1995～2013年安庆市区湿地演变及驱动机制研究

刘青，陈传明

(福建师范大学 地理科学学院，福建 福州 350007)

城市湿地是位于城市区域内或城市边缘的各类湿地，是城市生态系统重要的组成部分[1].城市湿地具有水源涵养、环境净化、气候调节、生物多样性保护等生态服务功能，合理开发利用湿地资源是城市可持续发展的重要前提[2].近年来，随着全球环境的变化、城市人口的增长、城市化进程的不断加快，城市湿地资源被大量开垦、改造以及消亡，城市湿地景观结构发生明显变化，严重威胁到湿地区域乃至城市社会经济的可持续发展[3].“海绵城市”概念的提出，进一步突出了城市湿地景观研究的价值.因此，开展城市湿地景观动态变化研究，对城市湿地保护和生态环境建设具有重要的理论参考价值和实践意义.

近年来，大量的学者从多学科角度开展了湿地的研究，这些研究主要包括以下几个方面：(1)湿地资源的动态监测与分析研究[4-6]；(2)湿地景观格局动态变化与驱动机制研究[7-9]；(3)湿地景观的综合生态效应与生态服务价值评估研究[10-11]；(4)湿地生态脆弱性研究[12-14]；(5)湿地生态系统的发展、保护与利用研究[15-17]；(6)湿地管理信息系统研究[18-20].

这些研究对我国湿地资源的合理利用开发以及湿地科学的发展都具有重要的意义，但这些研究却较少涉及城市湿地景观格局的时空动态变化研究，城市湿地研究尚处在初步发展阶段[21].本文采用面向对象分类的方法对安庆市区的湿地景观进行时空动态变化研究，更具针对性和准确性.

1 研究区概况

安庆市位于安徽省西南部，范围为115°46′～117°44′E，29°47′～31°17′N，是皖西南中心城市，也是长江沿岸著名的港口城市.安庆市区(辖迎江、大观和宜秀三区)总面积为852 km2，属于中亚热带和北亚热带季风气候过渡地带，年平均气温16.5～16.6 ℃，年平均降水量1291.3～1322.4 mm，降水丰富，四季分明，主要有长江、莲湖、菱湖等，地表水主要由雨水、江河水以及地下水补给,历年最高水位16.87～16.45 m，最低水位11.68～8.30 m，平均水深2.00～4.50 m，安庆市湿地是安庆沿江湿地系统的重要组成部分.

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

考虑数据的可获取性和遥感影像的清晰度，本研究选用的遥感数据源为美国陆地卫星(Landsat)提供的1995年9月2日的TM影像数据和2013年10月5日OLI影像数据，影像空间分辨率为30 m，云量低于5%，清晰度较高，便于目视解译和湿地信息的提取.社会经济统计数据来源于《安庆统计年鉴》以及《安庆五十年》.

2.2 数据处理

首先,在 Erdas平台上对安庆市区影像图进行解译.其次,将解译结果与其它数据源中的土地 利用类型数据进行数据对比与检核,从而得到最终解译结果.第三，在Arcgis平台上进行统计分析与制图，计算湿地类型的动态变化率.最后，讨论湿地景观演变的时空特征及驱动力因素,为安庆市区湿地生态管理与决策提供重要依据.

2.3 湿地分类系统

《湿地公约》将湿地分为天然湿地和人工湿地两类.本文借鉴已有研究成果，根据国家土地利用分类系统和安庆湿地类型特点，结合遥感影像的光谱特征，根据安庆湿地系统的具体组成情况，将安庆湿地划分为自然湿地和人工湿地，其中自然湿地包括河流湿地和滩涂湿地，人工湿地分为湖泊水库、坑塘和养殖水域[22].1995年9月和2013年10月的Landsat TM影像解译结果见图.

图1 1995、2013年安庆市区湿地分布图Fig.1 Anqing urban wetland distribution in 1995 and 2013

3 结果分析

3.1 安庆市区湿地景观格局变化分析

单一湿地类型动态度表达的是在一定时间范围内，某研究区的某种湿地类型面积变化的速率，它着重研究单个湿地类型的变化情况.单一湿地类型动态度表达式为:

(1)

式(1)中,F为研究时段内某一湿地类型动态度;Uh和Ua分别为研究期初(1995年)及研究期末(2013年)某一种湿地类型的面积,T为研究时段长,因此所得的值就是该研究区域某种湿地类型的年变化率[23].对于研究区域,1995～2013年间各种湿地类型的年变化率如表1所示.

表1 安庆市区湿地类型动态变化(1995～2013)

从表1可以看出，1995～2013年这18年间安庆市区湿地面积总体上是减少的.其中湖泊面积变化最大，2013年比1995年减少15.74 km2，变化率为19.57%，其年平均变化率为1.35%，河流沟渠和滩涂面积均有所减少，但变化不大.人工湿地类型有所增加，其中坑塘面积相较于1995年增加了0.85 km2，面积变化率达102.4%，年平均变化率最高，为2.81%.另外，养殖水域面积增加30.06%，沼泽面积增加95.45%.由数据结果可以看出，18年间安庆市区湿地面积总的趋势是：天然湿地面积减少较多，人工湿地面积和其他非湿地面积比例大幅增加，从侧面反映出安庆市区湿地面积变化受人为干扰较重.

3.2 安庆市区湿地转移矩阵分析

为了更好地了解安庆市区湿地各利用类型间的时空演变过程，以1995～2013年为一个时间段，建立安庆市区湿地利用类型转移矩阵(表2).湿地景观的变化主要表现在两个方面：一方面,因为转变为其他类型而减少；另一方面,其他类型转变成这种湿地类型而增加.湿地转移矩阵直观描述了不同湿地类型之间的转换及其结果.

1995～2013年安庆市区湿地景观各利用类型相互转化的情况：(1)天然的湖泊湿地类型主要转化天然湿地中的沼泽，以及人工湿地中的河流沟渠、坑塘和养殖水域，但转化面积幅度都不大；(2)沼泽湿地类型变化面积最大，总计减少了44.58 km2，其中沼泽转化为河流沟渠达39.95 km2，占总减少面积的89.61%；(3)人工湿地中河流沟渠增加面积最大，18年间总计增加41.75 km2，河流沟渠面积增加主要是由沼泽和滩涂转化的，二者面积的变化增加主要是受商品经济、市场经济及比较经济利益的影响；(4)值得注意的是1995～2013年间养殖水域面积，由1995年的4.99 km2减少至2013年的3.49 km2,从转移矩阵中可以看出养殖水域减少的部分主要是转化成天然湿地中的湖泊和沼泽,可以得出结论:虽然近20年安庆市区湿地景观呈人工化趋势,但由于政策以及人们的环保意识的增强等因素的影响,天然湿地面积出现小幅度增加.

表2 1995～2013年研究区湿地类型转移矩阵/km2

4 结 论

本文利用RS以及GIS技术,基于TM影像数据,分析安庆市区湿地景观格局的变化,结果表明：

(1)安庆市区湿地类型主要为湖泊、河流、库塘和水田.近20年来,湿地面积的萎缩现象非常突出,各类湿地景观间的动态变化明显，其中湖泊湿地的变化量最大.

(2)从湿地景观年变化率来看，坑塘、沼泽和其他非湿地面积呈加速扩张的趋势，其中坑塘年变化率最高，沼泽次之.说明协调区域内人口、资源 、环境与发展的关系任务较为艰巨.

此外，本研究还存在一些不确定性因素，主要有：(1)本研究选取1995年9月及2013年10月的遥感影像,虽然影像辐射特性较好及月份相近,但由于湿地景观与水位及水量有密切的关系,加之一些数据资料的缺乏,数据的缺失仍不可避免，解译结果是否与研究区域实际的水位与水量一致或者是否能代表研究区水位与水量的平均水平,仍然需要进一步讨论；(2)在安庆市区湿地景观演变的动力机制讨论中,由于资料的限制，湿地周围土地利用和土地覆盖状态的变化等因素未考虑在内，这些因素是以后研究的重点方向.