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基于3S技术的武汉市湿地景观变迁研究

邵军  
【摘要】:湿地作为水生生态系统和陆生生态系统之间的一种特殊的生态系统,具有调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、降解污染物、美化环境等多种功能,被誉为“地球之肾”,有着巨大的生态、经济和社会功能效益。随着人类认识水平的不断提高,湿地对于生态环境的特殊性和重要性受到全世界的极大关注,对湿地景观格局的研究已经成为当前湿地研究的热点之一。武汉市是中部地区的特大城市,位于长江与汉水的交汇处,具有典型的河流、湖泊湿地,但是随着武汉城市圈城市化进程的不断加快,湿地其湿地面积急剧减少,生物多样性减少,功能不断退化。因此开展武汉市湿地景观变化特征分析及预测研究对于武汉市的环境整治、湿地资源合理开发、保护及利用具有重要意义。 论文在“十一五”科技支撑课题:森林生态系统内部结构及其变化研究(2006BAC08B03)支持下,运用3S技术,以武汉市为研究区,采用1991、2003年Landsat-TM影像及2009年的CBERS02B-CCD影像为数据源,运用多尺度影像分割与目视解译相结合的方法提取三期湿地信息,分析武汉市近20年来湿地景观格局变化,并对湿地景观变化驱动力进行了分析及预测研究,提出了湿地经营和保护的对策。主要研究结果如下: (1)采用联合熵法与最佳指数相结合的方法对三期遥感影像进行最佳波段组合运算,其结果为:Landsat-TM和CBERS02B-CCD影像分别采用4、5、3波段和4、3、2波段组合,影像信息量达到最大,色彩丰富,有利于湿地信息的提取。 (2)根据1997年《全国湿地资源调查与监测技术规程》所制定的全国湿地分类系统,并结合武汉市湿地类型实际情况,将武汉市湿地分为河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地四大类;考虑到遥感影像可分辨的最小图斑、人工判读的可能性等因素的限制,将研究区湿地分为滩地、湖泊、水稻田、库塘、河流、沼泽草甸等6种湿地景观类型。 (3)采用多尺度影像分割与目视解译相结合的方法提取武汉市境内湿地信息,三期分类数据的精度都在80%以上,达到了中分辨率遥感影像精度使用要求。 (4)使用景观格局指数和动态变化模型对武汉市湿地景观特征变化作了定量分析。结果表明:1991-2009年间:武汉市湿地面积呈现先下降后缓慢上升的趋势。其中自然湿地面积一直呈下降趋势、人工湿地呈逐步上升趋势;武汉市湿地景观斑块数增加,整体破碎度增大,表明空隙大,其分布日益分散;1991-2003年间整体景观的基质景观类型由自然湿地转向了人工湿地的水稻田湿地,且2003-2009年间整体景观的基质景观类型由人工湿地的水稻和库塘湿地类型共同组成;通过湿地景观区域差异分析得出以为武汉城区为中心的周边平原地区如:蔡甸区、江夏区各湿地景观类型变化较武汉市大,而武汉城区周边的丘陵及边远地区如黄陂、新洲、汉南各湿地景观类型变化较武汉市小。 (5)经景观格局变化分析可知,武汉市湿地景观变迁的主要驱动因子有地貌、气候、人口剧增、城市圈建设、经济因素、政策因素等。 (6)采用马尔柯夫模型预测研究区湿地景观变化的未来趋势,2010年武汉市湿地景观面积较2009年增加了10.07 km2,2011年后湿地景观面积较2010年呈现出减少趋势,且变化幅度不大,说明武汉市湿地景观类型日趋稳定。 (7)根据武汉市湿地景观变化特征和发展趋势,并针对湿地景观的湿地面积急剧减少,整体湿地景观破碎度增加、水质污染严重,湿地生态环境日趋恶化等问题提出了如下经营和保护建议:加快制定湿地保护的地方法规,加大湿地执法和保护力度、开展湿地保护的宣传和教育工作、全面开展湿地资源的调查与规划、合理、科学地开发和利用湿地(湿地恢复、发展湿地自然保护区和湿地公园、分类别建立武汉湿地数据库和管理体系、增加湿地保护资金投入),旨在为相关部门制定决策提供科学依据。


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