盘龙河流域空间信息分析

车 勇,张晓旭,谭志卫,赵碧云

(1.云南省环境科学研究院,云南昆明650034;2.云南省环境保护厅,云南昆明650032)

盘龙河流域空间信息分析

车 勇1,张晓旭1,谭志卫1,赵碧云2

(1.云南省环境科学研究院,云南昆明650034;2.云南省环境保护厅,云南昆明650032)

利用2008年SPOT卫星影像结合野外调查,运用3S技术对盘龙河流域的植被、土地利用和环境质量情况进行调查。结果表明,流域内的土地资源内部结构不合理,与自然环境不协调,其环境质量以中等偏上为主,差的质量面积较大。提出了对盘龙河流域加强法制建设,提高森林覆盖率,做好土地利用总体规划,优化农业产业结构的生态保护对策建议。

植被;土地利用;环境质量;盘龙河流域

在当前生态环境破坏、土地退化极为严重的情况下,将大片的土地分区分块分单元进行治理是行之有效的办法,小流域治理是其典型的治理模式,且任何治理形式必须在合理利用土地资源的前提下进行,即土地利用调查、规划是小流域治理的第一步[1]。生态立省战略是云南省新时期落实科学发展观的重要途径,生态建设工作刻不容缓。对盘龙河典型小流域植被、土地利用现状进行调查和统计分析,并在此基础上做出科学合理的分析评价,可为下一步的生态建设规划、土地利用规划和措施布局及土地管理提供科学依据。

1 研究区概况

盘龙河流域位于云贵高原南缘斜坡地带,云南省东南部,文山壮族自治州西南部。流域面积6274.66km2,其中红河州境内171.68km2,文山州境内6102.98km2。盘龙河流域地势西北高东南低,从上游到下游为由浅至中深切割中山岩溶地貌,平均海拔1490m,上游地形以山间平地、平坡为主,下游主要为中山山地,坡度多>25°,流域范围内喀斯特地貌分布广泛,发育较充分,主要有峰丛谷地、峰丛洼地、剥蚀溶丘、峰林溶丘洼地、溶盆等5种类型,限制了流域内土地资源的有效利用,石多土少,蓄水条件差,生态脆弱。

盘龙河流域属低纬度高原季风气候区,北回归线横穿流域中部,夏秋季主要受西南及东南暖气流影响,湿热多雨、降水丰沛;冬春季受西南风干暖气流控制,干暖少雨。流域内大部分地区冬无严寒,夏无酷暑,年温差小,日温差大,无霜期长。流域内土壤类型主要有:暗棕壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、红壤、赤红壤、砖红壤、石灰岩、紫色土等10大类,其中红壤分布最广,约占流域土地总面积的75%。

2 研究方法

以卫星遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等技术为基础,利用高分辨率SPOT卫星影像(6.5M)为数据源,辅以盘龙河流域二调数据和1∶25000的地形图,进行人工目视解译。土地利用/覆盖遥感判读数据的精度控制,主要采用野外调查时采集的精校正的GPS点。用于检验的GPS点分为两类,一是对地块属性的检验,二是对地物边界的检验。

在数据处理中,通过设置检查步骤来对数据质量进行控制,包括数据处理、判读过程中分类模板的选取、分类及目视判读、数据结果统计等严格执行检查步骤,具体组织形式通过项目成员的个人检查和交叉检查来实现。本论文的研究以GIS叠加分析、数据统计分析为基础,以定性和定量的分析为主要手段。

3 植被情况

3.1 植被分类

盘龙河流域植被类型分类遵循《云南植被》类型分类体系进行。其基本原则是植物群落学—生态学植被分类原则,主要以综合植物群落自身特征作为分类依据,又重视和注意群落的生态关系。这些综合特征包括群落外貌和结构、植物物种组成、群落动态等。

此外还考虑植被动态演替的阶段性变化。例如云南松林也被认为是一种次生性植被,但作为一种在现状生境中的持续性植被类型具有较高的稳定性,习惯上视为一种植被类型;受人为干扰后而恢复形成的“灌丛状”常绿阔叶林,由于流域内的这种群落外貌上已经成林,将其归并为相同的常绿阔叶林中的一种类型处理,而不在单独划分灌丛类植被类型。

植被类型直接涉及遥感判读的精度和判读结果的可用性。本文在初步分析项目区的自然环境概况后,以《云南植被》中的植被分类系统为基础,通过专家咨询并结合野外调查确定“盘龙河流域植被类型遥感判读图上单元[2～4]”。

3.2 植被现状

在植物区系地理的区划上,盘龙河流域横跨古热带植物区-马来西亚植物亚区-北部湾地区,以及泛北植物区-中国-日本森林植物亚区-滇、黔、桂地区。由于这一地区处于南、北、东、西交错的特殊地理位置,加上石灰岩山地的特有化发展,致使植物种类特别丰富,特有属种很多。许多典型的中国-日本分布式的植物以此为其分布区的西界,同时也有一些中国喜马拉雅式的植物以此为东界;这里还联系着越南北方和我国广西西南部及云南东南部,具有十分古老的热带、亚热带区系。

盘龙河流域以热带分布的科属占优势,同时体现了东西南北相互交错的性质,从南到北分布的水平地带性植被(显域植被)依次是:季雨林、季风常绿阔叶林和半湿润常绿阔叶林。另外,这一区域地理位置垂直海拔高差较大,最高海拔2997m,最低海拔142m,致使植被在垂直带上具有明显的垂直分布现象。随着海拔的变化在植被垂直带上分布的植被类型有:中山湿性常绿阔叶林、山地苔藓常绿阔叶林和山顶苔藓矮林。同时,由于沟谷地带水热条件分布的特殊性,沟谷地带常绿阔叶林的优势种类和物种组成与其它区域表现出明显的不同,在局部地段表现出植被隐域特征的性质,在植被分类时作为同区域相同地带性植被类型归并。由于人为破坏,这一区域分布的次生性植被类型包括:热性稀树灌木草从、暖热性稀树灌木草丛和暖温性稀树灌木草丛。人工植被类型主要包括:橡胶林、桉树林、果园、水田和旱地。

经过遥感判读,统计分析得出流域范围内植被类型面积最大的为人工植被,占流域总面积的53.91%,其次为暖性石灰山灌丛、云南松林、杉木林、季风常绿阔叶林、暖温性稀树灌木草丛、半湿润常绿阔叶林,分别占流域总面积的21.02%、5.87%、5.70%、4.76%、4.02%、2.14%,其他植被类型所占面积较小。

3.3 植被分布

结合遥感影像解译结果和流域的实际情况,盘龙河流域植被类型见表1。

本文根据1∶250000等高线生成DE M,根据盘龙河流域地形地貌,岩性特征,将流域地面坡度分为5个坡度等级,即≤2°、2°～6°、6°～15°、15°～25°、≥25°。利用ARCGIS叠加分析,盘龙河流域在坡度≤2°区域中植被类型主要以人工植被、暖性石灰山灌丛为主,分别占该区域面积的56.94%、21.43%;2°～6°区域中植被类型同样以人工植被、暖性石灰山灌丛为主,分别占该区域面积的69.75%、16.11%;6°～15°区域中植被类型主要以人工植被、暖性石灰山灌丛及云南松为主,分别占该区域面积的52.05%、20.78%、7.40%;15°～25°区域中植被类型以人工植被、暖性石灰山灌丛、杉木林、季风常绿阔叶林、云南松林为主,分别占该区域面积的40.50%、18.20%、10.77%、9.56%、7.05%;≥25°区域中植被类型主要以人工植被、暖性石灰山灌丛、季风常绿阔叶林为主,分别占该区域面积的30.16%、26.86%、12.72%。

4 土地利用情况

4.1 土地利用现状

盘龙河流域内土地利用总面积为6274.66km2,主要类型有:水田、旱地、有林地、灌木林地、水域、居民地、交通用地、经济林地和园地。流域内的土地利用类型以旱地和灌木林为主,详见表2。

4.2 土地利用格局分析

盘龙河流域耕地、园地、林地、草地等农业用地共4711.92km2,占流域总面积的75.09%,内部比例约为51∶0.25∶18.91∶5.39,这种结构与流域土地资源和自然环境不甚协调。

盘龙河流域位于典型的喀斯特地区,占流域面积广大的中下游地区沟壑纵横,水土流失严重,土壤贫瘠,适宜于耕种的土地不多,但农耕地却有3171.32km2,占到流域总面积的50.54%,其中占农耕地1/5的坝区和梯地适宜于耕种,占农耕地1/3的缓坡地经改造后可成为适宜种植的土地。流域的有林地、草地和园地较小,合计占流域总面积的24.55%。只有耕地面积的1/2,大量宜于发展林牧业和果园的土地没有得到充分利用,滥垦荒山荒坡,造成水土流失,极大的损害了盘龙河流域的实际产出。

表1 盘龙河流域植被分布及面积(km2)

表2 盘龙河流域土地利用面积百分比(km2)

流域内土地资源潜力很大,除居民点、水域和交通用地等非农业用地外,96.83%的土地均可直接或间接用于农业生产。目前流域内农业资源利用率仅60.73%,土地资源剩余可利用率>30%,可开发率还很大。但考虑到未利用的土地资源多为水土条件较差的石灰山灌丛区域,开发难度较大,因此,此类土地适宜植树造林,保持水土,改善生态环境。

4.3 土地利用分布

盘龙河流域是文山州农作物主要产区,土地利用类型面积最大的是旱地,主要分布在流域中上游的坝区平远镇、稼依镇、红甸乡一带,土质肥沃,储水性好,是粮食产出优质地区。阿舍乡、盘龙乡、柳井乡、兴街镇的石灰山灌丛特点极其明显,旱地成斑块状零星分布,土质较差。流域下游区域为喀斯特峰丘区,广泛分布坡旱地,坡度多>25°;灌木林地主要分布在流域中上游以及北部周边的石灰山灌丛区域,主要生长着云南松林和低矮灌木;有林地集中分布于老君山、老山、莲花塘乡区域,老君山、老山的植被生长情况良好,属原始植被覆盖区;水田则主要在中上游的坝区,与旱地交错分布,主要分布在地势平坦,灌溉条件好的砚山县的平远镇、稼依镇,文山县的开化镇、红甸乡、德厚镇、薄竹乡、马塘镇、喜古乡、秉烈乡,流域其他区域的水田零星分布;经济林、园地多集中于坝区,主要在流域居民地附近。

通过GIS叠加分析,如表3所示,盘龙河流域在坡度≤2°区域中土地利用类型主要以旱地、灌木林地以及水田为主,分别占该区域面积的36.4%、25.6%、19.6%;2°～6°区域中土地利用类型主要以旱地、水田和灌木林地为主,分别占该区域面积的35.4%、33.5%、19.4%;6°～15°区域中土地利用类型主要以旱地、灌木林地、有林地和水田为主,分别占该区域面积的35.6%、26.7%、19.1%、15.5%;15°～25°区域中土地利用类型以有林地、旱地以及灌木林为主,分别占该区域面积的32.2%、30.6%、25.5%;≥25°区域中土地利用类型主要以有林地、灌木林地、旱地为主,分别占该区域面积的34.1%、34.0%、25.0%。

表3 盘龙河流域土地利用现状表(km2)

5 环境质量分析

盘龙河流域景观生态类型分为自然景观、人工景观、水体景观3大类,依据植被类型又分为12小类,区域内各类景观斑块数共67576块,几类面积较大的景观类型斑块数与面积都成一种正相关关系,一般都是面积大,斑块数也跟着多。只有稀树灌木草丛和常绿阔叶林,面积较小但斑块数较多,说明其破碎化程度较高。

通过景观优势度计算,暖性石灰岩灌丛和旱地景观的优势度值最高,分别是0.34146和0.47374,其构成了该区域的基底景观,表明区域受人为活动干扰较严重。

以植被的生态潜力高低作为评价景观生态质量好坏的主要标准,量化各主要植被类型的生态潜力,主要依据有:植被类型在植被演替阶段中的位置及在演替过程中的顺序,一般说来,地带性植被类型的生态潜力最大,原生性植被类型的生态潜力比次生性的高;单位面积上植被生产潜力大小,一般而言,乔木群落的生产力要高于灌木群落,灌木要高于草本。根据上述依据,通过GIS数据分析,流域生态环境质量为优的面积1201.43km2,占区域面积的19.15%;生态环境质量为良的面积1337.02km2,占区域面积的21.31%;生态环境质量为中的面积390.49km2,占区域面积的6.22%;生态环境质量差的面积3197.79km2,占研究区面积的50.96%;生态环境质量极差的面积147.93km2,占区域面积的2.36%。由此可见盘龙河流域景观质量以中等偏上为主,差的质量面积较大,极差的面积较小。

6 对策与建议

(1)搞好流域的生态建设规划工作,并且与流域的综合治理紧密结合。各级政府部门应给予重视,强化组织领导和实施,保持森林覆盖率的稳定提高,逐步提高土地资源的水源涵养和水土保持能力,改善生态环境。

(2)加强法制建设,依法保护和治理生态环境。广泛深入地宣传环境保护相关法律,加快制定生态环境相关法律法规,不断提高全民的法制观念,形成全社会自觉保护环境、美化环境的强大舆论。

(3)制定科学的土地利用总体规划,调整农业产业结构。盘龙河流域喀斯特地区储水能力差,气候干热,地势崎岖不平,旱地成为当地居民主要的耕作方式,分布相对比较广泛。旱地除主要分布于坝区外,相当一部分分布于坡度在15°以上的区域,这类土地的开垦,很容易引发水土流失,也将对当地生态环境产生不利的影响。建议采取相关退耕还林措施,制定科学、合理的土地利用规划,树立土地利用总体规划的权威性,合理配置土地资源,有效保护资源和环境,提高土地资源利用率,以及从当地农业产业结构调整出发,改变原有的耕作模式。

[1]李开书,崔吉林,潘海波.珠江上游小流域土地利用现状调查与评价[J].水土保持应用技术,2007,(1).

[2]吴征镒.中国植被[M].北京:科学出版社,1983.

[3]吴征镒,朱彦丞.云南植被[M].北京:科学出版社,1987.

[4]苏宗明.广西天然植被类型分类系统[J].广西植物,1998,(3).

Space Information Analysis of Panlong Watershed

CHE Yong1,ZHANG Xiao-xu1,TAN Zhi-wei1,ZHAO Bi-yun2
(1.Yunnan Institute of Environmental Science,Kunming Yunnan 650034 China)

The SPOT satellite images of 2008 combining with field surveys with 3S technology are used to investi-gate the vegetation and land usage and environment quality situation of Panlong watershed.The results show that the inner structure of the land resources is inappropriate and does not agree with the natural environment.The environ-mental quality mainly is above on the middle and the area with lower quality is large.The construction of rules and regulations in Panlong watershed should be strengthened to improve the forest coverage rate and perfect the master plan of land usage.The countermeasures and suggestions on ecological protection involving in optimizing agricultur-al structure are put forward.

vegetation;land usage;environmental quality;Panlong watershed

X52

A

1673-9655(2010)03-0015-05

2010-03-10