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2000—2018 年坝上高原湿地遥感动态监测与生态
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摘要：0 引言 湿地，被称为“地球之肾”，是一种具有多种独特功能的生态系统，它不仅在保持生物多样性和珍稀物种资源、维持生态平衡，在蓄洪防旱、涵养水源、调节气候以及控制土壤侵
0 引言
湿地，被称为“地球之肾”，是一种具有多种独特功能的生态系统，它不仅在保持生物多样性和珍稀物种资源、维持生态平衡，在蓄洪防旱、涵养水源、调节气候以及控制土壤侵蚀、降解污染等多方面均起到极其重要的作用，同时还为人类提供大量食物和水资源等生活原料，为人类生存提供了巨大的生态效益、经济效益和社会效益（何桥和徐凌彦，2017；王燕，2019；朱鹤等，2019；刘红梅等，2010；Victor Klemas，2013）。目前，据IUCN 估计，受全球气候变暖及社会经济增长等因素的影响，地球上近一半的湿地资源消失。随着湿地的破坏与退化，诸如河流干涸断流、湖泊萎缩干枯、沼泽湿地草甸化、湿地面积减少等生态环境问题日趋严重，原有的湿地生化环境质量下降和湿地功能逐渐降低甚至丧失。在我国有近九成的重要湿地受到不同程度的人类活动影响而生态环境质量及生态功能下降（肖德荣等，2007）。
坝上高原是我国华北地区阻挡风沙南侵的重要生态屏障，对维护京津地区的生态安全，促进区域发展具有十分重要的战略作用。坝上高原属典型的农牧交错区，生态环境极其脆弱，从2000 年开始，坝上高原湿地面积大幅度减少，原星罗棋布的众多湖淖大量萎缩、干涸，其引发的生态地质环境变化不容小觑。近年来，我国专家学者对坝上地区的湿地保护研究不断加强。2004 年，李晓秀等通过评估区域生态资源承载力的方法对坝上高原进行了生态资源综合评估，为进一步综合探讨坝上高原生态资源特点奠定了基础（李晓秀和马礼，2004）。2007 年，王树凯等通过实地调查研究的方法对坝上地区的湿地资源的进行调查研究，研究表明近年来张家口市坝上地区连年干旱，致使湿地的数量和面积在不断地减少，该地区湿地物种多样性降低，湿地生态系统功能受到破坏（王树凯等，2007）。2011 年，刘军辉等开展了沽源县坝上高原湿地野生植物资源的调查，调查表明该区湿地植物群落结构稳定性呈现下降趋势（刘军辉和杨本芸，2011）。2018 年，王玫认为人类活动对坝上地区湿地生态系统负面影响巨大，其脆弱的生态环境条件已无法履行保障京津冀生态安全的重任，对坝上地区的生态修复与治理工作已刻不容缓（王玫，2018）。
湿地分布范围非常广泛，部分沼泽湿地从地面难以直接进行调查，湿地植被大多矮小，湿地水体又具有明显的光学反光性（林进等，1997）。因此，依赖遥感技术能高效、及时、准确地进行长期监测。遥感技术具有从空间和时间尺度上对大范围湿地进行动态监测的优势，并且具有实时性、直观性、反映宏观规律性等优点，同时能够节省大量的人力、物力和财力（揭文辉等，2020）。目前，随着人们对湿地资源重要性的进一步认识，对湿地的研究日渐增多，遥感技术应用于湿地的研究已成为国内外的热点，其在湿地研究中具有很大的优势（韩敏等，2003）。本文利用2000 年（ETM+）、2010 年（TM）、2018 年（Landsat 8 OLI）3 期遥感影像数据，获取了坝上高原2000—2018 年湿地空间分布特征及时空演化规律，总结了坝上高原不同区域湿地时空演化规律。
1 研究区概况
坝上高原湿地地处河北省西北部，内蒙古高原南缘，特指由草原陡然升高而形成的地带，地理位置为北纬40°56′～42°51′，东经112°54′～117°10′，湿地范围涉及河北省张北县、康保县、尚义县、沽源县，内蒙古自治区商都县、兴和县、化德县、察哈尔右翼后旗、太仆寺旗等9 个县（旗）（图1）。该区域是我国华北地区阻挡风沙向南侵的重要生态屏障，生态功能和地理区位都极为重要。
研究区属东亚大陆性季风气候中温带亚干旱区。春季天气多变，干旱少雨；夏季受西太平洋副热带高压西伸北进的暖湿气流影响，天气较湿润，降水较多；秋季受干冷的西北风重新加强，而暖湿的东南气流日渐衰弱的影响，天气晴朗，气温逐渐变冷；冬季受强大蒙古冷高压控制，多寒潮天气，常遇剧烈降温和风雪。降雨多集中在6—8 月，总降水量为220～340 mm，占全年降水量64%～69%，南部坝头山地区年降水量350～550 mm。区内河流众多，湖泊星罗棋布。滦河是区内最大的外流河，其余河流多为典型的内陆河，多发源于坝头山区，呈南北走向，主要靠大气降水补给。
图1 坝上高原湿地交通位置
1.1 数据来源
综合考虑到研究时间跨度长，遥感影像数据的更新周期和分辨率等因素，为了获取统一的遥感影像数据，能够科学、准确地提取坝上高原湿地信息，确定选择采用Landsat 系列遥感卫星影像数据作为研究坝上高原湿地的影像数据源（朱亚楠等，2019；李成梁等，2019；聂欣然等，2018；赵冉等，2019；程朋根等，2018；艾金泉，2020；孙楠等，2017）。本研究获取的遥感影像数据分别为2000 年（ETM+）、2010年（TM）、2018 年（Landsat 8 OLI）3 期遥感影像数据。详细影像信息如表1。
文章来源：《河北科技图苑》 网址: http://www.hbkjty.cn/qikandaodu/2021/0212/546.html
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