基于RS-GIS的邦克爾國家濕地公園景觀變化研究

張玉琪 顏安

(新疆農業大學資源與環境學院 新疆烏魯木齊 830025)

濕地是地球三大生態系統之一，被稱為“地球之腎”，對于維護生物多樣性有很重要的意義，同時，能調節氣候，能降低水資源的流失[1]。國家濕地公園是組成濕地自然保護體系的重要組成部分，是濕地生態修復的重要依托，是濕地文化傳播的重要載體[2]。然而，隨著經濟快速發展及氣候的改變，濕地公園的景觀發生了變化，濕地公園遭受了嚴重的破壞[3-4]。基于RSGIS的景觀格局動態變化研究有助于掌握濕地公園發展的趨勢，并且對于濕地公園的可持續發展有重要意義[5]。

目前，由于地下水資源量的迅速減少、氣候變化等威脅，導致濕地公園水域面積減少、生態功能減弱等一系列問題，邦克爾國家濕地公園景觀狀況不容樂觀。因此，對濕地公園進行濕地公園景觀變化研究是為了掌握邦克爾國家濕地公園發展趨勢，從而對濕地公園的恢復和保護提供基礎條件。

1 研究區概況

新疆維吾爾自治區巴楚縣邦克爾國家濕地公園（E77°55′～78°1′，N39°35′～39°42′）地處帕米爾高原以西、天山以南，海拔高2 000～2 500 m，濕地公園的面積約為4 936.37 hm2。2015 年12 月，經國家林業局批準正式設立。該文選取邦克爾國家濕地公園為主要研究區范圍。

2 研究方法與數據來源

2.1 數據來源及影像處理

以研究區1990年、2000年、2008年、2016年及2020年6～8 月的Landsat 遙感影像數據為基礎，進行監督分類及目視解譯分類法，依據中國科學院土地利用覆蓋分類體系，將濕地公園景觀類型分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用土地，如圖1所示。

圖1 1990年、2000年、2008年、2016年及2020年的景觀分類圖

2.2 景觀格局指數的選取與計算

景觀格局指數能對景觀類型變化的空間差異性、相關性以及規律性進行描述，目前景觀格局指數的已有200多種類型[6]，其中應用最為廣泛的軟件是Fragstats[7]。景觀格局指數的選擇應結合濕地公園的氣候、人文、經濟等條件，能夠較全面地反映出研究區的景觀類型變化等信息，具有一定的生態意義[8]。不同的景觀其結構特征也不同，景觀格局指數也會有差異，所以運用景觀格局指數來描述某一時間段內景觀類型的變化[9]。

該文在前人研究的基礎上進行思考[4,9-11]，再結合邦克爾國家濕地公園實際情況，從景觀格局空間格局等方面選擇包括斑塊類型水平（Class）和景觀水平（Landscape）的景觀格局指數。因此，該文所選擇的景觀格局指數包括：斑塊數量指數（NP）、斑塊密度指數（PD）、最大斑塊指數（LPI）、邊緣密度指數（ED）、香農多樣性指數（SHDI）、香農均勻度指數（SHEI）及平均斑塊面積指數（FRAC_MN），運用Fragstats 4.2 軟件計算研究區各時期景觀指數。

2.3 濕地公園景觀格局指標與驅動因素的灰色關聯度計算

灰色關聯度分析的原理是基于各個因素之間的幾何近似，各個因素之間的陣列曲線越相似，因素之間相關性越大[12]。該文利用SPSS軟件，分析各指標與景觀格局指數的灰色關聯度。該文所選取的8個指標分別為：國內生產總值（GDP）、年末總人口、年平均風速、年平均氣溫、年日照總數、年降水量、地表水資源量和研究區的植被覆蓋度指標。所選取的景觀格局指數分別為：水域面積、斑塊數量、斑塊密度、最大斑塊占景觀面積比例、邊緣密度、平均斑塊分維數、香農多樣性指數與香農均勻度指數。景觀類型面積分別為：草地、林地、水域、耕地、建設用地與未利用地的面積。

3 結果分析

3.1 濕地公園景觀變化特征分析

通過邦克爾國家濕地公園林地、草地、水域、建筑用地、耕地及未利用地的空間分布格局（見圖1）可以看出：巴楚邦克爾國際濕地公園的各個土地利用類型在1990—2020年的面積變化明顯，林地面積在1990—2020年期間先減少后增加的趨勢；草地面積在1990—2020 年面積增長到了1 748.10 hm2；水域面積近20 年內迅速減少，下降到521.85 hm2；未利用土地的面積在1990—2008 年增加了685.41 hm2，2008—2020 年期間減少了61.20 hm2。

3.2 濕地公園景觀格局指數變化分析

根據圖2可知，30年間，邦克爾國家濕地公園最大面積占面積比例的值先升高后下降，結合景觀格局指數數據分析，說明了原先的優勢景觀水域面積不斷減少，且優勢程度也迅速下降的一個過程，濕地公園斑塊分布均衡化較好，土地利用種類較多樣，但同時濕地公園的景觀破碎程度相對較高。

圖2 1990—2020年景觀格局指數

3.3 景觀格局指數與驅動因素灰色關聯度分析

邦克爾國家濕地公園于社會—經濟—自然復合生態系統，景觀類型變化往往受人類活動以及各類自然變化影響[13]，如經濟發展、降水、氣候變化等[14-15]。并且濕地公園景觀的變化與城市發展及國內生產總值、人口等密切相關[16-17]。該文共選取了8 個指標與邦克爾濕地公園的景觀類型面積、景觀格局指數進行灰色關聯度分析。

由圖3 可知，人為因素GDP 與草地、建設用地、未利用土地的關聯度分別為0.79、0.79、0.87，說明濕地公園內的草地、建設用地和未利用土地主要受GDP的影響。林地面積與自然因素的關聯度都比較高，說明濕地公園的林地面積受年日照數、平均風速、平均氣溫影響較大，關聯度分別為0.91、0.82、0.83。耕地面積與自然因素關聯度都在0.7左右。綜上所述，自然因素對于邦克爾國家濕地公園的水域、林地變化具有顯著作用，對于耕地、草地的變化有一定影響。而人為因素對于邦克爾國家濕地公園的建設用地及未利用地影響較大。

圖3 指標與景觀格局指數的灰色關聯度

4 討論

該文是對邦克爾國家濕地公園進行濕地景觀變化分析，首先對1990年、2000年、2008年、2016年及2020年這5 年的景觀變化情況進行分析，再對濕地公園的景觀格局指數變化進行分析，最后利用灰色關聯度分析影響濕地公園景觀變化的驅動因素。結果顯示，景觀破碎度隨時間變化顯著增加，景觀多樣性豐富，這與張偉偉[9]的研究結果相似。自然因素對于邦克爾國家濕地公園的水域面積變化具有顯著作用，人為因素對于邦克爾國家濕地公園的建設用地及未利用地影響較大，與彭娜[18]的研究結果相似。

該文從30 年間的濕地公園景觀變化進行了整體的分析，能夠更好地體現濕地公園各景觀類型變化的趨勢。利用灰色關聯度分析景觀格局與驅動因素的關聯程度，從而分析影響各類景觀變化的因素。通過分析，建議從限制在濕地公園內過度放牧及保護水資源、防止污染加劇的方面對濕地公園進行保護和管理，從而減緩濕地公園水域面積的流失。

5 結論

該文主要對濕地公園景觀變化進行分析研究，結果如下。

（1）對景觀類型空間分布特征及面積變化分析得出：邦克爾爾國家濕地公園的各個土地利用類型在1990—2020年的面積變化明顯，水域面積在30年間明顯減少；草地面積在1990—2020 年逐漸增加；耕地面積呈現先增加后減少的趨勢；林地面積在1990—2020年期間先減少后增加的趨勢。

（2）對邦克爾國家濕地公園的景觀指數分析可知：濕地公園景觀類型分布較為均勻，景觀多樣性較好，景觀破碎程度加劇。

（3）對景觀類型變化的驅動因素進行分析，結果說明自然因素對于邦克爾國家濕地公園的水域、林地變化具有顯著作用，對于耕地、草地的變化有一定影響；而人為因素對于邦克爾國家濕地公園的建設用地及未利用地影響較大。