陳思帆，楊愛霞，鄧 凱，梁桂仙，周俞含，農(nóng)艷群，邱洪巾

(北部灣大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，廣西 欽州 535011)

1 引言

濱海濕地位于海陸相互交匯地帶，受陸地生態(tài)系統(tǒng)與海洋生態(tài)系統(tǒng)兩方面的作用。在提供鹽類物質(zhì)、旅游與海洋生物資源的同時(shí)對(duì)維持生物多樣性具有重要意義[1]。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展和人類生產(chǎn)活動(dòng)的日益頻繁深刻地影響著下墊面的變化,使得土地利用與景觀格局發(fā)生改變[2]，濱海濕地作為全球濕地重要組成部分具備重要生態(tài)環(huán)境效益與現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益，受國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，并開展了大量土地利用變化，景觀格局演變研究[3～12]。我國濕地類型眾多，濱海濕地是重要組成部分。本文針對(duì)廣西沿海3個(gè)典型濱海濕地分布區(qū)，基于支持向量機(jī)分類法對(duì)其2000年來3個(gè)時(shí)期遙感影像進(jìn)行分類，分析景觀格局時(shí)空變化。

2 研究區(qū)概況

北部灣濱海區(qū)域河流眾多，水熱充足，多泥沙沉積，灘涂面積較大，紅樹林為濱海區(qū)域特色物種。珍珠港、欽江口、丹兜海紅樹林分布集中，故此將這3個(gè)區(qū)域作為研究區(qū)。

圖1以海岸線為中心向海一側(cè)做2 km的緩沖區(qū)與陸地區(qū)域合并為研究區(qū)。

圖1 研究區(qū)地理位置

3 數(shù)據(jù)與方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

研究所需要的遙感影像均是從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)下載而來，云量均小于10%，且影像成像時(shí)間為10～12月左右，包括2000年11月30日與12月6日Landsat7 ETM遙感影像，2006年11月30日landsat-5 TM遙感影像，因2006年部分研究區(qū)受云層影響，故用2005年11月21日landsat-5 TM代替部分研究區(qū)圖像，2017年數(shù)據(jù)采用12月8日和10月28日Landsat-8 OLI衛(wèi)星影像，分辨率均為30 m，均已進(jìn)行輻射定標(biāo)，大氣校正，圖像裁剪等預(yù)處理。

3.2 研究方法

3.2.1 土地利用分類方法

采用支持向量機(jī)算法，參考《濕地公約》與有關(guān)文獻(xiàn)[13]，根據(jù)研究目的，結(jié)合廣西濱海濕地土地利用開發(fā)特點(diǎn)，將廣西濱海濕地土地類型分為紅樹林、互花米草、養(yǎng)殖水塘、自然水域、耕地、建設(shè)用地、林地七大類。利用Google earth找出各區(qū)相應(yīng)歷史影像進(jìn)行隨機(jī)采點(diǎn)生成感興趣區(qū)輔加以實(shí)地野外考察數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證，結(jié)果表明，各期各區(qū)域的各地類精度均大于80%，Kappa系數(shù)大于85%，符合精度要求。

3.2.3 土地利用動(dòng)態(tài)度

土地利用動(dòng)態(tài)度能反映某一區(qū)域在某一時(shí)間范圍內(nèi)土地利用類型的變化強(qiáng)烈程度[14]，本次研究采用單一土地利用動(dòng)態(tài)模型。

(1)

式(1)中：k為某類土地類型變化動(dòng)態(tài)度；Ub為終期土地?cái)?shù)量；Ua為初期土地?cái)?shù)量；n為初期和末期跨越的時(shí)間長(zhǎng)度，單位為年。

3.2.4 土地利用轉(zhuǎn)換矩陣

土地利用轉(zhuǎn)換矩陣能從定量上反映某一區(qū)域各土地利用類型之間相互轉(zhuǎn)換情況[15]。本次研究選擇利用ArcGIS10.5分別得到各區(qū)域土地利用轉(zhuǎn)變矩陣。

3.2.5 景觀格局指數(shù)

本次研究利用Fragstats4.2軟件，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[16～18]，結(jié)合具體情況選擇用CONTAG(Concagion)反映景觀中不同類型斑塊的聚集或擴(kuò)展程度，SHDI(Shannon′s diversity index)反映景觀的異質(zhì)性，NP(Number of patches)反映破碎化程度，AI(Aggregation index)反映同類型地塊的相鄰程度，同類型斑塊越分布越緊密聚指數(shù)越高[24]。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用狀況與變化

由圖2可知，珍珠港區(qū)域紅樹林斑塊2000-2017年間逐漸破碎，小斑塊增多。由表1可知，自然濕地與人工濕地面積都有一定程度萎縮。欽江入海口區(qū)域耕地占地最多，養(yǎng)殖水塘先增后減，總體上呈增長(zhǎng)狀態(tài)，面積占比較大。建設(shè)用地呈持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)，由圖3可知，道路建設(shè)用地增多，人造地表向海域一帶延伸。紅樹林面積占比重最小，但一直處于持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)?？臻g上，河口西側(cè)養(yǎng)殖水塘增多，耕地向后方縮退，養(yǎng)殖水塘同時(shí)也向水域一側(cè)擴(kuò)展。表1與圖4知，丹兜海區(qū)域紅樹林面積總體變化不大，互花米草面積增大，空間分布上由在東南側(cè)向北蔓延，珍珠港與欽江口區(qū)域目前無此分布。

圖3 欽江口土地利用類型

圖4 丹兜海土地利用類型

表1 2000、2006、2017年各區(qū)域地類面積

圖2 珍珠港土地利用類型

4.2 土地利用單一動(dòng)態(tài)度和轉(zhuǎn)換

由表2知，2000～2017年期間，珍珠港自然濕地與人工濕地都呈現(xiàn)略減退狀態(tài)，欽江口區(qū)域自然濕地處增長(zhǎng)狀態(tài)，養(yǎng)殖水塘總體上增長(zhǎng)。南流江口紅樹林在2000～2006年間略減少，2006～2017年增長(zhǎng)較快?；セ撞葑鳛榍致晕锓N在2000～2006年動(dòng)態(tài)度為-1.28%，可見得到生長(zhǎng)得到控制，2006～2017年期間動(dòng)態(tài)度為14.03%，呈現(xiàn)復(fù)發(fā)態(tài)勢(shì)，養(yǎng)殖水塘增長(zhǎng)快速。鐵山港2006～2017年期間自然濕地與人工濕地處于衰減態(tài)勢(shì)，丹兜海區(qū)域紅樹林動(dòng)態(tài)變化不大，互花米草從一直處于增長(zhǎng)狀態(tài)。

表2 2000～2017年各區(qū)域單一土地利用動(dòng)態(tài)度 %

由表3可知，珍珠港區(qū)域2000～2017年耕地轉(zhuǎn)出最多，主要轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)殖水塘和建設(shè)用地與一部分林地。其次是紅樹林轉(zhuǎn)出最多，共轉(zhuǎn)出3.7 km2，紅樹林處于減退狀態(tài)，其主要轉(zhuǎn)出地類除自然水域占主要，養(yǎng)殖水塘占一部分，說明養(yǎng)殖水塘對(duì)紅樹林棲息地造成了影響。養(yǎng)殖水塘被轉(zhuǎn)入最多。

表3 2000～2017年珍珠港土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

由表4知，欽江口區(qū)域各地類不同程度向建設(shè)用地轉(zhuǎn)入，說明城市化不斷發(fā)展，對(duì)外經(jīng)濟(jì)交流的需要，建設(shè)用地不斷增多，并向海域延伸填海造陸修建人造地表進(jìn)行港口建設(shè)。紅樹林主要由自然水域轉(zhuǎn)入，說明進(jìn)十幾年來對(duì)環(huán)境的重視，對(duì)紅樹林進(jìn)行了保護(hù)與人工栽植，使得紅樹林生長(zhǎng)范圍擴(kuò)大。養(yǎng)殖水塘范圍增大，主要為耕地轉(zhuǎn)入，反映出此地主要農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)由種植業(yè)向養(yǎng)殖業(yè)的轉(zhuǎn)變，而有一部分為自然水域轉(zhuǎn)入，說明有人為向海域擴(kuò)大養(yǎng)殖水塘，圍海造田行為。

表4 2000～2017年欽江口土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

由表5知，丹兜海區(qū)域養(yǎng)殖水塘范圍擴(kuò)大，主要由耕地轉(zhuǎn)入，紅樹林轉(zhuǎn)出大于轉(zhuǎn)入，主要轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀凰?，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地與互花米草?；セ撞莘敝撤秶鷶U(kuò)大。

表5 2000～2017年丹兜海土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

4.3 景觀格局變化特征

由表6可知，珍珠港區(qū)域紅樹林斑塊數(shù)量先增多后略減，聚集度保持在90以上，聚集度較高，總體變化不明顯。耕地、建設(shè)用地與林地斑塊數(shù)量增加明顯，耕地聚集度持續(xù)下降，景觀水平上蔓延度指數(shù)與香農(nóng)多樣性指數(shù)變化不明顯。

表6 三大研究區(qū)域景觀格局指數(shù)

欽江口區(qū)域紅樹林斑塊數(shù)量總體增加，聚集度指數(shù)增高。景觀水平上，蔓延度指數(shù)持續(xù)下降，香農(nóng)多樣性指數(shù)持續(xù)上升，說明該區(qū)域近年來土地利用多樣化程度，景觀破碎化程度持續(xù)增高。

丹兜海區(qū)域蔓延度指數(shù)在50～60之間，香農(nóng)多樣性指數(shù)均總體增高，各地類斑塊數(shù)量總體增加，區(qū)域土地利用多樣化程度有增高。

5 結(jié)論

2000～2017年3個(gè)典型研究區(qū)在土地利用變化與景觀格局方面差異與相似并存。珍珠港與丹兜海區(qū)域紅樹林都有不同程度減少，欽江口相反，17年間紅樹林總體面積增加。珍珠港，欽江口區(qū)域耕地都呈減少趨勢(shì)，養(yǎng)殖水塘面積增長(zhǎng)快，各區(qū)域相當(dāng)部分耕地向養(yǎng)殖水塘轉(zhuǎn)變。紅樹林主要向養(yǎng)殖水塘與建設(shè)用地轉(zhuǎn)變或退化，一部分紅樹林轉(zhuǎn)變?yōu)榛セ撞?。紅樹林與養(yǎng)殖水塘聚集度指數(shù)依然較高，由于其他景觀類型破碎化程度高，區(qū)域各地類斑塊數(shù)量增加明顯，整體景觀破碎化依然嚴(yán)重?；セ撞葑鳛槿肭治锓N在空間分布上存在差異，本研究中主要分布于丹兜海，位于廣西北部灣沿海西部地區(qū)的珍珠港和及欽江口尚未發(fā)現(xiàn)。