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坝上高原特指因草原陡然升高而形成的地带,又因气候和植被的原因形成的草甸式草原,地理位置位于河北省张家口市、承德市以北,内蒙古高原南缘。坝上高原生态功能及地理区位非常重要,该区域是我国华北地区阻挡风沙向南侵的重要生态屏障。从2000年开始,区内湿地面积大幅度退缩,原星罗棋布的众多湖淖大量萎缩、干涸。由于其距首都北京200km的特殊地理位置,湿地萎缩引发的生态地质环境变化不容小觑。
本研究是基于长时间序列遥感影像数据,利用人机交互式解译方法通过GIS平台提取研究区湿地信息及其变化数据,分别提取了坝上高原湿地2000年(ETM+)、2010年(TM)、2018年(Landsat 8 OLI)三期湿地资源数据,通过综合对比分析坝上高原2000-2018年湿地资源的时空分布特征及变化情况;同时获取西北内流区最大的高原内陆湖泊安固里淖1975-2018年的长时间序列遥感影像,快速有效的提取安固里淖水面面积,综合分析其面积变化情况。在此基础上,结合研究区的气候条件、水文地质条件来深度分析研究区湿地资源变化原因,结合研究区湿地保护现状,为研究区湿地的生态修复提供建议对策。主要成果如下:
1)在拉姆萨尔(Ramsar)湿地分类系统的基础上,结合研究区的自然环境特点,建立了坝上高原湿地遥感分类系统。
2)通过Arcgis软件平台进行人机交互式解译,提取研究区湿地信息,综合分析研究区长时间序列影像特征,结合已建立的坝上高原湿地遥感分类系统而形成该研究区的解译标志,包括有河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地及人工湿地。在详细解译之前,通过野外实地验证解译标志的准确性,并修正不正确的部分,使提取的信息更加准确。
3)2000-2018年,研究区湿地资源面积从2000年的796.90km2减少至2018年的666.24km2,湿地资源斑块数从2000年的731块减少至2018年的316块。十八年间,湿地资源面积减少130.66km2,斑块数减少415块,减少速度为7.26km2/年。从湿地类型及变化空间分布来看,主要是湖泊湿地面积减少较多,且为坝上地区西部萎缩趋势整体高于东部。湖泊湿地面积减少区主要为坝上高原西北内流区,2000-2018年间湖泊面积146.93km2,斑块数据减少366块。
4)通过对研究区多个气象站点1975-2018年气象数据综合分析,研究区降水量逐渐减少,年平均气温逐渐上升,且上升趋势明显,坝上高原有较为明显的干旱化趋势。同时受研究区上游兴建水库截流的影响,阻挡了地表水流向湿地区域而导致湿地水补给减少;区内农业生产汲取的地下水资源不断增多而导致区内地下水位持续下降,自流井几乎全部断流,湖淖泉逐渐干涸,从而导致区内湿地资源的不断减少。因此,坝上高原湿地面积的变化主要受气候、水文地质条件及人为活动的驱动影响。
5)通过研究提出了需加大坝上高原湿地的植被恢复力度,开展水源涵养保护工程;在流域内因地制宜的推广节水灌溉技术,推广节水灌溉增产增收的先进经验;退耕还湿、退建设用地还湿地,压减用水较大的反季节蔬菜种植,拆除上游不必要的截流工程;大力推进湖淖盐碱质荒漠化治理进程等对策建议。
本研究是基于长时间序列遥感影像数据,利用人机交互式解译方法通过GIS平台提取研究区湿地信息及其变化数据,分别提取了坝上高原湿地2000年(ETM+)、2010年(TM)、2018年(Landsat 8 OLI)三期湿地资源数据,通过综合对比分析坝上高原2000-2018年湿地资源的时空分布特征及变化情况;同时获取西北内流区最大的高原内陆湖泊安固里淖1975-2018年的长时间序列遥感影像,快速有效的提取安固里淖水面面积,综合分析其面积变化情况。在此基础上,结合研究区的气候条件、水文地质条件来深度分析研究区湿地资源变化原因,结合研究区湿地保护现状,为研究区湿地的生态修复提供建议对策。主要成果如下:
1)在拉姆萨尔(Ramsar)湿地分类系统的基础上,结合研究区的自然环境特点,建立了坝上高原湿地遥感分类系统。
2)通过Arcgis软件平台进行人机交互式解译,提取研究区湿地信息,综合分析研究区长时间序列影像特征,结合已建立的坝上高原湿地遥感分类系统而形成该研究区的解译标志,包括有河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地及人工湿地。在详细解译之前,通过野外实地验证解译标志的准确性,并修正不正确的部分,使提取的信息更加准确。
3)2000-2018年,研究区湿地资源面积从2000年的796.90km2减少至2018年的666.24km2,湿地资源斑块数从2000年的731块减少至2018年的316块。十八年间,湿地资源面积减少130.66km2,斑块数减少415块,减少速度为7.26km2/年。从湿地类型及变化空间分布来看,主要是湖泊湿地面积减少较多,且为坝上地区西部萎缩趋势整体高于东部。湖泊湿地面积减少区主要为坝上高原西北内流区,2000-2018年间湖泊面积146.93km2,斑块数据减少366块。
4)通过对研究区多个气象站点1975-2018年气象数据综合分析,研究区降水量逐渐减少,年平均气温逐渐上升,且上升趋势明显,坝上高原有较为明显的干旱化趋势。同时受研究区上游兴建水库截流的影响,阻挡了地表水流向湿地区域而导致湿地水补给减少;区内农业生产汲取的地下水资源不断增多而导致区内地下水位持续下降,自流井几乎全部断流,湖淖泉逐渐干涸,从而导致区内湿地资源的不断减少。因此,坝上高原湿地面积的变化主要受气候、水文地质条件及人为活动的驱动影响。
5)通过研究提出了需加大坝上高原湿地的植被恢复力度,开展水源涵养保护工程;在流域内因地制宜的推广节水灌溉技术,推广节水灌溉增产增收的先进经验;退耕还湿、退建设用地还湿地,压减用水较大的反季节蔬菜种植,拆除上游不必要的截流工程;大力推进湖淖盐碱质荒漠化治理进程等对策建议。