黄河三角洲湿地资源时空变化分析

表 1 遥感影像资料信息
Table 1 Information of remote sensing data
成像时间 （年-月-日） 1995-09-18 2000-05-02 2009-06-20
数据类型
TM ETM ETM
位置/轨道号 空间分辨率 （m）
121-034
30
121-034
15
121-034
近海岸湿地
影 河流湿地
像 分
湖泊湿地
类 沼泽湿地
人工湿地
其他
海岸 湿地
4 0 0 0 0 0
河流 湿地
0 6 0 0 0 0
调查类型
湖泊 沼泽 湿地 湿地
0
0
0
0
0
0
0
4
0
0
0
0
人工 湿地
0 0 0 0 14 0
其他
0 0 0 1 1 0
图 4 各时期湿地分布情况
Fig.4 The distribution of wetland in different periods
（1.国家海洋环境预报中心，北京 100081；2.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101； 3.中国科学院遥感应用研究所，北京 100101；4.大连舰艇学院，大连 116081）
源自文库
摘 要：采用遥感与 GIS 相结合的方法，以 1985 年、1995 年、2000 年和 2009 年为时间节点对黄河三角洲湿地资 源的数量、变化速度、类型转换、重心位移等进行了提取和定量分析。研究结果表明，黄河三角洲湿地在研究期内 的变化较为显著，各个时段的变化特点各有异同。整体上人工湿地呈逐年增长的趋势，1985 年仅为零星分布，到了 2009 年则已处于主导地位，而且呈加速增长的趋势，2000 年至 2009 年的增长速度达到了 29.19 km2/a；近岸湿地、沼 泽湿地等自然湿地整体上呈逐年退缩趋势，其中沼泽湿地的退缩最为显著，多转变为了人工湿地和农业用地；黄河 三角洲湿地变化的主要驱动力为养殖等人工湿地的扩张，另外黄河口的改道对湿地格局的变化也有一定的影响， 尤其对近岸湿地影响最为显著，而湿地重心的空间变化在 1995 年-2000 年间也显著受到黄河口改道的影响；由于 整体上湿地的转出数量大于转入数量，且以陆域湿地的转出为主，造成湿地重心呈向海一侧的“东向模式”变化。
调查类型
海岸 河流 湖泊 沼泽 人工 其他 湿地 湿地 湿地 湿地 湿地
近海岸湿地
6
0
0
0
0
1
影 河流湿地
像 分
湖泊湿地
0
6
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
类 沼泽湿地
0
0
0
6
1
1
人工湿地
0
0
0
0
9
0
其他
0
0
0
0
0
0
表 4 2009 年湿地分类误差矩阵
Table 4 Error matrix of wetland interpretation in 2009
24
裸土地，裸岩石砾地，规划待用地等
裸岩地，其他土地，荒山荒地
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2011 年 12 月
孙晓宇等：黄河三角洲湿地资源时空变化分析
2279
地分类系统中进行重新归类，结果见表 2。 能够反映目标地物信息的遥感影像的各种特
征，叫做遥感影像的判读标志，又称为解译标志。 为提高各种湿地类型遥感解译的提取精度，选取各 湿地类型的典型判读标志建立了解译标志库，图 2 所示为研究区主要湿地类型的解译标志示例。图 2a、2b、2c 分别为人工湿地中的盐田、海水养殖和淡 水养殖，共同的影像特征为蓝色，形状规则，格网状 分布，仅空间分布和形状细节上有所不同；图 2d 为 沼泽湿地，影像特征为绿色、暗绿色，无纹理，形状不 规则；图 2e 为近海岸湿地，影像特征表现为暗色，无 规则纹理，片状分布，多分布于河口地区或海边；湖 泊与河流湿地影像特征较为明显，在此不一一列举。 3.3 精度验证
15
湿地类型
类型 近海岸湿地
河流湿地
湖泊湿地
沼泽湿地
人工湿地
非湿地类型 农业用地 林地 城乡工矿用地 未利用土地
表 2 湿地分类系统及其含义、编码
Table 2 The classification system of wetland
编码 11 12 13 14
15
特征
1985 年分类系统的一致化归类
四个时期的湿地变化进行研究，其中 1985 年的湿地 信息来源于对 20 世纪 80 年代海涂资源调查中土地 利 用 数 据 的 抽 取 ，其 余 三 期 湿 地 数 据 来 源 于 对 Landsat TM/ETM（P121R34）影像的目视解译，数据
情况如表 1 所示。另外，本文为了提高遥感解译的 精度，利用 Google Earth 高分影像进行了解译参考。 3.2 湿地的分类和提取
示。结果表明 2000 年分类结果的总体精度达到 90%，2009 年分类总体精度为 93.33%。分类误差矩 阵见表 3 和表 4。
4 湿地的时空变化及机理分析
4.1 湿地的空间分布及数量变化 黄河三角洲地区不但人为活动干扰比较强烈，
图 3 验证点的空间分布 Fig.3 The distribution of verified point
图 2 研究区几种主要湿地类型的解译标志示例
Fig.2 The wetland interpretation references
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2280
资源科学
第 33 卷 第 12 期
表 3 2000 年湿地分类误差矩阵
Table 3 Error matrix of wetland interpretation in 2000
收稿日期：2011-04-06；修订日期：2011-09-19 基金项目：国家科技支撑计划：“全球海洋环境数值预报关键技术系统集成研究及应用”（编号：2011BAC03B00）；863 导向课题：“海岸带 时空演变遥感信息精确提取与分析关键技术”（编号：2009AA12Z148）；海洋公益性行业科研专项经费项目：“海洋预报综合信息系统 （MiFSIS）研究应用”（编号：201105017）。 作者简介：孙晓宇，男，黑龙江人，博士，副研究员，从事海岸带 GIS 与 RS 相关研究。 E-mail: sunxy@lreis.ac.cn 通讯作者：吕婷婷，E-mail：lvtt@irsa.ac.cn
黄河三角洲是我国重要的湿地资源蕴藏地，同 时也是地球上海陆变化最为剧烈的地区[2]。黄河三 角洲湿地的变化由过去的以自然因素为主要驱动 逐渐过渡到了人为与自然因素双重作用驱动，而且 人为作用逐渐成为了湿地变化的主导因素。许多 学者以黄河三角洲湿地为对象进行了相关研究，多 集中于湿地的生态功能、格局、景观变化以及岸线 变迁等方面[3～9]。遥感技术的发展为黄河三角洲较 大时间和空间尺度的研究提供了便利，常军等人利 用 GIS 技术对 1976 年以来黄河口岸线的动态演变 进行了监测研究，提取了岸线的变化过程和规律[2]； 田素娟等同样基于 TM 遥感影像和 GIS 以垦利县为
GEOCOVER ORTHO 数据是经过严格位置校正 的 Landsat 分景分波段数据，本文所利用的 Landsat TM/ETM 遥感影像数据均为美国地质调查局共享数 据，具有较高的位置精度，空间误差小于 1 个像元 （30m）。
利用 Google Earth 不同时期高分影像为参考， 分别选取 30 个验证点对 2000 年和 2009 年两期分类 结果进行精度验证，验证点的空间分布如图 3 所
第 33 卷 第 12 期 2011 年 12 月
2011，33（12）：2277-2284
Resources Science
Vol.33，No.12 Dec.，2011
文章编号：1007-7588（2011）12-2277-08
黄河三角洲湿地资源时空变化分析
孙晓宇 1，2 ，苏奋振 2，吕婷婷 3，仉天宇 1，吴 迪 4，付 敏 1
自然改造作用同样显著。由图 4 可见，由于黄河泥 沙的沉积作用，各时期均具有较大数量的近海岸湿 地分布，主要分布在黄河入海口两侧，但是呈逐年 减少的发展趋势，而人工湿地则呈逐年增长的趋 势，在 1985 年人工湿地仅有零星的分布，到了 2009
年人工湿地的规模已经在各湿地类型中处于主导 地位。图中可见 1996 年的黄河口改道对近海岸湿 地和河流湿地的格局和数量均具有一定的影响。
植被盖度小于 30％的河口及潮间带淤泥质和砂、 非养殖用滩涂地
砾石海滩
包括永久性河流和河漫滩、季节性河流、河水泛滥 河流 淹没的河流两岸地势平坦地区
包括常年积水的淡水湖、咸水湖以及季节性的淡 水湖
水库中的一部分，池塘中的一 部分
以藓类植物为主盖度 100%的泥炭沼泽，以草本植 滨海草地（主要适用于黄河三 物为主盖度≥30%的沼泽，由盐生植物群落组成， 角洲） 植被盖度≥30%的盐沼等
主，河流及湖泊湿地基数较少，变化也较为微弱。根 据对湿地解译结果的统计分析可见（见表 5），1985 年近海岸湿地面积多达 984.65 km2，而到了 2009 年 减少到了 292.75 km2，河流湿地虽然也有所变化，但 是变化非常微弱；沼泽湿地 1995 年以后呈逐年减少 趋势，1995 年-2000 年和 2000 年-2009 年两个时期 的减少速度分别为 30.74km2/a 和 22.91km2/a；人工湿 地呈加速增长的趋势，三个时期的增长速度分别为 11.85km2/a，20.75km2/a 和 29.19km2/a；海 域 面 积 在 2000 年前基本以 9.6km2/a 的速度增长，2000 年以后 基本稳定，仅以 0.69km2/a 的微弱速度退缩。分析可 知，人工湿地的增长和黄河口的改道是黄河三角洲 湿地格局变化的主要驱动力。近岸湿地的增减变 化主要是由于黄河口改道后岸线的侵蚀与淤积所 致，当侵蚀和淤积作用达到平衡后，近岸湿地达到 稳定状态；人工湿地大幅增长，且呈加速增长的趋 势，相应的自然湿地面积大幅减少，其中以沼泽湿
关键词：黄河三角洲；湿地；GIS；时空变化
1 概述
湿地是地球上最为重要的生态系统之一，它不 仅可以为人类提供多种物质资源，而且对于保持生 物和遗传多样性、调节区域气候、净化区域环境、应 对旱涝灾害等多方面均具有无法替代的作用，湿地 具有“地球之肾”之称，与海洋和森林一起被称为地 球三大生态系统[1]。
根据 LANDSAT 遥感影像对湿地的识别能力， 并参考《湿地公约》分类系统和研究区的实际情况， 建立了基于遥感影像的湿地分类方案[12]。本文对湿 地与其他地物类型间的转换进行分析，也对非湿地 类型进行了分类和解译（表 2）。盐田按土地利用分 类应属于城乡工矿用地，但同时也属于湿地分类中 的人工湿地，本文以湿地研究为目的，故盐田不列 入非湿地类型中的城乡工矿用地中。如果按照《湿 地公约》的规定，6m 等深线以浅的海域应列为湿地， 本文主要研究海岸带陆域湿地，没有把海域列入分 类系统，但是在实际研究中分析了由于岸线的变 化、人工湿地的增减所造成的海域面积变化。另 外，1985 年湿地数据来源于土地利用专题数据，故 需对不同土地利用类型根据其属性在湿地与非湿
例进行了黄河三角洲湿地的景观变化研究，并对变 化趋势进行了预测分析 。 [10] 要想加强对湿地的保 护，必须采取科学的方法对湿地资源进行变化监 测，以便及时、准确的了解湿地的变化动态。本文 采用遥感与 GIS 相结合的方法对 1985 年以来不同 阶段黄河三角洲湿地的变化数量、速度、类型转换、 重心位移等进行了定量提取和分析，获取了研究区 湿地变化的规律和趋势，取得了较好的效果。为黄 河口湿地保护和规划提供了信息参考和方法借鉴， 具有一定的理论和现实意义。
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资源科学
第 33 卷 第 12 期
图 1 研究区范围
Fig.1 Study area
区域生态平衡、保护生物多样性以及促进社会经济 发展等均具有重要的意义。
3 数据情况及湿地的分类和提取
3.1 数据情况 本文选取了 1985 年、1995 年、2000 年和 2009 年
由图 5 明显可见研究期内人工湿地和海域面积 以增长为主，而沼泽湿地和近海岸湿地则以退缩为
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孙晓宇等：黄河三角洲湿地资源时空变化分析
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图 5 各时期不同湿地类型数量对比
Fig.5 Quantity comparison of wetland in different periods
为灌溉、水电、防洪等目的而建造的人工蓄水设 施，面状为主水生动物养殖、盐田等设施和线状人 工输水设施
养殖用滩涂地，海水养殖，水库 中的一部分，池塘的一部分
21
包括水田、旱田及果园等经济作物用地
耕地，园地
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各种有林地、疏林地、灌丛等
林地
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村镇居民点、工矿仓储用地以及计划建设用地
城乡工矿地，交通用地
2 研究区概况
选取以黄河入海口为顶点的 60km 扇形陆地区 域为研究区，如图 1 所示，范围介于 118°38′-119° 21′E 和 37°24′-38°3′N ，面积为 2400km2。黄河三角 洲湿地生态系统是暖温带最完整、最年轻的湿地生 态系统，属于新生湿地生态系[11]。这些新生湿地不 仅是中国，也是世界上最大、增长最快的新生湿地， 在中国和世界的滨海新生湿地中具有典型意义，分 析该区域内湿地资源的现状及其生态特征，对维护