1995～2015 年阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)土地利用變化分析

孔志紅 金慧雨 蘇以江 陳驍強(qiáng)

（1 貴陽阿哈湖國家公園管理處，貴州 貴陽 550007；2 安徽師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003；3 上海棲星生態(tài)環(huán)境咨詢有限公司，上海 200433）

土地利用/覆被變化是區(qū)域人口、資源、環(huán)境與發(fā)展問題的基本核心[1]。經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)城市化快速推進(jìn)，區(qū)域土地利用發(fā)生明顯變化，自20 世紀(jì)90 年代起，土地利用/覆蓋變化是全球環(huán)境變化研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)內(nèi)容[2]。通過研究流域范圍內(nèi)的土地利用變化，是掌握流域自然變化現(xiàn)狀以及深入研究的前提和基礎(chǔ)。何改麗[3]，張海朋[4]、盧江林[5]等學(xué)者分別對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行了土地利用的分析與研究。

阿哈水庫位于貴陽市中心城區(qū)西南部，湖水面積3.4km2，平均水深13m，壩址控制流域面積約190km2,水庫水源保護(hù)區(qū)包括了貴陽市中心城區(qū)部分區(qū)域，隨著城市化快速推進(jìn)，水環(huán)境污染、水體富營養(yǎng)化等問題日趨嚴(yán)重。以阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)土地利用為研究對(duì)象，探討土地利用變化情況，對(duì)阿哈水庫水體保護(hù)與貴陽飲用水安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)位于貴陽市西北部，面積90.75km2，范圍涉及花溪區(qū)、南明區(qū)、烏當(dāng)區(qū)以及白云區(qū)，是貴陽市供水、防洪的重要區(qū)域。水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)主要有沙河、蔡沖河、爛泥溝河、白巖河、游魚河等，灰?guī)r分布較廣，周邊地貌多以丘陵山地為主，還有少數(shù)平緩耕地。

圖1 阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)地理位置

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)獲取與處理

本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)源為覆蓋阿哈湖水源保護(hù)區(qū)范圍1995年及2005 年Landsat5 TM遙感影像和2015 年Landsat ETM共3 期遙感影像。選取云量較少，時(shí)間間隔相等，時(shí)相上相對(duì)應(yīng)的3 幅影像，其中可見光波段空間分辨率為30m。預(yù)處理進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、裁剪等操作，統(tǒng)一坐標(biāo)為WGS_1984_UTM_Zone_48N。

2.2 土地利用信息提取

綜合根據(jù)全國土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)以及阿哈湖國家濕地公園總體規(guī)劃土地利用分類信息，將阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)劃分為：城鎮(zhèn)、林地、濕地、草地4 種土地利用類型，在ENVI 軟件中使用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，結(jié)合實(shí)地調(diào)研，得到滿足研究需要的土地利用分類圖，土地利用轉(zhuǎn)移信息運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的方法獲得。

3 結(jié)果與分析

3.1 阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)土地利用變化

由表1 可知，此研究區(qū)的建筑用地在20 年間有了明顯的增加。建筑用地由1995 年的15.996 km2增加到54.581 km2，其占總面積的比率由8.021%上升到27.369%。另一個(gè)不容忽視的變化在于林地的破碎度也明顯增大，尤其在研究區(qū)中部范圍內(nèi)，成片的林地逐漸退化為草地或耕地。林地總面積由1995 年的112.288km2(56.305%) 退化為61.814km2(30.996%)，減少了近一倍的面積。研究區(qū)北部和西部的濕地面積也有所減少，部分小的內(nèi)陸湖泊甚至消失，濕地面積在20 年間由6.704 km2減少至3.756 km2。

表1 1995 年、2005 年與2015 年阿哈湖水源保護(hù)區(qū)范圍各土地利用類型面積

由圖2 可看出，在白巖河及沙河上游的水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，城鎮(zhèn)建筑用地大幅度取代了草地和林地，其次，在爛泥溝河、蔡沖河及游魚河流域附近，建筑用地也有了明顯增加。

圖2 阿哈湖庫區(qū)水源保護(hù)區(qū)范圍1995、2005、2015 年土地利用類型分布

3.2 阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移

由表2、表3 2 個(gè)轉(zhuǎn)移矩陣可以發(fā)現(xiàn)，在1995～2005 年這10 年間，大部分林地轉(zhuǎn)變?yōu)榱瞬莸睾徒ㄖ玫?，分別為24.262 km2和20.13 km2。也有部分草地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?，主要集中在研究區(qū)的南部，增加的建筑用地面積主要來源于草地和林地。在2005～2015 年這10 年中濕地面積減少了近2km2，主要轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾徒ㄖ玫?。?/3 的林地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸兀?4.254 km2），有10.448 km2的林地轉(zhuǎn)為建筑用地。同時(shí)，也有部分建筑用地退還為草地或耕地(11.301 km2)。

表2 1995～2005 年阿哈湖水庫水源保護(hù)區(qū)范圍景觀類型面積轉(zhuǎn)移矩陣（km）2

表3 2005～2015 年阿哈湖水庫水源保護(hù)區(qū)范圍景觀類型面積轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

4 結(jié)論與討論

選用1995 年、2005 年及2015 年3 期Landsat 遙感影像，運(yùn)用遙感技術(shù)，解譯出阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)土地利用類型，得到各類型土地轉(zhuǎn)移變化情況。結(jié)果表明：

（1）20 年間，研究區(qū)的建筑用地明顯增加，其占水源保護(hù)區(qū)總面積的比率由8.021%上升到27.369%。林地的破碎度也明顯增大，尤其在研究區(qū)中部范圍內(nèi)，成片的林地逐漸退化為草地或耕地，總面積減少了近一倍。研究區(qū)北部和西部的濕地面積也有所減少，部分小的內(nèi)陸湖泊甚至消失。

（2）在1995～2005 年這10 年間，大部分林地轉(zhuǎn)變成草地和建筑用地，主要集中在研究區(qū)的南部，增加的建筑用地面積主要來源于草地和林地。在2005～2015 年這10 年中，近1/3 的林地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸睾徒ㄖ玫?。同時(shí)，也有部分建筑用地退還為草地或耕地。

人口激增帶來的建筑用地由點(diǎn)及面地大規(guī)模擴(kuò)張，造成不透水面的增加，減少水庫地表徑流與地下徑流的水源補(bǔ)給途徑；林地、草地等植被景觀破碎度加大等問題，由人類活動(dòng)造成的自然因素的改變使得阿哈湖水庫的水體自凈能力減弱，需進(jìn)一步探討阿哈水庫水源保護(hù)區(qū)范圍土地利用變化與阿哈水庫水質(zhì)變化的關(guān)系，為阿哈水庫的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

圖3 阿哈湖庫區(qū)水源保護(hù)區(qū)范圍景觀格局變化圖1995～2005

圖4 阿哈湖庫區(qū)水源保護(hù)區(qū)范圍景觀格局變化圖2005～2015