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南京居于长江三角洲一隅。历史上古湖盆遍布,长江下游江段又穿行其间,在第三纪末和第四纪初即形成了江湖一体的环境结构,形成了大量各类的天然湿地。而目前,该区是全国经济、社会发展最为迅速的区域,城市化程度高达74%左右,人类活动影响十分深刻。由于城市化和围垦等土地利用直接造成天然湿地的丧失,交通、水利等设施割裂了江湖一体的环境结构。破坏了湿地生态系统,城市居民的生活环境日益恶化,城市生态安全岌岌可危。
本论文基于自然湿地生态系统演变的基本原理,运用遥感与GIS相结合的方法,借助数据挖掘的相关知识,分别从城市化地区湿地时空变化特征、典型区湿地景观分异特点和湿地变化与城市化发展指标因子内在关系三个方面展开南京市湿地遥感动态监测与变化分析的研究,提出城市化地区湿地演变基本特点,为城市湿地的保护和可持续发展利用提供科学依据。论文的主要结论如下:
1.城市化过程中,南京市湿地数量变化特征明显。在时间特征上,湿地面积总量呈现出下降趋势,共计减少34.25km2。但个别时段存在一定波动,且各研究类型湿地时间变化特征并不一致。1979—1986年南京城市湿地减少了8.61km2,1986—1996年减少了27.80km2;2000年湿地面积出现短暂的上升,比1996年增加了9.64km2;2004年湿地面积基本回落到1996年的水平。从类型上看,江洲湿地无明显变化;乡村内的湖泊湿地总量呈下降趋势;乡村内的河流湿地比重在各研究类型湿地中下降最多;城乡交错带内的湖泊和河流湿地所占比重均呈上升趋势,城市内的湖泊和河流湿地在城市扩张的影响下面积有所增加,但在所有湿地中所占比重没有发生变化。另外,南京市湿地在各研究时段中都有不同数量转变为建设用地而消失,而1996-2000年和2000-2004年由城市建设造成的湿地消失量要远远多于1986—1996年。
2.在时空特征上,每个研究时段都有不等量的湿地在空间上向其它类型发生了转移,并且这种转移明显反映出城市扩张行为。1986-1996年和2000—2004年这两个阶段中,更多的乡村内湿地在空间上或是转移为交错带内的湿地,或是消失。反映出这两个时期南京地区的扩张主要是在郊县地带,扩张过程中侵占了大量的湿地;交错带内湿地在1986—1996年阶段,向城市内湿地类型转移的数量不大,反映出这一阶段城市中心区向交错带内的扩张没有侵占更多的湿地。1996-2000年阶段交错带内湿地向其他类型的转化都比上个阶段有所增加。在这一阶段城市中心区向交错带内的扩张比较明显;2000-2004年期间,湿地在交错带内所受影响得到了一定的制约,但是仍然受到影响,湿地仍在继续消失。
3.选取的南京沿长江南北两岸两公里缓冲区作为典型区,利用数期遥感影像数据,进行湿地景观的演变研究。结果表明,典型区内湿地总面积呈下降趋势,湿地景观破碎化程度加大;少数湿地景观逐渐成为优势类,自然条件的变化影响了湿地的分布,多数湿地生态系统出现明显退化趋势;1996年是研究时段中特征比较突出的一期,湿地景观的多样性指数和均度指数同各时期比较是最高的,而蔓延性指数是最低的。反映出这一时期湿地景观所受破坏程度最为严重。2000年后湿地景观的破碎化趋势受到一定的控制。但是斑块的分形指数却是在持续升高,人类活动的影响仍在持续增加。
4.自然因素在湿地演变的历史长河中始终存在,并将长期产生作用;人为因素是由于人类活动频繁以后产生的驱动力,它比自然因素影响的速度快,规模大,效果显著。随着城市化过程的深入,人为因素将在湿地的演变中起到愈来愈重要的作用。研究表明:自然因素中,南京地区的温度和湿度这些影响湿地发育的因子发生了明显的变化。温度呈显著上升趋势,而相对湿度却呈明显的下降趋势;湿地依赖存在的地貌条件,因为人类的开发建设而面目全非;城市化过程中,交通系统和城镇建设用地等人为驱动力显著影响湿地的演变,经过统计分析分别建立了研究区湿地变化同交通密度的回归模型:W=-1928442T3+232318.9T2+44461.590(相关系数R2=0.989,F检验,信度为0.01)以及同建设用地回归模型:W=-0.006L3+1.454L2+34003.502(R2=0.964,F检验,信度为0.01)。为定量分析人为驱动对湿地变化的影响提供了借鉴,同时为利用遥感手段技术监控南京地区湿地动态变化提供了可行的方法和手段。