皖江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀遙感地質(zhì)調(diào)查研究

黃燕，陳有明，楊娟

（安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽合肥230001）

0 引言

近十多年來，各級(jí)政府和社會(huì)一直把生態(tài)文明建設(shè)放在突出位置[1～2]，相繼出臺(tái)或更新了一系列生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃(定)與政策措施等，以輕重有別、緩急有序的方式，安排部署了一系列生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查研究工作。調(diào)查研究自然生態(tài)環(huán)境空間狀態(tài)，獲取相關(guān)生態(tài)因子精細(xì)數(shù)據(jù)，量化評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境稟賦，發(fā)現(xiàn)影響人類生存和阻滯經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的顯現(xiàn)或潛在問題，因地制宜地提出生態(tài)環(huán)境管護(hù)的意見建議等，是政府管理的重要需求，也是社會(huì)的強(qiáng)烈期盼。

遙感技術(shù)用于自然生態(tài)環(huán)境調(diào)查具有宏觀、高效、現(xiàn)勢性強(qiáng)的特征。特別是近幾年國產(chǎn)高分遙感技術(shù)的實(shí)質(zhì)性重大進(jìn)步，又帶來精細(xì)化及應(yīng)用成本上的巨大優(yōu)勢。

圖1 皖江經(jīng)濟(jì)帶遙感影像示意圖Figure 1.Remote sensing image of the Wanjiang economic belt

皖江經(jīng)濟(jì)帶位于安徽省中部，是安徽經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的精華區(qū)域，是長江經(jīng)濟(jì)帶的一個(gè)重要組成部分[3]。皖江區(qū)跨江淮波狀平原、沿江丘陵平原、皖西山地和皖南山地，地勢南北高、中間低，整體上自西南向東北傾斜，總面積76000km2，包含合肥、蕪湖、馬鞍山、安慶、滁州、池州、銅陵、宣城8市全境及六安市的金安區(qū)和舒城縣（圖1）。長江自安徽西南入口，斜貫東北流出，史稱八百里皖江，分割出江南和江北兩大區(qū)塊。流域內(nèi)發(fā)育有皖河、滁河、青弋江、水陽江、秋浦河、裕溪河等一級(jí)支流。皖江兩岸分布有龍感湖、大官湖、泊湖、武昌湖、升金湖、菜子湖、白蕩湖等大小湖泊數(shù)百個(gè)。生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及演變具有中國陸域的許多共性，地域性特征亦很突出。前人在開展自然生態(tài)環(huán)境調(diào)查研究時(shí)，多表現(xiàn)在區(qū)域性上的較低精度和高精度工作的局地性，因子選擇也較單一或標(biāo)準(zhǔn)不夠統(tǒng)一，如中國地質(zhì)調(diào)查局2005年啟動(dòng)的“長江流域基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查”工作尺度為1∶25萬～1∶50萬，缺失林地、草地及工礦型荒漠化因子，更由于自然生態(tài)環(huán)境因子非穩(wěn)態(tài)特征性突出，政府、社會(huì)在研究生態(tài)環(huán)境時(shí)空變化特征和制定相關(guān)管護(hù)規(guī)劃措施時(shí)，普遍缺乏全覆蓋、高精細(xì)、現(xiàn)勢性強(qiáng)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子數(shù)據(jù)支撐，使得出現(xiàn)諸如管護(hù)規(guī)劃的時(shí)效性、針對(duì)性不足等問題。

本文充分利用遙感技術(shù)，在皖江經(jīng)濟(jì)帶快速提取了包括林地、草地、濕地、荒漠化生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子現(xiàn)狀信息，也是迄今為止最為精細(xì)和現(xiàn)勢地掌握了各因子類型、面積、結(jié)構(gòu)、分布特征，為開展相關(guān)區(qū)域的自然環(huán)境演化研究，提供了標(biāo)準(zhǔn)化本底數(shù)據(jù)參照，為研究區(qū)自然資源環(huán)境開發(fā)利用及管護(hù)提供了意見和建議。

1 研究方法

圍繞新時(shí)期自然生態(tài)地質(zhì)環(huán)境管護(hù)等重大需求，緊密結(jié)合當(dāng)前區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)，依托國產(chǎn)高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，以GIS 為平臺(tái)，提取研究區(qū)自然生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子現(xiàn)狀信息，建立生態(tài)因子本底數(shù)據(jù)圖庫，結(jié)合前人資料，分析自然生態(tài)環(huán)境稟賦，提出管護(hù)建議，主要包括：

因子選擇：結(jié)合皖江經(jīng)濟(jì)帶自然資源環(huán)境地域特征，充分考慮地表地物分類唯一性、一致性和遙感圖像可解譯性等，確定生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感研究因子選擇主要為林地、草地、濕地、荒漠化。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：所有因子分類方法均依據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局航空物探遙感中心“要求”[4]，做到全國性的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。標(biāo)準(zhǔn)中林地、草地因子分類方法(表1)參照了《土地利用現(xiàn)狀分類》[5]；濕地因子分類(表2)參考了《濕地公約》[6]與《全國濕地資源調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程(試行)》[7]等標(biāo)準(zhǔn)；荒漠化(表3)分類分級(jí)參考了《聯(lián)合國防治荒漠化公約》[8]。

遙感數(shù)據(jù)源：生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感研究選擇空間分辨率為米級(jí)的國產(chǎn)高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，包括ZY-3、GF1、GF2、天繪一號(hào)、ZY-1 02C 等，時(shí)相選擇基本限定為2017年9～12月，大致相當(dāng)于平水和枯水期，以此規(guī)避諸如洪泛期水體邊界非穩(wěn)態(tài)影響。

投影坐標(biāo)系統(tǒng)：西安80坐標(biāo)，高斯-克呂格投影，3°分帶，中央經(jīng)線114°。

解譯精度：按照全空間分辨率精度解譯，原則上按照遙感影像底圖能識(shí)別最精細(xì)地物的尺度進(jìn)行解譯。在解譯過程中，若影像空間分辨率為0.5m或1m，相應(yīng)解譯精度優(yōu)于或達(dá)到1：5000 比例尺，2m 空間分辨率影像的解譯精度優(yōu)于1：10000比例尺。遙感解譯總體精度原則上控制在1：5000～1：10000左右。

解譯方法：針對(duì)不同地貌單元分別建立各因子遙感解譯標(biāo)志，以ERDAS、ARCGIS、MAPGIS等軟件為平臺(tái)，以人機(jī)交互解譯為主[9～11]，自動(dòng)提取為輔的方法完成遙感信息提取、編圖及統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)大面積分布、類型單一、圖斑表面相對(duì)均勻因子類型，通過面向?qū)ο蠓诸惙ㄓ枰宰詣?dòng)提取，輔以少量人工編緝獲取因子信息[12～13]。對(duì)水位季節(jié)性變化、海拔高度差異、地貌背景不同、遙感數(shù)據(jù)多源性等影響因子依據(jù)野外調(diào)查并參考水文數(shù)據(jù)及地形圖等建立相應(yīng)約束模型，依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，綜合判釋。

表1 生態(tài)環(huán)境因子(林地、草地)遙感調(diào)查分類Table 1.Classification of ecological environmental factors(woodland，grassland) by remote sensing survey

表2 生態(tài)環(huán)境因子(濕地)遙感調(diào)查分類Table 2.Classification of eco-environmental factors (wetland)by remote sensing survey

表3 生態(tài)環(huán)境因子(荒漠化)遙感調(diào)查分類Table 3.Classification of eco-environmental factors(desertification) by remote sensing survey

2 研究結(jié)果

研究表明，皖江經(jīng)濟(jì)帶2017 年林地總面積24078.09km2，草 地 總 面 積572.79km2，濕 地 總 面 積11452.32km2，荒漠化面積495.13km2；區(qū)域內(nèi)自然生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子結(jié)構(gòu)較為齊整，因子總體分布較為均衡，林地、濕地占比豐厚，荒漠化程度低、占比小，草地占比小。

2.1 林地與草地現(xiàn)狀

據(jù)遙感調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，皖江經(jīng)濟(jì)帶2017 年林地（有林地、灌木林地、其他林地）總面積24078.09km2，占皖江流域面積的31.68%（圖2）；草地分天然草地、人工草地和其他草地，總面積為572.79km2，占皖江流域面積的0.8%，其中天然及人工草地占比很?。ㄕ疾莸乜偯娣e的0.5%）。

圖2 皖江經(jīng)濟(jì)帶林地分類統(tǒng)計(jì)圖Figure 2.Woodland classification chart of the Wanjiang economic belt

由表4可知，就地市級(jí)行政區(qū)劃而言，林地面積從大到小依次是宣城市、安慶市、池州市、滁州市、六安市、合肥市、蕪湖市、馬鞍山市、銅陵市，林地占國土面積比即林地覆蓋率，其數(shù)值由大到小分別是池州市、宣城市、安慶市、六安市、蕪湖市、馬鞍山市、滁州市、銅陵市、合肥市。超過全區(qū)林地覆蓋率平均值（31.37%）的有4 個(gè)市，低于平均值的有5 個(gè)市。從林地分類看，有林地、灌木林地、其他林地面積最大的均為宣城市，且以有林地為主。

由表5 可知，草地在各地級(jí)市中多以其他草地為主。草地面積由大到小依次為滁州市、安慶市、蕪湖市、宣城市、合肥市、池州市、馬鞍山市、六安市、銅陵市。草地占國土面積比率值從大到小依次是滁州市、蕪湖市、馬鞍山市、安慶市、六安市、宣城市、池州市、合肥市、銅陵市。超過全區(qū)平均值（0.75%）的有2 個(gè)市，低于平均值的有7個(gè)市。

表4 皖江經(jīng)濟(jì)帶9城市（區(qū)）林地現(xiàn)狀面積統(tǒng)計(jì)Table 4.Statistics on the status of woodland in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

表5 皖江經(jīng)濟(jì)帶9城市（區(qū)）草地現(xiàn)狀面積統(tǒng)計(jì)Table 5.Statistics on the status of grassland in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

2.2 濕地現(xiàn)狀

遙感調(diào)查皖江經(jīng)濟(jì)帶2017 年濕地總面積為11452.32km2，濕地類型主要包含河流、湖泊、沼澤、人工濕地四大類(圖3)。

河流濕地總面積為2281.25km2，占濕地總面積的19.92%。河流濕地包括河流水面和河流灘涂，面積分別為1852.24km2、429.01km2。

湖泊濕地總面積為3123.18km2，占濕地總面積的27.27%。湖泊濕地包括永久性湖泊水面和湖泊灘涂，面積分別為3056.63km2、66.55km2。皖江經(jīng)濟(jì)帶大、小天然湖泊共計(jì)228 個(gè)，現(xiàn)狀面積大于100km2的有10個(gè)，大于10km2的有22 個(gè)，大 于1km2的湖泊有142個(gè)。10 個(gè)大型湖泊為巢湖(783.60km2)、大官湖(321.64km2)、龍感湖(241.33km2)、泊湖(183.46km2)、南漪 湖(165.56km2)、菜 子 湖(157.12km2)、升 金 湖(121.17km2)、武昌湖(117.58km2)、女山湖(102.28km2)、石臼湖(100.88km2)，面積累計(jì)為2294.63km2，占天然湖泊總面積的75.07%，22個(gè)大于10km2的湖泊累計(jì)總面積為2624.57km2，占天然湖泊總面積的85.86%。

沼澤濕地總面積為8.95km2，不到濕地總面積的0.08%。

圖3 皖江經(jīng)濟(jì)帶濕地分類統(tǒng)計(jì)圖Figure 3.Statistics of wetland by type in the Wanjiang economic belt

表6 皖江經(jīng)濟(jì)帶9城市（區(qū)）濕地現(xiàn)狀面積統(tǒng)計(jì)Table 6.Statistics on the status of wetlands in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

人工濕地總面積為6038.94 km2，占濕地面積的52.73%。人工濕地包括水庫、淡水養(yǎng)殖場、坑塘、溝渠、采礦挖掘區(qū)和塌陷積水區(qū)、城市公園景觀水面。

由表6可知，濕地面積由大到小依次為安慶市、合肥市、滁州市、蕪湖市、馬鞍山市、宣城市、池州市、六安市、銅陵市。濕地占國土面積比也就是濕地分布密度，密度值由大到小依次為馬鞍山市、蕪湖市、安慶市、合肥市、滁州市、六安市、池州市、銅陵市、宣城市。超過全區(qū)平均值(14.92)的有5 個(gè)市，低于平均值的有4個(gè)市。

2.3 荒漠化現(xiàn)狀

皖江經(jīng)濟(jì)帶2017 年荒漠化土地總面積495.13 km2，占區(qū)域國土面積的0.65%，荒漠化類型包含水蝕荒漠化和工礦型荒漠化兩大類。

皖江經(jīng)濟(jì)帶水蝕荒漠化主要分布于皖西、皖南等山地、丘陵區(qū)，總面積為255.78km2，占荒漠化土地總面積的51.66%。水蝕荒漠化程度包括輕度、中度、重度。

工礦型荒漠化主要分布于銅陵、馬鞍山、巢湖、蕪湖、廬樅等地區(qū)，土地總面積為239.35km2，占荒漠化土地總面積的48.34%。工礦型荒漠化單體面積多較小，主要為采石場，少數(shù)為露天采礦區(qū)。

由表7可知，就地市級(jí)行政區(qū)劃而言，荒漠化土地面積由大及小依次為安慶市、宣城市、合肥市、馬鞍山市、蕪湖市、池州市、滁州市、銅陵市、六安市?；哪娣e占國土面積比就是荒漠化率，數(shù)值從大到小依次為馬鞍山市、蕪湖市、安慶市、銅陵市、池州市、宣城市、合肥市、滁州市、六安市。超過研究區(qū)荒漠化率平均值(0.65%)的有5個(gè)市，低于平均值的有4個(gè)市。

表7 皖江經(jīng)濟(jì)帶9城市(區(qū))荒漠化土地現(xiàn)狀面積統(tǒng)計(jì)Table 7.Statistics on current desertified land in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

3 討論

(1)皖江經(jīng)濟(jì)帶林地總面積24078.09km2，占國土面積的31.37%，總括林地現(xiàn)狀特征主要有四點(diǎn)：一是林地面積總量大，占有顯著的國土份額；二是空間分布上以大區(qū)域集塊連片為主；三是山丘地區(qū)植被總體上十分密集，鮮見大區(qū)塊荒山禿嶺；四是林地面積雖然大，但林地結(jié)構(gòu)單一，區(qū)域生態(tài)建設(shè)發(fā)展不很協(xié)調(diào)，山區(qū)生態(tài)公益林多，平原湖區(qū)生態(tài)公益林少。建議林地建設(shè)管理，不宜過度強(qiáng)調(diào)生態(tài)功能，應(yīng)因地制宜與旅游、植物藥材、果木等經(jīng)濟(jì)林養(yǎng)育培植相結(jié)合，有效提升林地區(qū)土地產(chǎn)出價(jià)值。根據(jù)地貌、巖土體性狀和氣候條件等，將林地劃分為單一生態(tài)功能區(qū)、經(jīng)濟(jì)林功能區(qū)、綜合型功能區(qū)，對(duì)單一生態(tài)功能區(qū)，政府只管封山和對(duì)當(dāng)?shù)鼐用駥?shí)施生態(tài)補(bǔ)償而不實(shí)施包括植樹造林在內(nèi)的任何財(cái)政性工程投入。

(2)草地總面積572.79km2，占皖江流域面積的0.8%，草地現(xiàn)狀特征主要有三點(diǎn)：一是草地面積?。欢强臻g分布上以小塊小片的方式集中分布于若干地貌區(qū)域；三是草地結(jié)構(gòu)單一，天然草地、人工草地占比極小，基本為其他草地類。因此建議分地域均衡布局天然和人工草場養(yǎng)殖示范工程，通過食草養(yǎng)殖業(yè)的比較效益，驅(qū)動(dòng)社會(huì)資本、技術(shù)、勞動(dòng)力以市場化的模式投入到食草養(yǎng)殖業(yè)。

(3)濕地總面積11452.32km2，占國土面積的15.07%，濕地現(xiàn)狀特征主要有三點(diǎn)：一是濕地類型齊全，區(qū)域內(nèi)河流、湖泊、沼澤、人工濕地都有一定程度的發(fā)育；二是空間分布廣，不僅長江主干流流域濕地發(fā)育，沿江丘陵平原、皖西山地、皖南山地區(qū)，都有濕地的分布；三是縣級(jí)地域上表現(xiàn)為嚴(yán)重的濕地分布不均與濕地類型的結(jié)構(gòu)不全，許多地域沒有規(guī)模型沼澤發(fā)育，湖泊等濕地顯著表現(xiàn)出地域高度集中現(xiàn)象。建議在山地區(qū)溝谷廣布生態(tài)攔沙蓄水壩，增加溝谷濕地蓄水功能；在山間盆地、崗地低洼處，根據(jù)人口分布密度，星羅棋布的修建土塘土坑，留住汛期天然降水，提升濕地空間分布均衡性。將人工濕地布局與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃。

(4)荒漠化土地總面積495.13km2，水蝕荒漠化和工礦型荒漠化面積占比接近，荒漠化現(xiàn)狀特征有四點(diǎn)：一是荒漠化總面積不大但空間分布廣，無論是山地區(qū)還是城市周邊丘崗都有荒漠化土地分布；二是荒漠化土地類型基本以水蝕荒漠化和工礦型荒漠化為主，主要系人類生產(chǎn)活動(dòng)所致；三是荒漠化程度普遍較低，水蝕荒漠化程度基本為輕度級(jí)；四是工礦型荒漠化周鄰多為人口密集的民民點(diǎn)，其對(duì)空氣、水土的直接污染危害性極大。建議對(duì)采石作業(yè)、工程建設(shè)、露天采礦及選洗礦石等實(shí)施精細(xì)的作業(yè)規(guī)程，予以嚴(yán)格的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)造成超標(biāo)的空氣與水土污染，實(shí)行即時(shí)關(guān)閉處理。需要特別指出的是，經(jīng)與前期相關(guān)數(shù)據(jù)[14～16]比對(duì)，隨著退耕還林（草）政策實(shí)施，山地丘陵區(qū)水土流失現(xiàn)狀大為減輕[17]，水蝕荒漠化趨于穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境總體趨好，但近些年，局域地區(qū)如寧國市，開荒種植經(jīng)濟(jì)果木現(xiàn)象較多，新增局地水土流失區(qū)，水蝕荒漠化有呈加重態(tài)勢。

4 結(jié)論與建議

(1)本文以2017年高分遙感影像為基礎(chǔ)，利用GIS技術(shù)，提取了皖江經(jīng)濟(jì)帶大區(qū)域、高精細(xì)、現(xiàn)勢性強(qiáng)的林地、草地、濕地、荒漠化生態(tài)環(huán)境因子現(xiàn)狀信息，建立了相應(yīng)因子圖庫，掌握了區(qū)域性統(tǒng)計(jì)規(guī)律性特征，為區(qū)域內(nèi)資源環(huán)境開發(fā)利用及管護(hù)提供了豐富的基礎(chǔ)成果數(shù)據(jù)，為開展域內(nèi)及相關(guān)區(qū)帶的生態(tài)環(huán)境演變研究提供了較為標(biāo)準(zhǔn)化的本底參照。

(2)經(jīng)比照“長江流域基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查（2005～2010年）[14]”、“長江中游地區(qū)國土遙感綜合調(diào)查（2015年）[15]”、“長江中游地區(qū)自然資源遙感綜合調(diào)查（2016 年）[16]”相關(guān)因子調(diào)查數(shù)據(jù)，認(rèn)為本區(qū)域內(nèi)自然生態(tài)環(huán)境稟賦較為優(yōu)越，受益于政府社會(huì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，加之區(qū)域內(nèi)有利的氣候條件，非常時(shí)期大區(qū)域人為毀損自然環(huán)境的現(xiàn)象得到有效修復(fù)和控制，皖江區(qū)自然生態(tài)環(huán)境處于自上世紀(jì)70年代以來的最好狀態(tài)。

(3)鑒于皖江經(jīng)濟(jì)帶人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展負(fù)重大，在自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)中，傳統(tǒng)的退耕還林、還水（濕）等潛力有限，建議今后重心應(yīng)在生態(tài)“維穩(wěn)”、生態(tài)質(zhì)量、生態(tài)效益上下功夫。

(4)鑒于不同時(shí)相遙感影像空間分辨率的顯著差異，特別是本文應(yīng)用的國產(chǎn)高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與1980年代資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)相比，空間分辨率顯著提高，因此應(yīng)用本研究成果時(shí)，雖然不存在因子統(tǒng)計(jì)規(guī)律性矛盾，但具體到個(gè)體，特別是小微型因子，如庫塘等，或有精度級(jí)的不可比性。