清代以来（1708 - 2022年）滇池景观演变与城湖关系研究

杨 奥 魏 雯 王亚萍

（昆明理工大学建筑与城市规划学院，昆明 650500）

湖泊是城市景观的重要组成部分，以高原明珠滇池为研究对象，探析清代以来（1708 - 2022年）湖泊景观演变特征，并探讨城湖关系的演变历程。主要结论如下：（1）滇池的景观变化具有“迂回发展”的特征。滇池的几何形状由简单向复杂化发展，空间形态由东北、东南、西南岸向湖心紧缩。总体面积动态变化整体呈现出收缩的状态，并仍呈消退趋势。景观破碎度经历了“减—增—减”的过程。此外，1996 - 2020年“三生空间”格局总体表现为生产空间较稳定缩减和生活空间、生态空间波动扩张趋势。（2）滇池始终受到较为明显的人为干扰影响。（3）城湖关系经历了清代（1708年起）“城市对湖泊的索取”、民国（1987年前）“明显的对立关系”以及1987 - 2022年“明显缓和，趋于和谐、永续的共生关系”的三个阶段。城湖空间格局相应呈现出“近湖不临湖”—“城湖相依”—“城绕湖兴”—“城湖交融”的变化。同时，滇池也表现出“城郊湖”—“城边湖”至“城心湖”的状态转变。研究成果对滇池未来的保护和开发、城湖共荣以及在其他地区构建和谐稳定的城湖关系等方面具有借鉴意义。

景观演变；城湖关系；历史地图；遥感影像；滇池

《论语》中写道“智者乐水，仁者乐山”，在中国传统山水观中，水景被赋予了深邃的意境和极高的精神内涵。如果说“天人合一”是古人对待自然的敬畏观，那么“逐水而居”“择水则憩”便是中国自古以来的生活追求。作为重要的国土空间资源，湖泊对区域生态环境、经济发展极为重要[1]。同时，受自然观的影响，“城—湖”关系也在不断地发生转变。宏观层面，农业文明时期—工业文明时期—生态文明时期的不同阶段呈现出城市对湖泊的敬畏和依附、城湖对立和趋于和谐共处的变化[2]。微观层面，杭州的城湖关系从城湖分离、“东城西湖”隔绝，发展至“西湖入城”合璧[3-4]；学者通过共生协调度模型分析，表明合肥—巢湖的关系已进入城湖互利共生早期阶段[5]。

昆明是中国历史名城之一，而滇池最初形成距今大约有三万年左右，湖—城共同创造出人地共生、璀璨耀眼的高原湖泊文明。目前湖泊演变的研究内容涵盖了大尺度湖泊形态变迁[6-7]和小尺度水景观变迁[8-9]两个方面。对于湖泊景观变迁，有探究景观结构变化的湿地景观演变[10]、湖岸线形态变化[11]、湖滨带土地利用变化[12]、湖泊水系演变[9,13]的研究，还有采用湖泊面积萎缩率、湖泊斑块分维数、湖泊景观破碎度描述湖泊景观变化的研究[14]。目前，对滇池的研究集中在水质时空演变[15]、流域景观格局优化[16]、湖泊富营养化[17]等领域，鲜见湖泊景观和城湖关系变迁的研究。因此，滇池景观在长时间序列中是如何演化以及城湖关系是怎样转变的问题，是本文解决的重点。

相关研究指出：于滇池而言，远古时期至元代之前的主要影响因素为气候，而从元代开始人类活动影响显著[18]。随着元代中庆城的建立，城湖矛盾突显，正如《元史·张立道传》所载：“……夏潦暴至，必冒城郭……。”同时，行政中心的转移，昆明人地矛盾爆发，水利兴修狂潮刮起，“滇池之水皆首为灌溉之利”。元代为滇池景观产生明显变化伊始，但囿于元、明舆图信息表达的模糊性和意向性，复原精度低。而清朝测绘技术的成就在历史上是空前的，1708年始康熙帝组建测绘团队，应用西方先进的绘图技术问世了中国第一张精确的全国标准疆域图——《皇舆全览图》。地图采用桑逊投影[1]，该图不仅代表着当时最先进的地理知识，还被后世公认为是国家统一的重要标志。此外，清代至今的滇池景观及城湖关系发生了明显变化。但目前滇池的研究主要集中在现代的时间切片上，鲜见针对古今长时间序列下的探讨。故本文拟聚焦于清代之后（1708 - 2022年）这一特定时段，以滇池为研究对象，探析300年来滇池景观变迁与城湖关系的演变特征，以期为滇池以及其他城市湖泊的“城湖共荣”可持续发展提供参考。

1 研究对象和数据来源

1.1 研究对象

滇池，是中国第六大内陆淡水湖，云南的九大高原湖泊之首。在古时又被称为大泽、滇南泽、昆阳湖抑或昆阳海。滇池由草海和外海组成（图1），被誉为“高原明珠”，也是昆明的“母亲湖”。作为著名的风景名胜区，滇池周边景观丰富，历史底蕴厚重。但伴随着近代以来城市化的快速推进，现代的滇池也面临着复杂的生态困境。

图1 滇池现状Fig.1 Status of Lake Dianchi

1.2 数据来源

采用最能直观反映滇池景观及城湖关系变化的历史地图和精确的现代遥感影像，解译串接完整的时间序列。

（1）古地图。对于滇池形态的矢量化处理，本文共采用5幅历史地图，除《皇舆全览图》外，均来源于整合了British Library、Harvard Library、the David Rumsey Map Collection等世界上各大权威机构和地图中心数字地图图像资源的Old Maps Online网站（https://www.oldmapsonline.org/）。1708年《皇舆全览分省图之云南舆图》收录于《清廷三大实测全图》，比例尺为1∶400 000；1827年地图比例尺为1∶1 641 836，来源于《大卫·拉姆齐地图集》。斯坦福图书馆的大卫·拉姆齐地图中心是世界知名地图博物馆之一，开放了大量在线资源；1906年地图比例尺为1∶500 000，来源于波尔蒙田大学线上图书馆；1917年《中国新舆图》收录于《民国时期中国地图集》，比例尺为1∶2 750 000，来源于《大卫·拉姆齐地图集》；1959年地图比例尺为1∶2 500 000，来源于哈佛大学图书馆。

采用的地图分为含部分地理信息和较精确地理参考两类，含部分地理信息的古地图以经纬度测量为标志，《皇舆全览图》为时间起点[1]。两种地图都具有较高的参考价值，但囿于大部分地图的绘制语言、测绘精度、投影方法不一，测绘月份和水位情况模糊，所以在进行水体提取之后还需根据相关记载对其进行误差校正。

（2）遥感影像。选用Landsat系列卫星遥感数据作为湖泊动态研究的数据源（https://www.gscloud.cn/），所选影像均处于非雨季、水位相对稳定的2-5月（表1）。

表1 遥感影像数据Tab.1 Remote sensing image data

2 研究方法

（1）历史图像分析法。从相关的历史地图、上位规划图纸等图像资料来梳理昆明—滇池城湖关系的演变轨迹。

（2）水域提取法。①历史地图水域提取法。古代城市地图中携带大量的历史信息[19]，故在统一的WGS1984坐标系下，对历史地图中古今不变的控制点进行配准。由于几幅历史地图绘制背景不一，地图语言多样，存在地名辨认困难、标注位置不准确、古今地名错位及地点消失等挑战，如：1959和1906年的地图中都出现了“Pi-chi-kuan”，而从1917年地图推导可知为“碧鶏関”，但该点位目前已消失。故先对1959年地图利用经纬网、控制点精确配准后确定“碧鸡关”点位，并作为1917年、1906年地图的控制点。同理，有经纬网的地图采用控制点加经纬度的双重标准进行配准，相邻年代地图由已配准的作为参考。但地图的比例尺不一，对配准结果有一定影响。虽然该方法避免不了历史地图的局限性，但是能够在一定程度上减小误差。

②遥感影像水域提取法。为了提高湖泊提取的精度，利用Landsat系列遥感数据，采用ENVI处理结合目视解译的方法，对现代遥感影像进行湖岸线的精确提取。具体采取的是经验型归一化差异水体指数方法（ENDWI），该方法对城市湖泊等特定水域的提取有着更大的优势[20]，计算见公式（1）。式中，Green为绿光波段，MIR为中红外波段，NIR为近红外波段。

（3）湖泊景观变化指数。采用湖泊斑块分维数、湖泊面积动态变化度和湖泊景观破碎度三种指标量化滇池的景观变化。

①湖泊斑块分维数（FRAC），计算见公式（2）。式中，P为湖泊斑块的周长，A为湖泊斑块的面积。这个指标用于描述湖泊景观形状的复杂性[14,21]。其理论值介于[1.0, 2.0]，1.0代表湖泊受人为影响较大，2.0则表示湖泊斑块形状复杂，受人为干扰较小。

②湖泊面积动态变化度，计算见公式（3）。湖泊面积动态变化度是描述某一区域内所有湖泊或某个指定湖泊在某段时间范围内水域面积的变化程度[22]。K为湖泊面积年变化率；Sa、Sb分别为研究时段初期及末期的湖泊面积；T为研究时长，单位为年。

③湖泊景观破碎度（F），计算见公式（4）。式中，N为景观斑块数，A为景观总面积。F值越大，景观越破碎[14]，从而造成生物多样性的减少。

3 滇池景观与城市的发展轨迹

3.1 湖泊景观变化

3.1.1 滇池形态变化

1708 - 2022年滇池的景观分维数数值始终介于[1.10, 1.50]（表2），整体呈降—升—降的变化，说明滇池受人为干扰影响较大。其中，1708 - 1917年的湖泊分维数介于[1.10, 1.20]，人为活动对滇池的改造影响显著，湖泊几何形状趋于简单化。1917 - 1987年湖泊的景观分维数由1.14增加至1.5，滇池受到的人为影响逐步减小，湖泊景观形状复杂化。1987 - 2022年，人为干扰程度有所加深，主要体现在湖体景观的营造，包括纵深感的加强及空间丰富度的提高。此外，滇池的空间形态呈现出由东北、东南、西南岸向湖心收缩（图2）。

表2 滇池景观变化统计表Tab.2 Landscape change statistics of Lake Dianchi

图2 1996 - 2020年的6幅土地利用变化图Fig.2 Six land-use change maps from 1996 to 2020

3.1.2 滇池面积变化

湖泊的水体形态不仅是城市湖泊景观空间生成的基础，还是最易被游人感知的湖泊景观特征[23]。从动态变化度来看，1708 - 1827年指标为0.09，表明该阶段湖泊处于小幅度扩张状态。而1827年开始湖泊持续收缩（表2），1906 - 1959年湖面呈持续大幅缩减的状态，1959年以来湖体面积趋于稳定。从湖泊总体动态变化度来看，数值为-0.09%，说明湖体从1708年以来总体呈收缩状态，三百余年来共缩减119.75 km2。

为了更好地掌握滇池总体的变化趋势，运用基于最小二乘法的一元线性回归模型对滇池面积进行最小二乘拟合获得湖泊面积变化率[24]，以此定量评价2022年后湖泊的消涨趋势及面积变化幅度。这种趋势分析方法被应用于植被动态研究[25]及湖泊动态研究[22，24]等领域。计算见公式（5），式中，n为监测年数；a为年份序号；Sa为第a年的湖泊面积。结果得到slope值为-24.49＜0，说明滇池的面积仍呈消退趋势。

3.1.3 滇池景观破碎度变化

滇池湖泊的景观破碎度经历了“减—增—减”的过程（表2）。1987 - 2022年景观的破碎程度相较其他时段较为显著，1987年的景观破碎程度达到了峰值，并逐年减少。由于历史图像的精度限制，1708 - 1959年的湖泊斑块数均为1个，而1987年、2005年、2022年分别为4个、3个、2个。通过图像解译分析斑块数量变化的原因：1987年的湖泊水量减少，水体斑块因被道路、农田或裸地切割而增加。1987 - 2005年，城市建筑用地的扩张使得湖泊斑块被填占；2005 - 2022年，破碎湖泊部分细碎斑块被其他用地填占而减少，破碎度随之降低。

3.1.4 环滇池“三生”空间格局变化

滇池周边土地利用类型的变化能够影响滇池景观，环滇池1 km包含了如今的滇池一二级保护区。故对1996 - 2022年每隔5年的环滇池1 km土地利用类型进行监督分类，共分为建设用地、林地、水域、耕地、裸地、草地6种（图3）。“三生”空间是以土地的主体功能为划分依据对国土空间进行分类，根据前人研究结果[26]以及实际情况，耕地为生产空间，建设用地为生活空间，生态空间包括林地、裸地和草地。由数据统计可知（表3），滇池周边“三生空间”格局时空差异显著，总体表现为生产空间较稳定缩减和生活空间、生态空间波动扩张趋势。其中，生产空间的面积减少最为显著，集中表现在2010 - 2015时间段。这一时段也主要是生态空间增加的时区，这可能和“四退三环一护”生态建设工作的开展有关，自2008年起，五家堆湿地公园、永昌湿地、西华湿地公园等环滇池生态带湿地公园相继修建，增补了生态空间。

图3 1708 - 2022年景观湖面形态变化Fig.3 Changes in landscape lake morphology from1708 to 2022

3.2 城—湖关系演变轨迹溯源

3.2.1 五百里滇池空阔无垠、边城壮丽

海埂自然式长堤随着治水活动而逐渐涸出，并将靠近云南府城的滨水空间区域分割为“西湖”，后西湖因六河水利工程沼泽化，成为城市近郊的水上名胜，以湿地景观为特色。康熙1690年，云南巡抚王继文在滇池边进行城外风景名胜建设，园林化营建近华浦，这是古人利用滇池临水空间进行园林化建设的代表[27]，也是滇池面积缩小的产物。约乾隆1765年，名士孙髯翁远眺“五百里滇池”，写下“古今天下第一联”，其中“蟹屿螺洲”“苹天苇地”“四围香稻，万顷晴沙，九夏芙蓉，三春杨柳”，描绘出稻田、杨柳、荷花及其他湿地植物相融的景象，是农耕景观、湿地景观及人工园林的结晶，也是清代滇池景观的缩影。清代的城市发展缓慢，规模相对较小，但对湖泊的侵占和小范围利用行为时有发生，如嘉庆1800年巡抚初彭龄主持的海口疏浚工程。这一时期城湖关系主要表现为城市对湖泊的索取，尽享得水之利。同时为了避免水患，城—湖在空间上呈现出“近湖不临湖”[2]的格局（图4），这一时期滇池为“城郊湖”。

图4 清代时期城湖关系Fig.4 Relationship between the city and the lake in the Qing Dynasty

3.2.2 填湖垦田、湖退城进

民国年间，开挖河道缓解水患使得滇池面积进一步缩减。对于城市而言，滇池的“退让”涸出土地，能满足城市的发展需求。民国年间的城市规模表现为扩张趋势，湖退城进，呈现出“城湖相依”的空间格局（图5）。此外，民国裁撤云南府，拆除城墙，并提出以滇池为中心进行城市发展[28]，滇池因此产生由“城边湖”开始向“城心湖”转变的萌芽。随着工业的进步，城市开始以湖泊的消耗和牺牲为代价进行城市化发展。20世纪50年代，发动“向水要田、与山谋地”的“围海造田”运动[29]，滇池东北角发生明显变化（图6）。这一时期的城—湖呈现尖锐的对立关系，水体环境恶化、滨水空间景观破坏等问题突显。城—湖地位明显不对等，湖泊成为城市的附属品。

图5 民国时期城湖关系Fig.5 Relationship between the city and the lake in the Republic of China

图6 1959 - 1987年湖面变化Fig.6 Changes in lake surface from 1959 to 1987

3.2.3 湖域稳定、城绕湖兴

1987年之后，工业的发展推动着城市交通的完善，城市空间迅速膨胀。在内部土地资源紧缺的情况下，城市自然向风景优美的滨水空间包围，呈现“城绕湖兴”的空间格局，滇池俨然成为“城心湖”（图7）。随着云南省接连出台的《云南省滇池保护条例》等一系列文件，滇池的受保护程度加强，被重视为城市系统中重要的部分。城湖关系明显缓和，并向着“城湖交融”的和谐、可持续发展方向迈进。作为文化载体的滇池，至今形成了“一面环山三面城”的景观格局。湖面空间层次丰富，生态不断改善，体现出生态、文化、五感体验的融合发展。但目前的滇池仍面临轻度污染、轻度富营养状态的困境，治理工作任重而道远。

图7 1996年城湖关系[12]Fig.7 City-Lake relationships in 1996

3.3 演变特征

3.3.1 滇池景观变化特征

滇池的景观变化具有“迂回发展”的特征。1708 - 2022年，滇池的几何形状由简单向复杂化发展，湖岸线艺术性提高。空间形态由东北、东南、西南岸向湖心紧缩。湖泊近年来较为稳定，面积动态变化整体呈现出收缩状态，并仍呈消退趋势。湖泊的景观破碎度变化经历了“减—增—减”的过程，其中1987年的水体被切割后形成多个斑块，景观破碎度最高。近年来，景观破碎程度降低，有利于生物多样性的发展。此外，1996 - 2020年环滇池1 km的“三生空间”格局时空差异显著，总体表现为生产空间较稳定缩减和生活空间、生态空间波动扩张趋势。

3.3.2 景观演变驱动因子

从清代至今，滇池景观的形成与演变对区域景观产生了诸多影响，是推动地区城市化发展的典范[30]。1708 - 2022年，滇池始终受到较为明显的人为干扰影响。其中1708 - 1917年人为活动造成的改造影响最为显著，相应地滇池面积快速缩减。之后影响有所降低，但从1987年开始，人为干扰在一定程度上加深。在现代人工改造下，滇池景观层级丰富、旷奥有致，实现了由单一水体向大型风景综合体的转变。

3.3.3 城湖关系的转变

在中国传统的山水空间范式中，“一池三山”“依山傍水”备受青睐，“湖—山—城”的景观空间格局是先人生态智慧的体现。自清代以来，昆明—滇池的城湖关系几经转变，体现在城湖关系变化、城湖空间格局变化以及湖泊状态变化三个层面。

城湖关系变化经历了清代（1708年起）“城市对湖泊的索取”、民国（1987年前）“明显的对立关系”以及1987 -2022年“明显缓和，趋于和谐、永续的共生关系”的三个阶段。城湖空间格局相应地呈现出“近湖不临湖”—“城湖相依”—“城绕湖兴”—“城湖交融”的变化。同时，滇池的状态也表现出“城郊湖”—“城边湖”—“城心湖”的转变。

4 滇池景观演变与城湖关系变迁的启示

滇池是昆明市重要的基础设施，在古代城邦军事防御和交通运输、现代城市景观、生态系统服务等方面具有重要价值。对湖泊景观演变和城湖关系变化的探索，能够为当代提供警示和思考，为未来滇池景观的保护、开发和利用的权衡提供更有利的数据及理论证据。单一湖泊的发育具有一定的特殊性和偶然性[11]，故本研究对其他相关地区的“城湖共荣”仅起到一定程度的启示作用。

（1）适度的人为干扰能够促进湖泊的发展。历史上高强度的人为干预使得湖面紧缩，湖泊形态简单化，同时湖泊面积的减小使得湖岸线长度缩减，湖泊稳定性减弱。而适度的人为干扰能促进湖泊岸线的发育，并能够有效控制湖泊变化。故采取适度的人为干预可以在一定程度上制约滇池持续缩减的局面，助力湖泊稳定、良性发展。

（2）湖体斑块需要被重视。道路修建、土地扩张等行为能够明显切割湖体，易造成湖体斑块的增加及景观的破碎。故应重视完整湖体的保留，尤其是大型的湖体斑块，以保护城市湖泊生态系统的稳定性以及生物多样性。

（3）有利的上位规划能够保护城市湖泊。1987年之后滇池面积缩减变缓、景观破碎度减小、湖岸线复杂化，显然和城市发展的一系列上位规划有关。这些政策虽然一方面缘于工业发展中过度利用湖泊、谋求耕地带来的教训，但更是生态文明思想崛起的成果。现代的城市发展更注重对资源的保护和节制利用，已从“增量发展”转化为“存量发展”阶段。滇池周边的生态空间的扩张能够明显体现出对滇池生态系统的保护，故以有利的上位规划来保护城市湖泊是切实可行的。

（4）构建和谐稳定的城湖关系。清代昆明沿袭了“一池三山”的景观优势，并在人工审美下将湖水泛滥的灾区转变为沃野千里的宜居地区，后昆明—滇池发展形成“湖山相映、城湖一体”的绝佳景观格局[30]。城湖关系的和谐是城市可持续发展的重要基石，但历史上很长时间表现出关系的不对等，湖泊缺乏调整的弹性空间而饱受创伤。所以在现代城市规划中，要以史为鉴，提高生态意识、贯彻生态文明理念。“依山水而行”，营造良好的湖泊生境，并以湖体安全的站位来对城市空间进行布局调控。这样才能寻求人—城—湖的平衡，实现城湖共生、共荣发展。

注：图1改绘，底图源于《云南省滇池“一湖一策”保护治理行动方案（2021 - 2023年）》；图4改绘，底图源于（清）黄士杰《云南省城六河图说》；图5改绘，底图为《（民国）昆明市街道详图》的一部分；图7改绘，底图源于参考文献[12]。其余图表均由作者自绘。