GIS技术下张掖地区湿地环境评价指标体系分析

第一章引言

1.1研究背景
湿地作为一门新兴的学科，其定义众说纷纭，同的研究者从不同的研究角度，不同的侧重点给湿地进行了不同的定义。最早的湿地定义来源于1956年美国鱼类和野生动物保护组织出版的《美国的湿地》，通常称之为39号通报(shew&Fredine， 1956)，其将湿地定义为："湿地是指被浅水和有时为暂时性或间歇性积水所覆盖的低地。它经常是被众人提及的下面名称：草本沼泽(Marshes)、木本沼泽(swamp)、泥炭鲜沼泽(Bogs)、湿草甸（Wetmeadows)、池沼（Potholes)、淤泥沼泽（Sloughs)以及河漫滩(River-overflow Lands)。
长有挺水植物的浅水湖或池塘，也包括在这一定义中。但河流、水库和深水湖泊等稳定水体，不包括在内，因为这些水体不具有暂时性积水，对潮湿土壤的植被的发展，几乎毫无作用"[41。随后，加拿大Zoltai、英国J.W.Liovd、日本学者井一等也提出了不同的湿地定义。1971年2月，在伊朗的拉姆萨尔召开了 "湿地及水禽保护国际会议"，会上通过了 "国际重要湿地特别是水禽栖息地公约"(Convention on Wetlands of Importance Especiallyas Waterfowl Habitat),简称《拉姆萨尔公约》，该公约对湿地的定义为："湿地是指不问其为天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、泥炭地、水域地带，静止或流动的淡水、半咸水、咸水，包括低潮时水深不超过6 m的海水水域"。
这是目前比较具有影响和具有代表性的湿地定义。这个定义湿地范围很广，它把湿地分成了海洋系统、河口系统、河流系统、湖泊系统和沼泽系统等类型，其中水塘、海湾、沼泽地、三角洲、湖泊、浅海、珊瑚礁石、泛滥平原和季节性河流等水陆相接的自然地域都是湿地。被誉为"地球之肾"、"生命的摇篮"、"文明的发源地"和"物种的基因库"的湿地（Wetlands)，是地球上水域和陆地相互作用形成的独特生态系统，是鱼类和水禽等生物栖息、活动及繁衍的重要场所，也是自然界最富生物多样性和较高生产力的生态系统，它与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统。
它不但具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物，保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。但长期以来人们并没有把湿地作为一个重要生态系统进行保护，只是把它当作荒滩、荒地、荒水，无度、无限地开发利用，致使大量的湿地资源遭到破坏，主要表现在以下几个方面：随着人口的快速增长，为解决农业、城镇用地以及发展经济问题，对湿地的不合理开发利用造成了湿地面积逐渐减少，湿地生态功能和效益下降；工业废水、生活污水以及农业废水的长期、超标排入，造成湿地水污染加重，严重危及湿地生物的生存；狩猎、捕捞、采挖、砍伐等过量获取湿地生物资源，导致了湿地的生物多样性逐渐丧失；湿地水资源过度开采和利用，导致湿地水质盐碱化，湖泊逐渐萎缩[6]。
抑制湿地萎缩已成为世界湿地保护政策的核心，一些国家也正在尝试通过立法、政策调整和经济手段等解决湿地面积锐减的问题，并在控制湿地面积总量减少的基础上，通过恢复、重建、迁移等方式扩大湿地面积。如今，随着对湿地作用的认知水平的提高，湿地保护越来越受到重视，联合国秘书长潘基文指出，湿地的消失速度超过了任何其他生态系统，保护湿地比任何时候都显得更为迫切和重要。《湿地公约》已将湿地与生物多样性、气候变化、生物安全、能源安全、人类健康紧密结合起来，并将其作为实施可持续发展战略的重要组成部分，世界许多国家和一些国际组织，包括国际金融组织，已开始对湿地保护付诸以实际行动，或是从管理制度上予以完善，或是给与资金倾斜、支持。
从我国来看，我们对湿地的保护也经历了一个从不被重视到认真对待的过程，尤其是进入新世纪以来，党中央、国务院对湿地保护工作高度重视，做出了加强湿地保护的一系列战略部署，已将愈地保护作为推进生态文明建设的重要载体。自我国1992年加入《湿地公约》后，湿地保护工作进一步得到加强。从2000年《中国湿地保护行动计划》的制定，到2001年湿地保护被列为野生动物保护及自然保护区建设工程，作为六大林业重点工程进行实施，到2004年，国务院办公厅发出了《关于加强湿地保护管理工作的通知》，把湿地保护纳入了各级政府重要议事日程以及2005年国务院又批准《全国湿地保护工程实施规划》等，都标志着国家对湿地保护的重视达到了前所未有的程度。甘肃省深处祖国大陆腹地，生态环境脆弱，由于湿地在生态环境方面的重要作用，现仅有的122万hm2湿地即已引起了各级政府部门的重视。
从上世纪90年代起，甘肃省政府先后批准成立了 一批以保护湿地生态系统为目的的自然保护区，并于2003年11月28日颁布了《-甘肃省湿地保护条例》，从法律上为湿地保护和管理提供了保障。张掖市甘州区北郊湿地位于甘肃省张掖市甘州区城郊北部，与张掖市区紧密相连，地理位置介于东经100°06'—100°54'，北纬38°32'—39°24',东至张火公路，西至312国道新河桥段及黑河东岸，南至城区北一环路，北至兰新铁路。张掖北郊湿地是由河流、草本沼泽、湿草甸以及人工湖、坑塘、沟渠等人工湿地为主体构成的复合湿地生态系统，具有水陆过渡性、系统脆弱性、功能多样性和结构复杂性特征，支撑着独具特色的物种和较高的生产力，在黑河流域乃至河西地区生态平衡中发挥着重要作用，$态价值极高。

    1.2 湿地生态环境质量评价研究进展 ..............11-12
    1.3 RS、GIS在湿地生态环境质量评价中的应用 ..............12-14
    1.4 研究意义 ..............14-15
    1.5 技术路线 ..............15-17
第二章 研究区域概况 ..............17-28
    2.1 研究区湿地保护、恢复概括 ..............17-19
    2.2 研究区域自然、社会环境概况 ..............19-28
        2.2.1 研究区域自然环境概况 ..............19-26
        2.2.2 社会经济状况 ..............26-28
第三章 生态环境质量评价指标体系及评价方法的构建 ..............28-38
    3.1 湿地生态环境质量评价指标体系的构建 ..............28-33
        3.1.1 指标体系建立原则 ..............28-29
        3.1.2 具体的评价指标体系 ..............29-33
    3.2 湿地生态环境质量评价方法的构建 ..............33-38
        3.2.1 单因子指标评价模型 ..............33-34
        3.2.2 因子权重的确定 ..............34-36
        3.2.3 综合评价模型 ..............36-37
        3.2.4 评价标准 ..............37-38
第四章 评价指标信息的提取 ..............38-49
    4.1 研究区域数据来源 ..............38
    4.2 遥感数据的处理 ..............38-45
        4.2.1 遥感影像预处理 ..............39-40
        4.2.2 遥感影像分类解译 ..............40-45
    4.3 湿地信息的提取与分析 ..............45-49
        4.3.1 湿地压力指标信息的提取 ..............45
        4.3.2 湿地状态指标信息的提取 ..............45-48
        4.3.3 湿地响应指标信息的提取 ..............48-49
第五章 湿地生态环境质量评价 ..............49-57
    5.1 湿地生态环境质量单项指标因子评价 ..............49-50
    5.2 湿地生态环境质量综合评价 ..............50
    5.3 评价结果原因分析 ..............50-54
        5.3.1 压力分析 ..............51-52
        5.3.2 状态分析 ..............52-53
        5.3.3 响应分析 ..............53-54
    5.4 对策建议 ..............54-57

结论

本文以张掖北郊湿地保护区为研究对象，在广泛査阅国内外湿地生态环境质量评价研究状况的基础上，根据研究区湿地的特点和收集的相关资料，利用联合国合作与发展组织（OCED)创立-的"压力一状态一响应"(pressure-situation-response,PSR)模型，建立了一套张掖北郊湿地生态环境质量评价指标体系，并利用RS、 GIS技术对遥感影像进行湿地压力指标信息、状态指标信息和响应指标信息的提取，完成对湿地的生态环境质量评价。
通过选取湿地保护、恢复工程实施前后的代表年份2009年和2011年，用景观生态学方法分析和评价了张掖北郊湿地的生态环境质量在实施湿地保护、恢复工程前后的变化情况，研究结果表明：与2009年相比，2011年张掖北郊湿地生态环境质量有所提高，但仍处于一般水平，体现在湿地景观自然状态受到一定的改变，结构合理，活力表现衰退、外界压力较大，功能水平有一定退化，生态系统尚可维持。
通过研究，分析说明了近年来对湿地的保护和恢复工作的成效，并对当前研究区生态环境质量现状提出一些针对性的建议和对策，为今后更好更有效的实施湿地保护、恢复工作提供参考和借鉴。湿地生态环境质量评价是一个复杂、多学科交叉的问题，本文只是对湿地生态环境质量评价研究的一个尝试。