东太湖湖滨带近三十年生态环境变化遥感分析与评价

姜晟，卢刚，陈成，许志波

(1.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036；2.江苏省太湖野外水质与蓝藻综合观测站，江苏 苏州 215164；3.江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013；4.国家测绘地理信息局卫星测绘技术与应用重点实验室，江苏 南京 210013)

·环境预警·

东太湖湖滨带近三十年生态环境变化遥感分析与评价

姜晟1，2，卢刚3，4，陈成3，4，许志波1，2

(1.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036；2.江苏省太湖野外水质与蓝藻综合观测站，江苏 苏州 215164；3.江苏省测绘工程院，江苏 南京 210013；4.国家测绘地理信息局卫星测绘技术与应用重点实验室，江苏 南京 210013)

利用Landsat系列卫星遥感影像对东太湖湖滨带1984—2015年生态环境变化状况进行了解译与分析。结果表明，东太湖湖滨带生态环境变化明显，人类活动影响显著；水域湿地面积有一定上升，农田持续减少，建设用地扩张约1倍；湿地类别受水产养殖活动影响较大，20世纪90年代最为明显。2010年后环保部门推动落实生态修复、航道疏浚和清淤工程，有效改善了东太湖湖滨带的水生态状况。

东太湖；湖滨带；生态环境；遥感

湖滨带是水陆生态交错带的简称，是湖泊水生生态系统与湖泊流域陆地生态系统间一种非常重要的生态过渡带[1]。湖滨带是地球生物圈中最复杂的生态系统之一，蕴藏着丰富的自然资源，同时具有明显的边缘效应，是湖泊的天然保护屏障，失去湖滨带的湖泊生态系统极易受到外界的损害[2]。

太湖是我国第三大淡水湖，西部沿岸蓝藻水华频发[3-4]，东太湖相对水质较好并设有多个饮用水水源地[5-6]，湖滨带生态价值突出，在涵养水源、遏制水体富营养化等方面发挥了重要作用[7]。但是随着太湖流域经济建设速度不断加快，湖滨带的生态环境状况也发生了复杂的变化[8-9]，改善水环境的功能被影响和削弱，因此有必要对其现状和变化过程进行分析，并通过生态修复等措施加以保护[10]。

1 研究区与数据源

将东太湖湖滨带作为主要研究区，具体包括北至庙山、南至太浦河口、西至西山岛西沿、东至苏州湾水域的沿岸3 km缓冲区范围及临近水域，总面积为1 334.04 km2。

所用数据源以中分辨率遥感影像为主，共5期Landsat系列卫星遥感影像数据(表1)，时相分别为1984年、1990年、2000年、2010年和2015年。为达到规范化处理要求，将多时相遥感影像数据统一转换至CGCS 2000椭球下Gauss Kruger投影坐标系，对数据进行纠正、镶嵌与融合。以正射校正后的遥感影像为基础，参考测绘部门的基础地理信息和高分航空影像数据，对东太湖湖滨带生态系统类型进行解译判读，分类体系以全国土地覆盖分类体系为基础[11]，在水域湿地类别中增加了滩地、围网养殖、水生植被3个二级类，见图1(a)(b)(c)(d)(e)。利用外业调查工作底图，采用数字调绘系统及其他有效方式，对内业分类解译过程中无法确定类别、边界或属性的区域开展实地踏勘和验证，修正后的数据图层作为东太湖湖滨带生态环境变化分析的依据。

表1 Landsat系列卫星遥感影像数据源信息①

①1984年、1990年、2000年和2010年数据为Landsat 5 TM数据；2015年数据为Landsat 8 OLI数据。

图1 1984年、1990年、2000年、2010年和2015年东太湖湖滨带遥感解译结果

2 结果分析

2.1 湖滨带生态环境总体变化分析

1984—2015年5期遥感影像解译结果见表2。

由表2可见，研究区即东太湖湖滨带水域湿地面积最大，所占比例从1984年的66.61%上升到2000年的71.78%，之后小幅回落到2015年的70.17%，与30年前相比面积增加了47.58 km2；农田面积快速减少，由1984年占比第二的17.63%下降到2015年的4.11%，累计减少180.32km2；与之对应，建设用地面积增幅明显，自1984年的6.59%上升至2015年的14.42%，累计增加104.51 km2，目前区域内面积比例已仅次于水域湿地，位列第二；林地面积小幅增加，由1984年的9.07%上升到2015年的9.69%；草地面积最小，增幅略有增加，由1984年的0.02%上升到2015年的0.76%，据实地踏勘得知其多为人工草坪和高尔夫球场；其他用地面积比例和变化幅度均相对较小，1984年为0.08%，2015年为0.84%。1984—2015年东太湖湖滨带生态系统类型变化转移矩阵见表3。

表2 1984—2015年东太湖湖滨带生态系统类型面积总量及比例

表3 1984—2015年东太湖湖滨带生态系统类型变化转移矩阵 km2

由表3可见，(1)发生变化的生态系统类型面积为248.57 km2，约占区域总面积的18.6%；(2)农田转出面积，约为190.54 km2，其中80.49 km2转为水域湿地，主要原因是当地农民为了获取更好的经济收入，将农田开挖成鱼塘或蟹塘从事水产养殖，另有82.06 km2转为建设用地，体现了苏南地区城镇化建设过程；(3)建设用地转入面积最多，约115.61 km2，其中大部分由农田转入，另有少量系水域湿地和林地转入。结合遥感影像及解译结果图层分析可知，这一时期内东太湖湖滨带建设活动持续进行，开发强度较大，人类活动影响明显，建设用地尤其是居住地面积持续扩张，道路、桥梁、码头等基础设施建设工程也给该地区的生态环境带来了显著变化。

2.2 湿地生态环境变化分析

考虑到研究区内水域湿地面积比重最大、环境保护意义最为突出，对东太湖湖滨带1984—2015年湿地生态环境变化进行了进一步统计分析，根据自然和人工用地类型将其细分为湖泊、水库/坑塘、河流/运河/水渠、滩地、围网养殖、水生植被等多个子类(表4)。研究数据表明，30年间水域湿地面积先升后降，总体增加，1984—2000年水域湿地面积增幅明显，占区域总面积比例由66.61%上升至71.78%，自2000年后略有下降，但在2015年之前均稳定保持在70%以上(表2)。

表4 东太湖地区水域湿地面积比例

从东太湖湖滨带水域湿地内部构成来看，各子类之间存在较为明显的变化过程，1984年湖泊比例为80.76%，水库/坑塘为9.75%，水生植被为6.09%，是最主要的3种生态类型。2000年时，湖泊在水域湿地中所占面积比例下降至52.77%，水库/坑塘和围网养殖面积比例分别增加到17.58%和14.55%，水生植被面积比例也增至13.53%。由影像分析可知，在当地人为活动的影响下，临湖水域被普遍改造成水库/坑塘从事水产养殖业，或直接在湖中进行围网养殖，使得湿地生态类型发生了明显变化，生态景观格局趋于破碎化。同时，水草迅速增多，水生植被分布范围显著增长，为研究期内历史最大值，沼泽化风险加剧。2010年后，在太湖水污染治理行动的影响下，苏州市政府实施生态修复工程，开展东太湖综合整治，通过生态修复、退耕还湖、堤线调整、行洪供水、通道疏浚、底泥清淤等措施，加强了对东太湖湖滨带的保护力度，使得水库/坑塘、围网养殖面积有所降低，湖泊面积比例逐步恢复。至2015年，湖泊在水域湿地中所占面积比例重新达到71.93%，水库/坑塘和水生植被面积比例与20世纪80年代相比变化不大。总体看来，过去30年间，东太湖湿地环境呈现先恶化后治理的过程，开发强度大、生态破碎化、湖泊沼泽化等环境问题一度十分突出。2010年以后，地方政府环境保护意识加强，生态修复成效较为明显，湖泊环境有所好转，但从面积构成与空间分布来看，湖泊水域、水生植被面积仍未完全恢复，围网养殖规模依然较大。

3 结语

以东太湖湖滨带为主要研究区，利用Landsat系列卫星遥感影像对该区域过去30年生态环境变化状况进行了解译与分析。结果表明，1984—2015年，东太湖湖滨带生态环境变化明显，人类活动影响显著；水域湿地面积有一定上升，农田持续减少，建设用地扩张约1倍；湿地类别受水产养殖活动影响较大，20世纪90年代最为明显，2010年后环保部门推动落实生态修复、航道疏浚和清淤工程，有效改善了东太湖湖滨带的水生态状况。

[1] 金相灿.湖泊富营养化控制和管理技术[M].北京：化学工业出版社，2001：20-33.

[2] 叶春，金相灿，王临清，等.洱海湖滨带生态修复设计原则与工程模式[J].中国环境科学，2004，24(6)：717-721.

[3] 姜晟，李旭文，牛志春，等. 空间分布频率分析法在太湖水华遥感监测中的应用[J]. 中国环境监测，2014，30(1)：196-199.

[4] 翁建中，李继影，梁柱，等. 太湖蓝藻水华时空分布与预警监测响应的分析[J]. 环境监控与预警，2010，2(3)：1-4.

[5] 吴蔚，陈寅达，张虎军. 太湖水环境时空演变及污染特征分析[J]. 环境监控与预警，2013，5(3)：40-43.

[6] 林怡雯，蔡晔，司蔚，等. 太湖饮用水源地金墅港、渔洋山水质综合评价[J]. 环境监控与预警，2015，7(1)：41-44.

[7] 颜昌宙，金相灿，赵景柱，等. 湖滨带的功能及其管理[J]. 生态环境，2005，14(2)：294-298.

[8] 肖思思，吴春笃，储金宇. 1980—2005年太湖地区土地利用变化及驱动因素分析[J]. 农业工程学报，2012，28(23)：1-11.

[9] 万荣荣，杨桂山. 太湖流域土地利用与景观格局演变研究[J].应用生态学报，2005，16(3)：475-480.

[10] 许朋柱，秦伯强. 太湖湖滨带生态系统退化原因以及恢复与重建设想[J]. 水资源保护，2002(3)：31-36.

[11] 欧阳志云，张路，吴炳方，等. 基于遥感技术的全国生态系统分类体系[J]. 生态学报，2015(2)：219-226.

Analysis and Evaluation the Environmental Changes of East Taihu Lakeside Zone by Remote Sensing Data in the Past Three Decades

JIANG Sheng1,2, LU Gang3, 4, CHEN Cheng3 ,4, XU Zhi-bo1,2

(1.JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing,Jiangsu210036,China; 2.TaihuWaterQualityandCyanobacteriaComprehensiveObservationStationinJiangsu,Suzhou,Jiangsu215164,China; 3.JiangsuMapping&SurveyingEngineeringInstitute,Nanjing,Jiangsu210013,China; 4.KeyLaboratoryofSatelliteMappingTechnologyandApplication,NASG,Nanjing,Jiangsu210013,China)

This article analyzed the ecological environment changes of East Taihu lakeside zone from 1984 to 2015 based on five remote sensing images from Landsat series of satellites, and then discussed the change process and reasons of wet wetland, farmland and construction land. After that, it also got the data of area transformation between natural and artificial wetland. The results showed that the ecological environment of East Taihu lakeside zone changed significantly during the past three decades, which was affected deeply by human activities. After 2010, ecological dredging and other restoration projects improved the natural wetland environment effectively.

East Taihu; Lakeside zone; Ecological environment; Remote sensing

10.3969/j.issn.1674-6732.2017.03.002

2016-09-26；

2016-12-06

江苏省环境监测科研基金资助项目(1621)

姜晟(1983—)，男，工程师，硕士，从事环境监测工作。

X87

A

1674-6732(2017)03-0011-04