城市化對水景觀的脅迫機制研究
——以成都市為例

(成都理工大學(xué) 四川 成都 510000)

一、研究區(qū)概況

成都市地處四川盆地西部邊緣，地勢由西北向東南傾斜；西部屬于四川盆地邊緣地區(qū)，以深丘和山地為主，海拔大多在1000～3000m之間，東部屬于四川盆地盆底平原，為岷江、湔江等江河沖積而成，是成都平原的腹心地帶。成都市由于巨大的垂直高差，在市域內(nèi)形成了三分之一平原、三分之一丘陵、三分之一高山的獨特地貌類型；由于氣候的顯著分異，形成明顯的不同熱量差異的垂直氣候帶，因而在區(qū)域范圍內(nèi)生物資源種類繁多、門類齊全，分布又相對集中，為發(fā)展農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)帶來了極為有利的條件。

成都市河流分為岷江和沱江兩大水系，屬長江水系岷江及沱江流域，水資源總量為75.65×108m3，人均占有水資源量為625 m3。其中，地表水資源量為75.11×108m3，地下水資源總量為26.35×108m3。

作為西部區(qū)域中心城市，成都市城市綜合實力顯著增強，社會全年進步，人民生活得到極大的改善，使得成都市在全省、西南、全國的地位明顯提高。

二、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

(一)統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集

本文所采用的Landsat TM5及Landsat 8OLI系列原始遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http://www.gscloud.cn/)，人口、GDP發(fā)展等數(shù)據(jù)來源于成都統(tǒng)計公眾信息網(wǎng)(www.cdstats.chengdu.gov.cn/)，水資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于成都市水務(wù)局(http://www.cdwater.gov.cn/)。

(二)遙感影像處理

1.建設(shè)用地提取

對于建設(shè)用地采用監(jiān)督分類的方式提取，分為建設(shè)用地、林地/草地、耕地、河流/湖泊、其他，五種地類，為圖像進行監(jiān)督分類。

圖2.1 四階段監(jiān)督分類對比

圖2.2 四階段建設(shè)用地矢量對比

2.水體提取

本課題對于研究區(qū)水體的提取，采用的是歸一化植被指數(shù)法(NDVI)。其原理為：由于植被在近紅外波段的亮度值小于紅波段，而其他物體的紅波段亮度值小于近紅外波段，而水體在兩個波段之間的變化值為最小，所以其表現(xiàn)出的顏色較暗，與其他物體相比具有明顯的差異，通過密度分割，對水體采取閾值分析，將水體從中提取出來。在完成水體信息提取后，需要將提取結(jié)果與研究區(qū)彩色融合影像進行目視判讀，最終完成研究區(qū)水體提取工作。

圖2.3 NDVI提取水體結(jié)果示意

三、成都市實例分析

(一)成都市城市化發(fā)展特征

成都市2000年-2014年人口密度、GDP變化及建設(shè)用地面積變化趨勢如圖所示。

圖3.1 成都市2000-2014年人口密度、GDP及建設(shè)用地面積變化圖

通過以上數(shù)據(jù)分析可看出，從2000年至2014年，成都市人口密度增加36.9%，GDP同比增長447.7%，建設(shè)用地面積不斷增加，隨著大量農(nóng)村人口、外來人口涌入城市，經(jīng)濟得到迅速發(fā)展，對各種公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)的需求增加，為居民提供生活空間的住宅、商業(yè)建筑面積增加，建設(shè)用地面積增大，城市化的步伐逐漸加快。

(二)成都市水景觀變化

城市水景觀的斑塊數(shù)量和面積變化是體現(xiàn)水體變化特征的重要指標。通過對成都市水景觀斑塊數(shù)量和面積進行統(tǒng)計，得出成都市在2000-2014年間，水體斑塊數(shù)量減少了62.4%，水體面積減少了79%。

圖3.2 成都市2000-2014年水體特征變化趨勢圖

(三)城市化對水景觀脅迫分析

不同要素對水景觀的脅迫大小不同，因此本文采用SPSS18.0中的Pearson法進行相關(guān)性分析，得到不同要素對水景觀的脅迫大小。

分析數(shù)據(jù)表明，成都市水景觀面積變化與建設(shè)用地面積呈顯著性相關(guān)(P<0.05),與GDP呈一定的相關(guān)性，而與人口密度呈弱相關(guān)性。

表1 成都市水景觀與其他要素相關(guān)性

四、結(jié)論

(1)建設(shè)用地面積的變化對成都市水景觀的脅迫作用最強，其次是GDP變化，最后是人口密度。城市的發(fā)展，需要大量的建設(shè)用地，因此會使水體面積減少，因此會體現(xiàn)出強烈的相關(guān)性。

(2)隨著城市化的發(fā)展，人口的增加，經(jīng)濟的發(fā)展，城市的用水需求不斷增大，對水資源的開采和索取不斷增加，導(dǎo)致水資源總量減少，城市建設(shè)用地的擴張也對水景觀產(chǎn)生了破壞，同時，城市化發(fā)展帶來的水污染問題也對水景觀產(chǎn)生了影響，城市水景觀開始呈現(xiàn)受城市化發(fā)展脅迫下的演變。

(3)水景觀的變化對于城市化也會產(chǎn)生脅迫作用，對水資源的不合理開采導(dǎo)致的水資源短缺、水資源污染、地下水過度開采導(dǎo)致的地面沉降等，會影響并制約著城市化的發(fā)展。

(4)隨著經(jīng)濟發(fā)展、人民生活質(zhì)量的提高，對于水景觀游憩功能的需求也不斷提高，對水資源與生態(tài)環(huán)境的保護意識也不斷提高。從保護河網(wǎng)水系結(jié)構(gòu)和功能的角度考慮，應(yīng)盡量減少人類活動對其產(chǎn)生的干擾，維持城市開發(fā)前的自然水文特征。對河網(wǎng)水系進行生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)，進行低影響開發(fā)。同時，提高建筑用地中的綠化覆蓋率，增加地下水的下滲補給。在城市周邊建設(shè)生態(tài)綠地、農(nóng)田，開發(fā)水景觀的游憩功能，從而制約城市面積的過快擴張，并帶動周邊區(qū)縣的城市化發(fā)展，從而使水景觀的變化與城市化發(fā)展保持和諧、穩(wěn)定的關(guān)系。