北京地区湿地资源动态监测与分析

地理学报

ＡＣＴＡＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡＳＩＮＩＣＡ

第６１卷第６期２００６年６月

Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ，２００６

北京地区湿地资源动态监测与分析

周昕薇１，２，宫辉力１，２，赵文吉１，２，李小娟１，２，宫兆宁２，张志峰２，贾萍２

（１．首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室，北京１０００３７；

２．资源环境与地理信息系统北京市重点实验室，北京１０００３７）

摘要：以１９８４年、１９８９年、１９９２年、１９９６年、１９９８年、２００４年ＴＭ及２００２年ＥＴＭ遥感影像为信息源，在遥感和地理信息系统技术支持下，结合野外调查，辅以收集研究区相关资料和多年的统计数据，动态监测和分析北京地区湿地资源的类型、面积、分布情况及湿地开发利用情况等。并以北京５大水系为例，用内梅罗指数法对１９９１年至２０００年北京地区河流湿地进行水质评价与分析。结果表明：１９９６年和１９９８年北京地区湿地面积明显高于往年，分别为６７７．２９ｋｍ２和５０５．８４ｋｍ２，１９９８年后呈显著退化趋势，１９９８年到２００４年，湿地水域面积减少了４６％，水质也呈退化趋势，退化原因主要是由于降水量的减少和人为干扰。最后提出北京地区湿地资源合理利用和湿地生态环境保护对策。关键词：湿地资源；ＧＩＳ；ＲＳ；动态监测；内梅罗指数；北京地区

１引言

湿地与人类的生存、繁衍、发展息息相关，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一［１］，它不仅为人类的生产、生活提供多种资源，而且具有巨大的环境功能和效益，在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、促淤造路、美化环境等方面有其他系统不可代替的作用，被誉为“地球之肾”，

受到全世界范围的广泛关注［２］

。然而，由于自然原因及人口增长与土地资源减少之间矛盾的日益突出，湿地被大面积开垦［３］，造成了湿地生态结构的变化和某些生态功能的改变或丧失，导致湿地面积减少、水质恶化、植被退化、土壤沙化等［４］，严重威胁到湿地区域乃至全球社会经济的可持续发展［５］。面对这一世纪性、世界性的严峻课题，国内外都非常重视湿地的研究与保护工作。大量新技术和新手段的应用，有力地推动了湿地研究的深入。３Ｓ技术越来越普遍地应用于湿地资源调查、湿地编目、湿地功能评价和湿地保护研究，尤其在湿地退化监测方面的应用，取得了深入的进展［６］。数学方法与计算机技术应用于湿地过程研究，建立了很多有科学价值的模型，深化了机理研究，逐步完善了湿地学的方法论［４］。

北京地区的湿地资源在北京的区域经济发展以及维护区域生态平衡和稳定环境功能中具有巨大的作用。目前在湿地资源的保护和管理中最突出的问题是对湿地的资源家底不清，对湿地资源的动态变化、湿地资源受破坏和威胁状况缺乏深入的了解，使对北京湿地的保护和合理利用规划缺乏依据，给湿地管理工作带来很大的盲目性。因此，迫切

收稿日期：２００５－１２－１３；修订日期：２００６－０３－０１

基金项目：国家自然科学基金项目（７００７３０４５；４００４７１０９０；４０５７１１２５）；北京市自然基金项目（６０３２００３）；北京市教委项目

（ＫＺ２００４１００２８０１４）［Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ：ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｎｏ．７００７３０４５；Ｎｏ．４０４７１０９０；Ｎｏ．４０５７１１２５；ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，Ｎｏ．６０３２００３；ＢｅｉｊｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｄｕｃａｔｉｏｎＣｏｍｍｉｓｉｏｎ，Ｎｏ．ＫＺ２００４１００２８０１４］

作者简介：周昕薇（１９８０－），女，吉林长春人，硕士研究生，主要从事基于３Ｓ的湿地资源动态监测与评价的研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：Ｓｕｍｍｅｒ．ｖ＠１６３．ｃｏｍ

通讯作者：赵文吉（１９６７－），河南，博士后，副教授，研究生导师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｗｅｎｊｉ１２１５＠１６３．ｃｏｍ；ｚｈｗｅｎｊｉ１２１５＠１６３．ｃｏｍ

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６期周昕薇等：北京地区湿地资源动态监测与分析

需要对北京的湿地资源及其生态环境进行监测与评价，为北京湿地资源的保护和合理利用决策提供科学依据。本文采用ＲＳ与ＧＩＳ技术对北京地区的湿地资源及其环境进行动态监测与分析，选用内梅罗指数法对北京地区５大水系的水质进行评价。

２研究区概况与研究方法

２．１研究区概况

北京位于华北大平原的西北部，地理坐标为１１５ｏ２５＇￣１１７ｏ３５＇Ｅ、３９ｏ２８＇￣４１ｏ０５＇Ｎ，属于暖温带大陆性季风气候特征，春季干燥多风，夏季炎热多雨，多年平均降水量５９５ｍｍ，降水多集中在６￣９月。地形西北高，东南低，山地与平原之间界线分明；北、西环山，西北为太行山脉，北部为燕山山脉，山区多属中高山地形，并有延庆盆地镶嵌于北部山区之中，东北、南边与松辽大平原和黄淮海平原相通。北京地区河流水系众多，境内分布有大小河流１６０余条，分属海河流域的北运河、大清河、永定河、蓟运河、潮白河５大水系，为北京市提供丰富的水资源，是北京城市饮用水重要来源之一。北京地区建有大中小型水库８５座，总库容９４×１０８ｍ３，大多分布在北京北部和西部山区，在北京的防洪安全及工农业生产和城市生活用水等方面都发挥了巨大的综合效益，其中最大的密云水库是北京第一饮用水源，处于官厅水库中上游的野鸭湖湿地则被列为市（省）级自然保护区，是华北最大、北京唯一鸟类湿地自然保护区［７］。此外，北京地区还分布有广泛的坑塘稻田，构成了独特的湿地生态景观。

２．２研究方法

２．２．１技术路线采用专业遥感处理软件ＰＣＩ对１９８４年至２００４年间选取的７年ＴＭ及ＥＴＭ影像进行处理生成遥感影像图，转为Ｇｅｏｔｉｆｆ格式。建立湿地解译标志，用ＡｒｃＧＩＳ９．０提取出不同类型的湿地，对历年湿地进行叠加和统计分析，结合搜集来的资料，分析北京湿地面积变化趋势及变化原因，并以５大水系的水质变化为例，用内梅罗指数法对１９９１年到２０００年间河流湿地水质进行评价分析。

２．２．２遥感影像的选取及处理

（１）数据源的选取

选取１９８４年１０月、１９８９年９月、１９９２年１０月、１９９６年５月、１９９８年１０月和２００４年９月ＴＭ影像及２００２年５月ＥＴＭ影像为基本数据源，ＴＭ影像分辨率为３０ｍ，ＥＴＭ影像全色波段分辨率为１５ｍ。

（２）波段的选取

综合ＴＭ影像的单波段光谱信息量和各波段光谱之间相关性分析结果，再参考ＴＭ图像光谱特征，选取对植被和水体反映较好的７、４、３波段进行ＲＧＢ假彩色合成和分析，以获得最丰富的图像信息（ＥＴＭ同）。合成后的假彩色图像中水体和植被影像特征基本清晰，林地表现为亮绿色或者暗绿色，水体表现为深蓝色（水体较浅）和蓝黑色（水体较深），城镇表现为灰紫色。

（３）遥感影像的几何纠正

利用１：５万地形图对ＲＧＢ合成影像进行纠正：首先在整幅图像内均匀地选取地面控制点，精度控制在１个像元内。然后采用多项式纠正模型，建立图像坐标（ｘ，ｙ）与其参考坐标（Ｘ，Ｙ）之间的关系式。最后利用立方卷积重采样将ＴＭ影像像元重采样为３０ｍ×３０ｍ，立方卷积法对边缘有所增强，既避免了采用最邻近法所带来的地物不连续性现象，又提供了比双线性内插法更清晰的图像［８］。

２．２．３北京地区湿地分类系统及遥感解译标志的建立参照《湿地公约》湿地分类系统以及中国目前湿地调查和监测所采用的湿地分类系统，将北京湿地分为人工湿地和天然