流經(jīng)城市、穿插鄉(xiāng)間，可以利用這些河渠資源，竭力打造以濕地公園為主的集保護(hù)與利用相結(jié)合的藍(lán)色生態(tài)空間，既可減輕城鄉(xiāng)熱島效應(yīng)，滿足城鄉(xiāng)居民的生態(tài)休閑需求；另一方面，又可以構(gòu)建沿河、沿渠的防護(hù)林體系，打造綠色生態(tài)屏障。另外，對(duì)于平原農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)來說，農(nóng)田防護(hù)林體系建設(shè)在保證糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)上一直扮演著重要角色。從目前來看，雖然農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)一直在完善中，但缺帶、斷帶問題明顯，今后應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)有林網(wǎng)的管理，同時(shí)補(bǔ)全缺帶、斷帶林網(wǎng)，形成水網(wǎng)、路網(wǎng)和農(nóng)田林網(wǎng)三結(jié)合的綠色立體空間網(wǎng)絡(luò)，保障平原區(qū)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。此外，安吉縣的農(nóng)村居民點(diǎn)綠化仍有不小的綠化潛力，目前的平原區(qū)居民點(diǎn)多而分散，部分村綠化美化工作仍然不足，不能滿足從一處美到一片美，更要追求村村美和全域美。

3.3 劃定城市“生態(tài)綠線”，鞏固擴(kuò)展生態(tài)建設(shè)成果

從2015年安吉縣的相對(duì)亮溫和植被蓋度分級(jí)分布來看，城市熱島效應(yīng)與植被蓋度具有非常明顯的反比對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，安吉應(yīng)按國家相關(guān)規(guī)定劃定相應(yīng)城市綠線，同時(shí)加強(qiáng)城市的綠線保護(hù)，對(duì)于改善城市環(huán)境具有積極的意義。

在城市化進(jìn)程不斷快速發(fā)展的形勢下，一方面城市居民基于自身的生態(tài)福祉需求，既對(duì)綠地的總體數(shù)量提出了提升要求，同時(shí)對(duì)養(yǎng)生保健療養(yǎng)等城市森林的生態(tài)服務(wù)功能也有更高的需求；另一方面，為了適應(yīng)城市化的發(fā)展需要，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、居住環(huán)境建設(shè)等卻不得不占用生態(tài)綠地，因此，城市建設(shè)用地需求與生態(tài)用地緊張的矛盾十分突出?！笆陿淠尽倌陿淙恕?，生態(tài)建設(shè)的成效具有很強(qiáng)的累積效應(yīng)，時(shí)間越長，生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育越完善，生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能也越強(qiáng)大，而這一切都是建立在生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)、空穩(wěn)定性得以保全的前提之下，城市綠線與城市功能區(qū)的劃定將從管理層面促進(jìn)城市綠地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的發(fā)展。因此，今后的城市建設(shè)必須嚴(yán)格執(zhí)行這些規(guī)定，才能從政策法規(guī)方面切實(shí)保證生態(tài)建設(shè)的成果。

[1] 邱堯榮，孫偉韜，趙磊.鄭州市熱島效應(yīng)、植被變化與林業(yè)發(fā)展對(duì)策研究[J].華東森林經(jīng)理，2012, (3).

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2018-05-12

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1004-7743（2018）03-0069-05