滇池湖濱近60a景觀格局動態變化研究

譚志衛,朱 翔,車 勇

(云南省環境科學研究院,云南昆明650034)

滇池湖濱近60a景觀格局動態變化研究

譚志衛,朱 翔,車 勇

(云南省環境科學研究院,云南昆明650034)

在遙感和地理信息系統的支持下,利用1957年、1972年的正射航空影像和2009年Google earth上的高清影像作為信息源,選取了斑密度、結合度、景觀多樣性和優勢度等指標,對滇池湖濱近60a的景觀格局變化進行定量分析,并利用馬爾科夫轉移矩陣模型研究各類景觀的轉化情況。結果表明:1957～2009年,滇池湖濱的景觀格局變化很大,濕地和湖泊先減少后略增加,水田和旱地面積減少,建設用地面積增加,湖濱景觀趨于破碎化,景觀分布趨于均勻。

景觀格局;動態;湖濱;滇池

1 研究區概況

滇池位于云南省中部,東經102°37′～102°48′、北緯24°40′～25°02′。處于長江、紅河、珠江三大水系分水嶺地帶,屬金沙江水系。集水面積2920 km2,湖面多年平均水位高程188612m,與此相應的湖面面積29814km2,容積12億m3,是云南高原面積最大的高原淡水湖。該區域地處高原,年溫差較小,但日溫差較大,通常可達12～20℃。具有“夏季不熱、冬季不冷”,“稍陰如秋、一雨即冬”的高原季風氣候特征。湖區主要土壤類型為紅壤、紫色土、水稻土,還有少量沼澤土。本次研究范圍為以滇池為中心向北、南和東緩沖5km,西以滇池流域界所圈定的區域,面積908174km2。

2 研究方法

2.1 技術路線

采用1957年、1972年的正射航空影像和2009年的Google earth上的高清影像(分辨率215m),影像數據質量良好,無明顯云層分布,易于分辨濕地地物光譜,且研究時間上跨度較大,接近60a,能較好地反映出滇池湖濱土地利用格局變化。利用Arcview和Acr map軟件對影像進行了目視解譯,制作湖濱帶土地利用圖;采用fragstats軟件計算分析景觀格局的景觀指數。

2.2 土地利用分類體系

本項目在初步分析項目區的自然環境概況后,根據全國和云南省土地利用二級分類系統,遙感判讀可達到的精度,以及滇池湖濱特有的景觀類型特點,以二級分類為依據并做適當的調整,分類系統及含義見表1。

2.3 景觀空間結構指標及其計算方法

通過景觀空間格局的分析可以把景觀的空間特征與時間過程聯系起來,以便尋找景觀的變化規律[1]。景觀格局指數是為定量分析景觀格局而設計的反映景觀結構組成和空間配置某些方面特征的指標[1,2]。本研究根據實際需要選取了斑塊數(NP)、最大斑塊指數(LPI)、斑塊密度指數(PD)、最大形狀指數(LSI)、多樣性指數(SH2 D I)、均勻度指數(SHEI)和結合度指數(COHE2 SI ON)等景觀異質性指標[2～4]。

最大斑塊指數LPI是一種比較簡單的表示優勢度的方法,能在一定程度上反映出景觀中某斑塊類型的優勢度;最大形狀指數LSI越大表示斑塊越離散,形狀越不規則;多樣性指數SHD I的大小可以直接反映土地利用格局中斑塊類型多少,也可以反映不同類型和大小的斑塊的空間組成變化;均勻度指數SHEI的大小反映各土地利用斑塊類型在空間上分布的均勻程度;結合度指數是指某一景觀中不同斑塊個體空間分布的連通程度。

3 研究結果與分析

3.1 景觀格局指數分析

通過對三個時期圖層的屬性數據的處理以及相關的景觀格局數據的計算,得到表2作為景觀變化分析的依據。

(1)1957～1972斑塊面積及數量分析

斑塊是景觀的基本單元,景觀斑塊的變化可以反映一個地區景觀格局的變化。

表1 滇池湖濱景觀類型分類體系

從表2和圖1對比1957年與1972年的斑塊面積指數與斑塊數指數可以看出:1957～1972年,濕地、湖泊、水田斑塊面積減少,其它類型斑塊面積均有增加,建筑用地面積變化相對明顯。主要原因為:20世紀70年代,政府的滇池修筑海堤和圍湖造田政策使滇池湖濱的土地利用發生了極大變化,滇池湖面面積減少了7103km2,濕地面積減少了27131km2,減少的面積9119%轉化成了耕地,濕地受到毀滅性的破壞,基本上喪失殆盡。由于城市的發展,一部分水田慢慢變成了建筑用地,反映出人類活動對滇池湖濱土地利用格局的干擾影響。從斑塊的密度(圖2)來看,就整個景觀而言,1972年的斑塊密度比1957年要大,說明破碎化程度增

大,空間異質性增強。其原因主要是大部分非濕地類型的斑塊數量增加,斑塊密度也增加。就單個景觀而言,河渠和建筑用地的斑塊密度增加,表明孔隙度增大,其分布日益相對分散;濕地、耕地和湖泊的斑塊密度則有所下降,說明斑塊的孔隙度下降,其分布日益相對集中。

表2 1957～2009年滇池湖濱景觀類型格局指數表

(2)1972～2009斑塊面積及數量分析

從表2和圖3對比1972年與2009年的斑塊面積指數與斑塊數指數可以看出:1972～2009年,在類型上出現了大棚和菜地兩種類型,濕地、湖泊、城鎮和水庫坑塘斑塊面積增加,旱地、水田、農村居民地類型斑塊面積均有減少,建筑用地面積變化相對明顯。其原因為:20世紀80年代至21世紀初人們逐漸認識到圍湖造田的危險性,政府改變了“圍湖造田”的策略,保護滇池水域、退田還湖和保護滇池湖濱濕地的政策和措施一并出臺,使滇池湖面和濕地面積都有了相應的增加。同時,由于改革開放的影響,城市化進程加速使得整個湖濱帶的農業結構發生了變化,在保持糧食生產的基礎上,逐步向滿足市民菜籃子的需求變化,從而使水庫坑塘的斑塊和面積都有所增加,菜地和大棚大量出現;從整個建設用地來看斑塊數有所減少而面積增加,是因為近年來昆明市城市擴張的規模很大,許多區域已連成一片。從斑塊密度來看(圖4),就整個景觀而言,2009年的斑塊密度比1972年要大,說明破碎化程度增大,空間異質性增強。其原因主要是大部分景觀類型的斑塊數量增加,斑塊密度也增加,景觀的異質性程度增加。就單個景觀而言,除農村居民地和河渠外,其它類型的斑塊密度均有增加。

(3)1957～2009結合度指數分析

從結合度來看,兩個研究階段的各景觀類型的結合度都比較大,接近100,說明各種景觀類型的聯通性較好。1957年,水田的結合度最大,道路最小;1972年,湖泊的結合度最大,道路最小;2009年,各類景觀的結合度在整體上比前兩期有所增大,同時水田和旱地有明顯的減少。究其原因,城市化發展使建筑面積不斷擴大,交通線路越來越完善,但這也是以犧牲耕地為代價的。

(4)多樣性和優勢度分析

景觀多樣性指數的大小反映景觀要素的多少和各景觀要素所占比例的變化。滇池湖濱的多樣性指數由1957年的117298上升到1972年的117856,再上升到2009年的211022,說明景觀中各類景觀類型所占的比例差異增大。優勢度指數是描述景觀由少數幾個主要景觀類型控制的程度[1]。1957～2009年優勢度指數呈上升狀態,說明景觀中某些景觀類型的優勢度地位上升,均勻度相應提高。

3.2 景觀類型轉化趨勢分析

為了進一步了解湖濱景觀格局變化的具體情況,我們以景觀變化基礎數據為依據,采用馬爾科夫轉移矩陣模型對滇池湖濱近60a來景觀類型的轉移情況進行分析。我們以年為單位,根據各景觀類型的年平均轉化率來確定景觀單元的轉移概率,把草地景觀作為第一行,水田景觀為第二行,依此類推,建立1957～1972年、1972～2009年滇池湖濱景觀類型轉移概率矩陣(見表3和表4)。

從表3和表4可以看出景觀類型轉化的趨勢:1957～1972年最明顯的趨勢為大量的耕地轉為建設用地;同時約60%的濕地轉為水田,湖泊也有小面積的地段轉為水田。說明這個階段城市發展占用了很多土地。湖濱帶的濕地減少,主要是由于當時 “圍湖造田”的結果。1972～2009年明顯的轉化趨勢是大量的水田和旱地轉為建設用地、大棚和菜地,少量轉為濕地。城市化發展和經濟利益驅使人類對湖濱的開發利用逐漸增加了。

表3 1957～1972年滇池湖濱景觀類型轉移率

表4 1972～2009年滇池湖濱景觀類型轉移率

4 結論

本研究在“3S”技術的支持下,分析了滇池湖濱近60a來的土地利用景觀格局的變化,表明了60a來滇池湖濱景觀格局發生了較大變化,濕地和湖泊先減少后略增加,建筑用地不斷擴大,景觀斑塊增多,湖濱生物多樣性降低,系統的穩定性下降。這些表明人類活動對湖濱景觀的干擾增強,城市擴張嚴重影響了湖濱景觀格局的變化。

[1]王憲禮,肖篤寧,布仁倉,等.遼河三角洲濕地的景觀格局分析[J].生態學報,1997,17(3).

[2]鄔建國.景觀生態學—格局、過程、尺度與等級[M].北京:高等教育出版社,2000.

[3]傅伯杰,陳利項,馬克明,等.景觀生態學原理及應用[M].北京:科學出版社,2002.

[4]謝炳庚,李曉青,程偉民.濕地景觀生態學理論和方法研究[M].長沙:中南工業大學出版社,1997.

Dynam ic Changes of Lakeside Landscape Pattern of D ianchiLake Basin in Recent Sixty Years

TAN Zhi2wei,ZHU Xiang,CHE Yong
(Yunnan Institute of Environmental Science,Kunming Yunnan 650034 China)

By using 1957 and 1972 orthographic aerial images and 2009 high2definition images on Google earth as basic infor mation resource andwith the supportof GIS,the changesofDianchi lakeside nearly recent60 years land2 scape structure was analyzed through selecting the indices such as patch di2versity,conhesion,diversity and domi2 nance index etc..Meanwhile,the status of transform of lakeside landscape types usingMarkov model was exam2 ined.The result revealed that the changes of lakeside landscape structure was significant from 1957 to 2009,the lake and the wet2land decreased firstly,then increased slightly in recent years,the paddy field and the non2irriga2 ted far mland area decreased,and the construction land area increased,and the lakeside landscape pattern tended to be fragmental,and the distribution of lakeside tended to be even.

landscape pattern;dynamic;lakeside;Dianchi lake

X17

A

1673-9655(2010)05-0040-06

2010-06-28