本次研究共开展4期土地利用/覆盖遥感解译。综合考虑西昌市幅员面积、数据获取能力及解译精度等因素, 以美国陆地卫星(Landsat)专题绘图仪(Thematic Mapper, TM)和陆地成像仪(Operational Land Ima-ger, OLI)系列数据为主数据源(表1)。通过波段合成、几何校正、融合及增强等图像处理, 获得具有相同投影类型和几何精度的影像图, 作为解译底图。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 遥感数据源 Tab.1 Remote sensing data sources 成像日期 卫星 传感器 条带号 行列号 1989-05-11 Landsat5 TM 130 41 2000-01-02 Landsat5 TM 130 41 2010-03-18 Landsat5 TM 130 41 2018-02-20 Landsat8 OLI 130 41

表1 遥感数据源 Tab.1 Remote sensing data sources

西昌市属于地形地貌复杂、阴影覆盖较多的中高山区, 现有计算机分类方法难以满足实际需求。本文综合运用直判法、对比法、邻比法和综合判断法4种常用的遥感目视解译方法和人机交互目视解译方法进行土地利用/覆盖遥感解译。以一级类为基本分类单位, 将西昌市土地利用/覆盖分类划分为耕地、林地、草地、湿地、建设用地和未利用地6类。

通过野外验证, 对上述解译结果进行随机抽检, 准确率为89.74%。

通过对西昌市开展1989年、2000年、2010年和2018年土地利用/覆盖遥感解译, 编制了西昌市这4个时期的土地利用/覆盖图(图2), 并统计各个地类的面积及占市域面积的百分比(表2)。

图2

Fig.2

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	图2 西昌市1989— 2018年土地利用/覆盖图Fig.2 Map of landuse/cover in Xichang City from 1989 to 2018

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 西昌市1989— 2018年各地类面积及占市域面积百分比 Tab.2 Area of each land type and its percentage in Xichang City from 1989 to 2018 地类 1989年 2000年 2010年 2018年 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 耕地 1 201.46 45.25 1 208.43 45.52 791.25 29.80 560.34 21.11 林地 1 037.52 39.08 1 048.86 39.51 1 614.58 60.81 1 650.46 62.16 草地 312.35 11.76 286.83 10.80 100.92 3.80 243.85 9.18 湿地 69.94 2.63 73.46 2.77 79.37 2.99 114.59 4.32 建设用地 33.36 1.27 36.44 1.37 68.76 2.59 85.66 3.22 未利用地 0.37 0.01 0.98 0.03 0.12 0.01 0.10 0.01

表2 西昌市1989— 2018年各地类面积及占市域面积百分比 Tab.2 Area of each land type and its percentage in Xichang City from 1989 to 2018

3.2.1 林地演化趋势与分布特征

西昌市林地面积1989— 2018年整体变化趋势为持续增加(图3(a))。20世纪90年代末之前, 由于毁林开荒、伐木等原因, 西昌市森林植被破坏较严重。随着国家“ 天保工程” 的实施和经济发展^[21], 国家加大了退耕还林、还草力度, 西昌市林地面积持续增加, 与耕地面积持续下降呈负相关(图3(b)), 二者变化趋势具有很好的负相关耦合性。

图3

Fig.3

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	图3 西昌市林地、耕地、草地和湿地1989— 2018年变化趋势Fig.3 Change trend of forest land, farmland, grassland and wetland in Xichang City from 1989 to 2018

从现状来看, 西昌市林地主要分布于安宁河谷和邛海盆地四周的山地(图2(d)), 在牦牛山、螺髻山一带形成西昌市主要林区, 这些林地对于西昌市的生态环境有着举足轻重的作用。从林地的空间分布变化来看, 1989年至2018年增加的林地主要分布于安宁河两岸和邛海盆地四周的山地, 尤其以牦牛山东坡靠近安宁河的地带、螺髻山西坡靠近安宁河的地带和邛海周边山地的林地增加最多(图4(a))。对比图4(a)和图4(b)发现, 从1989年至2018年, 西昌市林地增加的区域与耕地减少的区域有着很好的对应关系, 说明二者不仅变化趋势具有很好的负相关耦合性, 增、减的空间位置也十分吻合。综上所述, 西昌市增加的林地应该主要由减少的耕地变化而来, 说明实施的退耕还林措施取得了较为显著的成效。

图4

Fig.4

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	图4 西昌市1989— 2018年林地、耕地、草地和湿地空间变化分布Fig.4 Spatial change distribution of forest land, farmland, grassland and wetland in Xichang City from 1989 to 2018

3.2.2 草地演化趋势与分布特征

西昌市草地面积1989— 2018年整体变化趋势为先减少, 然后又增加(图3(c))。西昌市并非传统意义上的牧区, 除少数高山、亚高山草甸外, 其余多数草地为林地尤其是森林被砍伐后形成的。由于开荒、垦殖等原因, 草地面积一度快速减少, 2010年以后, 随着西昌市加大了退耕还草和人工种草的力度, 草地面积呈现较快增长^[22]。

从现状来看, 西昌市草地主要呈星岛状分布于牦牛山、螺髻山一带林地之间(图2(d))。从草地的空间分布变化来看, 1989年至2018年增加的草地主要分布于牦牛山和螺髻山(图4(c))。结合数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)进行空间分析后发现, 增加的草地在牦牛山和螺髻山海拔较高的中上部分布较为集中, 推测草地以自然恢复为主。

3.2.3 湿地演化趋势与分布特征

西昌市的湿地面积1989— 2018年整体变化趋势为先缓慢增加, 后快速增加(图3(d))。2010— 2018年, 湿地面积出现快速增长, 究其原因主要有二: 一是水利工程设施修建, 导致水面(主要是水库水面)面积有较大幅度增加; 二是湿地保护得到重视, 原湿地耕作区域逐步退耕并还原为湿地, 区内一些重要湿地得到保护, 面积不断扩大, 比较典型的有邛海湿地^[23]。

从现状来看, 西昌市湿地分布较局限, 主要沿安宁河及邛海分布(图2(d)), 类型主要为河流湿地与湖泊湿地。从湿地的空间分布变化来看, 1989年至2018年增加的湿地主要分布于西昌市境内的安宁河干流和邛海附近(图4(d))。

从1989年至2018年, 西昌市的林地面积大幅增长, 至2018年, 林地面积达到1 650.46 km², 占市域面积的62.16%。随着林地面积的增加, 西昌市的生态环境逐步向好, 林地尤其是森林为西昌市保持良好的生态环境奠定了基础, 发挥着巨大的作用。然而, 西昌市的森林在维持良好生态环境的同时, 也存在着一些问题。西昌市森林以人工林和次生林为主, 森林针叶化现象较普遍。作为地带性植被的阔叶林较少, 且呈星岛状分布, 不利于生物多样性保护和森林生态系统的稳定及其生态功能的充分发挥。并且维护生态系统稳定的景观生态廊道不够畅通, 森林生态系统趋于简单化, 稳定性和自我调节能力下降, 生态功能有所减弱。此外, 针叶林树种较为单一, 以云南松为主, 旱季容易发生森林火灾。据统计, 西昌市云南松林区每年会形成200~500 hm²的火烧迹地^[24]。其中2020年木里县发生的“ 3· 30” 森林火灾, 不但造成了巨大的经济损失和人员牺牲, 山火燃烧后形成的山火灰和烧焦土体在强降雨作用下还形成了泥石流^{[25, 26]}, 造成二次危害。

西昌市并非传统意义上的牧区, 除少数高山、亚高山草甸外, 其余多数草地为林地尤其是森林被砍伐后形成的, 属林地(森林)逆向演替到低级单位的一种次生过渡植被类型(图5(a))。其植被种类组成仍含有森林群落的特性, 如森林幼树及森林群落下层的植被如灌木等(图5(b))。草地多数呈零星片状分布在山地, 草本植物生长较差, 草地连片规模一般较小, 不具有完整的系统结构和良好的功能, 多数草地承载力和生产力较低, 不宜大规模开发利用。因此, 除少数成片大面积草场外, 对分散的、承载力和生产力较低的草地, 应通过封山育林的手段促使其向森林转化, 从而实现生态结构与功能趋向完善的正向演替。

图5

Fig.5

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	图5 林地向草地逆向演化照片Fig.5 Photos of reverse evolution from forest land to grassland

西昌市湿地分为河流湿地与湖泊湿地, 分布较局限, 主要分布于安宁河流域和邛海, 湿地占市域面积比例虽小, 但其生态功能极为重要。安宁河与邛海作为西昌市重要的生产、生活水源地, 其饮用水源地功能对于西昌市来说极为重要。邛海作为城市周边弥足珍贵的自然湿地, 不但是西昌市极其重要的饮用水源地, 还孕育了丰富的生物多样性, 在维持区域生态平衡和保持生物多样性方面具有不可替代的作用, 同时作为西昌市的城市名片, 其自然景观功能也极为重要。1989年至2018年西昌市增加的林地主要分布于安宁河两岸和邛海盆地四周的山地, 这是一个令人欣喜的结果, 为安宁河和邛海流域的水源涵养和水土保持奠定了良好的基础。