2003~2013年中国湿地变化的空间格局与关联性

以全国两次湿地资源调查数据为基础,借助ArcGIS可视化平台,采用标准差椭圆和空间自相关等方法,分析中国湿地变化的空间格局,揭示湿地变化的空间关联性.结果表明：①中国湿地存在明显的动态变化和分区特征,总湿地椭圆中心向正西方向移动,自然湿地与人工湿地的空间分异程度在增加;②人工湿地变化不存在显著的空间自相关性,自然湿地变化则存在显著的空间正相关性,表现出空间集聚状态,并产生了1个热点集聚区分布于青海、西藏和四川,1个独立热点区分布在内蒙古和1个冷点区分布在河南.Moran''s I统计表明自然湿地变化表现出空间变化上的连续性,人工湿地变化表现为空间随机性;③自然湿地保护效果表现出湿地保护高效区、低效区和不稳定区三大类分级特征,可细分为5小类.Moran统计能有效识别自然湿地变化的空间关联性,划定湿地保护效果,从而有利于明确湿地保护的地区差距,为系统制定湿地保护与管理决策提供依据,也为湿地保护效果评定研究提供新方法应用.     

基于多年遥感数据分析长江河口海岸带湿地变化及其驱动因子

研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义.本文获取长江口1979—2015年10景Landsat-MSS/TM/OLI影像和2015年13景GF1-PMS高空间分辨率数据,对比两个典型实验区分类算法,选用最优的决策树算法应用到长江口Landsat影像中,得到沿岸湿地要素近40年的面积变化情况.研究表明,2015年长江河口海岸带湿地总面积为4725 km2,自然湿地占63.5%,人工湿地占21.2%,湿地总面积相比1979年增加了662 km2,自然湿地面积减少了163 km2,而人工湿地面积增加了766 km2.长江口自然湿地面积在1979—2000年减少幅度较大,2000年后由于保护管理加强而减少幅度变小;人工湿地和建筑面积增加较为明显,主要是由于大型水库的修建和人工鱼塘开发及港口建设.湿地总的变化趋势为河口区不断淤积,自然湿地转变为人工湿地,人工湿地转变为建筑用地等非湿地;其中,滩涂面积减少283 km2,水库、养殖鱼塘和水稻田面积分别增加了92、355和319 km2,主要发生在崇明东滩和启东沿岸;非湿地中建筑用地面积增加154 km2,灌木草场面积减少147 km2,主要发生在上海和启东沿岸.同时比较分析长江口3个区域湿地驱动因子发现,北岸启东沿岸和南岸南汇东滩湿地因经济快速发展和港口水利工程修建,以及过度开垦滩涂等自然湿地使人工湿地增加明显;而长江上游径流量、区域降水和海平面上涨等自然因素控制着中支河道区(如崇明东滩)自然湿地的变化.     

基于Landsat的黄河三角洲湿地景观时空格局演变

为全面揭示黄河三角洲湿地景观的演变,利用1973~2016年9期Landsat卫星影像,构建黄河三角洲湿地景观空间数据库,分析区域湿地景观的组成及其变化,应用景观格局指数分析方法,研究湿地景观格局演变的趋势,并结合质心模型探讨湿地景观空间位置的变化.结果表明：（1）黄河三角洲咸水湿地多分布于海岸带附近,淡水湿地多分布于河流沿岸,人工湿地多分布于距离海岸线15km以内的沿海区域以及河流沿岸.（2）黄河三角洲湿地总面积呈下降趋势,是由芦苇沼泽、翅碱蓬柽柳沼泽以及芦苇柽柳沼泽为主的自然湿地向人工湿地和非湿地的转换变化导致.（3）黄河三角洲湿地景观整体呈破碎化的萎缩趋势,景观空间构型不断朝破碎化、多样化,形状简单化的人工化特征突出的方向发展.（4）1973~1985年间,受黄河由刁口河流路改道清水沟流路初期的影响,加上充沛的淡水水源,黄河三角洲湿地呈以淡水湿地的东北向扩张变化主导;1985年后,黄河处于改道清水沟流路中后期,后又改至清8汊流路,加上黄河径流量的减少,使得区域湿地景观整体呈咸水湿地主导的东南方向萎缩变化.     

三江平原典型湿地流域水文情势变化过程及其影响因素分析

湿地在流域中由于特殊的水理性质和地理位置而具有特殊的水文调节功能。但是流域水土资源的开发利用常常导致大量湿地丧失和退化,湿地水文调节功能遭到破坏。论文选择三江平原典型湿地流域为案例,详细分析了流域自20世纪60年代湿地开发以来河流流量的变化过程及其主要影响因素。结果显示,流域年均流量在1965～1999年间呈持续下降趋势,但在不同的季节月均流量、最大和最小流量变化出现差异,最小和最大流量向极端化方向发展。进一步分析主要影响因素发现,下垫面条件变化和水利工程对年均径流和流量的影响分别占76%和16%;而降水和水利工程用水对春季径流量减少的影响分别占47%和56%;下垫面条件改变和水利工程排水对秋季径流量增加、流量增大的影响分别占52%和37%。     

1991～2016年黄河三角洲湿地变化的遥感监测

以1991、2000、2010和2016年的Landsat TM/OLI影像数据为基础,采用面向对象和目视解译的分类方法,提取了黄河三角洲湿地信息。同时,利用空间分析、动态度模型、非等间距序列灰色模型等分析方法,分析了湿地的时空变化特征,并结合相关文献资料讨论了湿地变化的驱动因素。结果表明,1991～2016年间,黄河三角洲湿地总面积逐渐减少,约91.39 km²。其中,以2000～2010年期间面积变化最为剧烈,自然湿地面积以30.21 km²/a的速度减少,而人工湿地以32.77 km²/a的速度增加。在各类型湿地中,草甸湿地面积减少最多,为312.83 km²;而人工湿地面积大幅增长,且以养殖池和盐田的增加最为迅速,增加了544.63 km²。从空间分布上来看,研究区人工湿地面积有逐渐向滨海区扩张的趋势。湿地养殖、农业开垦、工程修建等人类活动是导致黄河三角洲自然湿地减少的主要因素。     

人类活动对40年间黄河三角洲湿地景观类型变化的影响

为了解人类活动对黄河三角洲湿地景观类型变化的影响以及判别主导的人为因素,本文采用Landsat系列1976、1986、1996、2006、2016年卫星数据,利用景观转移矩阵、人类活动强度模型等方法对40 a人类活动影响下黄河三角洲湿地景观类型变化进行定量监测并对研究区内人类活动影响大小进行分区评估,研究结果如下:（1）受人类干扰影响较大的三种主要转换:自然湿地向人工和非湿地转移量最多、非湿地向人工湿地转移其次、人工湿地向非湿地转移最小。（2）40 a人类活动影响比率由前10 a的16.77%到后10 a达到了52.93%。1976~2006年农田开垦是影响景观类型变化的主要因素,2006~2016年间由各种人类活动影响导致的自然湿地面积变化转移分布较为均衡,向库塘转移比例较大占34%。1976~2016年整体上以农田开垦为主。（3）人类活动强度模型适用于黄河三角洲湿地人类活动强度的评估计算,从结果可以看出1976~2016年,重度干扰主要集中于沿海区域,未干扰和干扰减弱区主要集中于自然保护区内,与实际野外调查结果较为贴合。该研究结果可为有关部门对黄河三角洲湿地保护和管理、修复提供有利参考。     

1990—2013年中国东北地区湿地生态系统格局演变遥感监测分析

全球变化背景下,湿地生态系统极具敏感性和脆弱性。论文以Landsat TM/ETM+/OLI和国产环境卫星影像为数据源,重建1990、2000和2013年3期东北地区湿地生态系统分布格局;通过将东北地区划分为六大重要湿地分布区,探讨了区域天然湿地与人工湿地的分布和动态空间差异性及其驱动因素。结果表明：1990、2000、2013年东北地区湿地面积分别为11.75×10⁴、10.57×10⁴、10.41×10⁴ km²,湿地率分别为9.45%、8.50%、8.38%。湿地分布具有明显的地域特征,大兴安岭湿地区是最主要的天然湿地分布区,除水田外的人工湿地主要分布在辽河三角洲湿地区。1990—2013年东北地区湿地面积损失严重,损失面积为1.34×10⁴ km²,湿地相对损失率为11.4%,天然湿地相对损失率为14.3%,主要转化为耕地。三江平原湿地区的湿地率下降最明显,天然湿地损失面积为9 935.2 km²;松嫩平原湿地区人工湿地面积增加最明显,增加 1 141.9 km²。气候变化影响叠加人类活动干扰背景下,沼泽湿地是对全球变化响应最显著的湿地类型,损失面积为16 091.4 km²。气候要素和人文因子对湿地影响具有明显的空间差异性,人类活动的变化更加能够主导东北地区湿地面积的变化。     

农业排水渠结构对别拉洪河流域湿地景观结构的影响

从流域尺度,利用GIS技术和景观生态学方法,对三江平原别拉洪河流域1967-2005年3个时段农业排水渠和湿地景观结构时空变化进行分析,定量化讨论了排水渠系对湿地景观结构的影响,结果显示：①1967年后农业排水渠的修建改变了流域水文格局,使完整流域分化为特征明显的3个亚区;②在过去的30多年中,流域内排水渠规模和密度不断增加,结构复杂化,尤其在1983年后增加趋势尤为明显;排水渠密度在空间上发生明显分异,上游>中游>下游;③流域湿地的景观结构随着时间的变化,呈现湿地面积减少、景观多样性降低、结构严重破碎化趋势;④农业排水渠的建设是导致流域湿地景观结构变化的主要驱动力。     

环渤海三角洲湿地资源研究

环渤海地区是中国北部沿海的黄金海岸,是我国滨海湿地分布最集中的地理区域。该区三角洲以辽河三角洲和黄河三角洲为主,湿地总面积为648284hm²。其中黄河三角洲(东营市)总湿地面积为333427hm²,占黄河三角洲总面积的42.7%;辽河三角洲(盘锦市)湿地总面积为314857hm²,占全市总面积的79.5%。两三角洲均以天然湿地占优势,具有独特的生态功能,在维护区域生态平衡,保护生物多样性及促进经济发展中发挥重要作用。由于辽河三角洲和黄河三角洲所处的地理位置不同,水文条件的差异,人类活动的影响程度不同,其湿地在空间分布结构、资源类型、生态功能等方面表现出不同特点。论文在系统研究湿地分类基础上,利用遥感和地理信息系统技术,对两三角洲湿地类型、资源现状进行研究,并结合前人科研成果对湿地资源动态变化及其生态功能特征等进行分析评价,最后提出区域资源开发与湿地保护及其可持续发展对策。     

20世纪80年代以来挠力河流域湿地景观变化过程研究

挠力河流域面积为241.67×104hm₂。其自然条件决定了该流域具有极丰富的湿地生物多样性。从1980年以来,由于经济的快速发展,该流域湿地景观和土地利用发生了显著的变化。自然湿地资源从1982年的53.32×104hm₂变成2000年的17.17×104hm₂,减少了67.8%;而水田面积却增加了38.5倍,同时,旱田面积也大幅度增加。该文利用遥感和GIS技术,对近20年来该流域湿地景观变化过程进行时空定量分析;并结合流域土地利用/土地覆盖类型的动态变化,探讨流域在经济快速发展中土地利用与湿地之间的演化规律及其对湿地的影响机制。     

中国艾比湖湿地识别及其时空动态变化

在资料稀缺的背景下,遥感数据是提供湿地系统长时间序列的理想方案。然而面向“一带一路”沿线地区复杂下垫面,国家级湿地缺乏系统的长时序梳理。利用Landsat系列数据,基于随机森林分类模型,研究近30年中国典型尾闾湖湿地的时空分布模式、空间转换规律和景观连通性。结果表明：随机森林算法在艾比湖湿地分类应用中取得较高精度（Kappa系数大于0.9）。1991—2017年艾比湖湿地总面积增加425.06 km²,河流增加47.97 km²,湖泊增加233.95 km²,人工湿地增加48.74 km²,盐沼增加109.41 km²,沼泽减少15.01 km²。艾比湖湿地年内时空变化显著,年内季节间盐沼转化率最大,湖泊年内逐渐缩小,主要转化为沼泽。此外,艾比湖湿地空间连通性理想度排序为：春季>夏季>秋季,湿地景观连通性取决于较大面积的湿地斑块,连通效率东移。相关结果可弥补稀缺资料区基础湿地资料,为“一带一路”地区生态补水长效机制提供典型示范。     

围垦对海滨地区景观演变及其质心移动的影响——以盐城保护区部分区域为例

将盐城国家级自然保护区(新洋港-四卯酉河段)划分为未围区和围垦区,根据1984-2013 年6 个时相的景观资料,运用RS、GIS 技术和景观生态学方法,分析围垦活动影响下海滨湿地景观格局演变差异。结果如下:①未围区始终保持以自然景观为主,2013 年面积比例占84.6%;1984-2013 年,芦苇和互花米草湿地面积分别增长了4 770.6 和4 202.8 hm²,而碱蓬湿地面积减少了2 656.7 hm²。围垦区大致以2000 年为界,景观结构由自然景观占主导转为人工景观为主;除互花米草外自然植被面积呈下降趋势,而人工景观中水产养殖塘面积不断上升,2013 年比例达60.5%。②未围区景观破碎度自1995 年以后变幅较小,且保持在较低水平,维持在0.27~0.28,斑块形状趋于复杂、自然,景观多样性呈上升趋势,1984-2013 年上升了0.19。围垦区破碎化程度上升明显,1984-2013 年上升了0.27,整体景观趋于简单规则,景观多样性呈下降趋势,1984-2013 年下降了0.26。③未围区景观演变驱动力以自然因素为主,景观类型质心移动具有距离较为连续、方向相对单一的特征。而围垦区由于人类活动介入,围垦区景观类型质心移动更多地表现出无序多变、错综复杂的特征。     

中国湖库洪水调蓄功能评价

湖泊是抵御湖区水系洪水灾害的天然屏障,而水库是现代防洪工程体系的重要组成部分,两者共同肩负我国防洪减灾的重任。为探明我国湖、库洪水调蓄功能状况,分析区域防洪需求进而提出对策建议,论文以湖泊可调蓄水量和水库防洪库容为评价指标,基于可调蓄水量与湖面面积以及防洪库容与总库容的数量关系构建模型,分别对我国湖泊和水库的洪水调蓄能力进行了初步评估。结果表明,我国湖泊可调蓄水量和水库防洪库容分别为1 475.47×10⁸和2 506.85×10⁸ m³,湖库洪水调蓄功能总量为3 982.33×10⁸ m³。从空间分布来看,湖泊调蓄能力以西藏、青海、江苏等省以及西北诸河、长江、淮河等流域较强;水库调蓄能力以湖北、广东、湖南等省以及长江、珠江、黄河等流域较强;湖库综合调蓄能力则以西藏、湖北、青海、江苏、湖南等省以及长江、西北诸河等流域较强。从防洪需求来看,珠江、长江、海河、淮河等流域湖库调蓄能力与设计洪量的比值较小,防洪压力较大。针对珠江流域和海河流域,建议通过兴建水库等工程建设提高流域防洪能力;针对长江流域和淮河流域,可结合退田还湖和水库建设提高湖库综合调洪能力。研究结果可为我国防洪建设和洪水管理提供科学指导。     

基于转移矩阵模型的江苏海滨湿地资源时空演变特征及驱动机制分析

运用遥感和GIS技术及转移矩阵模型,对江苏省海滨湿地区域1987年、1997年及2007年3个时期图件进行信息提取。分别对两个时段该区域湿地资源演变趋势及其驱动机制进行定量分析,结果表明:①近30 a来,江苏海滨湿地资源演变趋势主要为自然湿地向人工湿地及非湿地转移,两个时段自然湿地面积分别减少11.57%和24.63%,整个研究期间人工湿地及非湿地分别增加了27.75%、6.92%;②影响江苏省海滨湿地资源演变的主要因素是人类活动及互花米草(Spartina alterniflora Loisel)的入侵,与1987年相比米草沼泽增加了71.94%。整体而言,社会经济因素是江苏省海滨湿地资源演变的主导因素。     

深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响

随着点源污染逐步得到有效控制,面源与截排溢流污染对水环境的胁迫日益突出。基于土地遥感数据、城市排水管网等资料,构建流域—海湾一体化水环境模型,探讨深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响,研究表明：（1）雨季COD、NH₃-N和TP单位面积面源与截排溢流污染负荷分别为17.21 t/km²与10.21 t/km²、0.17 t/km²与0.69 t/km²、0.04 t/km²与0.07 t/km²;（2）面源与截排溢流污染时间上主要集中于大雨及以上等级降水较多的5月和8月,空间上主要分布在截排工程集中、下垫面面积较大且坡度较陡的深圳河、大沙河和新洲河流域;（3）面源与截排溢流水体COD、NH₃-N和TP浓度可达地表水V类标准的3.7倍、18.2倍和8.5倍;（4）雨季COD、NH₃-N和TP浓度高于旱季的区域分别超过深圳湾总面积的40%、60%和65%。     

基于土壤渗透系数的吉林省湿地补给地下水功能分析

论文借助经验渗透系数法和价值评估方法,通过对吉林省湿地补给地下水服务价值的科学评估,得出吉林省湿地渗漏补给地下水量和价值量,其中每年补给地下水量约99.71亿m³。不同湿地类每年渗漏补给地下水量大小排序是沼泽湿地（46.40亿m³）>湖泊湿地（26.64亿m³）>人工湿地（21.48亿m³）>河流湿地（5.19亿m³）。而不同湿地类中,以内陆盐沼每年渗漏补给地下水量最大,达到每年18.60亿m³,其次是季节性咸水沼泽,每年为14.93亿m³,而水产养殖场最小,每年仅为0.05亿m³。对于吉林省具有不同渗透系数的湿地,其每年渗漏补给地下水量也不同。总体合计吉林省湿地补给地下水价值为401.83亿元。不同湿地类补给地下水价值排序是沼泽湿地（186.99亿元）>湖泊湿地（107.36亿元）>人工湿地（86.56亿元）>河流湿地（20.92亿元）,而不同湿地型补给地下水价值最大为内陆盐沼湿地（74.96亿元）,最小为水产养殖场（0.20亿元）。吉林省湿地补给地下水价值在空间分布上主要集中于3个区域,即以白城市和松原市为核心区域的“沼泽湿地-湖泊湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域,以四平市、长春市和辽源市为核心区域的人工湿地补给地下水区域和以吉林市为核心区域的“沼泽湿地-河流湿地”为主的补给地下水区域。论文研究结果能够为吉林省湿地保护、湿地恢复、合理利用以及湿地科学管理提供依据。     

水资源利用对敦煌市生态环境演变的影响分析

基于遥感数据的解译分析,从1987年到2007年敦煌市自然植被面积下降543.69 km²,自然生态系统面积缩小17.62%,土地荒漠化趋势明显。根据实际测定的样方生物量与对应的土地利用类型面积拟合曲线,估算这一时期自然植被的生物量从102.42×10⁴ t下降到72.33×10⁴ t。敦煌市自然植被和人类活动的用水量此消彼长,总用水规模在6.3×10⁸ m³左右。自然植被用水量从1987年的3.072 7×10⁸ m³减少到2007年的2.17×10⁸ m³,净减少达30%。人类活动用水量从1987年的3.315 7×10⁸ m³增加到2007年的4.093×10⁸ m³。疏勒河干流及其支流党河都因为人类活动用水大量增加,挤占了自然植被的用水。特别是农业灌溉占用了绝大部分水资源,成为敦煌生态环境退化的主要原因。恢复和保护敦煌的生态问题,不仅需要调控党河流域的人类活动,也要调控疏勒河干流地区的人类活动。     

1986—2015年青藏高原哈拉湖湖泊动态对气候变化的响应

湖泊是气候变化的敏感指示器,研究其动态变化对揭示全球气候变化具有重要意义。以哈拉湖流域为研究区,基于3S技术提取流域内湖泊面积、形状等信息,揭示近30年哈拉湖流域湖泊动态变化特征,并探讨其对气候变化的响应。结果表明：1986—2015年间,哈拉湖流域湖泊面积变化呈“V”型,其动态变化大致可分为两个阶段：波动下降阶段（1986—2001年）和波动上升阶段（2001—2015年）。其中1986—2001年湖泊面积由593.68 km²减少到584.83 km²（减少8.85 km²）;2001—2015年由584.83 km²增加到614.31 km²（增加29.48 km²）。对湖泊面积变化量与冰川面积变化量及同期遥感数据阶段各气候要素相关分析发现,湖泊面积变化量与阶段降水量呈正相关,且相关显著性水平在0.01以上,进而降水量是湖泊动态变化的主导因素。