姜晟，盧剛，陳成，許志波

(1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210036；2.江蘇省太湖野外水質(zhì)與藍(lán)藻綜合觀測(cè)站，江蘇 蘇州 215164；3.江蘇省測(cè)繪工程院，江蘇 南京 210013；4.國(guó)家測(cè)繪地理信息局衛(wèi)星測(cè)繪技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210013)

·環(huán)境預(yù)警·

東太湖湖濱帶近三十年生態(tài)環(huán)境變化遙感分析與評(píng)價(jià)

姜晟1，2，盧剛3，4，陳成3，4，許志波1，2

(1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210036；2.江蘇省太湖野外水質(zhì)與藍(lán)藻綜合觀測(cè)站，江蘇 蘇州 215164；3.江蘇省測(cè)繪工程院，江蘇 南京 210013；4.國(guó)家測(cè)繪地理信息局衛(wèi)星測(cè)繪技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210013)

利用Landsat系列衛(wèi)星遙感影像對(duì)東太湖湖濱帶1984—2015年生態(tài)環(huán)境變化狀況進(jìn)行了解譯與分析。結(jié)果表明，東太湖湖濱帶生態(tài)環(huán)境變化明顯，人類活動(dòng)影響顯著；水域濕地面積有一定上升，農(nóng)田持續(xù)減少，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張約1倍；濕地類別受水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)影響較大，20世紀(jì)90年代最為明顯。2010年后環(huán)保部門推動(dòng)落實(shí)生態(tài)修復(fù)、航道疏浚和清淤工程，有效改善了東太湖湖濱帶的水生態(tài)狀況。

東太湖；湖濱帶；生態(tài)環(huán)境；遙感

湖濱帶是水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的簡(jiǎn)稱，是湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)與湖泊流域陸地生態(tài)系統(tǒng)間一種非常重要的生態(tài)過渡帶[1]。湖濱帶是地球生物圈中最復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)之一，蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，同時(shí)具有明顯的邊緣效應(yīng)，是湖泊的天然保護(hù)屏障，失去湖濱帶的湖泊生態(tài)系統(tǒng)極易受到外界的損害[2]。

太湖是我國(guó)第三大淡水湖，西部沿岸藍(lán)藻水華頻發(fā)[3-4]，東太湖相對(duì)水質(zhì)較好并設(shè)有多個(gè)飲用水水源地[5-6]，湖濱帶生態(tài)價(jià)值突出，在涵養(yǎng)水源、遏制水體富營(yíng)養(yǎng)化等方面發(fā)揮了重要作用[7]。但是隨著太湖流域經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度不斷加快，湖濱帶的生態(tài)環(huán)境狀況也發(fā)生了復(fù)雜的變化[8-9]，改善水環(huán)境的功能被影響和削弱，因此有必要對(duì)其現(xiàn)狀和變化過程進(jìn)行分析，并通過生態(tài)修復(fù)等措施加以保護(hù)[10]。

1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)源

將東太湖湖濱帶作為主要研究區(qū)，具體包括北至廟山、南至太浦河口、西至西山島西沿、東至蘇州灣水域的沿岸3 km緩沖區(qū)范圍及臨近水域，總面積為1 334.04 km2。

所用數(shù)據(jù)源以中分辨率遙感影像為主，共5期Landsat系列衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)(表1)，時(shí)相分別為1984年、1990年、2000年、2010年和2015年。為達(dá)到規(guī)范化處理要求，將多時(shí)相遙感影像數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換至CGCS 2000橢球下Gauss Kruger投影坐標(biāo)系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正、鑲嵌與融合。以正射校正后的遙感影像為基礎(chǔ)，參考測(cè)繪部門的基礎(chǔ)地理信息和高分航空影像數(shù)據(jù)，對(duì)東太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)類型進(jìn)行解譯判讀，分類體系以全國(guó)土地覆蓋分類體系為基礎(chǔ)[11]，在水域濕地類別中增加了灘地、圍網(wǎng)養(yǎng)殖、水生植被3個(gè)二級(jí)類，見圖1(a)(b)(c)(d)(e)。利用外業(yè)調(diào)查工作底圖，采用數(shù)字調(diào)繪系統(tǒng)及其他有效方式，對(duì)內(nèi)業(yè)分類解譯過程中無法確定類別、邊界或?qū)傩缘膮^(qū)域開展實(shí)地踏勘和驗(yàn)證，修正后的數(shù)據(jù)圖層作為東太湖湖濱帶生態(tài)環(huán)境變化分析的依據(jù)。

表1 Landsat系列衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)源信息①

①1984年、1990年、2000年和2010年數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat 5 TM數(shù)據(jù)；2015年數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat 8 OLI數(shù)據(jù)。

圖1 1984年、1990年、2000年、2010年和2015年東太湖湖濱帶遙感解譯結(jié)果

2 結(jié)果分析

2.1 湖濱帶生態(tài)環(huán)境總體變化分析

1984—2015年5期遙感影像解譯結(jié)果見表2。

由表2可見，研究區(qū)即東太湖湖濱帶水域濕地面積最大，所占比例從1984年的66.61%上升到2000年的71.78%，之后小幅回落到2015年的70.17%，與30年前相比面積增加了47.58 km2；農(nóng)田面積快速減少，由1984年占比第二的17.63%下降到2015年的4.11%，累計(jì)減少180.32km2；與之對(duì)應(yīng)，建設(shè)用地面積增幅明顯，自1984年的6.59%上升至2015年的14.42%，累計(jì)增加104.51 km2，目前區(qū)域內(nèi)面積比例已僅次于水域濕地，位列第二；林地面積小幅增加，由1984年的9.07%上升到2015年的9.69%；草地面積最小，增幅略有增加，由1984年的0.02%上升到2015年的0.76%，據(jù)實(shí)地踏勘得知其多為人工草坪和高爾夫球場(chǎng)；其他用地面積比例和變化幅度均相對(duì)較小，1984年為0.08%，2015年為0.84%。1984—2015年東太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)類型變化轉(zhuǎn)移矩陣見表3。

表2 1984—2015年東太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)類型面積總量及比例

表3 1984—2015年東太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)類型變化轉(zhuǎn)移矩陣 km2

由表3可見，(1)發(fā)生變化的生態(tài)系統(tǒng)類型面積為248.57 km2，約占區(qū)域總面積的18.6%；(2)農(nóng)田轉(zhuǎn)出面積，約為190.54 km2，其中80.49 km2轉(zhuǎn)為水域濕地，主要原因是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民為了獲取更好的經(jīng)濟(jì)收入，將農(nóng)田開挖成魚塘或蟹塘從事水產(chǎn)養(yǎng)殖，另有82.06 km2轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，體現(xiàn)了蘇南地區(qū)城鎮(zhèn)化建設(shè)過程；(3)建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積最多，約115.61 km2，其中大部分由農(nóng)田轉(zhuǎn)入，另有少量系水域濕地和林地轉(zhuǎn)入。結(jié)合遙感影像及解譯結(jié)果圖層分析可知，這一時(shí)期內(nèi)東太湖湖濱帶建設(shè)活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行，開發(fā)強(qiáng)度較大，人類活動(dòng)影響明顯，建設(shè)用地尤其是居住地面積持續(xù)擴(kuò)張，道路、橋梁、碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程也給該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來了顯著變化。

2.2 濕地生態(tài)環(huán)境變化分析

考慮到研究區(qū)內(nèi)水域濕地面積比重最大、環(huán)境保護(hù)意義最為突出，對(duì)東太湖湖濱帶1984—2015年濕地生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行了進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)自然和人工用地類型將其細(xì)分為湖泊、水庫/坑塘、河流/運(yùn)河/水渠、灘地、圍網(wǎng)養(yǎng)殖、水生植被等多個(gè)子類(表4)。研究數(shù)據(jù)表明，30年間水域濕地面積先升后降，總體增加，1984—2000年水域濕地面積增幅明顯，占區(qū)域總面積比例由66.61%上升至71.78%，自2000年后略有下降，但在2015年之前均穩(wěn)定保持在70%以上(表2)。

表4 東太湖地區(qū)水域濕地面積比例

從東太湖湖濱帶水域濕地內(nèi)部構(gòu)成來看，各子類之間存在較為明顯的變化過程，1984年湖泊比例為80.76%，水庫/坑塘為9.75%，水生植被為6.09%，是最主要的3種生態(tài)類型。2000年時(shí)，湖泊在水域濕地中所占面積比例下降至52.77%，水庫/坑塘和圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積比例分別增加到17.58%和14.55%，水生植被面積比例也增至13.53%。由影像分析可知，在當(dāng)?shù)厝藶榛顒?dòng)的影響下，臨湖水域被普遍改造成水庫/坑塘從事水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，或直接在湖中進(jìn)行圍網(wǎng)養(yǎng)殖，使得濕地生態(tài)類型發(fā)生了明顯變化，生態(tài)景觀格局趨于破碎化。同時(shí)，水草迅速增多，水生植被分布范圍顯著增長(zhǎng)，為研究期內(nèi)歷史最大值，沼澤化風(fēng)險(xiǎn)加劇。2010年后，在太湖水污染治理行動(dòng)的影響下，蘇州市政府實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程，開展東太湖綜合整治，通過生態(tài)修復(fù)、退耕還湖、堤線調(diào)整、行洪供水、通道疏浚、底泥清淤等措施，加強(qiáng)了對(duì)東太湖湖濱帶的保護(hù)力度，使得水庫/坑塘、圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積有所降低，湖泊面積比例逐步恢復(fù)。至2015年，湖泊在水域濕地中所占面積比例重新達(dá)到71.93%，水庫/坑塘和水生植被面積比例與20世紀(jì)80年代相比變化不大。總體看來，過去30年間，東太湖濕地環(huán)境呈現(xiàn)先惡化后治理的過程，開發(fā)強(qiáng)度大、生態(tài)破碎化、湖泊沼澤化等環(huán)境問題一度十分突出。2010年以后，地方政府環(huán)境保護(hù)意識(shí)加強(qiáng)，生態(tài)修復(fù)成效較為明顯，湖泊環(huán)境有所好轉(zhuǎn)，但從面積構(gòu)成與空間分布來看，湖泊水域、水生植被面積仍未完全恢復(fù)，圍網(wǎng)養(yǎng)殖規(guī)模依然較大。

3 結(jié)語

以東太湖湖濱帶為主要研究區(qū)，利用Landsat系列衛(wèi)星遙感影像對(duì)該區(qū)域過去30年生態(tài)環(huán)境變化狀況進(jìn)行了解譯與分析。結(jié)果表明，1984—2015年，東太湖湖濱帶生態(tài)環(huán)境變化明顯，人類活動(dòng)影響顯著；水域濕地面積有一定上升，農(nóng)田持續(xù)減少，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張約1倍；濕地類別受水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)影響較大，20世紀(jì)90年代最為明顯，2010年后環(huán)保部門推動(dòng)落實(shí)生態(tài)修復(fù)、航道疏浚和清淤工程，有效改善了東太湖湖濱帶的水生態(tài)狀況。

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Analysis and Evaluation the Environmental Changes of East Taihu Lakeside Zone by Remote Sensing Data in the Past Three Decades

JIANG Sheng1,2, LU Gang3, 4, CHEN Cheng3 ,4, XU Zhi-bo1,2

(1.JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing,Jiangsu210036,China; 2.TaihuWaterQualityandCyanobacteriaComprehensiveObservationStationinJiangsu,Suzhou,Jiangsu215164,China; 3.JiangsuMapping&SurveyingEngineeringInstitute,Nanjing,Jiangsu210013,China; 4.KeyLaboratoryofSatelliteMappingTechnologyandApplication,NASG,Nanjing,Jiangsu210013,China)

This article analyzed the ecological environment changes of East Taihu lakeside zone from 1984 to 2015 based on five remote sensing images from Landsat series of satellites, and then discussed the change process and reasons of wet wetland, farmland and construction land. After that, it also got the data of area transformation between natural and artificial wetland. The results showed that the ecological environment of East Taihu lakeside zone changed significantly during the past three decades, which was affected deeply by human activities. After 2010, ecological dredging and other restoration projects improved the natural wetland environment effectively.

East Taihu; Lakeside zone; Ecological environment; Remote sensing

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.03.002

2016-09-26；

2016-12-06

江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)科研基金資助項(xiàng)目(1621)

姜晟(1983—)，男，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

X87

A

1674-6732(2017)03-0011-04