珠江口滨海湿地景观格局变化分析

系统中的所有湿地类型，因此可以基于土地利用直 接提取 1986 年湿地数据。 为保证三期数据空间坐标和尺度的一致性，统 一采用 WGS84 坐标系，制作成 1﹕20 万湿地专题 图。首先，利用 PCI Geomatics10.0 软件，以研究区 内 SPOT5 正射校正影像为基准，对 1995、2005 年 遥感影像和 1986 年土地利用图和植被图进行几何 校正，影像几何校正中误差小于 0.5 个象元；其次 湿地信息采集选取目视解译方法， 为突出湿地信息， 2 数据处理与研究方法 对 TM432 顺序红外假彩色影像进行线性增强处理； 最后，基于 1995 年和 2005 年遥感影像，目视解译 2.1 珠江口湿地分类系统 湿地信息。 由于收集到大量 2006 年珠江口实地考察 依据湿地成因和人类活动影响,将珠江口滨海 资料,因此首先解译 2005 年 TM 影像,然后参照湿地 湿地划分为天然湿地和人工湿地两个基类,天然湿 信息在 2005 年 TM 影像上的纹理和结构特征， 基于 地包括河口滩涂、沼泽、红树林、湖泊、河流水面 及浅海水域 6 个子类;人工湿地包括水库、 养殖水面、 1995 年 TM 影像解译湿地信息。经 2008 年实地考 察验证，2005 年湿地信息目视解译精度优于 93﹪， 水田和池塘 4 个子类。其中红树林湿地是滩涂的一 1995 年湿地信息解译精度与 2005 年相当。 种，根据其特殊生态意义，将其单独分为天然湿地 2.3 景观格局变化研究方法 一类。具体分类系统及相关类型描述如表 1 所示。 研究表明，许多指数对空间范围、景观粒度和 [15 – 17] 表 1 珠江口滨海湿地分类系统 ，并且存在信息冗 景观类型数目的变化敏感 [16] Tab.1 Classification system and interpret symbol of coastal wetland in 余 。为避免信息冗余，一些学者结合具体数据， the Pearl River Estuary 通过一系列分析方法，筛选出一些一致性较优的景 湿地类型 相关描述 [18–19] 。针对珠江口湿地分布较广、人类干扰 观指数 河流沉积物区域，大潮低潮位与高潮位之间的区域， 河口滩涂 有习水性植被覆盖。 活动频繁、景观变化剧烈等特点，本文选取了景观 [19] 长期性积水，有沼生植被覆盖，密度不均，与滩涂 生态学中 3 个典型的景观指数：由 O’neil 等人提 沼泽 相区分的依据之一是其位于岸线以内的陆上区域。 天 出的基于景观类型面积比重的 Shannon-Weaver 景 红树林 位于潮间带，植被呈冠状纹理分布。 然 [20] 湿 由于地势低洼，形成常年积水区域，在影像上反应 观多样性指数（Landscape diversity） 、Li,H 改正的 湖泊 地 为岸线无人为分割特征。 相对景观聚集度指数(landscape contagion index)和景 河流水面 长期性流水渠道，包括自然河流和人工河流。 岸线与-6 m 等深线之间的水域，为河流与海洋的过 观分维数（landscape fractal dimensions） 。各景观指 浅海水域 度区域，湿地盐度较低。 [10] 数的计算方法在相应的文献 中均有详细介绍，不 以特定地形为基础，以降水为补给源的积水区域， 水库 地势较低一侧有规整水工建筑。 再赘述。 人 包括陆上人工养殖池塘和沿海围垦养殖水域，影像 养殖水面 工 2.4 湿地景观空间变化分析 上呈规整的块状，有陇状基分割。 湿 水田 习水性作物种植，包括水稻、香蕉园、甘蔗园。 借助土地利用质心位移方法计算珠江口滨海湿 地 由人为开发形成的常年积水，多分布于居民区内及 池塘 地各景观空间变化。质心横纵坐标计算方法如公式 其周边地区。 [21] （1） 、 （2） 所示。 2.2 数据源及数据处理 资料收集主要包括： 上世纪 80 年代珠江口海岸 带 1﹕20 万土地利用现状图、 植被图； 1995 和 2005 年 TM 遥感影像各两景；研究区内三个相应时期的 土地利用数据， 研究区内三景 SPOT5 多光谱正射校 正影像； 2006 年 1 月考察样本点 135 个及相应点照 片 500 余张，2008 年 1 月验证点 96 个和验证照片 300 余张，考察点和验证点分布如图 1 所示。1986 年珠江口土地利用现状图包含了除湖泊外湿地分类
2
1995 比重/﹪ 5.47 0.03 0.65 0.68 6.64 61.67 0.11 1.73 23.01 ― 100.00 面积/hm 449.73 1 110.08 2 107.60 23 067.11 192 339.57 410.27 23 054.69 52 946.32 648.67 308 131.10
湿地生态系统被称为“地球之肾”和“物种基 [1] 因库” ，是地球上生产力最高的生态系统之一 。位 于海陆两大生态系统交错带的滨海湿地是湿地的重 要类型，在涵养水分、控制侵蚀、蓄洪防旱、降解 污染和调节气候及保护生物栖息地方面发挥着无可 替代的作用。近年来随着滨海区域经济发展和人口 增加，滨海湿地成为生态环境变化最剧烈和生态系 统最脆弱的地区，其景观动态变化已成为学者研究 [2–3] 的热点问题之一 。 景观格局是指大小和形状不一景观斑块在空间 上的排列，它是景观异质性的重要表现，也是各种 [4–5] 景观生态学 生态过程在不同尺度上作用的结果 。 广泛地被应用于城市、河口三角洲、流域及滨海湿 [6 – 9] 地研究 。景观指数是能够高度浓缩景观格局信 息，反映其构成和空间配置某些方面信息的简单定 [10] 量指标 。 上世纪 80 年代至本世纪初是珠三角经济发展 最迅速的时期，也是城镇化进程最快的时期，在人 为和自然共同作用下，珠江口滨海湿地景观格局发 生了重大变化。王树功等基于多时相遥感影像利用
收稿日期：2009-07-02；修订日期：2009-11-27
分层分类方法对珠江口内伶仃洋湿地时空变化进行 [11] 了分析 ；黎夏、刘凯等基于三期 TM 影像，利用 制定的专家分类器提取珠江口红树林，并对珠江口 [12–13] 。这些研究利 东西两岸红树林变化进行了研究 用遥感技术获取较高精度的湿地数据， 分析了近 20 a 来环伶仃洋湿地资源转化数量特征和珠江口东西 两岸红树林动态变化，为进一步研究珠江口滨海湿 地奠定了基础。就珠江口区域而言，仅对小区域湿 地或红树林湿地类型变化进行研究，难以综合反映 其滨海湿地整体景观格局变化特征和趋势。 基于此， 本文将研究区域扩大，并分岸段进行分析，从整体 和不同岸段角度综合分析该区域滨海湿地景观格局 变化，以期为管理该区域湿地资源和土地长远规划 及湿地生态环境保护提供科学依据。
Xt
C
i 1 N
N
ti
Xi
ti
（1）
C
i 1
Yt
C
i 1 N i 1
N
ti
Yi
ti
（2）
C
式中：Xt、Yt 分别表示在 t 年某湿地类型质心 经纬度坐标；Cti 表示第 t 年第 i 块湿地斑块的面积； Xi、Yi 分别表示第 i 块湿地斑块的质心经纬度坐标。
217
热 带 地 理
30 卷
3 滨海湿地景观格局变化分析
3.1 湿地景观分布与景观结构 通过解译遥感影像和采集湿地专题信息，得到 珠江口 1986、1995 和 2005 年三期滨海湿地信息。 各时期湿地景观格局分布如图 2 所示，三个时期湿 地面积和所占比重见表 2。 为便于分析，将 1986 ― 1995 年称为前期， 1995―2005 年称为后期。分析表 2、图 2 可知，各
2
比重/﹪ 1.70 0.20 0.20 0.10 8.90 73.40 0.30 14.20 0.30 0.60 100.00
17 990.21
11 961.05
4 403.11
第 30 卷 第 3 期 2010 年 5 月
热
带
地
理
Vol.30， No.3 May， 2010
TROPICAL GEOGRAPHY
珠江口滨海湿地景观格局变化分析
高 义 1,2,3，苏奋振 2*，孙晓宇 2，薛振山 2
（1．中国科学院烟台海岸带可持续发展研究所，山东 烟台 264003；2．中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点 实验室，北京 100101；3．中国科学院研究生院，北京 100039）
3期
4 2
高 义等：珠江口滨海湿地景观格局变化分析
216
区总面积约 39×10 hm ，包含两个经济特区（深圳 和珠海） 、一个沿海开放城市（广州） 、一个开放区 （珠江三角洲）和一个特别行政区（澳门） 。研究区 内河涌纵横，径流量大，是珠江流域径流注入南海 的主要通道。 上世纪 80 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ代至本世纪初， 该区域人 口密度逐年增大，土地开发程度较高，人地关系矛 盾突出。随着大量湿地资源被开发和各种污染物的 [14] 排放，该区域湿地生态系统日益退化 。
2
2005 比重/﹪ 3.88 0.15 0.36 0.68 7.49 62.42 0.13 7.48 17.18 0.22 100.00 面积/hm 478.69 580.34 262.12 22 393.30 185 261.89 663.20 35 950.80 809.16 1 620.18 252 422.80
摘 要：以专题地图和遥感影像为数据源，采集 1986、1995 和 2005 年珠江口滨海湿地数据，选取基于景观类型 的景观聚集度指数、景观分维数和基于景观面积的景观多样性指数，从景观类型和景观水平研究珠江口滨海湿地 景观格局变化。结果表明： （1）在各湿地景观类型中，面积占绝对优势的是浅海水域景观，面积增加最多的是养 殖水面，减少最多的是水田。 （2）受人为开发因素影响，湿地总面积持续减少，1986―1995 年和 1995―2005 年 湿地总面积相继减少 20 821 hm2 和 55 708 hm2，分别相当于研究区总面积的 5.3﹪和 14.2﹪。 （3）湿地景观变化具 有显著时间异质性，类型分布具有显著的空间异质性。人为开发和分割湿地景观导致各景观类型聚集度指数不同 程度降低，而景观分维数增加，景观多样性指数先小幅增加后大幅下降。 （4）湿地景观格局的变化导致湿地整体 质心坐标经历了先向北移动 0.4 km，后向东南迁移 6.1 km。前后两个时期相比，湿地面积减少速度和质心迁移速 度在后期明显加快，由此反映出岸线以上陆域湿地正在加速退化。研究珠江口滨海湿地景观格局变化，可为保护 和长期规划珠江口滨海湿地提供科学依据。 关键词：珠江口；滨海湿地；景观指数；空间变化 中图分类号： P951;X87 文献标识码： A 文章编号： 1001-5221 （2010） 03-0215-07
表 2 三时期各湿地景观面积及比重
Tab.2
项目 河口滩涂 沼泽 红树林 自然湖泊 河流水面 浅海水域 水库 养殖水面 水田 池塘 总计
Comparison of area and proportion of wetland in the three periods
1986 面积/hm 106.64 2 146.05 2 247.41 21 844.72 202 859.84 373.44 5 683.54 75 700.62 ― 328 952.46
1 研究区概况
研究区位于广东省中南部， 范围介于 113°15′― 114°0′ E，21°55′―23°8′ N 之间（图 1） 。陆上范围 为岸线向陆地延伸 5 km 的缓冲区， 岸线西起鸡啼门 东侧，东至深圳湾，浅海延伸至 6 m 等深线。研究
基金项目：国家重大专项项目（908-01-WY06）；国家863导向项目（2009AA12Z148） 作者简介：高义（1982―） ，男，山东单县人，博士研究生，主要从事海岸带 RS 与 GIS 研究， （E-mail）skdgaoyi@163.com。 * 通讯作者，研究员， （E-mail）sufz@lreis.ac.cn。