19862011年盐城滨海湿地生态迁遥感监测研究王海军

ResearchontheRemoteSensingMonitoringofYan-chengCoastalWetlandsChangefrom1986to2011yearWANGHaijun1,a,JINXiaohua2,b1TheEngineeringandTechnicalCollegeofChengduUniversityofTechnology,Leshan,SichuanProvince,CHINA2KeyLabofMarineRemoteSensingScienceandMarineDynamicInformationSystemTechnology,SOA,Qingdao,ShandongProvince,[e-mail][e-mail]:YanchengCostalWetlands.EcologicalVicissitude.RemoteSensing.FactorsofStressAbstract.Humanactivitiesproducedgreatimpactsonwetlandsworldwide,takingJiangsuProvince,China,asarepresentativecoastalwetlandregionsubjecttoextensivehumanactivities,theaimofthisstudyistounderstandtheconversiontrajectoryandspatialdifferentiationinwetlandchangefromamulti-scaleperspective.Accordingtoinformationobtainedbyfieldsurveyandremotesensingimages,usinggeographicinformationsystemtechnology,thewetlandinformationwasextractedfrommulti-temporalTMandHJ1Bimages.Analysisandcomparisonofimagesofdifferenttimesandstressfactorstostudythevicissitudeofthelandscapepattern,themainconclusionsareasfollows:Naturalwetlandsreducedobviouslyandwitha778.07km①2areainthe1992-2002year;Thesaltmarshandswampconvertedtoconstructedwetlands,theconversionareawere36.2km2and26.7km2,conversionrateswere35.78%and36.25%.Theagriculturalwetlandgot7.9km2and308.8km2fromsaltmarshandswamp，conversionrateswere7.85%and41.91%.Theconversionratewas35.13%betweenthesaltmarshandswamp.Thephenomenon②whichoneconstructedwetlandsconvertedtoanotherconstructedwetland,wasnotobvious.Andtheconversionratethatpondconvertedtoagriculturalwetland,onlywas4.26%.1986-2011年盐城滨海湿地生态迁遥感监测研究王海军1，a，靳晓华2,b1成都理工大学工程技术学院，乐山，四川，中国2国家海洋局第一海洋研究所-海洋遥感与信息系统重点实验室，青岛，山东，中国[e-mail][e-mail]关键:滨海湿地；生态变迁；遥感监测；胁迫因素中文摘要.本文以苏北盐城滨海湿地自然保护区作为研究区域，利用1986、1992、2002和2006年的Landsat/TM以及2011年的HJ-1B遥感影像作为数据源，并根据获取的野外调查资料，整合地理信息系统技术，对研究区域的5个时相遥感数据的湿地信息进行提取，结合自然保护区内的胁迫因素，分析了自然保护区湿地现状以及25年间的变迁情况，重点分析湿地类型间相互转化,主要结论有以下几点：天然湿地在1992～2002年期间减少最为明显，面积减少了778.1km2；天然湿地不断向人工湿地的转化，最显著的是盐沼湿地和沼泽湿地向人工湿地的转化，转化的面积为36.2km2和26.7km2，转化率分别为35.8%和36.3%。其中向农用湿地2011InternationalConferenceonAgriculturalandNaturalResourcesEngineeringAdvancesinBiomedicalEngineering,Vol.3-5978-1-61275-996-8/10/$25.00©2011IERIANRE2011474转化的面积分别为7.9km2和308.8km2，转化率分别为7.8%和41.9%。；天然湿地类型之间的转化主要表现为盐沼湿地向沼泽湿地的转化，转化率为35.13%，人工湿地类型之间的转化不明显，以养殖池塘向农用湿地的转化为主，转化率为4.3%。1.引言滨海湿地[1～2]是陆地生态系统和海洋生态系统间的过渡性区域[3],是海洋作用、大气过程、生物作用和人类活动等各方面相互作用极为活跃的生态交错区[4,5],在环境调节、生物多样性保护等方面发挥了巨大的效益[6],同时也是脆弱的生态敏感区[7]。我国对滨海湿地的研究起步较晚,但由于我国人口与土地资源，食物之间的供求矛盾日益突出，湿地资源进行了一定规模的开垦并受到干扰和破坏，对地区的生态环境和区域农业发展都产生了重要影响，为解决这一问题，许多学者开始转向我国湿地研究。传统的实地调查方法，虽然有其优点，但是面对大范围的湿地资源调查就显得明显不足，高分辨率遥感数据的应用，解决了这一难题。目前利用遥感和GIS技术,结合景观生态学的相关方法来探讨滨海湿地的景观格局变化成为我国众多学者研究的重点[8～10]。本文正是根据目前我国湿地研究现状，选取了1986、1992、2002、2006和2011共5期具有代表性高时效性的遥感数据和实地调查取样资料，利用GIS技术对本文展开了分析。2.研究区域与数据处理2.1研究区域盐城国家级自然保护区地理跨度为32°36′51″~34°28′32″N和119°51′25″~121°5′47″E，位于苏北地区，是中国最大的滩涂湿地自然保护区，面积约为4530km2，海岸线长度达到582km，2006年由国家环保总局提议，经由国务院批准，对该保护区范围进行了新的调整，将自然保护区划分为核心区（6.88%）、缓冲区（6.88%）、实验区（73.29%）。2.2数据处理和分析方法本文使用的遥感影像数据为美国陆地卫星TM和中国资源环境卫星HJ-1B数据，其空间分辨率均为30m。TM数据来源于美国地质调查局网站（），HJ-1B数据下载自中国资源卫星应用中心（）。利用2007年现场踏勘采集得到的地面控制点，从中选取尽量均匀分布于影像覆盖范围内的控制点，辅以DEM（30m）数据，对本文使用影像进行几何精校正，采用了具有较高的空间位置精确性的双线性内插法作为重采样的方法，几何精校正中误差小于2个象元。采用Beijing1954地理坐标系和高斯克吕格投影作为数学基础，对校正好的影像进行图像拼接，采用影像间的直方图匹配，选择河流、道路和养殖池塘等地物边界作为拼接的边界，拼接影像色调基本一致，并且不存在明显的拼接边缝，效果理想。由于影像获取时有轻微的云层，所以本文采用6S模型和影像头文件信息对其进行了大气校正(Fig1)。1986-09-211992-06-072002-05-262006-09-182011-05-06Fig1.Thefalsecolorcompositeimageofthecorearea475地物分类体系的建立是以盐城湿地的主要类型为基础，结合研究区域特点以及研究的重点，将地物类型分为自然湿地、人工湿地两个一级类型；其中，自然湿地分为浅海水域、河流、淤泥滩、盐沼湿地（包括碱蓬盐沼、米草盐沼等）和沼泽湿地（包括芦苇沼泽、茅草沼泽等），人工湿地分为水库、坑塘、养殖池塘、沟渠和农用湿地（包括稻田），共十个二级类型。通过野外勘察、拍照、取样，提取地物类型信息，从而建立和完善遥感解译标志库（Tab1）。利用该解译标志对遥感影像进行分类和信息提取。Tab1.Themappinginterpretationkeyinthestudyarea一级类型二级类型地物影像地物照片特征描述人工湿地浅海水域大面积广阔分布，呈蓝色。河流呈比较规则的条带状分布，在影像上呈现蓝绿色淤泥滩不规则大片分布，呈灰色。盐沼湿地分布于潮间带上部和高潮线附近，形状不规则，纹理模糊，呈棕红色。沼泽湿地呈红色，纹理较模糊，形状不规则。灰色或褐红色斑块。天然湿地水库较规则的方形或长方形，在影像上呈深蓝色或蓝绿色。坑塘通常是废弃的养殖池塘，形状不像养殖池塘规则，呈现深蓝色或亮蓝色。养殖池塘矩形大片连续分布，形状规则，有明确的边界，呈深蓝色或亮蓝色。沟渠规则的条状分布，呈现深蓝色。农用湿地形状规则，多呈块状或条块状分布，呈红色。分析保护区内的地表利用类型时，采用的是转移矩阵模型，转移矩阵模型能全面、具体地刻画区域土地利用变化的结构特征及与各用地类型变化的方向，该方法来源于系统分析中对系统状态与形态转移的定量描述。利用转移矩阵及变化率对江苏省海滨湿地1986～1992、1992～2002、2002～2006、2006～2011年湿地及土地利用进行分析,对江苏海滨湿地资源演变方向进行定量分析,并揭示其胁迫因素。3.结果分析3.1湿地现状分析分析2011年，盐城沿海滩涂珍禽国家级自然保护区内地物类型以湿地为主，总面积为2634.5km2，非湿地类型仅占总土地面积的0.04%。其中，天然湿地与人工湿地面积相差不大，天然湿地总面积为1303.2km2，占总面积的49.45%，人工湿地所占面积比重略大于天然湿地，百分比为50.52%。具体到各个类型来看，天然湿地中，浅海水域面积最大，这是由于保护区位于沿海，向海界线延伸至3m等深线，因此，浅海水域面积最大；其次，沼泽湿地所占面积比重为10.65%，面积为280.6km2；再次为盐沼湿地，总面积为75.6km2；河流所占面积比重最小，总面积也仅为5.2km2。在人工湿地中，养殖池塘分布广阔，所占面积比重也最大，其总面积为848.8km2，占土地总面积的32.21%；其次是农用湿地，总面积为366.1khm2，所占面积比重为13.89%；坑塘面积最小，仅为11.4km2，所占比重不到0.5%。4763.2湿地类型间相互转化从1986，1992，2002，2006，2011年五个时期遥感影像解疑结果分析，1986～2011年天然湿地中的各类型总体来说是呈减少趋势，淤泥滩和沼泽湿地下降趋势明显；人工湿地中的养殖池塘不断增加，且趋势显著，面积由1986年的308.5km2增到2011年的848.9km2，增加了一倍之多，农用湿地在1986～2006年间呈直线上升趋势，2011年则有所减少。1986～1992年期间由于转出的面积小于转入的面积，因此盐沼湿地类型在这个阶段总面积增长了99.9km2；沼泽湿地转为除水库和居民地外的其余十个地物类型，并且以转为农用湿地为主，面积减少了68.9km2；养殖池塘主要流向盐沼湿地、沼泽湿地、水库、坑塘和农用湿地五个湿地类型，面积增加了3