濱州市濕地資源變化監(jiān)測(cè)空間動(dòng)態(tài)分析

馬 煒 劉婭惠 劉艷佳 胡靜靜 張新磊 劉增力*

（1 國(guó)家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院，北京 100714；2 濱州市自然資源和規(guī)劃局，山東 濱州 256600）

近年來(lái)，城市化發(fā)展日益加劇，濕地資源破壞加劇，濕地物種減少、面積驟縮和功能弱化等問(wèn)題突出（彭建等, 2017）。濕地資源現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化的定量監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)濕地資源長(zhǎng)期保護(hù)與利用的重要手段（劉甲紅等, 2018; 王宗明等, 2009）。目前遙感技術(shù)已在濕地資源變化監(jiān)測(cè)中得到了大量應(yīng)用，遙感技術(shù)能夠快速、大規(guī)模且周期性地獲取濕地空間分布數(shù)據(jù)，定量提取變化信息，在濕地景觀格局分析、結(jié)構(gòu)特征和發(fā)展演化等領(lǐng)域取得了大量研究成果（李加林等, 2020; 朱金峰等, 2019）。濱州市濕地資源豐富，雖已建立合理有效的濕地保護(hù)體系，但得到有效保護(hù)的濕地面積占比仍較小，在濕地生態(tài)保護(hù)進(jìn)入規(guī)范化、法治化的新階段背景下，仍面臨濕地面積萎縮、資源過(guò)度利用和生態(tài)功能減弱的挑戰(zhàn)（馬梓文, 2022）。本研究以第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)和第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用實(shí)地調(diào)研與遙感解譯相結(jié)合的方式對(duì)濱州市濕地資源動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了定量分析，以期為濱州市濕地資源的合理保護(hù)與利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

濱州市（36°41′—38°16′N，117°15′—118°37′E）東與東營(yíng)市相鄰、西臨德州市、南與淄博市相連、北面為大海，整體坐落在山東北部，總面積達(dá)9 660 km2（李苗苗等, 2023）。濱州市位于渤海海灣西南岸、黃河三角洲腹地，地處海水與河水交匯之處，特殊的地理位置使其濕地資源非常豐富。以黃河為界，濱州市北部屬于海河流域，南部屬于小清河流域，其中，海河流域包括潮河、漳衛(wèi)新河、德惠新河、秦口河、徒駭河和馬頰河等河流，小清河流域包括支脈河、孝婦河、杏花河和小清河等河流，黃河在濱州市境內(nèi)的河段有94 km長(zhǎng)，灘區(qū)面積158.8 km2。

1.2 研究方法

本文采用實(shí)地調(diào)研與遙感解譯相結(jié)合的方法，以動(dòng)態(tài)度、相對(duì)變化率和狀態(tài)指數(shù)等為具體指標(biāo)，從時(shí)間尺度上探索濱州市濕地資源動(dòng)態(tài)變化狀況。本研究數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括濱州市第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)（2020年，以下簡(jiǎn)稱“國(guó)土三調(diào)”），濱州市第二次全國(guó)濕地資源調(diào)查數(shù)據(jù)（2014年，以下簡(jiǎn)稱“濕地二調(diào)”），以及濱州市流域劃分邊界和濱州市行政邊界矢量數(shù)據(jù)等。

1.2.1 動(dòng)態(tài)度與相對(duì)變化率動(dòng)態(tài)度是指某一地類在一定時(shí)期范圍的期末與期初面積變化量與期末面積的比率（肖思思等, 2012），公式如下：

式中：D代表某一地類的動(dòng)態(tài)度，Ai和Aj分別代表期初和期末的某地類面積（hm2）。

相對(duì)變化率是指在一定時(shí)期范圍某地類局部區(qū)域與整體區(qū)域的動(dòng)態(tài)度比值（肖思思等，2012；朱會(huì)義等，2001），公式如下：

式中：K代表某地類的相對(duì)變化率，Dn和Dm分別代表某地類整體區(qū)域與局部區(qū)域的動(dòng)態(tài)度。

1.2.2 狀態(tài)指數(shù)狀態(tài)指數(shù)是指某地類轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出變化的情況，能夠體現(xiàn)該地類的“縮減”與“擴(kuò)展”趨勢(shì)（余新曉等, 2009; 仙巍等, 2005），公式如下：

式中 ：S代表某地類的狀態(tài)指數(shù)，當(dāng)0≤S≤1時(shí)，說(shuō)明該地類在某時(shí)間范圍轉(zhuǎn)入數(shù)量小于轉(zhuǎn)出數(shù)量，向“縮減”趨勢(shì)發(fā)展；當(dāng)-1≤S≤0時(shí)，說(shuō)明該地類在某時(shí)間范圍轉(zhuǎn)出數(shù)量小于轉(zhuǎn)入數(shù)量，向“擴(kuò)展”趨勢(shì)演進(jìn)。Vin為某地類在特定時(shí)間范圍的轉(zhuǎn)入數(shù)量，Vout為某地類在特定時(shí)間范圍的轉(zhuǎn)出數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 濱州市各濕地類型空間分布與數(shù)量特征

利用實(shí)地調(diào)研與遙感解譯相結(jié)合的方式對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)復(fù)查，在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量可用的前提下，以國(guó)土三調(diào)濕地類型為基準(zhǔn)，將濕地二調(diào)濕地類型進(jìn)行調(diào)整統(tǒng)一，這樣不僅能夠?qū)罄m(xù)分析構(gòu)建統(tǒng)一基準(zhǔn)，而且避免了國(guó)土三調(diào)和濕地二調(diào)調(diào)查結(jié)果在不同分類方法上引起的差異（表1）。

表1 濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)濕地類型對(duì)照表Table 1 Comparison of wetland types between the second national wetland resources survey (2nd-wetland survey, the same as below) and the third national land resource survey (3th-land survey, the same as below)

濱州市濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型分布見(jiàn)圖1。從圖1可看出：濱州市濕地主要分布在濱州北部地區(qū)，以淺海濕地、沿海灘涂和鹽田為主，其他濕地類型如河流水面、坑塘水面、水庫(kù)水面等濕地類型零星分布于濱州市各縣（區(qū)）。從“濕地二調(diào)”（2014）（圖1a）到“國(guó)土三調(diào)”（2020年）（圖1 b），濕地總體分布狀況存在一定的變化，如北部淺海濕地減少，沿海灘涂和鹽田邊界發(fā)生明顯變動(dòng)，其他濕地類型在各縣（區(qū)）均有不同程度地增減。

圖1 濱州濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型分布Fig.1 Distributions of wetland types from 2nd-wetland survey and 3th-land survey in Binzhou

2014年濱州市濕地面積為175 988 hm2，2020年增加至181 866 hm2，增加了3.34%（表2）。干渠、河流水面、湖泊、坑塘水面、內(nèi)陸灘涂、水工用地、水庫(kù)水面和沿海灘涂等濕地面積增加，而溝渠、淺海濕地、鹽田等濕地面積有所減少。在濕地二調(diào)中沒(méi)有統(tǒng)計(jì)干渠、湖泊和水工用地濕地類型，而國(guó)土三調(diào)統(tǒng)計(jì)了這3種濕地類型。

表2 濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型面積Table 2 Areas of different wetland types from 2ndwetland survey and 3th-land survey in Binzhou

2.2 各濕地類型與非濕地間的轉(zhuǎn)化分析

濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型間轉(zhuǎn)移矩陣見(jiàn)表3。由表3可知：2014—2020年溝渠主要轉(zhuǎn)化為河流水面和非濕地，河流水面主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)陸灘涂和非濕地，坑塘水面主要轉(zhuǎn)化為鹽田和非濕地。內(nèi)陸灘涂主要轉(zhuǎn)化為非濕地，淺海濕地主要轉(zhuǎn)化為沿海灘涂，水庫(kù)水面主要轉(zhuǎn)化為非濕地，沿海灘涂主要轉(zhuǎn)化為淺海濕地和鹽田。鹽田主要轉(zhuǎn)化為淺海濕地和非濕地，非濕地主要轉(zhuǎn)化為河流水面和坑塘水面。各濕地類型共有17 244 hm2轉(zhuǎn)化為非濕地，而非濕地共有23 121 hm2轉(zhuǎn)化為濕地。

表3 濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型間轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 Transition matrix for wetland types’ areas from 2nd-wetland survey and 3th-land survey in Binzhou

2.3 各濕地類型面積變化與動(dòng)態(tài)度分析

濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型面積變化量與動(dòng)態(tài)度統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表4。由表4可知：鹽田面積變化最大，2020年減少5 456 hm2，其次是內(nèi)陸灘涂，2020年面積增加5 158 hm2，再次是淺海濕地，2020年面積減少5 019 hm2，面積變化最小的濕地類型為水庫(kù)水面，僅增加202 hm2。干渠、溝渠、湖泊水面、內(nèi)陸灘涂、水工用地等濕地類型的動(dòng)態(tài)度均為1.0，說(shuō)明這些濕地類型的變化較為明顯，而淺海濕地、水庫(kù)水面和鹽田動(dòng)態(tài)度分別為0.1、0和0.1，說(shuō)明這些濕地類型的變化相對(duì)較小。

表4 濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各濕地類型面積變化與動(dòng)態(tài)度Table 4 Area changes and dynamic degree for wetland from 2nd-wetland survey and 3th-land survey in Binzhou

2.4 不同區(qū)域濕地變化特征分析

2.4.1 各縣（區(qū)）濕地變化量與變化率濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各縣（區(qū)）各濕地類型的總變化量與變化率統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表5。由表5可知：無(wú)棣縣濕地增加最多，達(dá)10 624 hm2；沾化區(qū)的濕地增加量次之，為10 386 hm2；鄒平市增加最最小，為222 hm2。從相對(duì)變化率的角度來(lái)看，沾化區(qū)的相對(duì)變化率最大，達(dá)1.29；惠民縣的相對(duì)變化率最小，為0.48。

表5 各縣（區(qū)）濕地變化量與相對(duì)變化率Table 5 Wetland area variation and relative change rate for different countrys in Binzhou

2.4.2 各流域濕地變化量與變化率濕地二調(diào)與國(guó)土三調(diào)各流域各濕地類型的總變化量與變化率統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表6。由表6可知：徒駭河濕地增加最多，達(dá)6 987 hm2；小清河濕地增加次之，增加1 126 hm2；黃河濕地增加較小，僅增加41 hm2。從相對(duì)變化率的角度來(lái)看，小清河最大，達(dá)1.34，說(shuō)明小清河的濕地變化相對(duì)劇烈；黃河濕地的相對(duì)變化率最小，為0.13。

表6 各流域濕地變化量與相對(duì)變化率Table 6 Wetland area variation and relative change rate for different watersheds in Binzhou

2.5 濕地變化趨勢(shì)特征分析

濱州市、各縣（區(qū)）、各流域不同濕地類型的狀態(tài)指數(shù)見(jiàn)表7。由表7可看出：干渠、水工用地、內(nèi)陸灘涂的狀態(tài)指數(shù)在各區(qū)域均為或接近-1，表明這些濕地類型在2014—2020年處于從無(wú)到有的“擴(kuò)展”趨勢(shì)。另外，除惠民縣和黃河以外的河流水面，以及除博興縣和小清河以外的坑塘水面，均向“ 擴(kuò)展”趨勢(shì)發(fā)展。濱州市、無(wú)棣縣和徒駭河的湖泊水面也處于從無(wú)到有的“擴(kuò)展”趨勢(shì)。水庫(kù)水面在濱城區(qū)、博興縣、惠民縣、陽(yáng)信縣、鄒平市和小清河向“縮減”趨勢(shì)發(fā)展，其余地區(qū)為“擴(kuò)展”趨勢(shì)。淺海濕地僅在徒駭河流域處于“擴(kuò)展”趨勢(shì)；鹽田僅在沾化區(qū)處于“擴(kuò)展”趨勢(shì)；沿海灘涂在濱州市和無(wú)棣縣處于“擴(kuò)展”趨勢(shì)，而在沾化區(qū)向“縮減”趨勢(shì)發(fā)展；溝渠在各區(qū)域均向“ 縮減”趨勢(shì)發(fā)展。

表7 濱州各區(qū)域不同濕地類型狀態(tài)指數(shù)Table 7 Situation index of wetland types for different regions in Binzhou

3 討論

濕地面積減少、生態(tài)功能退化是我國(guó)濕地保護(hù)面臨的重要挑戰(zhàn)（孫秋榮，2023），為充分發(fā)揮第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查成果在國(guó)土空間管理中的“統(tǒng)一底版”作用，國(guó)家林業(yè)和草原局已組織完成“林草濕數(shù)據(jù)與第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)接融合”工作，即依據(jù)國(guó)土三調(diào)成果,厘清濕地的現(xiàn)狀范圍界線，解決地類交叉重疊問(wèn)題。在實(shí)際工作中，按照國(guó)土三調(diào)分類標(biāo)準(zhǔn)所涉及的森林沼澤、灌叢沼澤、沼澤草地、其他沼澤地、沿海灘涂、內(nèi)陸灘涂和紅樹(shù)林地7類濕地，如若濕地斑塊界線與國(guó)土三調(diào)濕地不一致，直接沿用國(guó)土三調(diào)地類信息。

本研究采用國(guó)土三調(diào)地類和濕地二調(diào)的圖斑界線，結(jié)合相關(guān)資料或現(xiàn)地情況，進(jìn)行濕地圖斑界線的細(xì)劃或修正，數(shù)據(jù)成果也可供國(guó)土變更調(diào)查的核實(shí)變更。本研究融合兩種調(diào)查數(shù)據(jù)，提出可行的兩個(gè)階段和兩種數(shù)據(jù)來(lái)源的濕地資源變化監(jiān)測(cè)方法，可為濱州濕地資源的合理保護(hù)與利用提供科學(xué)依據(jù)，可適當(dāng)推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

本研究基于濕地二調(diào)和國(guó)土三調(diào)的濕地調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)濱州市各濕地類型的空間分布格局、數(shù)量變化特征、動(dòng)態(tài)度以及狀態(tài)指數(shù)等進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

1）濱州北部地區(qū)是濕地的主要分布區(qū)域，2014年濱州市濕地總面積為175 988 hm2，2020年增加至181 866 hm2，且在各濕地類型中，鹽田面積最大，2014年為83 620 hm2，2020年為78 164 hm2。

2）2014—2020年各濕地類型間轉(zhuǎn)化面積相對(duì)較大，各濕地類型與非濕地間的轉(zhuǎn)化也相對(duì)較多，其中各濕地類型共有17 244 hm2轉(zhuǎn)化為非濕地，而非濕地共有23 121 hm2轉(zhuǎn)化為濕地。

3）從狀態(tài)指數(shù)計(jì)算結(jié)果來(lái)看，干渠、河流水面、湖泊水面、坑塘水面、內(nèi)陸灘涂、水工用地、水庫(kù)水面、沿海灘涂等濕地類型大多處于“擴(kuò)展”趨勢(shì)，溝渠、淺海濕地、鹽田等濕地類型大多處于“縮減”趨勢(shì)。