皖江经济带生态环境现状遥感地质调查研究

黄燕，陈有明，杨娟

（安徽省地质调查院，安徽合肥230001）

0 引言

近十多年来，各级政府和社会一直把生态文明建设放在突出位置[1～2]，相继出台或更新了一系列生态环境保护规划(定)与政策措施等，以轻重有别、缓急有序的方式，安排部署了一系列生态地质环境调查研究工作。调查研究自然生态环境空间状态，获取相关生态因子精细数据，量化评价区域生态环境禀赋，发现影响人类生存和阻滞经济社会可持续发展的显现或潜在问题，因地制宜地提出生态环境管护的意见建议等，是政府管理的重要需求，也是社会的强烈期盼。

遥感技术用于自然生态环境调查具有宏观、高效、现势性强的特征。特别是近几年国产高分遥感技术的实质性重大进步，又带来精细化及应用成本上的巨大优势。

图1 皖江经济带遥感影像示意图Figure 1.Remote sensing image of the Wanjiang economic belt

皖江经济带位于安徽省中部，是安徽经济社会发展的精华区域，是长江经济带的一个重要组成部分[3]。皖江区跨江淮波状平原、沿江丘陵平原、皖西山地和皖南山地，地势南北高、中间低，整体上自西南向东北倾斜，总面积76000km2，包含合肥、芜湖、马鞍山、安庆、滁州、池州、铜陵、宣城8市全境及六安市的金安区和舒城县（图1）。长江自安徽西南入口，斜贯东北流出，史称八百里皖江，分割出江南和江北两大区块。流域内发育有皖河、滁河、青弋江、水阳江、秋浦河、裕溪河等一级支流。皖江两岸分布有龙感湖、大官湖、泊湖、武昌湖、升金湖、菜子湖、白荡湖等大小湖泊数百个。生态环境现状及演变具有中国陆域的许多共性，地域性特征亦很突出。前人在开展自然生态环境调查研究时，多表现在区域性上的较低精度和高精度工作的局地性，因子选择也较单一或标准不够统一，如中国地质调查局2005年启动的“长江流域基础地质环境遥感调查”工作尺度为1∶25万～1∶50万，缺失林地、草地及工矿型荒漠化因子，更由于自然生态环境因子非稳态特征性突出，政府、社会在研究生态环境时空变化特征和制定相关管护规划措施时，普遍缺乏全覆盖、高精细、现势性强的生态地质环境因子数据支撑，使得出现诸如管护规划的时效性、针对性不足等问题。

本文充分利用遥感技术，在皖江经济带快速提取了包括林地、草地、湿地、荒漠化生态地质环境因子现状信息，也是迄今为止最为精细和现势地掌握了各因子类型、面积、结构、分布特征，为开展相关区域的自然环境演化研究，提供了标准化本底数据参照，为研究区自然资源环境开发利用及管护提供了意见和建议。

1 研究方法

围绕新时期自然生态地质环境管护等重大需求，紧密结合当前区域性生态环境问题及经济社会可持续发展的长远目标，依托国产高分卫星遥感数据，以GIS 为平台，提取研究区自然生态地质环境因子现状信息，建立生态因子本底数据图库，结合前人资料，分析自然生态环境禀赋，提出管护建议，主要包括：

因子选择：结合皖江经济带自然资源环境地域特征，充分考虑地表地物分类唯一性、一致性和遥感图像可解译性等，确定生态地质环境遥感研究因子选择主要为林地、草地、湿地、荒漠化。

技术标准：所有因子分类方法均依据中国地质调查局航空物探遥感中心“要求”[4]，做到全国性的标准统一。标准中林地、草地因子分类方法(表1)参照了《土地利用现状分类》[5]；湿地因子分类(表2)参考了《湿地公约》[6]与《全国湿地资源调查与监测技术规程(试行)》[7]等标准；荒漠化(表3)分类分级参考了《联合国防治荒漠化公约》[8]。

遥感数据源：生态地质环境遥感研究选择空间分辨率为米级的国产高分卫星影像数据，包括ZY-3、GF1、GF2、天绘一号、ZY-1 02C 等，时相选择基本限定为2017年9～12月，大致相当于平水和枯水期，以此规避诸如洪泛期水体边界非稳态影响。

投影坐标系统：西安80坐标，高斯-克吕格投影，3°分带，中央经线114°。

解译精度：按照全空间分辨率精度解译，原则上按照遥感影像底图能识别最精细地物的尺度进行解译。在解译过程中，若影像空间分辨率为0.5m或1m，相应解译精度优于或达到1：5000 比例尺，2m 空间分辨率影像的解译精度优于1：10000比例尺。遥感解译总体精度原则上控制在1：5000～1：10000左右。

解译方法：针对不同地貌单元分别建立各因子遥感解译标志，以ERDAS、ARCGIS、MAPGIS等软件为平台，以人机交互解译为主[9～11]，自动提取为辅的方法完成遥感信息提取、编图及统计分析。对大面积分布、类型单一、图斑表面相对均匀因子类型，通过面向对象分类法予以自动提取，辅以少量人工编缉获取因子信息[12～13]。对水位季节性变化、海拔高度差异、地貌背景不同、遥感数据多源性等影响因子依据野外调查并参考水文数据及地形图等建立相应约束模型，依据专家经验，综合判释。

表1 生态环境因子(林地、草地)遥感调查分类Table 1.Classification of ecological environmental factors(woodland，grassland) by remote sensing survey

表2 生态环境因子(湿地)遥感调查分类Table 2.Classification of eco-environmental factors (wetland)by remote sensing survey

表3 生态环境因子(荒漠化)遥感调查分类Table 3.Classification of eco-environmental factors(desertification) by remote sensing survey

2 研究结果

研究表明，皖江经济带2017 年林地总面积24078.09km2，草 地 总 面 积572.79km2，湿 地 总 面 积11452.32km2，荒漠化面积495.13km2；区域内自然生态地质环境因子结构较为齐整，因子总体分布较为均衡，林地、湿地占比丰厚，荒漠化程度低、占比小，草地占比小。

2.1 林地与草地现状

据遥感调查数据统计，皖江经济带2017 年林地（有林地、灌木林地、其他林地）总面积24078.09km2，占皖江流域面积的31.68%（图2）；草地分天然草地、人工草地和其他草地，总面积为572.79km2，占皖江流域面积的0.8%，其中天然及人工草地占比很小（占草地总面积的0.5%）。

图2 皖江经济带林地分类统计图Figure 2.Woodland classification chart of the Wanjiang economic belt

由表4可知，就地市级行政区划而言，林地面积从大到小依次是宣城市、安庆市、池州市、滁州市、六安市、合肥市、芜湖市、马鞍山市、铜陵市，林地占国土面积比即林地覆盖率，其数值由大到小分别是池州市、宣城市、安庆市、六安市、芜湖市、马鞍山市、滁州市、铜陵市、合肥市。超过全区林地覆盖率平均值（31.37%）的有4 个市，低于平均值的有5 个市。从林地分类看，有林地、灌木林地、其他林地面积最大的均为宣城市，且以有林地为主。

由表5 可知，草地在各地级市中多以其他草地为主。草地面积由大到小依次为滁州市、安庆市、芜湖市、宣城市、合肥市、池州市、马鞍山市、六安市、铜陵市。草地占国土面积比率值从大到小依次是滁州市、芜湖市、马鞍山市、安庆市、六安市、宣城市、池州市、合肥市、铜陵市。超过全区平均值（0.75%）的有2 个市，低于平均值的有7个市。

表4 皖江经济带9城市（区）林地现状面积统计Table 4.Statistics on the status of woodland in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

表5 皖江经济带9城市（区）草地现状面积统计Table 5.Statistics on the status of grassland in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

2.2 湿地现状

遥感调查皖江经济带2017 年湿地总面积为11452.32km2，湿地类型主要包含河流、湖泊、沼泽、人工湿地四大类(图3)。

河流湿地总面积为2281.25km2，占湿地总面积的19.92%。河流湿地包括河流水面和河流滩涂，面积分别为1852.24km2、429.01km2。

湖泊湿地总面积为3123.18km2，占湿地总面积的27.27%。湖泊湿地包括永久性湖泊水面和湖泊滩涂，面积分别为3056.63km2、66.55km2。皖江经济带大、小天然湖泊共计228 个，现状面积大于100km2的有10个，大于10km2的有22 个，大 于1km2的湖泊有142个。10 个大型湖泊为巢湖(783.60km2)、大官湖(321.64km2)、龙感湖(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)，面积累计为2294.63km2，占天然湖泊总面积的75.07%，22个大于10km2的湖泊累计总面积为2624.57km2，占天然湖泊总面积的85.86%。

沼泽湿地总面积为8.95km2，不到湿地总面积的0.08%。

图3 皖江经济带湿地分类统计图Figure 3.Statistics of wetland by type in the Wanjiang economic belt

表6 皖江经济带9城市（区）湿地现状面积统计Table 6.Statistics on the status of wetlands in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

人工湿地总面积为6038.94 km2，占湿地面积的52.73%。人工湿地包括水库、淡水养殖场、坑塘、沟渠、采矿挖掘区和塌陷积水区、城市公园景观水面。

由表6可知，湿地面积由大到小依次为安庆市、合肥市、滁州市、芜湖市、马鞍山市、宣城市、池州市、六安市、铜陵市。湿地占国土面积比也就是湿地分布密度，密度值由大到小依次为马鞍山市、芜湖市、安庆市、合肥市、滁州市、六安市、池州市、铜陵市、宣城市。超过全区平均值(14.92)的有5 个市，低于平均值的有4个市。

2.3 荒漠化现状

皖江经济带2017 年荒漠化土地总面积495.13 km2，占区域国土面积的0.65%，荒漠化类型包含水蚀荒漠化和工矿型荒漠化两大类。

皖江经济带水蚀荒漠化主要分布于皖西、皖南等山地、丘陵区，总面积为255.78km2，占荒漠化土地总面积的51.66%。水蚀荒漠化程度包括轻度、中度、重度。

工矿型荒漠化主要分布于铜陵、马鞍山、巢湖、芜湖、庐枞等地区，土地总面积为239.35km2，占荒漠化土地总面积的48.34%。工矿型荒漠化单体面积多较小，主要为采石场，少数为露天采矿区。

由表7可知，就地市级行政区划而言，荒漠化土地面积由大及小依次为安庆市、宣城市、合肥市、马鞍山市、芜湖市、池州市、滁州市、铜陵市、六安市。荒漠化面积占国土面积比就是荒漠化率，数值从大到小依次为马鞍山市、芜湖市、安庆市、铜陵市、池州市、宣城市、合肥市、滁州市、六安市。超过研究区荒漠化率平均值(0.65%)的有5个市，低于平均值的有4个市。

表7 皖江经济带9城市(区)荒漠化土地现状面积统计Table 7.Statistics on current desertified land in 9 cities（districts）in the Wanjiang economic belt

3 讨论

(1)皖江经济带林地总面积24078.09km2，占国土面积的31.37%，总括林地现状特征主要有四点：一是林地面积总量大，占有显著的国土份额；二是空间分布上以大区域集块连片为主；三是山丘地区植被总体上十分密集，鲜见大区块荒山秃岭；四是林地面积虽然大，但林地结构单一，区域生态建设发展不很协调，山区生态公益林多，平原湖区生态公益林少。建议林地建设管理，不宜过度强调生态功能，应因地制宜与旅游、植物药材、果木等经济林养育培植相结合，有效提升林地区土地产出价值。根据地貌、岩土体性状和气候条件等，将林地划分为单一生态功能区、经济林功能区、综合型功能区，对单一生态功能区，政府只管封山和对当地居民实施生态补偿而不实施包括植树造林在内的任何财政性工程投入。

(2)草地总面积572.79km2，占皖江流域面积的0.8%，草地现状特征主要有三点：一是草地面积小；二是空间分布上以小块小片的方式集中分布于若干地貌区域；三是草地结构单一，天然草地、人工草地占比极小，基本为其他草地类。因此建议分地域均衡布局天然和人工草场养殖示范工程，通过食草养殖业的比较效益，驱动社会资本、技术、劳动力以市场化的模式投入到食草养殖业。

(3)湿地总面积11452.32km2，占国土面积的15.07%，湿地现状特征主要有三点：一是湿地类型齐全，区域内河流、湖泊、沼泽、人工湿地都有一定程度的发育；二是空间分布广，不仅长江主干流流域湿地发育，沿江丘陵平原、皖西山地、皖南山地区，都有湿地的分布；三是县级地域上表现为严重的湿地分布不均与湿地类型的结构不全，许多地域没有规模型沼泽发育，湖泊等湿地显著表现出地域高度集中现象。建议在山地区沟谷广布生态拦沙蓄水坝，增加沟谷湿地蓄水功能；在山间盆地、岗地低洼处，根据人口分布密度，星罗棋布的修建土塘土坑，留住汛期天然降水，提升湿地空间分布均衡性。将人工湿地布局与美丽乡村建设统筹规划。

(4)荒漠化土地总面积495.13km2，水蚀荒漠化和工矿型荒漠化面积占比接近，荒漠化现状特征有四点：一是荒漠化总面积不大但空间分布广，无论是山地区还是城市周边丘岗都有荒漠化土地分布；二是荒漠化土地类型基本以水蚀荒漠化和工矿型荒漠化为主，主要系人类生产活动所致；三是荒漠化程度普遍较低，水蚀荒漠化程度基本为轻度级；四是工矿型荒漠化周邻多为人口密集的民民点，其对空气、水土的直接污染危害性极大。建议对采石作业、工程建设、露天采矿及选洗矿石等实施精细的作业规程，予以严格的实时监控，对造成超标的空气与水土污染，实行即时关闭处理。需要特别指出的是，经与前期相关数据[14～16]比对，随着退耕还林（草）政策实施，山地丘陵区水土流失现状大为减轻[17]，水蚀荒漠化趋于稳定，生态环境总体趋好，但近些年，局域地区如宁国市，开荒种植经济果木现象较多，新增局地水土流失区，水蚀荒漠化有呈加重态势。

4 结论与建议

(1)本文以2017年高分遥感影像为基础，利用GIS技术，提取了皖江经济带大区域、高精细、现势性强的林地、草地、湿地、荒漠化生态环境因子现状信息，建立了相应因子图库，掌握了区域性统计规律性特征，为区域内资源环境开发利用及管护提供了丰富的基础成果数据，为开展域内及相关区带的生态环境演变研究提供了较为标准化的本底参照。

(2)经比照“长江流域基础地质环境遥感调查（2005～2010年）[14]”、“长江中游地区国土遥感综合调查（2015年）[15]”、“长江中游地区自然资源遥感综合调查（2016 年）[16]”相关因子调查数据，认为本区域内自然生态环境禀赋较为优越，受益于政府社会环境保护意识的增强，加之区域内有利的气候条件，非常时期大区域人为毁损自然环境的现象得到有效修复和控制，皖江区自然生态环境处于自上世纪70年代以来的最好状态。

(3)鉴于皖江经济带人口密集，经济发展负重大，在自然生态环境保护建设中，传统的退耕还林、还水（湿）等潜力有限，建议今后重心应在生态“维稳”、生态质量、生态效益上下功夫。

(4)鉴于不同时相遥感影像空间分辨率的显著差异，特别是本文应用的国产高分卫星遥感数据与1980年代资源卫星数据相比，空间分辨率显著提高，因此应用本研究成果时，虽然不存在因子统计规律性矛盾，但具体到个体，特别是小微型因子，如库塘等，或有精度级的不可比性。