邵亞婷, 盧 霞, 葉 慧, 張 森, 孫 敏, 林雅麗, 趙 倩

(江蘇海洋大學, 江蘇 連云港 222005)

濱海濕地是介于陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)之間復雜的過渡性區(qū)域[1-2], 具有穩(wěn)定環(huán)境、保護物種基因等功能, 在全球和區(qū)域生態(tài)過程中發(fā)揮著極為重要的作用[3]。鹽城濱海濕地屬于典型的近海及海岸濕地, 是太平洋西海岸、亞洲大陸邊緣最大的海岸型濕地, 擁有獨特的淤泥質海岸帶及豐富多樣的灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng), 已列入世界重點濕地名錄[4]。江蘇鹽城濕地珍禽國家級自然保護區(qū)(簡稱鹽城保護區(qū))是鹽城濱海濕地中保護最完整的部分, 是我國最大的沿海濕地自然保護區(qū), 是全球重要的濕地之一。保護區(qū)內河流眾多, 沼澤濕地眾多, 蘊藏著豐富的生物資源, 為鳥類的棲息和其他動物的生存提供了得天獨厚的自然條件, 是各種動物的繁殖地與鳥類的重要越冬地[5]。同時, 鹽城保護區(qū)作為生產力最高的天然生態(tài)系統(tǒng), 還為其周邊居民提供著各種寶貴資源。然而, 在人口和經濟的壓力之下, 保護區(qū)內的實驗區(qū)已經大部分被開墾為魚塘或農田, 緩沖區(qū)也很大程度上受到人為干擾, 目前只有核心區(qū)仍然保留著大片原生濕地; 同時, 過熱的經濟開發(fā)活動也在不斷導致灘涂濕地的資源遭到破壞。

土地覆蓋是指自然營造物和人工建筑物所覆蓋的地表諸要素的綜合體, 包括地表植被、土壤、湖泊、沼澤濕地及各種建筑物(如道路等), 具有特定的時間和空間屬性, 其形態(tài)和狀態(tài)可在多種時空尺度上變化[6]。幾十年來, 鹽城保護區(qū)的土地覆蓋發(fā)生了巨大的變化[7], 土地覆蓋變化能夠體現人與自然的相互作用, 人類對地表景觀的開發(fā)、利用而引起土地覆蓋發(fā)生變化。因此,及時有效地研究鹽城保護區(qū)土地覆蓋的變化對保護江蘇鹽城濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定, 維持人與自然的和諧共存非常重要。利用遙感技術對鹽城濱海濕地土地覆蓋變化的研究已經成為國內外研究的熱點[7-18]。左平等[7]基于1976年的地形測繪數據和1987、1992、1997、2002、2007年的遙感數據提取土地利用和景觀的時空變化, 并分析了江蘇鹽城濱海濕地的景觀變化和驅動力。賀秋華[8]以江蘇濱海地區(qū)為研究對象, 以1987年利用現狀圖、1997年和2006年TM遙感影像為數據源, 運用3S技術, 采用定性與定量相結合的手段, 系統(tǒng)分析了該區(qū)域土地利用時空變化特征。張華兵等[9]將鹽城國家級自然保護區(qū)核心區(qū)劃分為人工管理區(qū)和自然濕地區(qū), 根據1987、1997、2007年3個時相的景觀資料, 運用遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)技術和景觀生態(tài)學方法, 分析不同驅動力下濕地景觀格局的變化差異。王凱等[10]以鹽城國家級珍禽自然保護區(qū)核心區(qū)為例, 基于3期(2002、2010、2013年)遙感影像數據, 通過監(jiān)督分類方法研究了近10年來核心區(qū)濕地土地利用類型的變化情況, 為保護區(qū)核心區(qū)進一步加強管理與保護提供科學依據。郝敬鋒等[11]基于RS和GIS技術, 利用1987—2007年期間3個時相的遙感圖像提取了江蘇省濱海濕地信息, 定量分析了研究區(qū)濕地資源的演變趨勢和驅動機制。杜培軍等[12]基于景觀生態(tài)學原理、RS和GIS技術, 分析了1992—2009年江蘇濱海濕地景觀格局動態(tài)變化。丁晶晶等[15]選用1992年、2002年和2006年的TM影像, 分析了江蘇省鹽城海岸帶濕地的景觀格局特征及其景觀動態(tài)變化。盡管以上學者利用RS和GIS相結合的方法開展了鹽城濱海濕地土地覆蓋變化研究, 但在鹽城保護區(qū)土地利用及景觀格局變化監(jiān)測方面的研究稍顯集中, 而對鹽城保護區(qū)土地覆蓋分類算法及其長時間序列的變化監(jiān)測研究偏少。為深入探討鹽城保護區(qū)核心區(qū)的土地覆蓋分類算法及其變化監(jiān)測, 本文選用1973—2018年期間6期遙感影像, 通過構建土地覆蓋分類規(guī)則集, 應用面向對象的分類方法提取研究區(qū)土地覆蓋分類信息; 基于土地利用轉移矩陣分析土地覆蓋變化特征。通過該研究可為人類活動、鹽城保護區(qū)的保護和建設提供有利的依據和建設性意見。

1 數據和方法

1.1 研究區(qū)概況

江蘇鹽城濕地珍禽國家級自然保護區(qū)位于江蘇省鹽城市境內的沿海地帶(119°53′45″E~121°18′12″E, 32°48′47″N~34°29′28″N), 地跨響水縣、濱?？h、射陽縣、亭湖區(qū)、大豐區(qū)、東臺市的沿海灘涂, 其海岸線長達約500 km, 區(qū)域面積為247 260 hm2。鹽城保護區(qū)屬于北亞熱帶向南暖溫帶過渡的氣候類型, 具有季風盛行、四季分明、日照充足、無霜期、降水豐富、雨熱同期的特征。主要受海洋性和大陸性氣候影響, 年平均氣溫為13.7~14.6 , ℃ 光照充足, 無霜期210~224 d, 雨水豐沛, 年平均降水量980~1 070 mm。

鹽城保護區(qū)內的灘涂主要是1128—1855年, 黃河從黃土高原攜帶大量的泥沙以及來自海底的部分泥沙在潮流等海洋動力作用下淤積而成的粉沙淤泥質濱海平原。1855年黃河北遷, 泥沙來源驟減, 導致射陽河以北開始侵蝕, 射陽河以南仍然淤積, 鹽城保護區(qū)海岸線總體上呈現南於北蝕的狀態(tài)。

鹽城保護區(qū)成立于1983年, 成立時面積為453 300 hm2, 核心區(qū)面積為17 400 hm2。1992年11月, 江蘇鹽城沿海濕地珍禽省級保護區(qū)經國務院批準升級為江蘇鹽城國家級珍禽自然保護區(qū)。2006年國務院對保護區(qū)進行了調整, 調整后保護區(qū)總面積和核心區(qū)面積分別為284 179 hm2、21 889 hm2, 保護區(qū)主要保護對象為丹頂鶴等珍稀野生動物及其賴以生存的灘涂濕地生態(tài)系統(tǒng)。2012年, 保護區(qū)范圍再次進行了調整, 調整后保護區(qū)總面積247 260 hm2, 其中核心區(qū)面積22 596 hm2, 緩沖區(qū)56 742 hm2, 實驗區(qū)167 922 hm2, 核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)等五塊區(qū)域組成保護區(qū)。

選 取 1992年 保 護 區(qū) 的 核 心 區(qū)(120°29′2″E~ 120°42′44″E, 33°28′40″N~33°39′6″N)范圍作為研究區(qū)域, 核心區(qū)位于新洋港和斗龍港之間的灘涂濕地, 以西至陳李線(鹽城市響水縣陳家港鎮(zhèn)至南通市海安縣李堡鎮(zhèn)的省級公路), 以東至黃河水深3 m的區(qū)域。核心區(qū)所在的灘涂不斷向海域淤積延伸, 目前擁有江蘇最大的原生灘涂濕地, 研究區(qū)位置如圖1所示。

1.2 數據獲取與預處理

為開展鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類, 利用地理空間數據云平臺選取1973年、1985年、2001年、2008年、2013年和2018年等6期美國Landsat衛(wèi)星影像, 數據信息如表1所示。對遙感影像, 主要進行波段組合、圖像配準、圖像裁剪等預處理, 圖像配準精度控制在0.5個像素之內。圖像裁剪的矢量邊界主要依據1992年11月經國務院批準的鹽城保護區(qū)核心區(qū)的空間范圍。

圖1 江蘇鹽城濕地珍禽國家級自然保護區(qū)及保護區(qū)核心區(qū)位置 Fig. 1 Map of the core area of the Rare Bird National Nature Reserve in Yancheng Wetland, Jiangsu Province

1.3 構建研究區(qū)土地覆蓋分類體系

根據第三次全國土地調查土地分類體系和中國濱海濕地分類系統(tǒng)[19], 結合鹽城保護區(qū)土地利用覆蓋現狀和開發(fā)利用特點, 同時依據前人的研究成果[20-21], 通過分析鹽城保護區(qū)核心區(qū)遙感影像, 對核心區(qū)土地覆蓋的空間分布進行了研究, 確立了鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類系統(tǒng)(表2)。從表中可以看出: 研究區(qū)土地覆蓋方式分為自然濕地和人工濕地兩個一級類, 其中每個一級類又包含不同的二級類別, 最終將研究區(qū)劃分為8個類型, 分別是海水、光灘、河流、米草群落、堿蓬群落、蘆葦群落、茅草群落、養(yǎng)殖區(qū)。

1.4 研究方法

面向對象分類方法(object-oriented classification method), 是指將分割得到的同質影像對象作為最小單元, 以實現較高層次的遙感圖像分類和目標地物提取[22]?；谙裨姆诸惙椒o法充分利用影像中存在的形狀和紋理等特征, 可能會造成分類精度不高。而面向對象分類方法可以充分利用目標地物的光譜、形狀和紋理信息, 提高了分類精度和分類效率。面向對象影像分類方法包括影像的分割和分類。

表1 研究區(qū)遙感影像數據信息 Tab. 1 Data of remote sensing images in research areas

表2 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類體系 Tab. 2 Land cover classification system in the core area of Yancheng Reserve

1.4.1 影像分割

影像分割是面向對象分類方法的核心, 影像分割首先將單個像素合并為較小的影像對象, 再將較小的影像對象合并成較大的多邊形對象, 是從下到上、逐級合并的過程[22]。多尺度分割后, 影像的最小單元不再是單個的像素, 而是具有相同光譜特征和共同屬性的一個個對象, 后續(xù)的影像分析和處理也都是根據這些對象進行的[23-25]。分割參數的選擇直接影響分割效果, 多尺度分割參數包含各波段權重、分割尺度、光譜因子和形狀因子(緊密度和光滑度)。

1.4.2 影像分類

影像分割后進行分類, 分類方法包括基于樣本的影像分類和基于規(guī)則集的影像分類。其中基于樣本的分類與常規(guī)的光譜監(jiān)督分類有顯著不同, 其樣本的對比參數更多, 不僅僅是光譜信息, 還包括空間、紋理等信息; 基于規(guī)則集的分類也是根據影像對象的不同特征建立規(guī)則集進行分類[26]。選取合適的影像對象分類特征是分類最重要的一部分, 分別統(tǒng)計計算分割后影像對象的光譜特征、紋理特征以及形狀幾何特征, 并通過建立規(guī)則集對分割后的影像進行分類。表3列出了本文選取的影像對象的分類特征。其中, 比值植被指數(RVI)強化了植被在近紅外和紅光波段反射率的差異, 在植被覆蓋濃密的情況下對植被十分敏感, 非常適合高覆蓋度的植被監(jiān)測。

表3 影像對象的分類特征描述 Tab. 3 Description of classification features of image objects

2 結果與分析

2.1 研究區(qū)土地覆蓋分類信息提取

利用 eCognition 軟件對Landsat衛(wèi)星影像進行基于規(guī)則集的面向對象分類, 首先對影像數據進行多尺度分割, 其次構建規(guī)則集進行分類。

2.1.1 確定最優(yōu)多尺度分割參數

根據各時相遙感影像鄰近像素亮度、紋理、顏色等對影像進行分割。通過反復試驗和對比, 對每一時期的遙感影像進行多尺度分割, 最終得到各時相遙感影像的最優(yōu)多尺度分割參數如表4所示。

表4 多尺度分割參數 Tab. 4 Multiscale segmentation parameters

2.1.2 基于規(guī)則集的分類

規(guī)則集構建和分類的主要步驟是:

1) 區(qū)分水體與非水體

根據鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類體系先將初始層定義為水體(海水、河流)與非水體(光灘、米草、堿蓬、蘆葦、茅草、養(yǎng)殖區(qū)), 水體在可見光波段處的光譜特征比較明顯, 不斷試驗確定水體的特征閾值, 構建水體的分類規(guī)則, 通過TS將海水提取出來, 河流的形狀是細長的, 因此利用IShape將河流提取出來。

2) 區(qū)分植被與非植被

根據分類體系將未分類的非水體分為植被(米 草、堿蓬、蘆葦、茅草)和非植被(光灘、養(yǎng)殖區(qū)), 根據光灘和養(yǎng)殖區(qū)的光譜特征和影像信息構建分類規(guī)則。利用NDVI和Brightness提取光灘, 養(yǎng)殖區(qū)中含水量大, 形狀比較規(guī)則, 利用NIR、Blue和長/寬將養(yǎng)殖區(qū)提取出來。

3) 區(qū)分植被類型

研究區(qū)中植被主要包括米草、堿蓬、蘆葦和茅草。在eCognition中創(chuàng)建NDVI、NDMI、RVI等可以區(qū)分植被的光譜特征, 根據不同植被在不同波段的光譜特征差異, 經過反復比較并通過多次試驗確定了米草、堿蓬、蘆葦、茅草的分類閾值。1973、1985、2001、2008、2013和2018年鹽城保護區(qū)核心區(qū)的土地覆蓋分類規(guī)則集如圖2—圖7所示。

圖2 1973年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 2 Classification rules set of remote sensing images in 1973

圖3 1985年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 3 Classification rules set of remote sensing images in 1985

4) 分類及后處理

基于規(guī)則集進行土地覆蓋分類, 并進行合并地類、去除小圖斑、平滑等一系列后處理, 利用 eCognition軟件隨機產生500個分布隨機且均勻的樣本點, 并根據Google Earth地圖對樣本進行分類, 建立混淆矩陣, 得到最終分類精度評價結果如表5所示, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類結果(圖8)。

圖4 2001年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 4 Classification rules set of remote sensing images in 2001

圖5 2008年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 5 Classification rules set of remote sensing images in 2008

圖6 2013年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 6 Classification rules set of remote sensing images in 2013

圖7 2018年遙感影像分類規(guī)則集 Fig. 7 Classification rules set of remote sensing images in 2013

由圖8和表6可知: 核心區(qū)在2001年之前基本為自然濕地, 基本未受人為干擾。1973年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、堿蓬、茅草、蘆葦; 其中光灘覆蓋面積最大, 占總面積的47.90%。1985年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、米草、堿蓬、茅草、蘆葦; 其中堿蓬覆蓋面積最大, 占總面積的26.97%, 新出現的米草群落面積為455.99 hm2, 占總面積的2.04%。2001年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、米草、堿蓬、蘆葦、茅草、養(yǎng)殖區(qū); 其中堿蓬覆蓋面積最大, 占總面積的23.26%。2008年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、米草、堿蓬、蘆葦、養(yǎng)殖區(qū); 其中蘆葦的覆蓋面積最大, 占總面積的19.65%。2013年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、米草、堿蓬、蘆葦、養(yǎng)殖區(qū); 其中米草群落的覆蓋面積最大, 占總面積的17.84%。2018年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋由海到陸依次是海水、光灘、河流、米草、堿蓬、蘆葦、養(yǎng)殖區(qū); 其中米草群落覆蓋面積最大, 占總面積的20.00%; 養(yǎng)殖區(qū)面積為4 425.32 hm2, 占總面積的19.84%。

1973—2018年期間, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋變化趨勢: 海水呈現先增長、后下降、再增長、再下降的趨勢; 光灘呈現先下降后增長的趨勢; 河流呈現平緩的趨勢; 米草于20世紀60年代引入中國[4], 從遙感影像上看出, 1973年以后開始出現米草, 呈現從無到有, 持續(xù)增長的趨勢; 堿蓬呈現增長、下降、再增長、再下降的趨勢; 蘆葦呈現先增長后下降的趨勢; 茅草呈現先增長后下降的趨勢; 養(yǎng)殖區(qū)從1985年以后開始出現, 呈現從無到有, 先增長、后平緩下降、再增長的趨勢。

表5 分類精度評價結果 Tab. 5 Classification accuracy

圖8 1973—2018年鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋分類結果 Fig. 8 Classification of land covers in the core areas of the Yancheng Nature Reserve from 1973 to 2018

表6 鹽城保護區(qū)核心區(qū)各年土地覆蓋類型面積 Tab. 6 Areas of land cover types in the core areas of the Yancheng Nature Reserve in each year

2.2 研究區(qū)土地覆蓋變化監(jiān)測

2.2.1 土地轉移矩陣

土地利用轉移矩陣是馬爾科夫模型在土地利用變化方面的應用, 土地利用轉移矩陣可以定量地表明不同土地利用類型之間的轉化情況。土地利用轉移矩陣來源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉移的定量描述。

2.2.2 土地覆蓋類型變化及轉移特征分析

利用 ArcGIS 軟件對eCognition導出的土地覆蓋分類矢量數據進行融合和疊置分析, 得到1973—1985、1985—2001、2001—2008、2008—2013、2013— 2018年的土地覆蓋變化(圖9), 并計算得到轉移矩陣(表7—表11), 以定量分析鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋動態(tài)變化特征。

在1973—1985年期間, 土地覆蓋轉變方式主要為光灘向海水、堿蓬、茅草的轉變, 堿蓬向茅草的轉變, 茅草向蘆葦的轉變。其中光灘向海水、堿蓬、茅草的轉變主要分布在東部、中部、北部區(qū)域; 堿蓬向茅草的轉變主要分布在西南部區(qū)域; 茅草向蘆葦的轉變主要分布在西北部區(qū)域。海水覆蓋面積增加了1 133.59 hm2光灘覆蓋面積減少了4 437.45 hm2, 河流覆蓋面積增加了44.71 hm2, 堿蓬覆蓋面積增加了1 540.27 hm2, 茅草覆蓋面積增加了777.91 hm2, 蘆葦覆蓋面積增加了484.98 hm2, 米草覆蓋面積增加了455.98 hm2。其中, 光灘轉變了5 122.59 hm2, 轉變率為47.96%, 有1 194.77 hm2(11.18%)轉變?yōu)楹Ｋ? 487.65 hm2(4.57%)轉變?yōu)楹恿? 1 982.64 hm2(18.56%)轉變?yōu)閴A蓬, 128.85 hm2(1.21%)轉變?yōu)樘J葦, 880.96 hm2(8.25%)轉變?yōu)槊┎? 447.73 hm2(4.19%)轉變?yōu)槊撞荨?/p>

在1985—2001年期間, 土地覆蓋轉變方式主要為光灘向米草的轉變, 堿蓬向蘆葦、茅草的轉變, 茅草向蘆葦、養(yǎng)殖區(qū)的轉變。其中, 光灘向米草的轉變主要分布在中東部區(qū)域; 堿蓬向蘆葦、茅草的轉變主要分布在西部區(qū)域; 茅草向蘆葦、養(yǎng)殖區(qū)的轉變主要分布在北部、西南部區(qū)域。海水覆蓋面積減少了238.87 hm2, 光灘覆蓋面積減少了2 315.18 hm2, 河流覆蓋面積減少了197.07 hm2, 米草覆蓋面積增加了1 972.85 hm2, 增加了4.33倍, 堿蓬覆蓋面積減少了786.72 hm2, 茅草覆蓋面積減少了1 985.21 hm2, 蘆葦覆蓋面積增加了1 127.31 hm2, 養(yǎng)殖區(qū)覆蓋面積增加了2 395.87 hm2。其中, 堿蓬轉變了2 138.52 hm2, 轉變率為35.80%, 有83.29 hm2(1.39%)轉變?yōu)楹恿? 842.09 hm2(14.10%)轉變?yōu)樘J葦, 807.77 hm2(13.52%)轉變?yōu)槊┎? 74.04 hm2(1.24%)轉變?yōu)槊撞? 331.32 hm2(5.55%)轉變?yōu)轲B(yǎng)殖區(qū)。

在2001—2008年期間, 土地覆蓋轉變方式主要為光灘向米草的轉變, 堿蓬向蘆葦、米草的轉變, 蘆葦向養(yǎng)殖區(qū)的轉變, 茅草向蘆葦、養(yǎng)殖區(qū)的轉變。其中, 光灘向米草的轉變主要分布在東部靠海區(qū)域; 堿蓬向蘆葦、米草的轉變主要分布在中西部、中東部區(qū)域; 蘆葦向養(yǎng)殖區(qū)的轉變主要分布在西南、西北部區(qū)域; 茅草向蘆葦、養(yǎng)殖區(qū)的轉變主要分布在西北部和西部區(qū)域。海水覆蓋面積減少了377.14 hm2, 光灘覆蓋面積減少了255.88 hm2, 河流覆蓋面積減少了108.79 hm2, 米草覆蓋面積增加了1 151.39 hm2, 堿蓬覆蓋面積減少了1 790.46 hm2, 茅草覆蓋面積減少了1 249.47 hm2, 蘆葦覆蓋面積增加了1 721.78 hm2, 養(yǎng)殖區(qū)覆蓋面積增加了908.56 hm2。其中, 堿蓬轉變了2 105.26 hm2, 轉變率為40.58%, 有117.07 hm2(2.26%)轉變?yōu)楹恿? 1 548.65 hm2(29.85%)轉變?yōu)樘J葦, 302.51 hm2(5.83%)轉變?yōu)槊撞? 137.03 hm2(2.64%)轉變?yōu)轲B(yǎng)殖區(qū)。

圖9 1973—2018年核心區(qū)土地覆蓋變化圖 Fig. 9 Maps of land cover changes of the core areas from 1973 to 2018

表7 1973—1985年核心區(qū)土地覆蓋類型面積轉移矩陣 Tab. 7 Transfer matrix of the core areas of land cover types from 1973 to 1985

表8 1985—2001年核心區(qū)土地覆蓋類型面積轉移矩陣 Tab. 8 Transfer matrix of the core areas of land cover types from 1985 to 2001

表9 2001—2008年核心區(qū)土地覆蓋類型面積轉移矩陣 Tab. 9 Transfer matrix of the core areas of land cover types from 2001 to 2008

表10 2008—2013年核心區(qū)土地覆蓋類型面積轉移矩陣 Tab. 10 Transfer matrix of the core areas of land cover types from 2008 to 2013

表11 2013—2018年核心區(qū)土地覆蓋類型面積轉移矩陣 Tab. 11 Transfer matrix of the core areas of land cover types from 2013 to 2018

在2008—2013年期間, 土地覆蓋轉變方式主要為光灘向海水、米草的轉變, 米草向堿蓬的轉變, 堿蓬向蘆葦、米草的轉變, 蘆葦向堿蓬、養(yǎng)殖區(qū)、米草的轉變。其中光灘向海水、米草的轉變主要分布在東部靠海區(qū)域; 米草向堿蓬的轉變主要分布在東部區(qū)域; 堿蓬向蘆葦、米草的轉變主要分布在中部、東北部區(qū)域; 蘆葦向堿蓬、養(yǎng)殖區(qū)、米草的轉變主要分布在中部、西北部、東北部區(qū)域。海水覆蓋面積增加了945.59 hm2, 光灘覆蓋面積減少了1 148.49 hm2, 河流覆蓋面積增加了75.29 hm2, 米草覆蓋面積增加了398.68 hm2, 堿蓬覆蓋面積增加了433.98 hm2, 蘆葦覆蓋面積減少了582.68 hm2, 養(yǎng)殖區(qū)覆蓋面積減少了122.37 hm2。其中, 蘆葦轉變了1 668.38 hm2, 轉變率為38.08%, 有54.48 hm2(1.24%)轉變?yōu)楹恿? 796.71 hm2(18.18%)轉變?yōu)閴A蓬, 180.92 hm2(4.13%)轉變?yōu)槊撞? 636.27 hm2(14.53%)轉變?yōu)轲B(yǎng)殖區(qū)。

在2013—2018年期間, 土地覆蓋轉變方式主要為海水向光灘的轉變, 堿蓬向蘆葦、米草的轉變, 蘆葦向堿蓬、養(yǎng)殖區(qū)的轉變。其中, 海水向光灘的轉變主要分布在東部靠海區(qū)域; 堿蓬向蘆葦、米草的轉變主要分布在西部和中部區(qū)域; 蘆葦向堿蓬、養(yǎng)殖區(qū)的轉變主要分布在中部、西北部區(qū)域。海水覆蓋面積減少了1 195.84 hm2, 光灘覆蓋面積增加了1 331.03 hm2, 河流覆蓋面積減少了39.98 hm2, 米草覆蓋面積增加了480.81 hm2, 堿蓬覆蓋面積減少了1 172.70 hm2, 蘆葦覆蓋面積減少了646.57 hm2, 養(yǎng)殖區(qū)覆蓋面積增加了1 243.26 hm2。其中, 米草轉變了394.16 hm2, 轉變率為9.91%, 有179.51 hm2(4.51%)轉變?yōu)楣鉃? 45.09 hm2(1.13%)轉變?yōu)楹恿? 120.98 hm2(3.05%)轉變?yōu)閴A蓬, 1.26 hm2(0.03%)轉變?yōu)樘J葦, 47.33 hm2(1.19%)轉變?yōu)轲B(yǎng)殖區(qū)。

鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋在1973—2018年期間變化顯著, 其中光灘面積減少最大, 依次是茅草、堿蓬, 而米草、養(yǎng)殖區(qū)、蘆葦面積顯著增加。在1973— 2013年, 光灘持續(xù)減少8 156.99 hm2; 而在2013— 2018年, 增加了1 331.03 hm2, 整體上光灘減少了6 825.96 hm2。在1973—1985年, 茅草增加了777.91 hm2, 而從1985年開始持續(xù)減少, 直至2008年全部消失, 整體上茅草減少了2 429.77 hm2。在1973—1985年, 堿蓬增加了1 540.27 hm2, 而在1985—2018年持續(xù)減少, 整體上堿蓬減少了1 775.64 hm2。在1973—2018年, 米草增加了4 459.71 hm2。在1985—2018年, 養(yǎng)殖區(qū)增加了4 425.32 hm2。在1973—2008年, 蘆葦持續(xù)增加了3 334.08 hm2, 而在2008—2018年持續(xù)減少了1 229.26 hm2, 整體上蘆葦增加了2 104.82 hm2。

3 結論與討論

1) 基于長時間序列的遙感影像數據采用面向對象方法對鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋類型進行分類, 并利用土地利用轉移矩陣得到土地覆蓋變化特征信息。研究表明, 1973—2018年, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋變化總體上表現為光灘大面積減少, 轉變方式是光灘→堿蓬群落→米草群落; 茅草群落完全消失, 轉變方式是茅草群落→蘆葦群落→養(yǎng)殖區(qū); 堿蓬群落明顯減少, 集中在研究區(qū)中部地區(qū), 西部靠近海堤的主要演替是堿蓬群落→蘆葦群落, 東部靠近灘涂的主要演替是堿蓬群落→米草群落; 養(yǎng)殖區(qū)大面積增加, 集中在研究區(qū)西南部地區(qū); 蘆葦群落明顯增加, 集中在研究區(qū)西部和西北部地區(qū)。

2) 1973—2013年, 植物群落的擴張導致光灘面積的減少; 2013—2018年, 由于海岸灘涂的淤蝕, 光灘面積增加, 海水面積減少。米草群落和蘆葦群落的擴張, 導致堿蓬群落減少; 蘆葦群落和人工養(yǎng)殖區(qū)的擴張, 導致茅草群落消失。因此, 鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋類型變化的主要原因包括自然因素和人為干擾兩個方面。自然因素包括海岸灘涂的侵蝕和淤積以及濱海濕地的自然演替; 人為干擾包括為開發(fā)濱海地區(qū)資源的相關政策和措施相繼出臺和實施以及引種外來物種米草常年不斷的快速擴張。

針對1973—2018年對鹽城保護區(qū)核心區(qū)土地覆蓋變化特征的研究表明: 米草群落的持續(xù)擴張導致鹽城保護區(qū)核心區(qū)的先鋒堿蓬植被群落的退化, 應實施科學有效的管理, 防止米草過度繁殖, 恢復堿蓬群落。人工養(yǎng)殖區(qū)覆蓋面積的持續(xù)增加給生態(tài)系統(tǒng)帶來了一定壓力, 應采取措施防止人工濕地(養(yǎng)殖區(qū)) 不斷向自然濕地方向延伸, 盡量減少人為干擾對核心區(qū)的影響, 維持核心區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定, 實現鹽城濱海濕地的可持續(xù)發(fā)展, 達到人與自然和諧共存的目的。