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嫩江源区南瓮河湿地动态变化遥感监测

刘源  
【摘要】:湿地是位于水陆交互地带的独特自然生态系统,被誉为“地球之肾”,在生物多样性保护和维持生态平衡等方面具有非常重要且不可替代的生态服务功能。然而湿地也是全球受自然与人类活动干扰最为严重的自然生态系统之一,特别我国经济快速发展与巨大的人口压力,人地矛盾突出,湿地被干扰与资源被破坏的问题尤为严重,导致了一系列的自然与生态环境问题,制约着经济与社会发展,我国湿地的信息化管理与决策亟待加强。寒区湿地是我国的一种极为重要的湿地类型,在全国范围内有超过半数的自然湿地为寒区湿地,且很多还是江河源区的重要水源涵养地,在生态保护与利用上具有极高的价值。嫩江源区南瓮河湿地保护区是嫩江水系的主要发源地,该保护区是我国唯一的以寒温带森林湿地生态系统为保护对象,是很多珍稀水禽繁衍的主要栖息地,但由于寒区湿地生态系统的成分比较简单,系统调节能力较弱,对气候和环境变化尤为敏感,近些年的气候变暖和人为活动的干扰,导致多年冻土融化加快,同时森林耗水量大幅度减少,高位湿地退化现象严重,湿地面积呈现总体减少趋势。这导致了一系列生态环境问题,如生物多样性减少、洪涝与干旱等重大自然与生态灾害加剧,也会引发了下游湿地水文过程的显著变化。因此,本研究对近40年来嫩江源区南瓮河湿地进行信息提取,并通过动态变化研究正确了解嫩江源区南瓮河湿地在时间和空间上的变化规律,及时掌握湿地资源的分布状况和变化特征,为湿地的保护和科学决策提供依据。本文利用Landsat系列卫星数据、Sentinel-1号雷达等遥感影像数据以及其它地形辅助数据,并根据构建的嫩江源区南瓮河湿地分类体系,提取嫩江源区南瓮河湿地资源分布信息,开展南瓮河湿地分布格局动态变化研究,监测分析嫩江源区南瓮河湿地在近40多年来的分布特征及面积转移变化情况。本文的研究工作及成果总结如下:(1)构建了嫩江源区南瓮河湿地分类体系,提取了嫩江源区南瓮河湿地地资源分布信息。研究综合野外实际调查所获得的结果,以《全国湿地资源调查与检测技术规程》和《湿地公约》中有关湿地分类的准则为参考,构建了嫩江源区南瓮河湿分类体系。将研究区范围内所含有的景观类型划分为以下7大类型:水体、阔叶林、耕地、草本沼泽、森林湿地、人工用地、针阔混交林。并通过构建的随机森林模型的分类提取方法,提取了1976年至2018年共9期的南瓮河湿地分类信息。(2)基于随机森林的分类方法提取嫩江源区南瓮河湿地的总体分类精度在88%以上,Kappa系数为0.84,7种土地利用类型的制图精度均达到了80%以上,其中草本沼泽的制图精度在85%以上,森林湿地的制图精度更是达到了91.79%,总体来说该方法能将绝大部分类型较好地进行区分。(3)推演出了近40年来嫩江源区南瓮河湿地分布格局的演变规律。在1976-2018年间,嫩江源区南瓮河湿地的总面积在逐渐减少,面积一共减少了139.21km2。其中森林湿地的转出面积较大,森林湿地退化严重,而草本沼泽变化较小。受到气候变暖的影响,气温的变化对研究区内中海拔地区的影响较为明显。湿地的变化主要稳定在海拔370-550米范围内,在1976-1997年和1997-2018年这两个时间段内,森林湿地、草本沼泽以及水体三种类型在海拔400-450米之间变化最为明显,其中森林湿地的面积减少最大。近20年以来,人类活动明显加剧,景区和道路等人工用地的建造,耕地面积的迅速扩大,湿地景观形状趋于复杂化,湿地景观破碎化加剧。研究区景观多样性和景观均匀度呈现出一定的起伏变化,近10年景观多样性指数和均匀度指数开始明显降低,湿地的优势景观类型退化越来越突显,生物多样性面临减少。(4)根据嫩江源区南瓮河湿地的历史变化及现状,对嫩江源区南瓮河湿地提出保护建议。根据对嫩江源区南瓮河湿地格局变化趋势进行分析,找出影响湿地变化的原因,进而从建设嫩江源区南瓮河湿地动态监测管理系统、适度减少人类活动、加强寒区湿地保护的管理、扩大宣传力度进而提高民众对湿地保护意识、继续加强对寒区湿地的科学研究工作等方面提出有关嫩江源区南瓮河湿地的保护对策。


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