滇池湿地报告(数字室).doc

1.3.3 湿地景观格局变化研究进展（数字环境室）1.5.1 滇池水域与湖滨湿地近期演变过程及其驱动力分析研究（数字环境室）利用卫星遥感技术和地理信息技术，以20世纪50年代以来的卫星遥感影像为基础，通过对不同时期卫星影像的处理、分类、解译，利用地理信息系统分析功能解读不同时期滇池湖泊水域变化及湖滨土地利用类型变化，作为自然净化能力研究的基础数据源。影像资料的准备：购置20世纪50-60、70-80、80年代-2008年三个时期各一期代表性的高精度影像数据（分辨率为2.5m），第一时期和第二个时期为航空正射影像，第三期使用google earth软件2008年的截图数据。滇池水域时空变化：根据水体光谱特性，水域研究主要通过目视解译上述三期影像信息的湖泊水域时空分布，利用GIS地理分析功能分析湖泊水域时空变化。湖滨土地利用类型演变：利用地理信息系统软件Arcview采用目视解译方法，通过对典型地段的实地研究，分析研究范围内土地利用的光谱特征，研究土地利用类型与影像数据的相互关系，建立土地利用卫星影像数据的解译体系，获取研究区三个时期土地利用状况图，并建立20世纪50年代以来近60年滇池湖滨湿地景观格局动态变化过程。在此基础上完成滇池湿地研究区域图、三个时期内研究区的土地利用/土地植被覆盖图。该研究结果将结合自然净化能力研究要求进一步进行相关的分析研究。收集资料（50-2008年间）：滇池周围植被覆盖数据、气象数据、水文数据、社会经济统计数据后，完成三个时期内湿地植被覆盖变化图、研究时段内昆明市年均降水量和年均气温变化曲线图、滇池水位变化曲线图，结合湿地演变历史分析湿地演变驱动力，进行未来发展趋势预测。1.5.3 滇池水域及湖滨湿地数据库构建（数字环境室）将原始高清影像、校正影像、解译成果、植被覆盖、年降水量、年平均气温变化和滇池水位变化数据和图件有机地结合在一起，形成滇池水域及湖滨湿地数据库。1.8.1 滇池及周边地区相关历史及现状资料收集(1) 自然状况历史及现状资料及图件（数字环境室） 自然状况历史及现状滇池位于云南省高原中部，东经1023710248、北纬24402502之间。处于长江、红河、珠江三大水系分水岭地带，属金沙江水系。集水面积2920 km2，湖面多年平均水位高程1886.2m，与此相应的湖面面积298.4km2,容积12亿m3,是云南高原面积最大的高原淡水湖。 昆明盆地属断陷盆地。在云南多层性山原山貌中，它处于海拔16001900m的第二级阶梯上，因受南北向构造控制，盆地南北狭长，由北东向南西倾斜。滇池就坐落在盆地西南部，是盆地内主要的地表水体，也是该地区最低侵蚀基准面。盆地四周有大小数十个山峰层层环抱，以东部2820m的梁王山最高。湖盆西部是由西山断块山地构成的西分水岭，盆地北、东、南三面是由南、北梁王山断块山等中高山构成的分水岭。滇池西部昆靠西山，其它三面为河流冲积和湖积平原，构成了滇池区域以湖为中心，平坝和丘陵、山地围绕滇池呈半环形分布的自然地理特征。湖面、平坝、山地（包括丘陵）的面积约为1:2:10。滇池区域基本上是一个独立的生态系统。滇池古称滇南泽，又名昆明湖。在它形成至今的几万年的漫长岁月中，几经变迁，湖泊形态发生了很大变化。滇池湖面面积在水位高程1886.2m时为298.4 km2,湖长39km，平均湖宽7.65km，湖岸线长151.3km，最大水深5.7m（西南部海眼处局部最大水深约10m），平均水深4.1m，容积12亿m3。湖体北部由横亘东西，长3.5km，宽300m的障壁沙坝海埂将湎体分隔为南、北两个部分，中间有一航道相通。海埂以南称外海，是滇池的主体部分，面积290.1 km2，占滇池部面积的97.2%，容积11.98亿m3,占滇池总容积的99%。海埂以北称草海，面积8.3 km2，平均水深1.44m，容积0.118亿m3。草海的水质、底质条件与外海不尽相同，因而形成滇池两个不同水域。汇入滇池的常年河流有20余条，流域面积100 km2以上的有9条，即东大河、柴河、梁王河、呈贡大河、洛龙河、马料河、宝象河、盘龙江、西白沙河。这些河流出湖的南、东、北方向呈放射状排列。此处，还有纳污河系：运粮河、新河、大青河、船房河、大观河、大家堆渠。滇池仅有一出口河道螳螂川（又名海口河）。螳螂川经普渡河汇入金沙江。多年平均出流量4.515亿m3,最多年9.88亿m3（1996年），最少0.24亿m3(1960年)。滇池水位受人工控制，计划控制水位1885.51887.3m。近年实际运行水位在1885.91887.0m之间。主要湖泊特征值见表1。表1 滇池主要特征值名称滇池湖岸长（km）151.5水深（m）最大（m）(海眼深)5.7（10）所属水系金沙江湖岸发育率3.14平均4.10湖形弓形湖面面积(km2)298.4容积（亿m3）12湖宽（km）最宽12.9水位最高1888.29(1945年)集水面积（km2）2920平均7.6高程最低1885.15(1960年)年平均径流量（亿m3）6.906湖长（km）39.0（m）平均1886.2平均流出量（亿m3）4.515滇池区域具有亚热带高原季风气候特征。冬半年受西风急流南支控制，气候温凉、干燥；夏半年受西南季风控制，气候温热、湿润。多年平均年降雨量1000ml左右，最多年份达1549.7ml，最少年份仅562.7ml。全年雨量分配不均，干、湿季分阶段明，80-90%的雨量集中于5-10月份的雨季。多年平均气温14.8，最冷月是1月，平均气温7.8，极端低温-6.8。最热月为7月，平均气温19.8，极端高温31.5。全年月平均气温差仅12，是我国季节性气温变幅最小的地区之一。该区域地处高原，年温差虽小，日温差却较大，通常可达1220。因此有“夏季不热，冬季不冷”，“稍阴如秋，一雨即冬”的高原季风气候特征。区域内不同地方气候也有很大差异，湖滨区因受滇池水面调节作用，与其它地方相比冬暖夏凉。湖泊区域日照2486h/n，10年积温4561，日辐射374.8k/cm2日。滇池湖区总面积3897 km2(包括西山区、官渡区、晋宁县滇池汇水以外的部分面积)，山地、丘陵占78%，平坝14.3%，湖面7.6%。湖区主要土壤类型为红壤、紫色土、水稻土，还有少量沼泽土。区域主要植被类型为森林及灌丛草地。森林覆盖率16.5%，低于全省平均值（全省森林覆盖率24.9%）。森林植被主要是以云南松、华山松为标志的针叶林，其次是以元江栲、高山栲、黄毛青冈、滇青冈为代表的阔叶林及针阔混交林。 影像收集根据项目实施方案原设定的影像数据年代为上个世纪70年代、80年代以及90年代至现在三个时期，但是有关影像资料部门包括测绘资料档案馆1977年以前所有时段的航空摄影资料都没有，1977年的航空摄影资料也不全（缺晋宁县城以南的区域）。项目小组经多渠道打探了解后才知道，中国人民解放军成都军区测绘中心有1957年和1972年的两期航空摄影资料，这两期航空摄影资料正好处在滇池“围湖造田”之前和之后，也就是说这两期航空摄影资料很能反映滇池及其湖滨带“围湖造田”前后的历史变化情况，所以决定从成都军区测绘中心购买此两期数字航空影像数据；由于Google earth上已经有高清晰的90年代以来的影像资料，所以第三期影像采用Google earth的近期高清晰影像，分辨率为2.5m。1.8.3 滇池水域与湖滨湿地演变过程及驱动力分析（数字环境室）1.8.3.1 航片、卫星影像数据处理（1）航空影像 数字航空正射影像的比例尺滇池及其湖滨带1957年和1972年两期数字航空影像数据的航摄比例尺分别是1:25000和1:20000，为了确保两期数字航空正射影像的可比精度，两期数字航空正射影像的比例尺均定为1:25000。 数字航空正射影像的空间分辨率因两期航空影像数据的航摄比例尺分别是1:25000和1:20000，两期数字航空正射影像的比例尺均定为1:25000，所以数字航空正射影像的空间分辨率只能达到2.5m。 数字航空正射影像的坐标系两期数字航空正射影像的坐标系统一采用1954年北京坐标系和1956年黄海高程系，最后统一转成项目需要的投影系统Albert Equal-Area Conic。 数字航空正射影像的处理1） 技术标准数字航空正射影像制作执行的技术标准有：1、基础地理信息数字产品1:10000、1:50000数字正射影像图，CH/T 1009-2001。2、1:50000基础测绘成果质量评定，CH/T10172008。3、测绘产品质量评定标准，CH1003-1995。4、测绘产品检查验收规定，CH1002-1995。5、测绘技术总结编写规定，CH/T 1001-2005。6、数字测绘产品检查验收规定和质量评定，GB/T 18316-2001。7、测绘技术设计规定，CH/T 1004-2005。2） 技术流程数字航空正射影像处理技术流程见图1。3） 操作步骤1、特征点、线提取。基于1:5万DRG和数字航空影像，利用全数字化空三加密软件，提取数字航空正射影像处理需要的特征点和线。1:5万DRG数字航空影像特征点、线提取模型DEM生成、镶嵌模型DOM生成DOM色彩处理、镶嵌等DOM成品空三加密DOM整饰图1 数字航空正射影像处理技术流程说明：DRG数字栅格地形图，DEM数字高程模型，DOM数字正射影像。2、区域网接边和平差。利用全数字化空三加密软件的接边和平差功能对镶嵌的数字航空影像进行区域网接边和平差。3、DEM生成。利用航摄资料和空三加密成果恢复立体模型，检查模型定向精度，生成核线影像，进行影像匹配、编辑等视差曲线生成DEM。4、单模型DOM生成。基于DEM数据生成单模型DOM。5、DOM处理。对单模型DOM进行匀色、镶嵌、裁切、接边和影像处理。6、成果DOM获取。通过整饰加工后就可得到成果DOM。4） 质量要求1、产品成果质量符合有关技术标准中的规定。2、DOM影像清晰，分辨率正确，无明显的影像变形、影像信息损失等缺陷。3、影像拼接处色调过渡自然，无明显的模糊、重影等镶嵌痕迹。4、对DOM影像的色调、亮度、反差、划痕或毛刺等进行必要的处理后，使制作区内影像的色调和亮度基本一致。（2）Google earth截图由于截下来的Google earth截图本身带有北京54坐标，所以只需把坐标转换成项目研究所需要的投影像系统Albert Equal-Area Conic即可。Albert Equal-Area Conic投影参数Projection typeAlbert Equal-Area ConicSpheroid name krasovskyDatum namekrasovskyLatitude of 1st standard parallel25:00:00.000000NLatitude of 2nd standard parallel47:00:00.000000NLongitude of central meridian110:00:00.000000ELatitude of origin of projection12:00:00.000000NFalse easting at central meridian0.000000meters False northing at origin0.000000metersApproximation methodsphere1.8.3.2 数据输入、编辑与集成（1）影像解译A、影像分类方法遥感影像真实、直观地记录了地物及其环境特征。由于这些特征是电磁波透过大气层被传感器所接收到的信息，因此有许多物理过程，所形成的影像也就不同于地面上人们通过普通摄影所取得的照片。人们通过对遥感影像的分析和识别，从遥感影像上获取地物信息，实现地物分类的过程称为遥感影像判读，也称遥感影像解译。所以说，遥感影像是传递信息的手段，而遥感影像判读是信息提取的方法。在遥感影像判读中，有计算机判读和人工目视判读两种。数字遥感影像上不用像元的灰度值，反映了不同地物的光谱特性。通过计算机对像元灰度值进行统计、运算、对比和归纳，将像元分为不同的类群，以实现地物分类的过程称为计算机判读。而人们运用丰富的专业背景知识，通过肉眼观察，经过综合分析、逻辑推理和验证检查，把地物信息提取和解析出来，以实现地物分类的过程称为人工目视判读，一般简称为目视判读。因为技术人员在目视判读时，可以充分使用遥感影像判读标志和分析有关资料，利用专家智能进行推理、综合取舍和判断，实现遥感影像上的地物分类，这是计算机无法实现的，也就是说目视判读是人们通过遥感技术获取目标信息最直接、最基本的方法，所以滇池及其湖滨带的航空影像判读采用目视判读方法施行。B、影像解译标志的建立航空影像是地物光谱特性和空间特征的综合记录，它直观反映了地物的空间结构和区域分布规律，所以航空影像为土地利用研究提供了可靠的综合信息。航空影像上那些能够作为分析、判断地物的影像特征称为判读标志，也称为解译标志。航空影像常用的判读标志有色调、形状、大小、阴影、图型、纹理、相关性等。因航空影像判读标志是地物本身属性在影像上的表现，它反映了地物固有的物理特性和空间特征，根据这些特征可以直接从影像上辨认出相应的地面物体，所以，在土地利用研究中，土地利用判读标志是土地利用判读的重要依据，必须加强土地利用判读标志的建立工作。虽然1957年的航空影像资料离现在已有52年，1972年的已有37年，两期航空影像上的地物与现在的Google earth 高清晰影像相比，肯定有很大的差异，但是到野外去作一些适当的调查工作，对于了解地形和地物的一些分布规律和分布特点是非常有用的，特别是对了解水域和农地的分布和变化情况就显得尤为重要。因为通过两期航空影像特征与现地地物的对照和比较，加上对村民的适当访问，就可以基本掌握两期航空影像特征与当年地物之间对应关系，从而建立起两期航空影像的土地利用判读标志，所以，2009年4月14日湿地研究中心的技术人员，沿昆明西山海口昆阳晋宁晋城呈贡昆明线路，环滇池一周开展了土地利用判读标志建立的野外调查工作。通过野外调查和影像特征分析，就初步建立起了三期航空影像的土地利用判读标志。C、土地利用类型（景观类型）上图单元土地利用类型直接涉及遥感判读的精度和判读结果的可用性。本项目在初步分析项目区的自然环境概况后，根据全国和云南省土地利用二级分类系统、遥感判读可达到的精度，以及滇池湖滨湿地特有的土地利用类型特点，以二级分类为依据并做适当的调整，分类系统及含义见下表。滇池湖滨湿地土地利用分类体系一级类型二级类型含义1耕地11水田指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能灌溉，用以种植水稻，莲藕等水生农作物的耕地，包括实行水稻和旱地作物轮种的耕地12旱地指无灌溉水源及设施，靠天然降水生长作物的耕地；有水源和浇灌设施，在一般年景下能正常灌溉的旱作物耕地；以种菜为主的耕地，正常轮作的休闲地和轮歇地13大棚指以大棚为设施来种植蔬菜和苗圃的耕地14菜地指常年种植蔬菜为主的耕地2林地21林地指郁闭度30%的天然木和人工林，包括用材林、经济林、防护林等成片林地22灌木林指郁闭度40%，高度在2米以下的矮林地和灌丛林地3草地-指以生长草本植物为主，覆盖度在5%以上的各类草地，包括以牧为主的灌丛草地和郁闭度在10%以下的疏林草地4水域41河渠指天然形成或人工开挖的河流及主干渠常年水位以下的土地，人工渠包括堤岸42浅水湖泊指天然形成的积水区常水位岸线以下的土地。43水库坑塘指人工修建的蓄水区常年水位以下的土地46湖滩指河、湖水域平水期水位与洪水期水位之间的土地49湿地指滇池界桩与滇池水崖线之间的水域5城乡、工矿、居民用地51城镇指大、中、小城市及县镇以上建成区用地52农村居民地指农村居民点53道路指用于运输通行的地面线路、场站等等用地，包括公路、铁路、地面运输通道和居民点道路及其相应附属设施用地。54工矿用地指独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、采石场等用地57待开发用地指已经经过修整而未开发处于闲置的土地。59机场指机场及其附属设施用地6未利用土地61裸地和石砾地裸地和石砾地（2）图斑分类面积对目视解译的成果在Arcview进行分类统计。1.8.3.3 滇池水域演变研究滇池水域演变情势已引起社会各界广泛关注，人与水对土地的争夺是滇池水域发生变迁的主要历史动因。自元代开始，人类疏浚滇池出水口，围海造田，降低水位,获取大量农业用地，筑堤建坝，填湖建房，不断扩展城市建设用地。同时，滇池也在极力与人争夺土地，使滇池周边时而为农田，时而为水域，使昆明城不时受到水患的侵扰。本项目主要根据19572008年资料系列，按不同年段进行分析统计滇池水域的演变过程，揭示研究区内人类活动对滇池水域变化的根本原因，为滇池治理和水资源优化配置、开发利用和有效保护提供参考。1.8.3.4 滇池湖滨土地利用类型演变研究本项目主要利用1957年、1972年和2008年三个时期的高清影像解译出三个时间段的土地利用类型，统计其面积，分析土地利用转化的规律。1.8.3.5 滇池湖滨湿地演变研究湿地演变是本项目研究的重点，利用19572008年资料系列，分析40多年来湿地空间分布和面积的变化。1.8.3.6 滇池水域与湖滨湿地驱动力分析研究滇池水域与湖滨湿地驱动力因子是指对其演变产生直接和间接的影响因素。人类活动是滇池水域与湖滨湿地的主要驱动力。2.4 滇池湖滨湿地状况（数字环境室）滇池湖滨带湿地是陆地和滇池湖泊水体的缓冲区，主要分为水生植物湿地、苗木湿地、景观湿地、鱼塘湿地和荷塘湿地。湿地主要分布在东部的福保村附近，主要物种为柳树、乌龙大河入湖口周边、小河家旁边的800亩荷塘、东大河的入湖口周边、海口的南部和北部、观音山附近、西华湾的天然湿地，主要物种为茭草、晖湾的景观湿地、东风坝堆场和云南省渔业研究所旁的鱼塘湿地，面积约为9.195km2。3滇池水域与湖滨湿地近四十年的演变过程及其驱动力分析研究 （数字环境室）3.1 航片、卫星遥感影像及历史资料收集及处理3.2 近四十年滇池水域时空变化分析3.2.1 变化特征曲线3.2.2 变化特点分析3.3 近四十年滇池湖滨带土地利用类型演变分析3.4 近四十年滇池湖滨湿地演变分析3.5近四十年滇池水域及湖滨湿地演变驱动力分析3.6 滇池水域及湖滨湿地演变未来发展趋势预测3.7 小结5滇池湖滨湿地数据库构建 （数字环境室）5.1 滇池湖滨湿地数据子库的关键科学技术问题5.1.1 滇池湖滨湿地分布动态航片和遥感解译根据项目研究的需要和目前影像资料的收藏限制性，本项目的航片影像为三期：20世纪50-60、70-80、80年代-2008年三个时期各一期代表性的高精度影像数据（分辨率为2.5m），第一时期和第二个时期为航空正射影像，第三期使用google earth上的高清影像。根据三期影像的特性，本研究利用地理信息系统软件Arcview采用目视解译方法，通过对典型地段的实地研究，分析研究范围内土地利用的光谱特征，研究土地利用类型与影像数据的相互关系，建立土地利用卫星影像数据的解译体系，获取研究区三个时期土地利用状况图，并建立20世纪50年代以来近60年滇池湖滨湿地景观格局动态变化过程。5.1.2 滇池湖滨湿地背景环境1）自然环境北景滇池湖滨湿地位于云贵高原中部，地处长江、红河、珠江三大水系分水岭地带。具有湖滨湿地面积小、水资源量少、无过境水补给、降雨集中、气候温和，日照时间长，蒸发量大等特点。湖滨湿地面积908.94km2，整个区域为南北长，东西窄的湖盆地，地形可分山地丘陵、淤积平原和滇池水域三个层次。平地居多，约占44.17%，滇池水域占37.91%，山地丘陵占15.92%。滇池湖滨湿地属北亚热带湿润季风气候，多年平均气温14.7，平均降雨量935毫米，年平均水面蒸发量1409毫米，具有低纬山原季风气候特征，冬无严寒、夏无酷暑、冬干夏湿、干湿分明。湖滨湿地内的自然植被以亚热带常绿阔叶林为主，次生植被以云南松及华山松为主，森林覆盖率达16.06 %。滇池属于长江流域金沙江水系，位于昆明市西南，属断陷构造湖泊，是云贵高原湖面最大的淡水湖泊，滇池在1887.4米高水位运行下，平均水深5.3米，湖水面积为309km2，总蓄积量15.6亿m3。多年平均水资源量8.9亿m3，扣除多年平均蒸发量4.4亿m3，实有水资源量4.5亿m3。滇池水域自1996年修建了船闸以后就被分割成滇池北部，外海为滇池的主体，面积约占全湖面积的97%。草海、外海各有一人工控制出口，分别为西北端的西园遂洞和西南端的海口中滩闸。云南省水环境功能区域将外海定为饮用水源二级保护区，一般鱼类用水区、工农业用水区、景观娱乐用水区；将草海功能定为工农业用水、景观娱乐用水区。入滇池的主要水系有12个：新河、运粮河、盘龙江、海河、宝象河、马料河、洛龙河、捞鱼河、大河、柴河、东大河与古城河。2）社会经济背景滇池湖滨湿地是云南省经济最发达、人口最集中、城市化水平最高的区域。改革开放以来昆明经济社会发展进入了一个新的时期，滇池湖滨湿地在昆明主城建成区规模迅速扩大，城市集聚效应、分工协作效应的催化作用和辐射带动下断发展。昆明市的经济持续高速增长，“十五”期间生产总值（GDP）增长速度年均达到10.2%。滇池位于昆明城市下游，是昆明人民繁衍生息的摇篮，被誉为“母亲湖”，是国家重点保护和治理的水域之一，同时是昆明市的城市饮用水源地之一，具有工农业生产用水、调蓄、防洪、旅游、航运、水产养殖、调节气候和水力发电等多种功能，对昆明国民经济和社会发展起着至关重要的作用。5.1.3 滇池湖滨湿地属性外业调查为了