近10年来厦门市湿地动态变化分析林巧莺,林广发,杨陈照,游丽平(福建师范大学地理科学学院,福州35007)摘要:通过对厦门市1993年TM遥感影像和2003年ETM+遥感影像的解译分析统计,有效地提取了1993年、2003年厦门市各湿地类型的面积统计数据、以及1993年~2003年各湿地类型的转移矩阵,并进行了主要驱动力分析。
结果表明:1993年~2003年近10年来,由于经济发展、人口增长以及农业生产比较利益的驱动和农业内部结构调整的影响,厦门市养殖区面积变化最大,增加了3990.17公顷,主要通过占用非湿地地类、滩涂、盐田和水库水塘来增加的;红树林的大幅度减少,则主要是由于非湿地地类、养殖区的侵占、以及遭受破坏变为滩涂;养殖区、水库水塘、滩涂、盐田等许多湿地类型也大量被非湿地地类侵占。
关键词:湿地;转移矩阵;厦门市1 引言湿地作为“地球之肾”,是由水陆相互作用而形成的自然综合体,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][2],具有保持水源、蓄洪防旱、调节气候、保护海岸和保持生物多样性等功能。
对于拥有丰富湿地资源的沿海花园式城市的厦门市来说,保护和合理利用湿地资源不仅是厦门市生态环境保护的需要,也是厦门市可持续发展、建设海湾型园林城市的需要。
因此,及时准确地掌握厦门市湿地的时空动态变化,对于厦门市湿地的合理开发和保护具有重要的意义。
目前,土地利用/土地覆盖变化(LUCC)研究是全球环境变化研究的重要组成部分,对于区域土地利用/覆盖的变化及其驱动因子的研究也是目前研究的热点之一[3]-[12]。
本研究综合运用“3S”技术对厦门市1993年的TM影像和2003年的ETM+影像进行分析,从而得到近10年来厦门市湿地的动态变化信息,并对此进行主要驱动力分析。
2 研究区与研究方法2.1 研究区概况厦门市位于117º53′~118º25′E,24º23′~24º55′N之间,地处我国东南沿海——福建省东南部,濒临台湾海峡,属南亚热带季风型海洋性气候,是一座环境优良的滨海城市,享有全国首批“国家环境保护模范城市”与“国际花园城市”等盛誉,也是中国首批沿海开放城市之一。
全市辖思明、湖里、集美、海沧、同安和翔安6个区,土地面积1569.3km2(不含滩涂面积),海域面积约300多km2(图1)。
作者简介:林巧莺(1980—),女,福建福州市人,在读硕士研究生,研究方向:GIS与遥感应用E-mail:mylqy_2000@图1 研究区区域及其位置2.2 技术路线本次研究是以厦门市1993年TM遥感影像和2003年ETM+遥感影像为基本资料,以目视解译为基础,利用GIS软件进行统计分析、空间分析,得到1993年和2003年厦门市各湿地类型面积统计数据和1993年~2003年湿地类型转移矩阵表。
技术流程图如图2:图2 厦门市湿地动态变化研究技术流程图2.3研究方法在统计各湿地类型的转移矩阵(包括湿地与非湿地类型间的转移)时,是利用公式1进行赋值,然后分类统计分析得到转移矩阵数据的。
公式1:P=P1*10n+P2 (属性字段的类型为数值型方可利用该公式进行运算赋值)其中,P1 、P2分别为第1、2期的厦门市土地利用类型的属性字段,P为1、2两期湿地类型变化的属性字段。
n为P2字段的最大位数。
在本研究中,由于湿地类型和非湿地类型共十类,所以n取2。
利用公式1进行赋值后,P字段的数值就为三位数或四位数,如608表示1993年养殖区(属性字段值为6)到2003年时转变为了盐田(属性字段值为8)。
3 厦门市湿地的动态变化3.1 湿地分类体系的建立根据科学性、系统性和实用性的原则,参照《全国湿地资源调查与监测技术规程》的有关要求及福建省湿地类型划分标准,结合厦门市滨海城市的特点,重点突出厦门市海岸附近湿地类型,拟订分类体系。
具体分为:浅海水域(以6m等深线为外边界)、沙滩、河口水域、滩涂、红树林、养殖、水库水塘、盐田、河流九大类。
表1 湿地类型及其定义编码 湿地类型 定义1 浅海水域 低潮时水深不超过6米的永久水域,植被盖度<30%,包括海湾、海峡(根据《全国湿地资源调查与监测技术规程》)2 沙滩 潮间植被盖度<30%,底质以砂、砾石为主(福建省湿地类型划分标准――潮间砂石海滩)3 河口水域 从潮差为零界线至淡水舌锋缘之间的永久性水域4 滩涂 淤泥质潮间带,还包括潮上带和潮下带可供开发利用的部分。
5 红树林 以红树植物群落为主的潮间沼泽(福建省湿地类型划分标准)6 养殖区 指近海区域的水产养殖与滩涂养殖7 水塘、水库 主要包括池塘、湖泊和水库8 盐田 借助海水蒸发来制盐的沿海湿地9 河流 主要包括永久性河流和季节性或间歇性河流3.2 各湿地类型的面积统计及其转移矩阵用ArcGIS分别对1993年和2003年影象的解译结果进行拓扑检查,并统计各湿地类型的面积,得到1993年~2003年厦门市各湿地类型面积及其增减情况(表2)。
在统计1993~2003年各湿地类型的转移矩阵(包括湿地与非湿地类型间的转移)时,首先将1993年和2003年影像解译结果分别与厦门市行政区划图(包括海域部分)进行叠置分析,利用公式1进行分类统计分析后,得到1993年~2003年厦门市各湿地类型转移矩阵数据(表3)。
表2 1993年—2003年厦门市各湿地类型面积及其增减情况(单位:公顷)浅海水域沙滩 河口水域 滩涂 红树林养殖区水 库水 塘 盐田 河流 总和1993年 17266.02 69.84 265.28 8947.43 50.33 5778.12 3552.42 1674.75 709.05 38313.24 2003年 15846.41 48.03 284.18 8796.22 17.02 9768.30 3297.80 713.48 630.16 39401.60 1993-2003年的增减 -1419.61-21.81 18.90 -151.22-33.313990.17 -254.62-961.27 -78.891088.36占1993年的百分比(%) -8.22-31.23 7.12 -1.69-66.1869.06 -7.17-57.40 -11.132.84表3 1993—2003年厦门市湿地类型转移矩阵表(单位:公顷)2003年1993年浅海水域 河流 沙滩 河 口水 域 滩涂红树林 养殖区水 库水 塘 盐田非湿地地类浅海水域 15503.90 0.00 3.09 0.03 1577.59 0.00 50.02 0.08 0.00 131.31沙滩 8.35 0.00 36.51 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 24.99 河口水域 0.57 0.07 0.00 199.00 27.60 0.00 33.30 0.00 0.62 4.11滩涂 213.12 1.17 0.20 60.14 6983.90 8.70 1099.14 48.72 17.03 515.31 红树林 1.34 0.00 0.00 0.00 10.57 6.77 15.47 0.00 0.00 16.18 养殖区 0.01 11.39 0.00 15.61 102.77 1.26 4567.85 48.13 12.92 1018.19 水库水塘 0.00 5.97 0.00 0.00 4.88 0.00 354.84 2180.59 0.00 1006.13 盐田 0.00 0.09 0.00 0.81 11.29 0.00 910.61 7.35 639.08 105.51河流 0.00 408.01 0.00 1.41 0.00 0.00 24.63 2.13 0.00 272.87 非湿地地类 119.13 203.45 8.23 7.18 77.62 0.28 2712.43 1010.79 43.82 148919.213.3 湿地动态变化结果分析从表2可看出,1993年~2003年间,厦门市养殖区面积变化最大,增加了3990.17公顷,其次为浅海水域,减少了1419.61公顷,盐田、水库水塘、滩涂则分别减少了961.27公顷、254.62公顷、151.22公顷。
其中,变化幅度最大的也是养殖区,其增加的面积占了1993年养殖区面积的69.06%,其次是红树林快速消失,1993年的红树林有66.18%已经遭砍伐,盐田和沙滩的减少幅度也较大,分别占1993年的57.40%、31.23%。
从表3湿地类型转移矩阵表可知,1993年~2003年间,厦门市养殖区主要通过占用非湿地地类、滩涂、盐田和水库水塘来增加的,分别占用了2712.43公顷、1099.14公顷、910.61公顷、354.84公顷。
红树林的大幅度减少,则主要是由于非湿地地类、养殖区的侵占、以及遭受破坏变为滩涂,红树林转换为非湿地地类、养殖区、滩涂的面积分别为16.18公顷、15.47公顷、10.57公顷。
盐田的减少,主要是因为大部分盐田被改造成了养殖区,盐田转换为养殖区的面积为910.61公顷,超过了1993年~2003年间未发生变化的盐田的面积(639.08公顷),一部分盐田也被非湿地地类侵占,盐田转换为非湿地地类的面积为105.51公顷。
水库水塘的减少,主要是由于非湿地地类的侵占,一部分也被改造成养殖区,水库水塘转换为非湿地地类、养殖区的面积分别为1006.13公顷、354.84公顷。
滩涂的减少则主要是由于养殖区、非湿地地类的围垦而造成的,滩涂转换为养殖区、非湿地地类的面积分别为1099.14公顷、515.13公顷。
4 主要驱动力分析4.1 经济发展和人口增长1993年~2003年,厦门市经济发展迅猛,国内生产总值从1993年的1323163万元发展为2003年的7596934万元,增长了将近5倍,其中,第二产业的生产总值从1993年的590942万元增长到2003年的4445117万元,增长了6.5倍多。
人均GDP从1993年的10945元增加到2003年的53586元。
在这期间,厦门市人口增长也很快,1993年年末总人口为117.49万人,到了2003年,年末总人口增长到141.76万人,增长了20.65%[13][14]。
经济的发展、人口的增长,必然导致了如建设用地等非湿地地类的迅猛发展。
1993年~2003年期间,就有1018.19公顷的养殖区、1006.13公顷的水库水塘、515.31公顷的滩涂被非湿地地类侵占。
红树林遭受人为的破坏也十分严重,绝大部分的红树林被转换为非湿地地类、养殖区、滩涂。
4.2 农业生产比较利益的驱动和农业内部结构调整由于养殖业与其他农业生产活动的经济比较利益的存在以及农业内部结构的大调整,目前水产业已成为厦门市农业经济的五大支柱产业之一,并且已初步形成由水产养殖、海洋捕捞、水产品加工、流通服务组成的产业体系,成为厦门市农业生产的重要产业。