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        尕海則岔自然保護(hù)區(qū)地表覆蓋遙感監(jiān)測(cè)

        2022-10-31 12:02:04景紅霞
        地理空間信息 2022年10期
        關(guān)鍵詞:尕海變化率自然保護(hù)區(qū)

        景紅霞

        (1.甘肅省基礎(chǔ)地理信息中心,甘肅 蘭州 730000)

        隨著自然保護(hù)區(qū)重要性的不斷提高,監(jiān)測(cè)要求也愈來(lái)愈高,傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方法難以滿足要求,尤其是在人類開發(fā)活動(dòng)最為強(qiáng)烈的地區(qū),保護(hù)區(qū)的管理和保護(hù)工作非常艱巨。遙感作為地理空間信息快速獲取的手段,具有大范圍、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。將遙感應(yīng)用引入自然保護(hù)區(qū)的管理與監(jiān)測(cè),有望解決自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)能力不足的難題[1-5]。

        1 研究區(qū)概況

        尕海則岔國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于青藏高原東北邊緣的甘肅省碌曲縣境內(nèi),北鄰碌曲縣瑪艾鎮(zhèn)和雙岔鄉(xiāng),東與卓尼縣接壤,東南與四川省若爾蓋縣相連,西南與甘肅省瑪曲縣毗鄰,西接碌曲縣李恰如和青海省河南縣。保護(hù)區(qū)總面積為247 431 hm2,其中核心區(qū)39 095 hm2,占總面積15.8%;緩沖區(qū)面積為81 157 hm2,占總面積32.8%;實(shí)驗(yàn)區(qū)面積為127 179 hm2,占總面積51.4%。保護(hù)區(qū)內(nèi)有2個(gè)鎮(zhèn)政府駐地(尕海鎮(zhèn)和郎木寺鎮(zhèn)),有11個(gè)村政府駐地,分別為尕秀村、唐科村、瑪日村、貢去乎村、則岔村、秀哇村、加倉(cāng)村、波海村、貢巴村、尕爾娘村和郎木寺村,除瑪日村政府駐地位于核心區(qū)內(nèi),其他鎮(zhèn)政府和村政府駐地都位于實(shí)驗(yàn)區(qū)。

        尕海則岔國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是我國(guó)少見(jiàn)的集森林和野生動(dòng)物型、高原濕地型、高原草甸型三重功能為一體的珍稀野生動(dòng)植物及其生態(tài)環(huán)境自然保護(hù)區(qū)。尤其尕海濕地屬于我國(guó)特有的高原濕地類型,于2011年被列入國(guó)際重要濕地名錄,在保護(hù)生物多樣性方面具有重要的意義。保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地面積58 149.98 hm2,以沼澤草地類濕地為主,占濕地面積的98.04%,草地植被主要以垂穗披堿草組成的高寒草甸為主。主要保護(hù)動(dòng)物是以珍稀野生動(dòng)物資源黑頸鶴、黑鸛、灰鶴、大天鵝及雁鴨類為主的候鳥。同時(shí),本區(qū)還是黃河上游支流洮河的主要發(fā)源地和水源涵養(yǎng)地,該區(qū)對(duì)于生物多樣性保護(hù)和研究以及涵養(yǎng)水源,促進(jìn)少數(shù)民族地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展均具有十分重要的意義。

        2 研究方法

        本文首先收集了尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2015年的地理國(guó)情普查數(shù)據(jù),然后以尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2019年5月份2 m分辨率的資源三號(hào)衛(wèi)星遙感影像為數(shù)據(jù)源,采用人機(jī)交互解譯的方式獲取尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2019年地理國(guó)情數(shù)據(jù),再參照GQJC 03-2019《基礎(chǔ)性地理國(guó)情監(jiān)測(cè)內(nèi)容與指標(biāo)》進(jìn)行信息提取分類,將保護(hù)區(qū)地表覆蓋分為種植土地、林地、草地、房屋建筑區(qū)、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表以及水域等9個(gè)地類。通過(guò)尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2015年、2019年地理國(guó)情數(shù)據(jù)可以分析這2 a的地表覆蓋現(xiàn)狀以及兩期的地表覆蓋變化信息[6-7]。

        通過(guò)動(dòng)態(tài)對(duì)比尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2015年、2019年地表覆蓋數(shù)據(jù),可計(jì)算得到保護(hù)區(qū)地表覆蓋馬爾柯夫轉(zhuǎn)移矩陣[8],馬爾柯夫轉(zhuǎn)移矩陣能全面而具體地體現(xiàn)各種地表覆蓋類型變化的方向,從而反映保護(hù)區(qū)兩期不同地表覆蓋類型之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步計(jì)算得到兩期地表覆蓋類型凈變化量、總變化量、變化率和雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)等,進(jìn)一步分析地表覆蓋類型的動(dòng)態(tài)變化情況。

        3 結(jié)果分析

        3.1 地表覆蓋現(xiàn)狀與變化

        2015年尕海則岔自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋主要以草地和林地為主,草地面積為191 944.60 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的77.58%;林地面積46 405.51 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的18.75%;人工地物(房屋建筑區(qū)、道路、構(gòu)筑物和人工堆掘地)面積3 177.90 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的1.28%;荒漠與裸露地表面積4 135.64 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的1.67%;水域面積1 621.56 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的0.66%;種植土地面積145.59 hm2,占保護(hù)區(qū)總面積的0.06%。隨著保護(hù)區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)的不斷干預(yù),2019年種植土地面積增加到146.98 hm2;房屋建筑區(qū)增加到318.42 hm2;道路增加到599.63 hm2;構(gòu)筑物增加到2 218 hm2;人工堆掘地增加到135.48 hm2;荒漠與裸露地表增加到4 154.27 hm2。林地、草地、水域面積分別減少5.43 hm2、106.25 hm2、1.97 hm2。2015年、2019年各類地表覆蓋面積具體如表1所示。2019年尕海則岔自然保護(hù)區(qū)地表覆蓋情況見(jiàn)圖1所示。

        表1 2015年、2019年尕海則岔自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋面積統(tǒng)計(jì)

        圖1 2019年尕海則岔自然保護(hù)區(qū)地表覆蓋現(xiàn)狀圖

        3.2 地表覆蓋類型轉(zhuǎn)換關(guān)系

        尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2015—2019年地表覆蓋類型馬爾柯夫轉(zhuǎn)移矩陣如表2所示,本文使用流入量、流出量來(lái)反映地表覆蓋類型的轉(zhuǎn)移情況。流入量指從2015年其他不同地表覆蓋類型轉(zhuǎn)移到2019年某地表覆蓋類型的轉(zhuǎn)移量。流出量指從2015年某地表覆蓋類型中轉(zhuǎn)移到2019年其他不同地表覆蓋類型的轉(zhuǎn)移量。

        表2 2015—2019年保護(hù)區(qū)地表覆蓋類型轉(zhuǎn)移矩陣/hm2

        2015—2019年間,保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋類型發(fā)生變化圖斑數(shù)量較少,但不同地表覆蓋類型之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜。種植土地流出2.39 hm2,其中1.21 hm2轉(zhuǎn)換為房屋建筑區(qū),1.17 hm2轉(zhuǎn)換為構(gòu)筑物,0.01 hm2轉(zhuǎn)換為道路;種植土地流入3.78 hm2,其中有2.91 hm2來(lái)源于草地,0.87 hm2來(lái)源于房屋建筑區(qū)。林地流出9.37 hm2,有3.2 hm2流向房屋建筑區(qū);1.84 hm2流向道路;1.83 hm2流向人工堆掘地;1.4 hm2流向構(gòu)筑物;0.66 hm2流向草地。林地流入3.95 hm2有2.15 hm2來(lái)源于草地;0.75 hm2來(lái)源于道路;0.51 hm2來(lái)源于水域。草地流出125.68 hm2,其中39.15 hm2流向房屋建筑區(qū);33.84 hm2流向構(gòu)筑物;21.55 hm2流向荒漠與裸露地表;17.41 hm2流向道路;8.21 hm2流向人工堆掘地。草地流入19.44 hm2,有6.11 hm2來(lái)源于道路;5.1 hm2來(lái)源于構(gòu)筑物;3.53 hm2來(lái)源于房屋建筑區(qū);2.21 hm2來(lái)源于人工堆掘地。人工地表(房屋建筑區(qū)、道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地)流出18.99 hm2,89%的土地流向草地。人工地表流入113.26 hm2,其中87%由草地流入;8%由林地流入。水域流出3.01 hm2,46.5%流向草地;36.5%流向人工地表。水域流入1.03 hm2,44.7%由草地流入;38.8由林地流入。

        3.3 地表覆蓋類型變化與動(dòng)態(tài)度

        利用凈變化量、總變化量、地類轉(zhuǎn)移凈變化率、地類轉(zhuǎn)移總變化率和雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)5個(gè)指標(biāo)反映地表覆蓋類型變化的動(dòng)態(tài)情況。

        凈變化量表示經(jīng)過(guò)一時(shí)間段后某類地表覆蓋面積的凈變化值。

        總變化量表示經(jīng)過(guò)某一時(shí)間段后某類地表覆蓋面積的總變化值。

        地類轉(zhuǎn)移凈變化率定量描述某一地類的絕對(duì)變化情況。

        地類轉(zhuǎn)移總變化率表示某一地類的總變化量占區(qū)域總面積的比例。

        雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)反映地類“擴(kuò)張”和“退縮”2個(gè)方向的變化劇烈程度,值越大表示地類的轉(zhuǎn)化越為劇烈。

        式(1)中,Sj為監(jiān)測(cè)結(jié)束年份j時(shí)點(diǎn)某地表覆蓋類型的面積;式(1)、(5)中,Si為監(jiān)測(cè)初始年份i時(shí)點(diǎn)某地表覆蓋類型的面積。式(2)~(5)中,Mij為監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)地類流出面積;Nij為監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)地類流入面積,式(3)中A為監(jiān)測(cè)區(qū)域總面積。

        2015—2019年,尕海則岔自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋發(fā)生變化的圖斑總變化量183.89 hm2。其中草地、林地、水域面積呈減少趨勢(shì),房屋建筑區(qū)、構(gòu)筑物、荒漠與裸露地、道路、人工堆掘地、種植土地呈增加趨勢(shì)。地類變化主要集中在草地、房屋建筑區(qū)、構(gòu)筑物與荒漠與裸露地之間。

        變化量、變化率能清晰地反映各地表覆蓋類型的變化面積和速度。由表3可知,2015—2019年間,尕海則岔自然保護(hù)區(qū)內(nèi)草地的面積變化最大,變化速度相對(duì)最快,草地總變化量為145.13 hm2,地類轉(zhuǎn)移總變化率為0.058 7%;凈變化量-106.25 hm2,地類轉(zhuǎn)移凈變化率為-0.042 9%。其次是房屋建筑區(qū)和構(gòu)筑物,房屋建筑區(qū)總變化量60.67 hm2,地類轉(zhuǎn)移總變化率為0.024 5%;凈變化量46.40 hm2,地類轉(zhuǎn)移凈變化率為0.018 8%;構(gòu)筑物總變化量為60.54 hm2,地類轉(zhuǎn)移總變化率為0.024 5%;凈變化量30.94 hm2,地類轉(zhuǎn)移凈變化率為0.012 5%。

        表3 2015—2019年保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋變化量統(tǒng)計(jì)

        動(dòng)態(tài)度指數(shù)可以很好地反映地表覆蓋類型變化的強(qiáng)度,從2015—2019年間地類轉(zhuǎn)移的雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)來(lái)看,草地的總變化面積相對(duì)于基期(2015年)草地面積變化率比較低,僅為0.075 6%,地類轉(zhuǎn)化相對(duì)較弱。房屋建筑區(qū)的雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)為22.30%,地類轉(zhuǎn)化相對(duì)于其他地類來(lái)說(shuō)最為劇烈。其次是人工堆掘地,人工堆掘地的雙向動(dòng)態(tài)度指數(shù)為15.68%,地類轉(zhuǎn)化相對(duì)于其他地類來(lái)說(shuō)較為劇烈。

        3.4 變化原因

        針對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋變化區(qū)域主要集中在人類活動(dòng)聚集區(qū),由草地轉(zhuǎn)為人工地表面積相對(duì)較多的情況,通過(guò)實(shí)地走訪并結(jié)合相關(guān)資料分析得知:一是由于保護(hù)區(qū)內(nèi)常駐人口持續(xù)增加,修建了大量人工建筑來(lái)滿足生產(chǎn)生活的需要。據(jù)甘肅省發(fā)展年鑒統(tǒng)計(jì)資料顯示,2015年碌曲縣年末常駐人口3.72萬(wàn)人,2019年3.85萬(wàn)人,增加了0.13萬(wàn)人。二是保護(hù)區(qū)內(nèi)農(nóng)牧民以藏民為主,隨著甘肅省游牧民定居工程的實(shí)施,農(nóng)牧民生產(chǎn)生活方式轉(zhuǎn)變,集中修建了一批游牧民定居點(diǎn)、暖棚、貯草棚,飼草料基地等。三是為了幫助當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民脫貧致富,碌曲縣近年來(lái)注重發(fā)展生態(tài)旅游,旅游業(yè)形成一定規(guī)模,在定居點(diǎn)附近修建了相應(yīng)的旅游附屬設(shè)施,使一些草地面積減少。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文利用遙感技術(shù)對(duì)尕海則岔自然保護(hù)區(qū)2015年和2019年的地表覆蓋類型現(xiàn)狀及面積變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析,得出的結(jié)論為:

        1)尕海則岔自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植被資源非常豐富,2019年保護(hù)區(qū)內(nèi)77.93%的土地被草被覆蓋,18.75%的土地被林木覆蓋,人工地表僅占1.32%,說(shuō)明保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)保護(hù)效果明顯。

        2)尕海則岔自然保護(hù)區(qū)管理部門在加大保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的同時(shí),也注重當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)旅游資源開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)建設(shè)[9]。近4 a來(lái),保護(hù)區(qū)內(nèi)地表覆蓋變化不太明顯,地表覆蓋的變化主要是由人類活動(dòng)干預(yù)引起,林草覆蓋總計(jì)減少111.68 hm2,人工地表僅增加93.63 hm2,變化圖斑多位于農(nóng)牧民定居點(diǎn)和旅游景點(diǎn)周圍。

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