滇池湖滨近60a景观格局动态变化研究

谭志卫,朱 翔,车 勇

(云南省环境科学研究院,云南昆明650034)

滇池湖滨近60a景观格局动态变化研究

谭志卫,朱 翔,车 勇

(云南省环境科学研究院,云南昆明650034)

在遥感和地理信息系统的支持下,利用1957年、1972年的正射航空影像和2009年Google earth上的高清影像作为信息源,选取了斑密度、结合度、景观多样性和优势度等指标,对滇池湖滨近60a的景观格局变化进行定量分析,并利用马尔科夫转移矩阵模型研究各类景观的转化情况。结果表明:1957～2009年,滇池湖滨的景观格局变化很大,湿地和湖泊先减少后略增加,水田和旱地面积减少,建设用地面积增加,湖滨景观趋于破碎化,景观分布趋于均匀。

景观格局;动态;湖滨;滇池

1 研究区概况

滇池位于云南省中部,东经102°37′～102°48′、北纬24°40′～25°02′。处于长江、红河、珠江三大水系分水岭地带,属金沙江水系。集水面积2920 km2,湖面多年平均水位高程188612m,与此相应的湖面面积29814km2,容积12亿m3,是云南高原面积最大的高原淡水湖。该区域地处高原,年温差较小,但日温差较大,通常可达12～20℃。具有“夏季不热、冬季不冷”,“稍阴如秋、一雨即冬”的高原季风气候特征。湖区主要土壤类型为红壤、紫色土、水稻土,还有少量沼泽土。本次研究范围为以滇池为中心向北、南和东缓冲5km,西以滇池流域界所圈定的区域,面积908174km2。

2 研究方法

2.1 技术路线

采用1957年、1972年的正射航空影像和2009年的Google earth上的高清影像(分辨率215m),影像数据质量良好,无明显云层分布,易于分辨湿地地物光谱,且研究时间上跨度较大,接近60a,能较好地反映出滇池湖滨土地利用格局变化。利用Arcview和Acr map软件对影像进行了目视解译,制作湖滨带土地利用图;采用fragstats软件计算分析景观格局的景观指数。

2.2 土地利用分类体系

本项目在初步分析项目区的自然环境概况后,根据全国和云南省土地利用二级分类系统,遥感判读可达到的精度,以及滇池湖滨特有的景观类型特点,以二级分类为依据并做适当的调整,分类系统及含义见表1。

2.3 景观空间结构指标及其计算方法

通过景观空间格局的分析可以把景观的空间特征与时间过程联系起来,以便寻找景观的变化规律[1]。景观格局指数是为定量分析景观格局而设计的反映景观结构组成和空间配置某些方面特征的指标[1,2]。本研究根据实际需要选取了斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、斑块密度指数(PD)、最大形状指数(LSI)、多样性指数(SH2 D I)、均匀度指数(SHEI)和结合度指数(COHE2 SI ON)等景观异质性指标[2～4]。

最大斑块指数LPI是一种比较简单的表示优势度的方法,能在一定程度上反映出景观中某斑块类型的优势度;最大形状指数LSI越大表示斑块越离散,形状越不规则;多样性指数SHD I的大小可以直接反映土地利用格局中斑块类型多少,也可以反映不同类型和大小的斑块的空间组成变化;均匀度指数SHEI的大小反映各土地利用斑块类型在空间上分布的均匀程度;结合度指数是指某一景观中不同斑块个体空间分布的连通程度。

3 研究结果与分析

3.1 景观格局指数分析

通过对三个时期图层的属性数据的处理以及相关的景观格局数据的计算,得到表2作为景观变化分析的依据。

(1)1957～1972斑块面积及数量分析

斑块是景观的基本单元,景观斑块的变化可以反映一个地区景观格局的变化。

表1 滇池湖滨景观类型分类体系

从表2和图1对比1957年与1972年的斑块面积指数与斑块数指数可以看出:1957～1972年,湿地、湖泊、水田斑块面积减少,其它类型斑块面积均有增加,建筑用地面积变化相对明显。主要原因为:20世纪70年代,政府的滇池修筑海堤和围湖造田政策使滇池湖滨的土地利用发生了极大变化,滇池湖面面积减少了7103km2,湿地面积减少了27131km2,减少的面积9119%转化成了耕地,湿地受到毁灭性的破坏,基本上丧失殆尽。由于城市的发展,一部分水田慢慢变成了建筑用地,反映出人类活动对滇池湖滨土地利用格局的干扰影响。从斑块的密度(图2)来看,就整个景观而言,1972年的斑块密度比1957年要大,说明破碎化程度增

大,空间异质性增强。其原因主要是大部分非湿地类型的斑块数量增加,斑块密度也增加。就单个景观而言,河渠和建筑用地的斑块密度增加,表明孔隙度增大,其分布日益相对分散;湿地、耕地和湖泊的斑块密度则有所下降,说明斑块的孔隙度下降,其分布日益相对集中。

表2 1957～2009年滇池湖滨景观类型格局指数表

(2)1972～2009斑块面积及数量分析

从表2和图3对比1972年与2009年的斑块面积指数与斑块数指数可以看出:1972～2009年,在类型上出现了大棚和菜地两种类型,湿地、湖泊、城镇和水库坑塘斑块面积增加,旱地、水田、农村居民地类型斑块面积均有减少,建筑用地面积变化相对明显。其原因为:20世纪80年代至21世纪初人们逐渐认识到围湖造田的危险性,政府改变了“围湖造田”的策略,保护滇池水域、退田还湖和保护滇池湖滨湿地的政策和措施一并出台,使滇池湖面和湿地面积都有了相应的增加。同时,由于改革开放的影响,城市化进程加速使得整个湖滨带的农业结构发生了变化,在保持粮食生产的基础上,逐步向满足市民菜篮子的需求变化,从而使水库坑塘的斑块和面积都有所增加,菜地和大棚大量出现;从整个建设用地来看斑块数有所减少而面积增加,是因为近年来昆明市城市扩张的规模很大,许多区域已连成一片。从斑块密度来看(图4),就整个景观而言,2009年的斑块密度比1972年要大,说明破碎化程度增大,空间异质性增强。其原因主要是大部分景观类型的斑块数量增加,斑块密度也增加,景观的异质性程度增加。就单个景观而言,除农村居民地和河渠外,其它类型的斑块密度均有增加。

(3)1957～2009结合度指数分析

从结合度来看,两个研究阶段的各景观类型的结合度都比较大,接近100,说明各种景观类型的联通性较好。1957年,水田的结合度最大,道路最小;1972年,湖泊的结合度最大,道路最小;2009年,各类景观的结合度在整体上比前两期有所增大,同时水田和旱地有明显的减少。究其原因,城市化发展使建筑面积不断扩大,交通线路越来越完善,但这也是以牺牲耕地为代价的。

(4)多样性和优势度分析

景观多样性指数的大小反映景观要素的多少和各景观要素所占比例的变化。滇池湖滨的多样性指数由1957年的117298上升到1972年的117856,再上升到2009年的211022,说明景观中各类景观类型所占的比例差异增大。优势度指数是描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度[1]。1957～2009年优势度指数呈上升状态,说明景观中某些景观类型的优势度地位上升,均匀度相应提高。

3.2 景观类型转化趋势分析

为了进一步了解湖滨景观格局变化的具体情况,我们以景观变化基础数据为依据,采用马尔科夫转移矩阵模型对滇池湖滨近60a来景观类型的转移情况进行分析。我们以年为单位,根据各景观类型的年平均转化率来确定景观单元的转移概率,把草地景观作为第一行,水田景观为第二行,依此类推,建立1957～1972年、1972～2009年滇池湖滨景观类型转移概率矩阵(见表3和表4)。

从表3和表4可以看出景观类型转化的趋势:1957～1972年最明显的趋势为大量的耕地转为建设用地;同时约60%的湿地转为水田,湖泊也有小面积的地段转为水田。说明这个阶段城市发展占用了很多土地。湖滨带的湿地减少,主要是由于当时 “围湖造田”的结果。1972～2009年明显的转化趋势是大量的水田和旱地转为建设用地、大棚和菜地,少量转为湿地。城市化发展和经济利益驱使人类对湖滨的开发利用逐渐增加了。

表3 1957～1972年滇池湖滨景观类型转移率

表4 1972～2009年滇池湖滨景观类型转移率

4 结论

本研究在“3S”技术的支持下,分析了滇池湖滨近60a来的土地利用景观格局的变化,表明了60a来滇池湖滨景观格局发生了较大变化,湿地和湖泊先减少后略增加,建筑用地不断扩大,景观斑块增多,湖滨生物多样性降低,系统的稳定性下降。这些表明人类活动对湖滨景观的干扰增强,城市扩张严重影响了湖滨景观格局的变化。

[1]王宪礼,肖笃宁,布仁仓,等.辽河三角洲湿地的景观格局分析[J].生态学报,1997,17(3).

[2]邬建国.景观生态学—格局、过程、尺度与等级[M].北京:高等教育出版社,2000.

[3]傅伯杰,陈利项,马克明,等.景观生态学原理及应用[M].北京:科学出版社,2002.

[4]谢炳庚,李晓青,程伟民.湿地景观生态学理论和方法研究[M].长沙:中南工业大学出版社,1997.

Dynam ic Changes of Lakeside Landscape Pattern of D ianchiLake Basin in Recent Sixty Years

TAN Zhi2wei,ZHU Xiang,CHE Yong
(Yunnan Institute of Environmental Science,Kunming Yunnan 650034 China)

By using 1957 and 1972 orthographic aerial images and 2009 high2definition images on Google earth as basic infor mation resource andwith the supportof GIS,the changesofDianchi lakeside nearly recent60 years land2 scape structure was analyzed through selecting the indices such as patch di2versity,conhesion,diversity and domi2 nance index etc..Meanwhile,the status of transform of lakeside landscape types usingMarkov model was exam2 ined.The result revealed that the changes of lakeside landscape structure was significant from 1957 to 2009,the lake and the wet2land decreased firstly,then increased slightly in recent years,the paddy field and the non2irriga2 ted far mland area decreased,and the construction land area increased,and the lakeside landscape pattern tended to be fragmental,and the distribution of lakeside tended to be even.

landscape pattern;dynamic;lakeside;Dianchi lake

X17

A

1673-9655(2010)05-0040-06

2010-06-28