1995～2013年安慶市區(qū)濕地演變及驅(qū)動機(jī)制研究

劉青，陳傳明

(福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007)

城市濕地是位于城市區(qū)域內(nèi)或城市邊緣的各類濕地，是城市生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分[1].城市濕地具有水源涵養(yǎng)、環(huán)境凈化、氣候調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)等生態(tài)服務(wù)功能，合理開發(fā)利用濕地資源是城市可持續(xù)發(fā)展的重要前提[2].近年來，隨著全球環(huán)境的變化、城市人口的增長、城市化進(jìn)程的不斷加快，城市濕地資源被大量開墾、改造以及消亡，城市濕地景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，嚴(yán)重威脅到濕地區(qū)域乃至城市社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[3].“海綿城市”概念的提出，進(jìn)一步突出了城市濕地景觀研究的價值.因此，開展城市濕地景觀動態(tài)變化研究，對城市濕地保護(hù)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的理論參考價值和實(shí)踐意義.

近年來，大量的學(xué)者從多學(xué)科角度開展了濕地的研究，這些研究主要包括以下幾個方面：(1)濕地資源的動態(tài)監(jiān)測與分析研究[4-6]；(2)濕地景觀格局動態(tài)變化與驅(qū)動機(jī)制研究[7-9]；(3)濕地景觀的綜合生態(tài)效應(yīng)與生態(tài)服務(wù)價值評估研究[10-11]；(4)濕地生態(tài)脆弱性研究[12-14]；(5)濕地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展、保護(hù)與利用研究[15-17]；(6)濕地管理信息系統(tǒng)研究[18-20].

這些研究對我國濕地資源的合理利用開發(fā)以及濕地科學(xué)的發(fā)展都具有重要的意義，但這些研究卻較少涉及城市濕地景觀格局的時空動態(tài)變化研究，城市濕地研究尚處在初步發(fā)展階段[21].本文采用面向?qū)ο蠓诸惖姆椒▽Π矐c市區(qū)的濕地景觀進(jìn)行時空動態(tài)變化研究，更具針對性和準(zhǔn)確性.

1 研究區(qū)概況

安慶市位于安徽省西南部，范圍為115°46′～117°44′E，29°47′～31°17′N，是皖西南中心城市，也是長江沿岸著名的港口城市.安慶市區(qū)(轄迎江、大觀和宜秀三區(qū))總面積為852 km2，屬于中亞熱帶和北亞熱帶季風(fēng)氣候過渡地帶，年平均氣溫16.5～16.6 ℃，年平均降水量1291.3～1322.4 mm，降水豐富，四季分明，主要有長江、蓮湖、菱湖等，地表水主要由雨水、江河水以及地下水補(bǔ)給,歷年最高水位16.87～16.45 m，最低水位11.68～8.30 m，平均水深2.00～4.50 m，安慶市濕地是安慶沿江濕地系統(tǒng)的重要組成部分.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和遙感影像的清晰度，本研究選用的遙感數(shù)據(jù)源為美國陸地衛(wèi)星(Landsat)提供的1995年9月2日的TM影像數(shù)據(jù)和2013年10月5日OLI影像數(shù)據(jù)，影像空間分辨率為30 m，云量低于5%，清晰度較高，便于目視解譯和濕地信息的提取.社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《安慶統(tǒng)計年鑒》以及《安慶五十年》.

2.2 數(shù)據(jù)處理

首先,在 Erdas平臺上對安慶市區(qū)影像圖進(jìn)行解譯.其次,將解譯結(jié)果與其它數(shù)據(jù)源中的土地 利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)對比與檢核,從而得到最終解譯結(jié)果.第三，在Arcgis平臺上進(jìn)行統(tǒng)計分析與制圖，計算濕地類型的動態(tài)變化率.最后，討論濕地景觀演變的時空特征及驅(qū)動力因素,為安慶市區(qū)濕地生態(tài)管理與決策提供重要依據(jù).

2.3 濕地分類系統(tǒng)

《濕地公約》將濕地分為天然濕地和人工濕地兩類.本文借鑒已有研究成果，根據(jù)國家土地利用分類系統(tǒng)和安慶濕地類型特點(diǎn)，結(jié)合遙感影像的光譜特征，根據(jù)安慶濕地系統(tǒng)的具體組成情況，將安慶濕地劃分為自然濕地和人工濕地，其中自然濕地包括河流濕地和灘涂濕地，人工濕地分為湖泊水庫、坑塘和養(yǎng)殖水域[22].1995年9月和2013年10月的Landsat TM影像解譯結(jié)果見圖.

圖1 1995、2013年安慶市區(qū)濕地分布圖Fig.1 Anqing urban wetland distribution in 1995 and 2013

3 結(jié)果分析

3.1 安慶市區(qū)濕地景觀格局變化分析

單一濕地類型動態(tài)度表達(dá)的是在一定時間范圍內(nèi)，某研究區(qū)的某種濕地類型面積變化的速率，它著重研究單個濕地類型的變化情況.單一濕地類型動態(tài)度表達(dá)式為:

(1)

式(1)中,F為研究時段內(nèi)某一濕地類型動態(tài)度;Uh和Ua分別為研究期初(1995年)及研究期末(2013年)某一種濕地類型的面積,T為研究時段長,因此所得的值就是該研究區(qū)域某種濕地類型的年變化率[23].對于研究區(qū)域,1995～2013年間各種濕地類型的年變化率如表1所示.

表1 安慶市區(qū)濕地類型動態(tài)變化(1995～2013)

從表1可以看出，1995～2013年這18年間安慶市區(qū)濕地面積總體上是減少的.其中湖泊面積變化最大，2013年比1995年減少15.74 km2，變化率為19.57%，其年平均變化率為1.35%，河流溝渠和灘涂面積均有所減少，但變化不大.人工濕地類型有所增加，其中坑塘面積相較于1995年增加了0.85 km2，面積變化率達(dá)102.4%，年平均變化率最高，為2.81%.另外，養(yǎng)殖水域面積增加30.06%，沼澤面積增加95.45%.由數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，18年間安慶市區(qū)濕地面積總的趨勢是：天然濕地面積減少較多，人工濕地面積和其他非濕地面積比例大幅增加，從側(cè)面反映出安慶市區(qū)濕地面積變化受人為干擾較重.

3.2 安慶市區(qū)濕地轉(zhuǎn)移矩陣分析

為了更好地了解安慶市區(qū)濕地各利用類型間的時空演變過程，以1995～2013年為一個時間段，建立安慶市區(qū)濕地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣(表2).濕地景觀的變化主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面,因為轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋投鴾p少；另一方面,其他類型轉(zhuǎn)變成這種濕地類型而增加.濕地轉(zhuǎn)移矩陣直觀描述了不同濕地類型之間的轉(zhuǎn)換及其結(jié)果.

1995～2013年安慶市區(qū)濕地景觀各利用類型相互轉(zhuǎn)化的情況：(1)天然的湖泊濕地類型主要轉(zhuǎn)化天然濕地中的沼澤，以及人工濕地中的河流溝渠、坑塘和養(yǎng)殖水域，但轉(zhuǎn)化面積幅度都不大；(2)沼澤濕地類型變化面積最大，總計減少了44.58 km2，其中沼澤轉(zhuǎn)化為河流溝渠達(dá)39.95 km2，占總減少面積的89.61%；(3)人工濕地中河流溝渠增加面積最大，18年間總計增加41.75 km2，河流溝渠面積增加主要是由沼澤和灘涂轉(zhuǎn)化的，二者面積的變化增加主要是受商品經(jīng)濟(jì)、市場經(jīng)濟(jì)及比較經(jīng)濟(jì)利益的影響；(4)值得注意的是1995～2013年間養(yǎng)殖水域面積，由1995年的4.99 km2減少至2013年的3.49 km2,從轉(zhuǎn)移矩陣中可以看出養(yǎng)殖水域減少的部分主要是轉(zhuǎn)化成天然濕地中的湖泊和沼澤,可以得出結(jié)論:雖然近20年安慶市區(qū)濕地景觀呈人工化趨勢,但由于政策以及人們的環(huán)保意識的增強(qiáng)等因素的影響,天然濕地面積出現(xiàn)小幅度增加.

表2 1995～2013年研究區(qū)濕地類型轉(zhuǎn)移矩陣/km2

4 結(jié) 論

本文利用RS以及GIS技術(shù),基于TM影像數(shù)據(jù),分析安慶市區(qū)濕地景觀格局的變化,結(jié)果表明：

(1)安慶市區(qū)濕地類型主要為湖泊、河流、庫塘和水田.近20年來,濕地面積的萎縮現(xiàn)象非常突出,各類濕地景觀間的動態(tài)變化明顯，其中湖泊濕地的變化量最大.

(2)從濕地景觀年變化率來看，坑塘、沼澤和其他非濕地面積呈加速擴(kuò)張的趨勢，其中坑塘年變化率最高，沼澤次之.說明協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)人口、資源 、環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系任務(wù)較為艱巨.

此外，本研究還存在一些不確定性因素，主要有：(1)本研究選取1995年9月及2013年10月的遙感影像,雖然影像輻射特性較好及月份相近,但由于濕地景觀與水位及水量有密切的關(guān)系,加之一些數(shù)據(jù)資料的缺乏,數(shù)據(jù)的缺失仍不可避免，解譯結(jié)果是否與研究區(qū)域?qū)嶋H的水位與水量一致或者是否能代表研究區(qū)水位與水量的平均水平,仍然需要進(jìn)一步討論；(2)在安慶市區(qū)濕地景觀演變的動力機(jī)制討論中,由于資料的限制，濕地周圍土地利用和土地覆蓋狀態(tài)的變化等因素未考慮在內(nèi)，這些因素是以后研究的重點(diǎn)方向.