基于遙感影像的2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)動(dòng)態(tài)分析

馬晶晶，吉祝美

(江蘇省鹽城環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 鹽城 224000)

人類活動(dòng)是人類為了生存發(fā)展和提高生活水平，不斷進(jìn)行的一系列不同規(guī)模、不同類型的活動(dòng)。人類活動(dòng)對于其他生物的生存環(huán)境來說，大多具有破壞性，一部分是直接破壞，如過度的砍伐、開墾、放牧、捕撈等；另一部分是間接破壞，如工業(yè)排污、溫室效應(yīng)、海平面上升等。生態(tài)保護(hù)紅線是我國環(huán)境保護(hù)的重要制度創(chuàng)新，其是指在重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)等某些劃定的最小生態(tài)保護(hù)空間區(qū)域，是禁止人類生產(chǎn)活動(dòng)的底線范圍，隨著國家生態(tài)文明以及相關(guān)規(guī)劃的相繼實(shí)施，已逐漸成為研究的熱點(diǎn)區(qū)域。對生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)范圍內(nèi)人類活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，可有效保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性、水源涵養(yǎng)和水土保持功能。

隨著現(xiàn)代航天技術(shù)、遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得人們可以快速、大范圍、多時(shí)相地捕捉到某一地區(qū)、某一時(shí)期的生態(tài)環(huán)境變化信息，并可以進(jìn)行時(shí)間與空間的橫向與縱向比較分析[1-2]?，F(xiàn)利用遙感影像中的人類活動(dòng)信息，對鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)人類活動(dòng)及動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)研究，以掌握區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

江蘇省鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)，面積為4 032.76 km2。

1.2 數(shù)據(jù)來源

選用哨兵-2號衛(wèi)星影像，該衛(wèi)星攜帶1枚多光譜成像儀，可覆蓋13個(gè)光譜波段，1顆衛(wèi)星的重訪周期為10 d，A/B雙星互補(bǔ)重訪周期為5 d。在光學(xué)數(shù)據(jù)中，哨兵-2號衛(wèi)星數(shù)據(jù)是唯一一個(gè)在紅邊范圍含有3個(gè)波段(可見光、近紅外和短波紅外)的數(shù)據(jù)，多用于陸地監(jiān)測，可提供植被、土壤和水覆蓋、內(nèi)陸水路及海岸區(qū)域等影像。衛(wèi)星照片的選取綜合考慮研究區(qū)范圍內(nèi)云層和2年度影像覆蓋，云層蓋度盡量<5%，以免影響數(shù)據(jù)提取[3]。影像的拍攝時(shí)間應(yīng)覆蓋2019和2020年。

1.3 數(shù)據(jù)處理流程

(1)遙感影像處理：哨兵-2號衛(wèi)星影像為L1C級數(shù)據(jù)，已經(jīng)進(jìn)行過正射校正和幾何精校正[4]，主要處理流程為波段組合和影像投影轉(zhuǎn)換。

(2)遙感影像融合：標(biāo)準(zhǔn)假彩色的8、4、3波段組合，具有地物圖像豐富、鮮明、層次性好，有利于植被分類與水體識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)，因此選取該波段組合，生成分辨率為10 m的多光譜影像。

1.4 遙感影像數(shù)據(jù)解譯流程

(1)2019和2020年2期遙感影像人類活動(dòng)目視解譯及變化斑塊提?。罕狙芯克杏跋駭?shù)據(jù)、土地利用/覆被數(shù)據(jù)均采用CGCS 2000大地坐標(biāo)系。采用人工目視解譯的方法，收集道路導(dǎo)航數(shù)據(jù)輔助建設(shè)用地識(shí)別,收集地形數(shù)據(jù)輔助耕地識(shí)別，收集參考點(diǎn)導(dǎo)航數(shù)據(jù)輔助人工建筑物識(shí)別，解譯出人類活動(dòng)的2期現(xiàn)狀矢量圖層。再根據(jù)2019和2020年2期遙感影像，結(jié)合道路導(dǎo)航數(shù)據(jù)輔助建設(shè)用地識(shí)別，進(jìn)行人工目視解譯，提取2019—2020年人類活動(dòng)變化圖斑矢量圖層。

(2)質(zhì)量檢查與成果完善：質(zhì)量檢查在ArcGIS軟件平臺(tái)完成，結(jié)合人工目視檢查，對解譯出的2期人類活動(dòng)現(xiàn)狀矢量圖層和人類活動(dòng)變化矢量圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，核實(shí)圖斑屬性及邊界正誤，對存在的問題進(jìn)行修改完善，直至合格。矢量信息產(chǎn)品處理技術(shù)路線見圖1。

圖 1 矢量信息產(chǎn)品處理技術(shù)路線

2 結(jié)果與討論

2.1 生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)規(guī)律及分布

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部頒布的《自然保護(hù)地人類活動(dòng)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ 1156—2021)中自然保護(hù)地人類活動(dòng)分類(表1)[5]，對變化圖斑進(jìn)行提取[6-7]。分類統(tǒng)計(jì)后得出解譯成果：江蘇省鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)面積為4 032.76 km2，提取生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域2019和2020年共2期人類活動(dòng)面積均為2 305.9 km2，均占保護(hù)區(qū)總面積的57.2%。

表1 自然地人類活動(dòng)分類

從人類活動(dòng)分布上看，城鎮(zhèn)等建筑類人類活動(dòng)區(qū)域主要集中在通榆河沿岸；水田旱地等農(nóng)業(yè)類型人類活動(dòng)區(qū)域均勻分布在生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)范圍內(nèi)；旅游用地主要分布在通榆河側(cè)；淡水養(yǎng)殖場分布在生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)的東部和西部，西部淡水養(yǎng)殖場沿黃海大面積分布，東部淡水養(yǎng)殖場圍繞湖泊和河流分布；其他人類活動(dòng)區(qū)域基本均勻分布。

2.2 生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)變化

對鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)范圍內(nèi)2019—2020年人類活動(dòng)變化進(jìn)行圖斑提取，共提取18個(gè)圖斑，總面積0.917 km2，占保護(hù)區(qū)總面積的0.02%。其中正變化(建設(shè)用地拆除中或完全拆除)2個(gè)，占總變化面積的1.54%；逆變化(新增建設(shè)用地)16個(gè)[8]，占總變化面積的98.46%，見圖2。2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)人類活動(dòng)變化面積轉(zhuǎn)移矩陣見表2，可以看出人類活動(dòng)地物類型的具體變化。

表2 2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)人類活動(dòng)變化面積轉(zhuǎn)移矩陣① km2

圖 2 2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)變化分布

2019—2020年生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)變化情況見表3。由表3可見，鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)逆變化主要體現(xiàn)為水田面積的減少，減少了0.895 km2。變化情況主要有以下幾類：(1)水田變?yōu)檗r(nóng)村居民點(diǎn)，變化面積為0.007 km2，占總變化面積的0.76%；(2)水田變?yōu)槠渌斯ぴO(shè)施，變化面積為0.555 km2，占總變化面積的60.52%；(3)水田變?yōu)槠胀ǖ缆?，變化面積為0.334 km2，占總變化面積的36.42%。正變化主要體現(xiàn)為農(nóng)村居民點(diǎn)變?yōu)榈B(yǎng)殖場，變化面積為0.010 km2，占總變化面積的1.09%。

表3 2019—2020年生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)變化情況

變化面積最大的生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)分布在通榆河(響水縣)飲用水水源保護(hù)區(qū)和射陽明湖水庫飲用水水源保護(hù)區(qū)，面積變化了0.236和0.223 km2，占總變化面積的25.74%和24.32%，其變化類型分別是水田變?yōu)槠渌斯ぴO(shè)施和普通道路。

總體來說，2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)動(dòng)態(tài)變化面積非常小，僅占總面積的0.02%；且在所有發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的土地類型中，無任何工業(yè)用地的增加。由此可以看出，鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)土地開發(fā)利用的總體管控措施取得了一定成效。但是按照生態(tài)環(huán)境部對生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)“面積不減、功能不降、性質(zhì)不改”的目標(biāo)要求，鹽城生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)土地開發(fā)利用的管控仍有不到位之處，主要存在的問題有：(1)修建道路占用土地；(2)表1分類體系中的“其他人工設(shè)施”，經(jīng)核查主要為居民修繕的其他活動(dòng)場地，如工具房、看護(hù)房等。

3 結(jié)語

利用遙感影像解譯技術(shù)對2019—2020年鹽城市生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)人類活動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)解譯分析，動(dòng)態(tài)變化情況分為正變化和逆變化，其中逆變化占變化總面積的絕大部分，主要呈現(xiàn)為水田的減少；正變化主要呈現(xiàn)為農(nóng)村居民點(diǎn)的拆除。總體來說，人類活動(dòng)變化面積非常少，且無工業(yè)用地的增加，生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)土地開發(fā)利用的總體管控措施具有一定成效，但仍有不足之處，主要存在修建道路及其他人工設(shè)施的情況。據(jù)此提出以下建議：(1)監(jiān)管部門應(yīng)做好生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)違規(guī)行為查處和整改推進(jìn)工作；(2)監(jiān)管部門應(yīng)建立生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)規(guī)范管理長效機(jī)制。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大面積同步觀測，手段多樣，獲取數(shù)據(jù)速度快、效率高、成本低，今后可作為國家生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)、生態(tài)空間管控區(qū)、其他生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)管和生態(tài)評估的重要支撐手段。