基于RS-GIS的邦克尔国家湿地公园景观变化研究

张玉琪 颜安

(新疆农业大学资源与环境学院 新疆乌鲁木齐 830025)

湿地是地球三大生态系统之一，被称为“地球之肾”，对于维护生物多样性有很重要的意义，同时，能调节气候，能降低水资源的流失[1]。国家湿地公园是组成湿地自然保护体系的重要组成部分，是湿地生态修复的重要依托，是湿地文化传播的重要载体[2]。然而，随着经济快速发展及气候的改变，湿地公园的景观发生了变化，湿地公园遭受了严重的破坏[3-4]。基于RSGIS的景观格局动态变化研究有助于掌握湿地公园发展的趋势，并且对于湿地公园的可持续发展有重要意义[5]。

目前，由于地下水资源量的迅速减少、气候变化等威胁，导致湿地公园水域面积减少、生态功能减弱等一系列问题，邦克尔国家湿地公园景观状况不容乐观。因此，对湿地公园进行湿地公园景观变化研究是为了掌握邦克尔国家湿地公园发展趋势，从而对湿地公园的恢复和保护提供基础条件。

1 研究区概况

新疆维吾尔自治区巴楚县邦克尔国家湿地公园（E77°55′～78°1′，N39°35′～39°42′）地处帕米尔高原以西、天山以南，海拔高2 000～2 500 m，湿地公园的面积约为4 936.37 hm2。2015 年12 月，经国家林业局批准正式设立。该文选取邦克尔国家湿地公园为主要研究区范围。

2 研究方法与数据来源

2.1 数据来源及影像处理

以研究区1990年、2000年、2008年、2016年及2020年6～8 月的Landsat 遥感影像数据为基础，进行监督分类及目视解译分类法，依据中国科学院土地利用覆盖分类体系，将湿地公园景观类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地，如图1所示。

图1 1990年、2000年、2008年、2016年及2020年的景观分类图

2.2 景观格局指数的选取与计算

景观格局指数能对景观类型变化的空间差异性、相关性以及规律性进行描述，目前景观格局指数的已有200多种类型[6]，其中应用最为广泛的软件是Fragstats[7]。景观格局指数的选择应结合湿地公园的气候、人文、经济等条件，能够较全面地反映出研究区的景观类型变化等信息，具有一定的生态意义[8]。不同的景观其结构特征也不同，景观格局指数也会有差异，所以运用景观格局指数来描述某一时间段内景观类型的变化[9]。

该文在前人研究的基础上进行思考[4,9-11]，再结合邦克尔国家湿地公园实际情况，从景观格局空间格局等方面选择包括斑块类型水平（Class）和景观水平（Landscape）的景观格局指数。因此，该文所选择的景观格局指数包括：斑块数量指数（NP）、斑块密度指数（PD）、最大斑块指数（LPI）、边缘密度指数（ED）、香农多样性指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）及平均斑块面积指数（FRAC_MN），运用Fragstats 4.2 软件计算研究区各时期景观指数。

2.3 湿地公园景观格局指标与驱动因素的灰色关联度计算

灰色关联度分析的原理是基于各个因素之间的几何近似，各个因素之间的阵列曲线越相似，因素之间相关性越大[12]。该文利用SPSS软件，分析各指标与景观格局指数的灰色关联度。该文所选取的8个指标分别为：国内生产总值（GDP）、年末总人口、年平均风速、年平均气温、年日照总数、年降水量、地表水资源量和研究区的植被覆盖度指标。所选取的景观格局指数分别为：水域面积、斑块数量、斑块密度、最大斑块占景观面积比例、边缘密度、平均斑块分维数、香农多样性指数与香农均匀度指数。景观类型面积分别为：草地、林地、水域、耕地、建设用地与未利用地的面积。

3 结果分析

3.1 湿地公园景观变化特征分析

通过邦克尔国家湿地公园林地、草地、水域、建筑用地、耕地及未利用地的空间分布格局（见图1）可以看出：巴楚邦克尔国际湿地公园的各个土地利用类型在1990—2020年的面积变化明显，林地面积在1990—2020年期间先减少后增加的趋势；草地面积在1990—2020 年面积增长到了1 748.10 hm2；水域面积近20 年内迅速减少，下降到521.85 hm2；未利用土地的面积在1990—2008 年增加了685.41 hm2，2008—2020 年期间减少了61.20 hm2。

3.2 湿地公园景观格局指数变化分析

根据图2可知，30年间，邦克尔国家湿地公园最大面积占面积比例的值先升高后下降，结合景观格局指数数据分析，说明了原先的优势景观水域面积不断减少，且优势程度也迅速下降的一个过程，湿地公园斑块分布均衡化较好，土地利用种类较多样，但同时湿地公园的景观破碎程度相对较高。

图2 1990—2020年景观格局指数

3.3 景观格局指数与驱动因素灰色关联度分析

邦克尔国家湿地公园于社会—经济—自然复合生态系统，景观类型变化往往受人类活动以及各类自然变化影响[13]，如经济发展、降水、气候变化等[14-15]。并且湿地公园景观的变化与城市发展及国内生产总值、人口等密切相关[16-17]。该文共选取了8 个指标与邦克尔湿地公园的景观类型面积、景观格局指数进行灰色关联度分析。

由图3 可知，人为因素GDP 与草地、建设用地、未利用土地的关联度分别为0.79、0.79、0.87，说明湿地公园内的草地、建设用地和未利用土地主要受GDP的影响。林地面积与自然因素的关联度都比较高，说明湿地公园的林地面积受年日照数、平均风速、平均气温影响较大，关联度分别为0.91、0.82、0.83。耕地面积与自然因素关联度都在0.7左右。综上所述，自然因素对于邦克尔国家湿地公园的水域、林地变化具有显著作用，对于耕地、草地的变化有一定影响。而人为因素对于邦克尔国家湿地公园的建设用地及未利用地影响较大。

图3 指标与景观格局指数的灰色关联度

4 讨论

该文是对邦克尔国家湿地公园进行湿地景观变化分析，首先对1990年、2000年、2008年、2016年及2020年这5 年的景观变化情况进行分析，再对湿地公园的景观格局指数变化进行分析，最后利用灰色关联度分析影响湿地公园景观变化的驱动因素。结果显示，景观破碎度随时间变化显著增加，景观多样性丰富，这与张伟伟[9]的研究结果相似。自然因素对于邦克尔国家湿地公园的水域面积变化具有显著作用，人为因素对于邦克尔国家湿地公园的建设用地及未利用地影响较大，与彭娜[18]的研究结果相似。

该文从30 年间的湿地公园景观变化进行了整体的分析，能够更好地体现湿地公园各景观类型变化的趋势。利用灰色关联度分析景观格局与驱动因素的关联程度，从而分析影响各类景观变化的因素。通过分析，建议从限制在湿地公园内过度放牧及保护水资源、防止污染加剧的方面对湿地公园进行保护和管理，从而减缓湿地公园水域面积的流失。

5 结论

该文主要对湿地公园景观变化进行分析研究，结果如下。

（1）对景观类型空间分布特征及面积变化分析得出：邦克尔尔国家湿地公园的各个土地利用类型在1990—2020年的面积变化明显，水域面积在30年间明显减少；草地面积在1990—2020 年逐渐增加；耕地面积呈现先增加后减少的趋势；林地面积在1990—2020年期间先减少后增加的趋势。

（2）对邦克尔国家湿地公园的景观指数分析可知：湿地公园景观类型分布较为均匀，景观多样性较好，景观破碎程度加剧。

（3）对景观类型变化的驱动因素进行分析，结果说明自然因素对于邦克尔国家湿地公园的水域、林地变化具有显著作用，对于耕地、草地的变化有一定影响；而人为因素对于邦克尔国家湿地公园的建设用地及未利用地影响较大。