湿地受损遥感识别方法及其在天津滨海新区的应用

2.2 湿地类型受损区识别

滨海新区湿地受损空间和增加区域的空间分布及湿地向不同土地利用类型的转换如图4所示。

图4 天津滨海新区湿地受损空间分布

由图4可知,湿地受损严重的区域分布在滨海新区边缘,主要由城镇用地扩张所致,湿地增加区主要集中在滨海新区东北角,以水库养殖区等人工湿地增加为主。滨海新区湿地向其他土地利用类型转换的面积占比如图5所示。由图5可知,1980s—2015年滨海湿地受损占用的土地利用类型主要为城镇用地、旱地、草地、未利用地、林地。其中湿地转化为城镇用地的面积最多,达184.75 km2;其次是旱地,面积为117.81 km2;转化为草地的面积为52.79 km2。从受损的阶段来看,旱地面积占湿地受损总面积的比例从1980s—2000年的6.11%升到2009—2015年的33.56%;而城镇用地的面积比例逐渐减少。

图5 天津滨海新区湿地侵占来源及面积占比

2.3 湿地要素受损趋势分析

在长时间序列湿地要素识别中,NDVI和SMMI可以识别湿地滩涂、水库坑塘和水田等受损区,而NDWI可以识别湖泊和水库坑塘等受损区,但对植被覆盖较多的地方识别效果较差,3个湿地要素的综合分析可以较好地识别湿地受损区。综合湿地类型受损区范围,1984—2015年滨海新区湿地要素变化趋势如图6所示。由图6可知,滨海新区湿地各要素均呈退化趋势,通过统计各要素显著退化的像元数,得出NDVI显著退化的区域面积为364.66 km2,NDWI、SMMI显著退化的面积分别为221.28、253.94 km2。

图6 1984—2015年天津滨海新区湿地要素变化趋势

根据湿地受损的阶段性特征,分析了滨海新区3个不同时段(1984—2000年、2000—2009年、2009—2015年)湿地要素受损趋势,结果如图7所示。由图7可知,1984—2000年滨海新区植被在东南及东北部分区域表现出显著的退化趋势,通过统计各要素显著退化的像元数,得出NDVI显著退化面积为209.13 km2,而水体和土壤湿度表现不明显;2000—2009年植被和水体在东南和东北部分区域表现出显著退化趋势,NDVI和NDWI显著退化的面积分别为80.67和71.23 km2,而土壤湿度表现不明显;2009—2015年植被在较大范围表现出改善趋势,水体在小范围内表现出显著退化趋势。

图7 天津滨海新区不同时段湿地要素变化趋势(1984—2000年,2000—2009年,2009—2015年)

2.4 湿地受损模式分析

滨海新区处于渤海湾,由于受到滨海区域和城市发展的综合影响,湿地受损状况有其自身的特点。1980s—2000年,滨海新区的湿地面积呈先减少后增加的趋势,以2000年作为转折点,2000年前湿地面积受损严重,这主要是由于区域内水田被城镇用地侵占引起的;2000年后,湿地面积呈现改善状态,主要是由于滨海区域养殖业的发展和海水扩张造成的,以人工湿地面积增长为主。湿地要素变化趋势显示,整个区域内植被和土壤湿度呈现一致的退化趋势,而水体则呈现改善趋势。

综合分析湿地类型受损和要素受损特征发现,由于新型城市化的发展,滨海新区城市扩张表现明显,主要分布在b区和c区(图8),其土壤湿度呈现显著下降趋势;湿地受损较为显著的区域为d区,其湿地植被呈显著的退化趋势;典型湿地扩张区域分布在养殖业扩张区(a区)和海水扩张区,该湿地类型主要为人工湿地,湿地经济价值功能较高,而湿地的生态功能较天然湿地有所减弱。天然湿地仍存在较大受损威胁(d区)。因此在新型城市化主导发展下的滨海城市湿地,保护和维持天然湿地面积,更好地发挥湿地的生态功能,为动植物提供良好的栖息环境,是实现城市与资源协调统一发展的重要举措。

图8 天津滨海新区湿地受损模式

3 结论与展望

(1)湿地类型受损分析结果显示,天津滨海新区湿地类型的受损主要分为3个时期(1980s—2000年、2000—2009年,2009—2015年),在此期间湿地经历了从受损到恢复的过程。1980s—2015年滨海新区湿地面积增加了41.40 km2,湿地受损最严重的区域分布在滨海新区东北部。

湿地要素分析结果显示,滨海新区湿地要素的受损趋势不同时期表现不同,且不同地区湿地受损的主导因素不同。1984—2015年,区域内植被和土壤湿度呈现较为一致的变化趋势,而水体变化则相反。在不同时间段内,影响湿地面积受损的主导因素不同,1984—2000年、2000—2009年、2009—2015年滨海新区湿地受损分别是植被、水体和植被占主要地位。

(2)综合湿地类型和湿地要素受损分析,识别出湿地受损模式为新型城市化滨海湿地受损模式。湿地受损区域主要包括城市扩张区、养殖业扩张区、海水扩张区和天然湿地受损区。湿地面积受损主要是由于城市扩张引起的,同时受到养殖业和海水扩张的影响,使人工湿地面积增加。天然湿地面积仍存在较大程度的受损,因此在新型城市化主导下,滨海新区天然湿地的维持工作是湿地保护和发展的重要内容。

天津滨海新区湿地的健康与可持续发展是区域发展的重要保障,通过识别湿地受损模式,来定量评价湿地资源动态变化,是湿地修复工作的基础。在新型城市发展背景下,维持湿地生态系统的稳定,加强湿地资源的保护,是构建绿水青山、维持城市安全的重中之重。