1、国产卫星数据在黑龙江省湿地调查中的应用 丁宇雪 薛广垠 王少华 黑龙江省地质调查研究总院 摘 要： 基于 2015 年度国产卫星数据 (高分一号、高分二号、资源一号、02C 卫星、资源三号、天绘一号等系列卫星) , 通过全分辨率遥感解译方式, 获取黑龙江省各区域、各类型湿地资源具体分布面积, 同时依据其分布情况, 采用定性分析和定量分析相结合的方法, 对大兴安岭区域、小兴安岭区域、松嫩平原西部区域、松嫩平原东部区域、东南部山区区域、三江平原区域等 6 大区域湿地的生态等级进行评价分析, 得出黑龙江省湿地实际生态效果评价为“良好”。草本沼泽湿地、森林和灌丛湿地在湿地生态系统中发挥重要作用。关键词
2、： 国产卫星; 湿地; 监测; 作者简介：丁宇雪 (1977-) , 女, 高级工程师.收稿日期：2017-01-01基金：中国地质调查局专项资助项目 (121201003000150010;121201203000160009;121201003000150000) Using domestic satellite data to carry out wetland survey in Heilongjiang ProvinceDING Yuxue XUE Guangyin WANG Shaohua Heilongjiang Institute of Geological Survey; A
3、bstract： Based on the domestic satellite data of 2015 (GF-1, GF-2, ZY-1, 02 C, ZY-3, TH-1, etc.a series of satellites) , through the full resolution remote sensing interpretation method, this paper obtains the specific distribution area of various types of wetland resources in Heilongjiang Province.
4、At the same time, according to the distribution, the use of qualitative analysis and quantitative analysis of the combination of methods, the Daxinganling area, the Xiaoxinganling area, the western part of the Songnen Plain, the eastern part of the Songnen Plain, the southeastern mountainous area an
5、d the Sanjiang Plain Ecological grade are evaluated and analyzed.And the actual ecological effect evaluation of wetland in Heilongjiang Province is“good”.The wetland ecosystem plays an important role in the herbal marsh wetland, followed by forest and shrub wetland.Keyword： domestic satellite; wetla
6、nds; survey; Received： 2017-01-01黑龙江省是湿地资源大省, 是我国内陆湿地面积较大、分布广泛的省份之一。复杂的自然地理环境, 使黑龙江省拥有众多的河流、湖泊、水库、山间谷地和平原洼地, 孕育了黑龙江省湿地生态系统及其丰富的生物多样性资源。近年来随着国产高分卫星的数据获取能力大幅提高, 对湿地资源进行高精度调查成为可能。本次调查使用 2015 年的国产卫星数据, 空间分辨率均优于 2.5m, 解译精度采用全分辨率解译, 为查清湿地资源提供可靠的数据支撑。1 湿地调查与评价方法结合黑龙江省湿地资源具体情况, 首先考虑卫星图像的成像季节, 对图像作必要的分析, 建立不
7、同卫星数据不同湿地类型的遥感解译标志。包括河流湿地中的永久性河流, 湖泊湿地中的永久性淡水湖, 沼泽湿地中的草本沼泽、灌丛沼泽、森林沼泽, 人工湿地中的水库、农用池塘、灌溉用沟渠等共 8 个三级类因子。本次调查使用的卫星图像摄像月份在 910 月份, 基本在植物的生长季节末期, 可通过影像的色彩和纹理上区分地物。采用人机交互解译方式对遥感图像识别分类后, 在 ARCGIS 软件环境下建立详细湿地分类属性库, 并在野外调查验证的基础上开展了遥感图像湿地资源的多次解译、检查、修改和完善。湿地评价方法采用定性分析和定量分析相结合的方法。定性分析主要从湿地植被特征和湿地功能大小进行论述。定量分析以湿地
8、功能和价值大小在湿地类别上分成三个等级, 一等为草本沼泽湿地, 二等为森林与灌丛湿地, 三等为河流、自然水域与水库湿地。根据各地区湿地面积大小、湿地覆盖率、湿地集中程度、区域湿地植物生产力、各地区湿地土壤持水量、各类湿地功能价值等因素进行加权分析与评价。湿地某地理单元特征区域评价计算式:式中:Q 为某区域湿地评价值;W 为数值归一化系数;L 为区域转换系数 (包括湿地植物生产力系数、湿地土壤持水量系数、湿地集中程度系数) ;f 为某区域湿地、覆盖率等级与质量变化系数, h 为某区域湿地类型系数, S 为某区域当量湿地面积。湿地不同地理单元特征区域的综合评价, 通过加权系数求得。主要有纬度转换系
9、数、各区域转换系数等, 求得综合等级评价值。本次调查的各项参数数值主要依据 Costanza 等人给出的全球生态系统价值而定。黑龙江属于寒温带分布区, 根据太阳辐射通量和植物光合效率估算, 其纬度转换系数大约为 0.60.7, 取 0.7。区域转换系数的确定, 首先选定湿地质量最高的地区系数为 1, 并能与国际湿地接轨。取三江平原腐泥沼泽湿地七星河保护区湿地作为基准, 依土壤持水量和湿地植物生长量及湿地集中程度折算, 三江平原平均区域转换系数为 0.927, 松嫩平原西部为 0.850, 松嫩平原东部为0.550;小兴安岭为 0.780, 大兴安岭为 0.615, 东南部山区为 0.355。2
10、 黑龙江湿地资源调查黑龙江省湿地调查按不同地貌单元分为 6 大区域:大兴安岭区域、小兴安岭区域、松嫩平原西部区域、松嫩平原东部区域、东南部山区区域、三江平原区域。六大区植物群落类型、特点各有不同。由 2015 年黑龙江省土地变更遥感影像解译数据得到:2015 年全省湿地面积 33 339.55km, 占全省总面积的 7.0%。2.1 大兴安岭区域湿地大兴安岭地区纬度较高, 沼泽主要分布在北段的黑龙江、大林河、老漕河、呼玛河和嫩江的中上游及支流, 山阴坡及其平缓分水岭顶部。大兴安岭的中段和南段沼泽较少。林下沼泽是大兴安岭森林景观的组成部分。普遍分布冻土层与季节冻土层, 形成广泛分布的沼泽植被,
11、降水很难排出。森林沼泽广泛分布于宽谷和山坡落叶松生长不良的地方, 灌丛沼泽分布于河流漫滩地, 这些特征与其它地区沼泽有明显不同, 具有其地域特有的沼泽。区域湿地总面积为 8 437.11km, 其中草本沼泽湿地面积为 134.69 km, 森林与灌丛湿地面积为 7 752.74km, 河流、自然水域与水库湿地面积为 549.68km。2.2 小兴安岭区域湿地小兴安岭区域沼泽主要分布在伊春以北地区, 集中于汤旺河及其支流、山缓坡和山麓地带, 草本沼泽分布于小兴安岭各河漫滩地。小兴安岭区域连续多年冻土层很少, 岛状冻土层有一定的分布, 因此林间沼泽湿地不如大兴安岭分布广泛。区域湿地总面积为 6 0
12、62.17km, 其中草本沼泽湿地面积为 482.71 km, 森林与灌丛湿地面积为 4 477.91km, 河流、自然水域与水库湿地面积为 1 101.55km。2.3 松嫩平原西部区域湿地松嫩平原西部大部分湿地为集中连片区域, 湿地集中程度系数很高。本区气候干旱, 土壤有一定的积盐过程, 故本区属盐碱沼泽, 以芦苇沼泽为主。此外, 在地势低洼, 地表积水较深或地下水溢出, 还分布有苔草沼泽, 并伴生有香蒲和水葱等沼泽植物。区域湿地总面积为 7 774.63km, 其中草本沼泽湿地面积为3 965.90km, 森林与灌丛湿地面积为 62.41km, 河流、自然水域与水库湿地面积为 3 746
13、.32km。2.4 松嫩平原东部区域湿地松嫩平原东部湿地集中连片的湿地很少, 基本以长条形的河道类湿地为主, 湿地植物生产能力不大, 湿地质量等级较差, 区域生物多样性不丰富, 受保护的湿地植物较少。区域湿地总面积为 3 908.07km, 其中草本沼泽湿地面积为 1 030.79km, 森林与灌丛湿地面积为 165.29km, 河流、自然水域与水库湿地面积为 2 711.99km。2.5 东南部山区区域湿地东部山区区域湿地是全省六大区域面积最小的区域, 湿地总面积为 336.78km, 其中草本沼泽湿地面积为 0.22km, 河流、自然水域与水库湿地面积为336.56km。2.6 三江平原区
14、域湿地三江平原区属于温带湿润、半湿润季风气候, 地势低平, 地表组成物质粘性重, 使降水径流不能很好地排泄, 大量水分长期汇集于各种负向地形中, 积水成沼。由于水分不稳定, 早年有时沼泽干枯, 植物死亡后形成的有机残体进行好氧分解, 故沼泽中多无泥炭积累, 是主要沼泽分布区之一。区域湿地总面积为 6 820.79km, 其中草本沼泽湿地面积为 814.63 km, 森林与灌丛湿地面积为232.36km, 河流、自然水域与水库湿地面积为 5 773.8km。3 黑龙江湿地分区等级评价各区域各类等级湿地面积统计表, 见表 1。按不同区域、不同等级湿地选取计算参数, 根据评价公式求得各区域湿地生态等
15、级评价值。地区湿地生态评价值, 根据分类等级湿地鸟的栖息密度值和分类面积、湿地植物生产力、湿地土壤最大持水量、各区域转换系数等, 其结果见表 2。由表 2 可看出, 全省湿地平均综合评价值为 0.631 9, 这与大兴安岭湿地 (评价值 0.613 9) 实际生态综合效果相近似。表 1 全省各区域各类等级湿地面积统计表 下载原表 表 2 全省各区域各类等级湿地评价值汇总表 下载原表 黑龙江省是湿地大省, 也是全国著名的湿地分布区, 生物多样性极为丰富, 湿地综合评价效果达到良好水平。本次湿地评价成果的评价值, 是依据三江平原腐泥沼泽集中分布区七星河湿地为基准 (湿地植物生产力、土壤持水量、区域
16、生物多样性等) , 其它地区湿地评价值是经过系统换算而来, 并且可与国际湿地生态价值功能研究成果接轨, 具有广泛的可比性, 以及不同区域间的相互转换性。松嫩平原西部、三江平原、大兴安岭湿地生态效果良好, 是黑龙江省重要的生态调节库和预防荒漠化的重要的生态屏障。4 结论与建议1) 黑龙江省湿地生态效果较好的区域为松嫩平原西部区域、大兴安岭区域、三江平原区域。黑龙江省湿地实际生态效果评价结论为“良好”, 湿地生态系统发挥重要作用的是草本沼泽湿地, 其次是森林、灌丛湿地。2) 松嫩东部呼兰河流域湿地生态建设与保护需进一步落实, 全省平均湿地生态价值可进一步增强。3) 近几年三江平原湿地的丧失量较大。
17、根据黑龙江省生态调查结果显示:1986年全省天然湿地面积为 57 280km, 2000 年全省天然湿地面积为 43 419km, 1986 年2000 年天然湿地减少了 13 861km, 减少率为 24.20%;2000 年2015年天然湿地减少了 10 079km, 减少率为 23.21%, 山区减少约 2030%, 平原区减少约 40%50%, 导致水灾现象频发。因此, 黑龙江省湿地生态恢复工程必需抓紧进行, 各项水利工程、防洪工程、江河水污染治理工程、湿地修复工程同时并举, 达到真正意义的生态防灾减灾。参考文献1万紫, 刘江, 徐庆华, 等.基于多源空间数据的河道水域变化监测方法研究
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