武漢城市濕地景觀格局的變化與城市景觀建設

2023-01-30 22:06:05 字數 3429 閱讀 6671

作者:王學雷蔡述明寧龍梅

濕地作為一種重要的自然資源直接為人類的生產、生活提供原材料,同時它作為人類生存所依賴的重要環境,還具有調節氣候,調蓄水源,降解汙染等生態功能。隨著人們對濕地認識的深入和對生存環境的關注,濕地的生態功能越來越受到重視。城市濕地是構成城市景觀的重要組成部分,而城市是人類的聚居地,因而城市濕地的生態功能對於城市生態環境的發展具有更重要的意義。

城市景觀的形成是自然和社會兩種因素的相互作用、相互滲透。作為自然生態景觀一部分的濕地景觀格局的形成和變化與造就社會文化的人類活動有著密切的聯絡。通過對城市濕地景觀格局的變化分析**城市濕地景觀構建、保護和利用與城市景觀建設發展的關係,可以為實現城市的可持續發展和保護生物多樣性提供依據。

1研究區概況

武漢市位於中國腹地,湖北省東部,長江和漢水的交匯處,地理位置為東經113°41′-115°05′,北緯29°58′-31°22′。地貌屬鄂東南丘陵經江漢平原向大別山南麓低山丘陵過渡地帶,中間低平,南北丘陵,崗壟環保,北部低山林立。地形屬於殘丘性河湖沖積平原,地勢平坦低窪,湖泊星羅棋布,河道縱橫交錯。

氣候屬**帶季風溼潤氣候,常年雨量充沛,雨熱同季,降水多集中在6-8月。土壤型別繁多,其中水稻土的面積最大,佔總面積的45.5%[1]。

武漢轄江漢、江岸、礄口、漢陽、武昌、青山、洪山、蔡甸、江夏、黃陂、新洲、東西湖、漢南十三個行政區域。本次研究選取了近年來城市建設變化較快的八個區,不把江夏、黃陂、新洲三個區計算在內。

2.景觀型別的劃分和景觀格局指標的計算

本文用於研究武漢市濕地景觀格局變化的原始資料主要有兩個時期(2023年和2023年)的遙感**和相關圖件。運用地理資訊軟體arcgis對遙感**解譯、製圖(圖1,圖2)並獲得濕地景觀及其他非濕地景觀的面積、斑塊數量、周長等空間屬性資訊,並以此作為空間格局分析的基礎資料。對獲取的屬性資料運用excel 和vc++軟體進行處理和計算。

2.1景觀型別

本文研究著重於**濕地景觀變化與城市建設的關係,但為了突出濕地景觀要素型別的變化趨勢以及與其他城市景觀要素的轉化情況,將城市景觀分為自然濕地景觀(包括河流、灘地、湖泊)和人工濕地景觀(包括水稻田、庫塘、藕池、人工溝渠)、建設用地景觀(包括道路、居民點、工礦用地等)和其他非濕地景觀(包括草地、林地等)。

2.2景觀要素的特徵分析計算

用於景觀格局分析的指標有很多,本文根據研究需要,選取了景觀分析中常用的斑塊面積、斑塊密度、分維數、多樣性、優勢度、均勻度、破碎度等指標作為特徵分析的依據,這些指數的計算方法參見參考文獻[2-4]。表1列出了各種景觀格局指標。表2列出了綜合濕地景觀格局指標。

2.3濕地景觀型別轉化分析計算

為了研究濕地景觀的變化方向以及濕地景觀與建設用地景觀等非濕地景觀的關係,將2023年和2023年的濕地景觀圖進行疊加,獲得有關濕地景觀之間轉化情況的資料,再採用馬爾科夫轉移矩陣對武漢市近年來濕地景觀型別的轉移情況進行分析。馬爾科夫過程是乙個隨機的運動過程,它表示乙個系統在t+1時刻的運動狀態只與t時刻有關[5]。我們以年為單位,根據各景觀型別的年平均轉化率來確定景觀單元的轉移概率,把灘地景觀轉化為其他景觀的轉移概率作為第一行,湖泊景觀轉化為其他景觀型別的轉移概率作為第二行,依此類推,建立轉移概率矩陣(見表3)。

表1 2023年和2023年各類濕地景觀格局指數表

表2 1996和2023年武漢市各種景觀格局指數表

表3 1996——2023年期間武漢市濕地景觀型別轉移概率

3.研究結果分析

3.1武漢市濕地景觀在城市景觀中的地位

武漢市大部分地區的海拔均在50公尺以下,屬殘丘性河湖沖積平原,而且武漢市高溫多雨的**帶季風氣候造就了武漢市眾多的河湖濕地。武漢市各類濕地面積約佔研究區總面積的48%,天然濕地佔濕地總面積的61%,湖泊濕地佔濕地總面積的41%。湖泊景觀構成了武漢市城市景觀的基底之一。

河流濕地成為城市景觀的重要廊道。廣闊的濕地對於維持城市生態系統的生物多樣性,調節城市氣候,緩解城市熱島效應,降解城市汙染物有著不可替代的作用。

3.2單一濕地景觀格局變化分析

從表1可知,2023年濕地景觀的斑塊數量比2023年都有所增加而建設用地等非濕地景觀的斑塊數量則大幅度減小。濕地景觀型別斑塊數量的增加一方面說明人類活動對濕地的干擾加強了,另一方面也在一定意義上說明濕地的破碎化程度加深了。從斑塊的密度來看,就單個濕地景觀而言,水稻田、湖泊和藕池的斑塊密度增加了,表明孔隙度增大了,其分布日益相對分散;人工溝渠、庫塘的斑塊密度則有所下降,說明斑塊的孔隙度下降了,其分布日益相對集中。

就整個景觀而言,2023年的斑塊密度比2023年要大,2023年的斑塊密度是0.0095,而2023年是0.0082,說明整個景觀的鑲嵌度降低了,景觀的異質性增強了。

從斑塊的分維數來看,各類濕地景觀的分維值都有不同程度的減小,其中藕池的分維值減小最大,說明景觀的形狀趨於簡單化,景觀的自相似性增強了。在自然狀態下,景觀的形狀指數應該較高,而此時下降,只能說明人類活動對於各類濕地進行了干擾。建設用地的分維值增加了,且值明顯偏高,說明建設用地的整體自相似程度較低且形狀不規則。

武漢市各類濕地景觀以及整個城市景觀的破碎化程度隨時間變化都在增加,但建設用地的破碎度卻有所減小,這是因為近年來武漢市發展很快,修建了許多道路,使各建設用地連線起來了。可見濕地景觀格局的變化受人類活動的影響較大,濕地景觀的異質性在逐漸增大。

3.3綜合濕地景觀格局分析

根據上述分類方法分別計算了自然濕地景觀、人工濕地景觀、非濕地景觀(建設用地和其他非濕地)的優勢度、破碎度、均勻度和多樣性指數(見表2)。從表2看出,天然濕地景觀的破碎度增加了,優勢度減小了,說明短時間內,天然濕地景觀受到了比較大的干擾,其中,湖泊濕地受到的人類活動的影響較大,湖泊濕地的面積比例下降了0.05%,其優勢地位降低;灘地面積增加了0.

19%,這增加了天然濕地景觀的均勻度。

人工濕地景觀的破碎度、優勢度下降,均勻度增加。這是因為前一時期,在人工濕地景觀中,水稻田佔絕對優勢,五年後,各類人工濕地景觀之間的面積比例有了較大調整,分布較均勻。非濕地景觀區域是人類活動最為集中的地區,景觀的破碎度越來越大,各種景觀的分布趨於均勻。

武漢市整個景觀的多樣性指數由2023年的3.2096下降到2023年的2.8438,說明景觀中各種景觀型別所佔的比例差異減小了。

2023年整個景觀的優勢度較低,其值為0.3754,而均勻度指數為0.6563,這兩者說明該年各景觀型別所佔的比例差異不大,2023年整個景觀的優勢度指數和均勻度分別為0.

6165和0.7484,相對於2023年分別增加了0.2411和0.

0911,說明城市景觀由少數型別景觀控制程度加大了,景觀的均勻度有所提公升。

3.4濕地景觀型別轉化分析

從表3可以看出,武漢市城市濕地景觀的變化較大,其突出表現為天然濕地減少,尤其是湖泊濕地。五年來武漢市研究區內的湖泊面積從45.602千公頃下降到45.

437千公頃,共減少了165公頃。但湖泊斑塊數量和斑塊密度卻都增加了,湖泊被人為分割的情況明顯。從湖泊濕地向其他濕地轉化情況來看,其原因有三:

一是填湖建房。這是湖泊面積喪失的乙個重要原因。根據表3,研究區內湖泊轉化為建設用地的面積達到0.

6861公頃,轉化率為0.0030。歷史上武昌解放路以東的西湖、哥笛湖和長湖均被填平建房,漢口中山大道以北的後湖也有相當部分填平建房。

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