清代以來（1708 - 2022年）滇池景觀演變與城湖關系研究

楊 奧 魏 雯 王亞萍

（昆明理工大學建筑與城市規(guī)劃學院，昆明 650500）

湖泊是城市景觀的重要組成部分，以高原明珠滇池為研究對象，探析清代以來（1708 - 2022年）湖泊景觀演變特征，并探討城湖關系的演變歷程。主要結論如下：（1）滇池的景觀變化具有“迂回發(fā)展”的特征。滇池的幾何形狀由簡單向復雜化發(fā)展，空間形態(tài)由東北、東南、西南岸向湖心緊縮?？傮w面積動態(tài)變化整體呈現出收縮的狀態(tài)，并仍呈消退趨勢。景觀破碎度經歷了“減—增—減”的過程。此外，1996 - 2020年“三生空間”格局總體表現為生產空間較穩(wěn)定縮減和生活空間、生態(tài)空間波動擴張趨勢。（2）滇池始終受到較為明顯的人為干擾影響。（3）城湖關系經歷了清代（1708年起）“城市對湖泊的索取”、民國（1987年前）“明顯的對立關系”以及1987 - 2022年“明顯緩和，趨于和諧、永續(xù)的共生關系”的三個階段。城湖空間格局相應呈現出“近湖不臨湖”—“城湖相依”—“城繞湖興”—“城湖交融”的變化。同時，滇池也表現出“城郊湖”—“城邊湖”至“城心湖”的狀態(tài)轉變。研究成果對滇池未來的保護和開發(fā)、城湖共榮以及在其他地區(qū)構建和諧穩(wěn)定的城湖關系等方面具有借鑒意義。

景觀演變；城湖關系；歷史地圖；遙感影像；滇池

《論語》中寫道“智者樂水，仁者樂山”，在中國傳統(tǒng)山水觀中，水景被賦予了深邃的意境和極高的精神內涵。如果說“天人合一”是古人對待自然的敬畏觀，那么“逐水而居”“擇水則憩”便是中國自古以來的生活追求。作為重要的國土空間資源，湖泊對區(qū)域生態(tài)環(huán)境、經濟發(fā)展極為重要[1]。同時，受自然觀的影響，“城—湖”關系也在不斷地發(fā)生轉變。宏觀層面，農業(yè)文明時期—工業(yè)文明時期—生態(tài)文明時期的不同階段呈現出城市對湖泊的敬畏和依附、城湖對立和趨于和諧共處的變化[2]。微觀層面，杭州的城湖關系從城湖分離、“東城西湖”隔絕，發(fā)展至“西湖入城”合璧[3-4]；學者通過共生協(xié)調度模型分析，表明合肥—巢湖的關系已進入城湖互利共生早期階段[5]。

昆明是中國歷史名城之一，而滇池最初形成距今大約有三萬年左右，湖—城共同創(chuàng)造出人地共生、璀璨耀眼的高原湖泊文明。目前湖泊演變的研究內容涵蓋了大尺度湖泊形態(tài)變遷[6-7]和小尺度水景觀變遷[8-9]兩個方面。對于湖泊景觀變遷，有探究景觀結構變化的濕地景觀演變[10]、湖岸線形態(tài)變化[11]、湖濱帶土地利用變化[12]、湖泊水系演變[9,13]的研究，還有采用湖泊面積萎縮率、湖泊斑塊分維數、湖泊景觀破碎度描述湖泊景觀變化的研究[14]。目前，對滇池的研究集中在水質時空演變[15]、流域景觀格局優(yōu)化[16]、湖泊富營養(yǎng)化[17]等領域，鮮見湖泊景觀和城湖關系變遷的研究。因此，滇池景觀在長時間序列中是如何演化以及城湖關系是怎樣轉變的問題，是本文解決的重點。

相關研究指出：于滇池而言，遠古時期至元代之前的主要影響因素為氣候，而從元代開始人類活動影響顯著[18]。隨著元代中慶城的建立，城湖矛盾突顯，正如《元史·張立道傳》所載：“……夏潦暴至，必冒城郭……?！蓖瑫r，行政中心的轉移，昆明人地矛盾爆發(fā)，水利興修狂潮刮起，“滇池之水皆首為灌溉之利”。元代為滇池景觀產生明顯變化伊始，但囿于元、明輿圖信息表達的模糊性和意向性，復原精度低。而清朝測繪技術的成就在歷史上是空前的，1708年始康熙帝組建測繪團隊，應用西方先進的繪圖技術問世了中國第一張精確的全國標準疆域圖——《皇輿全覽圖》。地圖采用桑遜投影[1]，該圖不僅代表著當時最先進的地理知識，還被后世公認為是國家統(tǒng)一的重要標志。此外，清代至今的滇池景觀及城湖關系發(fā)生了明顯變化。但目前滇池的研究主要集中在現代的時間切片上，鮮見針對古今長時間序列下的探討。故本文擬聚焦于清代之后（1708 - 2022年）這一特定時段，以滇池為研究對象，探析300年來滇池景觀變遷與城湖關系的演變特征，以期為滇池以及其他城市湖泊的“城湖共榮”可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究對象和數據來源

1.1 研究對象

滇池，是中國第六大內陸淡水湖，云南的九大高原湖泊之首。在古時又被稱為大澤、滇南澤、昆陽湖抑或昆陽海。滇池由草海和外海組成（圖1），被譽為“高原明珠”，也是昆明的“母親湖”。作為著名的風景名勝區(qū)，滇池周邊景觀豐富，歷史底蘊厚重。但伴隨著近代以來城市化的快速推進，現代的滇池也面臨著復雜的生態(tài)困境。

圖1 滇池現狀Fig.1 Status of Lake Dianchi

1.2 數據來源

采用最能直觀反映滇池景觀及城湖關系變化的歷史地圖和精確的現代遙感影像，解譯串接完整的時間序列。

（1）古地圖。對于滇池形態(tài)的矢量化處理，本文共采用5幅歷史地圖，除《皇輿全覽圖》外，均來源于整合了British Library、Harvard Library、the David Rumsey Map Collection等世界上各大權威機構和地圖中心數字地圖圖像資源的Old Maps Online網站（https://www.oldmapsonline.org/）。1708年《皇輿全覽分省圖之云南輿圖》收錄于《清廷三大實測全圖》，比例尺為1∶400 000；1827年地圖比例尺為1∶1 641 836，來源于《大衛(wèi)·拉姆齊地圖集》。斯坦福圖書館的大衛(wèi)·拉姆齊地圖中心是世界知名地圖博物館之一，開放了大量在線資源；1906年地圖比例尺為1∶500 000，來源于波爾蒙田大學線上圖書館；1917年《中國新輿圖》收錄于《民國時期中國地圖集》，比例尺為1∶2 750 000，來源于《大衛(wèi)·拉姆齊地圖集》；1959年地圖比例尺為1∶2 500 000，來源于哈佛大學圖書館。

采用的地圖分為含部分地理信息和較精確地理參考兩類，含部分地理信息的古地圖以經緯度測量為標志，《皇輿全覽圖》為時間起點[1]。兩種地圖都具有較高的參考價值，但囿于大部分地圖的繪制語言、測繪精度、投影方法不一，測繪月份和水位情況模糊，所以在進行水體提取之后還需根據相關記載對其進行誤差校正。

（2）遙感影像。選用Landsat系列衛(wèi)星遙感數據作為湖泊動態(tài)研究的數據源（https://www.gscloud.cn/），所選影像均處于非雨季、水位相對穩(wěn)定的2-5月（表1）。

表1 遙感影像數據Tab.1 Remote sensing image data

2 研究方法

（1）歷史圖像分析法。從相關的歷史地圖、上位規(guī)劃圖紙等圖像資料來梳理昆明—滇池城湖關系的演變軌跡。

（2）水域提取法。①歷史地圖水域提取法。古代城市地圖中攜帶大量的歷史信息[19]，故在統(tǒng)一的WGS1984坐標系下，對歷史地圖中古今不變的控制點進行配準。由于幾幅歷史地圖繪制背景不一，地圖語言多樣，存在地名辨認困難、標注位置不準確、古今地名錯位及地點消失等挑戰(zhàn)，如：1959和1906年的地圖中都出現了“Pi-chi-kuan”，而從1917年地圖推導可知為“碧鶏関”，但該點位目前已消失。故先對1959年地圖利用經緯網、控制點精確配準后確定“碧雞關”點位，并作為1917年、1906年地圖的控制點。同理，有經緯網的地圖采用控制點加經緯度的雙重標準進行配準，相鄰年代地圖由已配準的作為參考。但地圖的比例尺不一，對配準結果有一定影響。雖然該方法避免不了歷史地圖的局限性，但是能夠在一定程度上減小誤差。

②遙感影像水域提取法。為了提高湖泊提取的精度，利用Landsat系列遙感數據，采用ENVI處理結合目視解譯的方法，對現代遙感影像進行湖岸線的精確提取。具體采取的是經驗型歸一化差異水體指數方法（ENDWI），該方法對城市湖泊等特定水域的提取有著更大的優(yōu)勢[20]，計算見公式（1）。式中，Green為綠光波段，MIR為中紅外波段，NIR為近紅外波段。

（3）湖泊景觀變化指數。采用湖泊斑塊分維數、湖泊面積動態(tài)變化度和湖泊景觀破碎度三種指標量化滇池的景觀變化。

①湖泊斑塊分維數（FRAC），計算見公式（2）。式中，P為湖泊斑塊的周長，A為湖泊斑塊的面積。這個指標用于描述湖泊景觀形狀的復雜性[14,21]。其理論值介于[1.0, 2.0]，1.0代表湖泊受人為影響較大，2.0則表示湖泊斑塊形狀復雜，受人為干擾較小。

②湖泊面積動態(tài)變化度，計算見公式（3）。湖泊面積動態(tài)變化度是描述某一區(qū)域內所有湖泊或某個指定湖泊在某段時間范圍內水域面積的變化程度[22]。K為湖泊面積年變化率；Sa、Sb分別為研究時段初期及末期的湖泊面積；T為研究時長，單位為年。

③湖泊景觀破碎度（F），計算見公式（4）。式中，N為景觀斑塊數，A為景觀總面積。F值越大，景觀越破碎[14]，從而造成生物多樣性的減少。

3 滇池景觀與城市的發(fā)展軌跡

3.1 湖泊景觀變化

3.1.1 滇池形態(tài)變化

1708 - 2022年滇池的景觀分維數數值始終介于[1.10, 1.50]（表2），整體呈降—升—降的變化，說明滇池受人為干擾影響較大。其中，1708 - 1917年的湖泊分維數介于[1.10, 1.20]，人為活動對滇池的改造影響顯著，湖泊幾何形狀趨于簡單化。1917 - 1987年湖泊的景觀分維數由1.14增加至1.5，滇池受到的人為影響逐步減小，湖泊景觀形狀復雜化。1987 - 2022年，人為干擾程度有所加深，主要體現在湖體景觀的營造，包括縱深感的加強及空間豐富度的提高。此外，滇池的空間形態(tài)呈現出由東北、東南、西南岸向湖心收縮（圖2）。

表2 滇池景觀變化統(tǒng)計表Tab.2 Landscape change statistics of Lake Dianchi

圖2 1996 - 2020年的6幅土地利用變化圖Fig.2 Six land-use change maps from 1996 to 2020

3.1.2 滇池面積變化

湖泊的水體形態(tài)不僅是城市湖泊景觀空間生成的基礎，還是最易被游人感知的湖泊景觀特征[23]。從動態(tài)變化度來看，1708 - 1827年指標為0.09，表明該階段湖泊處于小幅度擴張狀態(tài)。而1827年開始湖泊持續(xù)收縮（表2），1906 - 1959年湖面呈持續(xù)大幅縮減的狀態(tài)，1959年以來湖體面積趨于穩(wěn)定。從湖泊總體動態(tài)變化度來看，數值為-0.09%，說明湖體從1708年以來總體呈收縮狀態(tài)，三百余年來共縮減119.75 km2。

為了更好地掌握滇池總體的變化趨勢，運用基于最小二乘法的一元線性回歸模型對滇池面積進行最小二乘擬合獲得湖泊面積變化率[24]，以此定量評價2022年后湖泊的消漲趨勢及面積變化幅度。這種趨勢分析方法被應用于植被動態(tài)研究[25]及湖泊動態(tài)研究[22，24]等領域。計算見公式（5），式中，n為監(jiān)測年數；a為年份序號；Sa為第a年的湖泊面積。結果得到slope值為-24.49＜0，說明滇池的面積仍呈消退趨勢。

3.1.3 滇池景觀破碎度變化

滇池湖泊的景觀破碎度經歷了“減—增—減”的過程（表2）。1987 - 2022年景觀的破碎程度相較其他時段較為顯著，1987年的景觀破碎程度達到了峰值，并逐年減少。由于歷史圖像的精度限制，1708 - 1959年的湖泊斑塊數均為1個，而1987年、2005年、2022年分別為4個、3個、2個。通過圖像解譯分析斑塊數量變化的原因：1987年的湖泊水量減少，水體斑塊因被道路、農田或裸地切割而增加。1987 - 2005年，城市建筑用地的擴張使得湖泊斑塊被填占；2005 - 2022年，破碎湖泊部分細碎斑塊被其他用地填占而減少，破碎度隨之降低。

3.1.4 環(huán)滇池“三生”空間格局變化

滇池周邊土地利用類型的變化能夠影響滇池景觀，環(huán)滇池1 km包含了如今的滇池一二級保護區(qū)。故對1996 - 2022年每隔5年的環(huán)滇池1 km土地利用類型進行監(jiān)督分類，共分為建設用地、林地、水域、耕地、裸地、草地6種（圖3）。“三生”空間是以土地的主體功能為劃分依據對國土空間進行分類，根據前人研究結果[26]以及實際情況，耕地為生產空間，建設用地為生活空間，生態(tài)空間包括林地、裸地和草地。由數據統(tǒng)計可知（表3），滇池周邊“三生空間”格局時空差異顯著，總體表現為生產空間較穩(wěn)定縮減和生活空間、生態(tài)空間波動擴張趨勢。其中，生產空間的面積減少最為顯著，集中表現在2010 - 2015時間段。這一時段也主要是生態(tài)空間增加的時區(qū)，這可能和“四退三環(huán)一護”生態(tài)建設工作的開展有關，自2008年起，五家堆濕地公園、永昌濕地、西華濕地公園等環(huán)滇池生態(tài)帶濕地公園相繼修建，增補了生態(tài)空間。

圖3 1708 - 2022年景觀湖面形態(tài)變化Fig.3 Changes in landscape lake morphology from1708 to 2022

3.2 城—湖關系演變軌跡溯源

3.2.1 五百里滇池空闊無垠、邊城壯麗

海埂自然式長堤隨著治水活動而逐漸涸出，并將靠近云南府城的濱水空間區(qū)域分割為“西湖”，后西湖因六河水利工程沼澤化，成為城市近郊的水上名勝，以濕地景觀為特色?？滴?690年，云南巡撫王繼文在滇池邊進行城外風景名勝建設，園林化營建近華浦，這是古人利用滇池臨水空間進行園林化建設的代表[27]，也是滇池面積縮小的產物。約乾隆1765年，名士孫髯翁遠眺“五百里滇池”，寫下“古今天下第一聯(lián)”，其中“蟹嶼螺洲”“蘋天葦地”“四圍香稻，萬頃晴沙，九夏芙蓉，三春楊柳”，描繪出稻田、楊柳、荷花及其他濕地植物相融的景象，是農耕景觀、濕地景觀及人工園林的結晶，也是清代滇池景觀的縮影。清代的城市發(fā)展緩慢，規(guī)模相對較小，但對湖泊的侵占和小范圍利用行為時有發(fā)生，如嘉慶1800年巡撫初彭齡主持的海口疏浚工程。這一時期城湖關系主要表現為城市對湖泊的索取，盡享得水之利。同時為了避免水患，城—湖在空間上呈現出“近湖不臨湖”[2]的格局（圖4），這一時期滇池為“城郊湖”。

圖4 清代時期城湖關系Fig.4 Relationship between the city and the lake in the Qing Dynasty

3.2.2 填湖墾田、湖退城進

民國年間，開挖河道緩解水患使得滇池面積進一步縮減。對于城市而言，滇池的“退讓”涸出土地，能滿足城市的發(fā)展需求。民國年間的城市規(guī)模表現為擴張趨勢，湖退城進，呈現出“城湖相依”的空間格局（圖5）。此外，民國裁撤云南府，拆除城墻，并提出以滇池為中心進行城市發(fā)展[28]，滇池因此產生由“城邊湖”開始向“城心湖”轉變的萌芽。隨著工業(yè)的進步，城市開始以湖泊的消耗和犧牲為代價進行城市化發(fā)展。20世紀50年代，發(fā)動“向水要田、與山謀地”的“圍海造田”運動[29]，滇池東北角發(fā)生明顯變化（圖6）。這一時期的城—湖呈現尖銳的對立關系，水體環(huán)境惡化、濱水空間景觀破壞等問題突顯。城—湖地位明顯不對等，湖泊成為城市的附屬品。

圖5 民國時期城湖關系Fig.5 Relationship between the city and the lake in the Republic of China

圖6 1959 - 1987年湖面變化Fig.6 Changes in lake surface from 1959 to 1987

3.2.3 湖域穩(wěn)定、城繞湖興

1987年之后，工業(yè)的發(fā)展推動著城市交通的完善，城市空間迅速膨脹。在內部土地資源緊缺的情況下，城市自然向風景優(yōu)美的濱水空間包圍，呈現“城繞湖興”的空間格局，滇池儼然成為“城心湖”（圖7）。隨著云南省接連出臺的《云南省滇池保護條例》等一系列文件，滇池的受保護程度加強，被重視為城市系統(tǒng)中重要的部分。城湖關系明顯緩和，并向著“城湖交融”的和諧、可持續(xù)發(fā)展方向邁進。作為文化載體的滇池，至今形成了“一面環(huán)山三面城”的景觀格局。湖面空間層次豐富，生態(tài)不斷改善，體現出生態(tài)、文化、五感體驗的融合發(fā)展。但目前的滇池仍面臨輕度污染、輕度富營養(yǎng)狀態(tài)的困境，治理工作任重而道遠。

圖7 1996年城湖關系[12]Fig.7 City-Lake relationships in 1996

3.3 演變特征

3.3.1 滇池景觀變化特征

滇池的景觀變化具有“迂回發(fā)展”的特征。1708 - 2022年，滇池的幾何形狀由簡單向復雜化發(fā)展，湖岸線藝術性提高?？臻g形態(tài)由東北、東南、西南岸向湖心緊縮。湖泊近年來較為穩(wěn)定，面積動態(tài)變化整體呈現出收縮狀態(tài)，并仍呈消退趨勢。湖泊的景觀破碎度變化經歷了“減—增—減”的過程，其中1987年的水體被切割后形成多個斑塊，景觀破碎度最高。近年來，景觀破碎程度降低，有利于生物多樣性的發(fā)展。此外，1996 - 2020年環(huán)滇池1 km的“三生空間”格局時空差異顯著，總體表現為生產空間較穩(wěn)定縮減和生活空間、生態(tài)空間波動擴張趨勢。

3.3.2 景觀演變驅動因子

從清代至今，滇池景觀的形成與演變對區(qū)域景觀產生了諸多影響，是推動地區(qū)城市化發(fā)展的典范[30]。1708 - 2022年，滇池始終受到較為明顯的人為干擾影響。其中1708 - 1917年人為活動造成的改造影響最為顯著，相應地滇池面積快速縮減。之后影響有所降低，但從1987年開始，人為干擾在一定程度上加深。在現代人工改造下，滇池景觀層級豐富、曠奧有致，實現了由單一水體向大型風景綜合體的轉變。

3.3.3 城湖關系的轉變

在中國傳統(tǒng)的山水空間范式中，“一池三山”“依山傍水”備受青睞，“湖—山—城”的景觀空間格局是先人生態(tài)智慧的體現。自清代以來，昆明—滇池的城湖關系幾經轉變，體現在城湖關系變化、城湖空間格局變化以及湖泊狀態(tài)變化三個層面。

城湖關系變化經歷了清代（1708年起）“城市對湖泊的索取”、民國（1987年前）“明顯的對立關系”以及1987 -2022年“明顯緩和，趨于和諧、永續(xù)的共生關系”的三個階段。城湖空間格局相應地呈現出“近湖不臨湖”—“城湖相依”—“城繞湖興”—“城湖交融”的變化。同時，滇池的狀態(tài)也表現出“城郊湖”—“城邊湖”—“城心湖”的轉變。

4 滇池景觀演變與城湖關系變遷的啟示

滇池是昆明市重要的基礎設施，在古代城邦軍事防御和交通運輸、現代城市景觀、生態(tài)系統(tǒng)服務等方面具有重要價值。對湖泊景觀演變和城湖關系變化的探索，能夠為當代提供警示和思考，為未來滇池景觀的保護、開發(fā)和利用的權衡提供更有利的數據及理論證據。單一湖泊的發(fā)育具有一定的特殊性和偶然性[11]，故本研究對其他相關地區(qū)的“城湖共榮”僅起到一定程度的啟示作用。

（1）適度的人為干擾能夠促進湖泊的發(fā)展。歷史上高強度的人為干預使得湖面緊縮，湖泊形態(tài)簡單化，同時湖泊面積的減小使得湖岸線長度縮減，湖泊穩(wěn)定性減弱。而適度的人為干擾能促進湖泊岸線的發(fā)育，并能夠有效控制湖泊變化。故采取適度的人為干預可以在一定程度上制約滇池持續(xù)縮減的局面，助力湖泊穩(wěn)定、良性發(fā)展。

（2）湖體斑塊需要被重視。道路修建、土地擴張等行為能夠明顯切割湖體，易造成湖體斑塊的增加及景觀的破碎。故應重視完整湖體的保留，尤其是大型的湖體斑塊，以保護城市湖泊生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及生物多樣性。

（3）有利的上位規(guī)劃能夠保護城市湖泊。1987年之后滇池面積縮減變緩、景觀破碎度減小、湖岸線復雜化，顯然和城市發(fā)展的一系列上位規(guī)劃有關。這些政策雖然一方面緣于工業(yè)發(fā)展中過度利用湖泊、謀求耕地帶來的教訓，但更是生態(tài)文明思想崛起的成果?，F代的城市發(fā)展更注重對資源的保護和節(jié)制利用，已從“增量發(fā)展”轉化為“存量發(fā)展”階段。滇池周邊的生態(tài)空間的擴張能夠明顯體現出對滇池生態(tài)系統(tǒng)的保護，故以有利的上位規(guī)劃來保護城市湖泊是切實可行的。

（4）構建和諧穩(wěn)定的城湖關系。清代昆明沿襲了“一池三山”的景觀優(yōu)勢，并在人工審美下將湖水泛濫的災區(qū)轉變?yōu)槲忠扒Ю锏囊司拥貐^(qū)，后昆明—滇池發(fā)展形成“湖山相映、城湖一體”的絕佳景觀格局[30]。城湖關系的和諧是城市可持續(xù)發(fā)展的重要基石，但歷史上很長時間表現出關系的不對等，湖泊缺乏調整的彈性空間而飽受創(chuàng)傷。所以在現代城市規(guī)劃中，要以史為鑒，提高生態(tài)意識、貫徹生態(tài)文明理念?！耙郎剿小?，營造良好的湖泊生境，并以湖體安全的站位來對城市空間進行布局調控。這樣才能尋求人—城—湖的平衡，實現城湖共生、共榮發(fā)展。

注：圖1改繪，底圖源于《云南省滇池“一湖一策”保護治理行動方案（2021 - 2023年）》；圖4改繪，底圖源于（清）黃士杰《云南省城六河圖說》；圖5改繪，底圖為《（民國）昆明市街道詳圖》的一部分；圖7改繪，底圖源于參考文獻[12]。其余圖表均由作者自繪。