基于3s技術(shù)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究-以祁連山黑河源區(qū)為例(碩士畢業(yè)論文)

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例摘要濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)是是對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)所處狀態(tài)的一種綜合性評(píng)價(jià)。通過濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，能夠了解濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀況、濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力以及濕地生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的反應(yīng)，從而為制定濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。祁連山被譽(yù)為河西走廊的“天然水庫”，該區(qū)黑河源區(qū)的特殊地理位置，奠定了它成為黑河水源涵養(yǎng)地和生態(tài)功能保護(hù)區(qū)的特殊地位。同時(shí)，它又作為青藏高原地區(qū)典型的濕地生態(tài)景觀區(qū)域，是青藏高原地區(qū)濕地景觀的縮影，因此分析和研究祁連山黑河源區(qū)濕地現(xiàn)狀及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)，這對(duì)研究整個(gè)黑河流域都具有重大意義。本文以3S技術(shù)為手段，利用1999年、2006年和2009年TM遙感數(shù)據(jù)，建立解譯標(biāo)志，配以野外調(diào)查，提取各個(gè)時(shí)期的土地利用\土地覆蓋及景觀信息，從斑塊類型水平指數(shù)和景觀類型水平指數(shù)兩個(gè)方面對(duì)青海祁連山黑河源區(qū)濕地景觀的時(shí)空格局進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)原則，選取PSR模型，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)學(xué)模型方法，獲得濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)所需的各種指標(biāo)因子，采用相對(duì)綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)祁連山黑河源地區(qū)1999—2009年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出如下結(jié)果：（1）從1999—2009年研究區(qū)內(nèi)的斑塊數(shù)（NP）從591個(gè)增加到710個(gè)，10年來祁連山黑河源區(qū)濕地景觀的破碎化程度在增加；1999年和2009年的景觀形狀指數(shù)分別是：3.07%和3.28%，景觀形狀指數(shù)變大，說明景觀斑塊的形狀不規(guī)則，易受到人類活動(dòng)、自然條件的影響；從1999—2009年整個(gè)景觀平均斑塊分維數(shù)的值從1.21%減少到1.16%，說明本研究區(qū)的景觀斑塊形狀趨于規(guī)則化；修正多樣性指數(shù)從1999年的0.73%增大到2009年的0.9%，反映研究區(qū)內(nèi)整個(gè)景觀的破碎化程度在增加。（2）1999—2006年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（CEI）為0.47；2006年—2009年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（CEI）為0.6。1999年—2006年祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康分級(jí)為Ⅲ級(jí)（0.4～0.6），生態(tài)結(jié)構(gòu)比較合理，I系統(tǒng)尚穩(wěn)定，外界壓力較大，接近生態(tài)閾值，但敏感地帶較多，己有少量的生態(tài)異常出現(xiàn)，可發(fā)揮基本的生態(tài)功能，生態(tài)系統(tǒng)可維持應(yīng)迅速，可持續(xù)；2006—2009年祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康分級(jí)為Ⅱ級(jí)（0.6～0.8），生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、格局尚完整，系統(tǒng)活力較強(qiáng)，外界較小，無生態(tài)異常，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能較完善，系統(tǒng)尚穩(wěn)定。由此可以看出2003年祁連山建立自然保護(hù)區(qū)，人類加以合理管理以后，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況有轉(zhuǎn)好的趨勢，因此應(yīng)加以不斷保護(hù)和合理利用，使得祁連山黑河源區(qū)濕地這一重要的“地球之腎”，在維持母親河黃河的生態(tài)安全，促進(jìn)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，維護(hù)藏區(qū)社會(huì)穩(wěn)定方面發(fā)揮重要的作用。最后根據(jù)1999年—2006年，2006年—2009年的濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)祁連山黑河源區(qū)濕地保護(hù)提出建議。關(guān)鍵詞：祁連山黑河源區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，PSR模型IIAssessmentonWetlandEcosystemBasedon3SImage--TakingtheHeiheRiveSourceQilianMountainsasanExampleAbstractWetlandecologicalhealthevaluationofwetlandecosystemisinonekindofcomprehensiveevaluationofstate.Throughthewetlandecosystemhealthassessment,canunderstandwetlandecologicalsystemstructureandfunctioncondition,wetlandecologicalsystempressureandwetlandecologicalsystemproducesreaction,soastoformulatewetlandecosystemprotectionandrecoverymeasuresprovidethescientificbasis.Qilianmountainswasknownasthe"naturalreservoirhexicorridorofthesourceareainheihe,"specialgeographicposition,andlaiditinheihewaterconservationandbecomethespecialpositionoftheecosystemfunctionarea.Atthesametime,itastheqinghai-tibetplateauregiontypicalwetlandecologicallandscapearea,isTibetplateauwetlandlandscape,sotheepitomeofheiheanalysisandresearchofwetlandstatusandqilianmountainheadwaterareaofdynamicalregularity,wetlandecosystemhealthevaluation,thistoresearchthewholetheheiheriverbasinhasthegreatsignificance.Inthispaper,usingthe3Sin1999,2006and2009TMremotesensingdata,establishinterpretingmarks,matchwithfieldinvestigation,extractingallperiodsoflanduselandcoverandlandscapeinformation,fromplaquestypelevelindexandlandscapetypelevelindexintwoaspectsoftheqilianmountainheadwaterareaofqinghaiheihewetlandlandscapespace-timestructureanalysis.Onthisbasis,accordingtotheecosystemhealthofevaluationprinciple,theselectionofthePSRmodelandcombiningwithstatisticsandmathematicalmodelswereusedtoobtainthewetlandecosystemhealthassessmentneedsmanykindsofindexfactor,therelativecomprehensiveevaluationmethod,heihesourceareaofqilianmountains1999-2009wetlandecosystemhealthevaluation,theconclusionthatthefollowingresults：（1）From1999toresearchin2009thenumber（NP）patchfrom591aincreasedto710a,10yearstheqilianmountainheihesourceareawetlandlandscapefragmentationdegreeinincrease;1999and2009isrespectively：landscapeshapeindex13,8043.28%,landscapeshapeindexandbecomelarger,explainlandscapeplaquesofirregularshape,aresusceptibletohumanactivities,naturalconditiontheinfluence;From1999until2009thewholelandscapeaveragepatchfractaldimensionvalue1.21%reducedtospeciesfromthisIIIareastudiedlandscape,saidtheshapeofpatchtendtorules;Fixeddiversityindexincreasedfrom0.73%of199920090.9%,reflecttheresearchinthewholelandscapefragmentationdegreeisontheincrease.（2）From1999to2006（CEI）0.6;From2006to2009（CEI）forsurprisingly.From1999to2006heihesourceqilianmountainwetlandecosystemhealthclassificationforⅡlevel（0.6~0.8）,reasonablestructure,patternofecologicalsystemiscomplete,thevigorofthesystemisstronger,theoutsideislesser,noecologicalabnormality,ecosystemfunctionismoreperfect,thesystemisstillstable,sustainable;2006-2009heihesourceqilianmountainwetlandecosystemhealthclassificationforⅢlevel（0.4~0.6）,theecologicalstructureismorereasonable,systemisstillstable,larger,closetoecologicaloutsidepressuresensitiveaperturevalue,butmore,therehasbeenasmallamountofecologicalanomaliesappear,cangivefullplaytothebasicecologicalfunction,ecologicalsystemcanmaintainshouldquickly.Finally,accordingtothe1999to2006,2006to2009wetlandecosystemevaluationresult,headwaterareaofqilianmountainsSuggestionsheihewetlandprotection.Keywords：TheHeiheRiveSourceQilianMountains;Ecologicalsystem;Wetlandecosystemhealthassessment;ThePSRmodel;IV

目錄HYPERLINK第一章緒論 1HYPERLINK1.1引言 1HYPERLINK1.2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究進(jìn)展 1HYPERLINK1.2.1國外研究現(xiàn)狀 1HYPERLINK1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3HYPERLINK1.3選題依據(jù) 4HYPERLINK1.4研究內(nèi)容 4HYPERLINK1.5技術(shù)路線圖 5HYPERLINK第二章濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的理論與方法 7HYPERLINK2.1濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)理論 7HYPERLINK2.1.1生態(tài)系統(tǒng)與濕地生態(tài)系統(tǒng)健康 7HYPERLINK2.1.2景觀生態(tài)學(xué)與濕地景觀研究 9HYPERLINK2.1.3濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究尺度 9HYPERLINK2.1.4濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 10HYPERLINK2.1.5濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí) 10HYPERLINK2.2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法 10HYPERLINK2.2.1評(píng)價(jià)原則 10HYPERLINK2.2.2評(píng)價(jià)模型 11HYPERLINK2.2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取 12HYPERLINK2.2.4評(píng)價(jià)方法 14第三章研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源 18HYPERLINK3.1青海祁連縣黑河流域概況 18HYPERLINK3.1.1自然概況 18HYPERLINK3.1.2社會(huì)自然經(jīng)濟(jì)概況 25HYPERLINK3.2數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)預(yù)處理 26HYPERLINK3.2.1數(shù)據(jù)源的選擇 26HYPERLINK3.2.2圖像的凡何校正和鑲嵌 27HYPERLINK3.2.3土地利用/土地覆蓋類型信息提取 28HYPERLINK3.2.4生態(tài)環(huán)境調(diào)查 30HYPERLINK第四章研究區(qū)信息提取 32HYPERLINK4.1濕地景觀景觀格局指數(shù)提取 32HYPERLINK4.1.1濕地景觀景觀格局空間變化分析 33HYPERLINK4.1.2景觀類型水平指數(shù)分析 34HYPERLINK4.2濕地生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力信息提取 35HYPERLINK4.3濕地壓力指數(shù)提取 37HYPERLINK4.4濕地服務(wù)功能信息提取 37HYPERLINK4.5濕地彈性度提取 38HYPERLINK4.6濕地面積變化比指數(shù)提取 39V

HYPERLINK第五章濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià) 40HYPERLINK5.1濕地生態(tài)系統(tǒng)健康單因子評(píng)價(jià) 40HYPERLINK5.2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià) 41HYPERLINK5.2.1各因子權(quán)重的計(jì)算方法 41HYPERLINK5.2.2各因子權(quán)重的確定與分析 44HYPERLINK5.2.3綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 46HYPERLINK5.3濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)結(jié)果 47HYPERLINK5.3.2狀態(tài)分析 48HYPERLINK5.3.3響應(yīng)分析 49HYPERLINK5.4建議 49HYPERLINK5.4.1加強(qiáng)濕地生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳教育工作 49HYPERLINK5.4.2制定保護(hù)濕地的地方法規(guī) 49HYPERLINK5.4.3建立濕地資源保護(hù)管理體系，加強(qiáng)濕地保護(hù)執(zhí)法 50HYPERLINK5.4.4加強(qiáng)濕地科學(xué)研究，為濕地利用和保護(hù)提供科學(xué)服務(wù) 50HYPERLINK第六章結(jié)果與展望 51HYPERLINK6.1結(jié)果 51HYPERLINK6.2不足和展望 52參考文獻(xiàn) 53HYPERLINK致謝 56個(gè)人簡介 57VI

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例第一章緒論1.1引言濕地廣泛地分布于世界各地，是地球上生物多樣性豐富、生產(chǎn)力很高的生態(tài)系統(tǒng)，是人類最重要的環(huán)境資本之一，也是自然界富有生物多樣性和較高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)。它包括所有的陸地淡水生態(tài)系統(tǒng)，HYPERLINK"/wiki/%E6%B9%96%E6%B3%8A"如河流、湖泊、沼澤，以及陸地和海洋過渡地帶的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)，HYPERLINK"/wiki/%E6%B9%BF%E5%9C%B0"同時(shí)還包括海洋邊緣部分咸水、半咸水水域。濕地不但具有豐富的資源，還有巨大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益。各類濕地在提供水資源、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源，均化洪水、促淤造陸、降解污染物，保護(hù)生物多樣性和為人類提供生產(chǎn)、生活資源方面發(fā)揮了重要作用。因此，國際上通常把森林、海洋和濕地并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。青藏高原是眾多大江大河的發(fā)源地和高原生物多樣性的寶庫，是影響全球氣候變化重要區(qū)域。由于青藏高原特殊的自然地理?xiàng)l件，其生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長迅速，高原生態(tài)環(huán)境壓力日益增大，人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的矛盾日趨尖銳。維護(hù)和保護(hù)青藏高原生態(tài)平衡和資源的可持續(xù)利用已成為世界共同關(guān)心的問題。而青藏高原上的大面積高寒濕地群，它們對(duì)高原生態(tài)環(huán)境意義重大。近年來，隨著全球氣候的變化以及人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的發(fā)展，濕地生態(tài)系統(tǒng)遭到了明顯的破壞，面積減少、生物多樣性遭到威脅。高原濕地對(duì)全球變化具有較高的敏感性，高原濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，通過影響高原生物多樣性、物質(zhì)能量交換甚至氣候變化等生態(tài)環(huán)境因子對(duì)亞洲乃至全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。對(duì)高原濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究也已成為一個(gè)具有重大科學(xué)意義的問題。1.2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究進(jìn)展1.2.1國外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)40年代初，英國學(xué)者李培德首次提出了土地健康的概念，認(rèn)為荒野性是研究土地健康最完美的標(biāo)準(zhǔn)[1]；60年代，他將此概念進(jìn)一步升華為景觀健康，但在當(dāng)時(shí)并未引起足夠的重視；80年代，加拿大學(xué)者斯凱弗和羅坡特提出生態(tài)系統(tǒng)健康的概念[2]；在此之后，許多學(xué)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康開始關(guān)注，并且對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康的測度方法和指標(biāo)進(jìn)行了探索性研究；90年代，生態(tài)系統(tǒng)健康作為全球環(huán)境管理的新目標(biāo)，成為分析生態(tài)系統(tǒng)的新方法[3]；90年代后期，由聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署提出的“壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（PSR）”框架模型[4]從社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境有機(jī)統(tǒng)一的觀點(diǎn)出發(fā)，精確地反1

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文映了生態(tài)系統(tǒng)健康的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)因素之間的關(guān)系，為生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)構(gòu)建提供了一種邏輯基礎(chǔ)，因而被廣泛承認(rèn)和使用。2001年6月聯(lián)合國“千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估”項(xiàng)目正式啟動(dòng)，其首要的任務(wù)就是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)過去、現(xiàn)在和將來的健康狀況進(jìn)行評(píng)估，并提出相應(yīng)對(duì)策，它的實(shí)施對(duì)改進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)管理狀況，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，以及促進(jìn)生態(tài)學(xué)發(fā)展，都有重要意義，標(biāo)志著對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的認(rèn)識(shí)和實(shí)施已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)新的階段[5]。而對(duì)濕地效益的研究工作開展得較早，大致可以追溯到20世紀(jì)初，但大多只局限于對(duì)本國濕地類型的研究。當(dāng)時(shí)的美國為了建立野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)特別是遷徙鳥類、珍稀動(dòng)物保護(hù)區(qū)而開展了少量的濕地評(píng)價(jià)工作。歐洲和北美早在50年代起就開展了以濕地物種為主要對(duì)象的濕地編目和評(píng)價(jià)，近年來逐步擴(kuò)展為濕地和濕地物種現(xiàn)狀的評(píng)估（John，1998）。70年代初，美國麻省馬塞諸塞大學(xué)的Larsno提出了第一個(gè)幫助政府頒發(fā)濕地開發(fā)補(bǔ)償許可證的濕地效益快速評(píng)價(jià)模型。一般認(rèn)為濕地的功能僅是提供許多野生動(dòng)物的棲息生境，但是自從70年代中期以后，濕地的其它功能和價(jià)值（例如均化洪水、凈化水質(zhì)等）在濕地效益研究中變得越來越重要。在80年代以后，對(duì)濕地效益的研究與評(píng)價(jià)方法也取得了巨大進(jìn)展，主要采用資源經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論和方法，對(duì)濕地的功能、用途和屬性的貨幣價(jià)值評(píng)價(jià)進(jìn)行了有益的探索[6-7]。表1-1國外研究現(xiàn)狀一覽表時(shí)間人名內(nèi)容20世紀(jì)40年代Leopold（英國）最早提出土地健康（landhealth）的概念20世紀(jì)60年代Leopold（英國）將此概念進(jìn)一步升華為景觀健康（landscapehealth）1988年Schaeffer（加拿大）首次提出了有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)健康度量的問題1989年Rapport（加拿大）論述了生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵1990年美國學(xué)術(shù)界、政府等召開了關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)健康定義的專題討論1994年來自不同國家的900名科學(xué)加拿大召開了“國際生態(tài)系統(tǒng)健康與醫(yī)學(xué)研家討會(huì)”1999年國際生態(tài)系統(tǒng)健康大會(huì)--生主題是“生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的科學(xué)與技術(shù)”態(tài)系統(tǒng)健康的管理美國“案例研究與生態(tài)系統(tǒng)管理對(duì)策”等2001年聯(lián)合國“千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估”聯(lián)合國對(duì)生態(tài)系統(tǒng)過去、現(xiàn)在和將來的健康狀況進(jìn)行評(píng)估2002年L1ewellyn.ManskaPhD用一套非定量的程序來評(píng)估牧場草地狀況，以此來監(jiān)測草地生態(tài)系統(tǒng)健康2

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來在我國，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題的突出，對(duì)濕地經(jīng)濟(jì)價(jià)值認(rèn)識(shí)的深入，陳克林等人完成了國家林業(yè)局資助的科研課題“中國濕地效益和價(jià)值評(píng)價(jià)指標(biāo)體系”，在理論上建立了濕地效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與等級(jí)劃分方案，但沒進(jìn)行案例研究；1999年沈德賢利用有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)洞庭湖區(qū)濕地調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、維護(hù)生物多樣性等功能進(jìn)行了分析；1999年胡會(huì)峰等等提出的指標(biāo)體系對(duì)青海湖1988—1989年的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。2000年吳炳方等人利用地理信息系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)、模擬、統(tǒng)計(jì)分析和空間計(jì)算等方法，定量測算了東洞庭湖的調(diào)蓄容積、水深、波浪等特征，表示了濕地在調(diào)蓄洪水、減少侵蝕等方面的功能；2000年張崢選取多樣性、代表性、稀有性、穩(wěn)定性和人類威脅等指標(biāo)，提出了一套濕地生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；2001年崔麗娟運(yùn)用支付意愿調(diào)查法對(duì)濕地綜合價(jià)值評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討；2002年蔣衛(wèi)國等人在國家環(huán)保局“中國中東部生態(tài)環(huán)境遙感調(diào)查”科研課題研究中，運(yùn)用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型，對(duì)遼河三角洲盤錦市濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了健康評(píng)價(jià)；2002年崔保山等對(duì)三江平原撓力河域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)價(jià)，確定了濕地生態(tài)特征指標(biāo)、功能整合性指標(biāo)和社會(huì)環(huán)境指標(biāo)三大類指標(biāo)，又分別分出各自具有可操作性的亞指標(biāo)，根據(jù)模糊綜合評(píng)判原理和方法，對(duì)各區(qū)的濕地進(jìn)行了評(píng)價(jià)與比較，然后通過紅綠燈信號(hào)系統(tǒng)對(duì)各區(qū)健康進(jìn)行了預(yù)警；2003年楊建強(qiáng)等采用結(jié)構(gòu)功能指標(biāo)評(píng)價(jià)分析方法，建立了由15項(xiàng)評(píng)價(jià)因子組成健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用層次分析法確定了評(píng)價(jià)因子的層次關(guān)系和重要度，建立了海洋生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)模型，對(duì)萊州灣西部海域進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)；2004年郝敦元等根據(jù)1981—2003對(duì)內(nèi)蒙古錫林河流域典型草原的代表性植物群落：羊草和大針茅草原群落生產(chǎn)力態(tài)監(jiān)測和退化草原恢復(fù)演替進(jìn)程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行了草原生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究；2004年劉永等也提出了評(píng)價(jià)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康的方法體系、指標(biāo)和綜合健康指數(shù)，評(píng)價(jià)指標(biāo)包含外部指標(biāo)、環(huán)境要素狀態(tài)指標(biāo)和生態(tài)指標(biāo)，并以滇池例為基于遙感圖像的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)進(jìn)行評(píng)價(jià)；2004年肖風(fēng)勁等從森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)要素、森林生理要素、脅迫要素、環(huán)境要素和氣象要素等5個(gè)方面來進(jìn)行森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)要素包括生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織結(jié)構(gòu)、抵抗力和恢復(fù)力；2005年趙臻彥等提出了湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康定量評(píng)價(jià)的一種新方法：生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)法，首先設(shè)計(jì)了一個(gè)0～100的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)作為定量尺度，然后通過選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)、計(jì)算各指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)健康分指數(shù)及各指標(biāo)權(quán)重、計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)等步驟，評(píng)價(jià)湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)；2005年蔣衛(wèi)國等以生態(tài)系統(tǒng)健康及壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型作為研究方法，以遙感數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)監(jiān)測數(shù)為基礎(chǔ)，以小流域?yàn)樵u(píng)價(jià)單元，采用RS和GIS技術(shù)，對(duì)每個(gè)小流域濕地進(jìn)行單子和綜合評(píng)價(jià)，揭示盤錦市濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的空間分布規(guī)律；2007年王利花對(duì)青藏高原地區(qū)若爾蓋濕地的現(xiàn)狀及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行3

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文健康評(píng)價(jià)；2009年蔣衛(wèi)國等人再次以壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型作為研究方法，對(duì)洞庭湖區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)價(jià)。隨著人類對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)，濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)也越來越受到國家、政府的重視。因此，目前對(duì)濕地的保護(hù)、合理利用、服務(wù)功能、價(jià)值評(píng)估等等方面的研究分析受到了眾多學(xué)者和研究工作者的關(guān)注。1.3選題依據(jù)20世紀(jì)以來，隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，已成為全世界共同關(guān)心的熱點(diǎn)問題。而青藏高原是眾多大江大河的發(fā)源地和高原生物多樣性的寶庫，發(fā)育著世界唯一的大面積高寒濕地群，是影響全球氣候變化重要區(qū)域。近年來，由于人口增長迅速，高原生態(tài)環(huán)境壓力日益增大，人口、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的矛盾日趨尖銳。高原的濕地生態(tài)遭到了明顯的破壞，濕地面積不斷減少，濕地生物多樣性遭到威脅，濕地對(duì)全球變化具有較高的敏感性。高原濕地生態(tài)健康狀況已然成為一個(gè)具有重大科學(xué)意義的問題。青藏高原上的濕地具有重要的生態(tài)環(huán)境意義及經(jīng)濟(jì)地位。主要表現(xiàn)為：一是濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能齊全，價(jià)值高。二是主要集中在涵養(yǎng)水源廢物處理、氣候調(diào)節(jié)、體閑娛樂四大功能上。高原濕地不僅維系著周邊地區(qū)的水源供給，而且青藏高原也是口前全球氣候變化影響較為敏感的區(qū)域，高原濕地對(duì)全球氣體調(diào)節(jié)、廢物處理和生物多樣性保護(hù)均有不可忽視的作用和功能視[8-9]。研究區(qū)是黃河上游重要支流－大通河的源頭區(qū)，也是西北內(nèi)陸重要的內(nèi)陸河—黑河、布哈河的源頭區(qū)，生態(tài)地位獨(dú)特，是沼澤濕地集中分布的重要區(qū)域。近幾十年來,青海祁連山地的生態(tài)環(huán)境日趨惡化，主要體現(xiàn)在草地退化、沼澤濕地萎縮、森林功能弱化、水土流失加劇、土地荒漠化擴(kuò)大、雪線上升、冰川減少等諸多方面[10]。青海祁連山地區(qū)的沼澤和沼澤化草甸正向高寒草甸演替，面積萎縮，水量減少，原有的沼澤化草甸上小土丘凸起、干裂，泥炭外露，祁連山被譽(yù)為河西走廊的“天然水庫”，該區(qū)黑河源區(qū)的特殊地理位置，奠定了它成為黑河水源涵養(yǎng)地和生態(tài)功能保護(hù)區(qū)的特殊地位。同時(shí)，它又作為青藏高原地區(qū)典型的濕地生態(tài)景觀區(qū)域，是青藏高原地區(qū)濕地景觀的縮影，因此分析和研究祁連山黑河源區(qū)濕地現(xiàn)狀及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)，這對(duì)研究整個(gè)黑河流域都具有重大意義。1.4研究內(nèi)容本文主要圍繞濕地的結(jié)構(gòu)和功能等問題，針對(duì)祁連山黑河源地區(qū)的特點(diǎn)，以景觀生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)健康及可持續(xù)發(fā)展理論等相關(guān)學(xué)科的理論為指導(dǎo)，運(yùn)用3S技術(shù)，根據(jù)三期（1999年、2006年、2009年）濕地生態(tài)環(huán)境的空間特性，探討濕地生態(tài)系4

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例統(tǒng)的空間分布規(guī)律，對(duì)黑河源區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。前期了解生態(tài)系統(tǒng)健康的研究現(xiàn)狀，對(duì)前人研究資料進(jìn)行搜集和整理，制定可行性研究報(bào)告。根據(jù)研究的需要，選擇合適的遙感影像、地形圖、DEM等數(shù)據(jù)源，進(jìn)行圖像預(yù)處理，包括圖像的鑲嵌、校正、配準(zhǔn)等。充分利用3S技術(shù)提取研究區(qū)區(qū)濕地信息，對(duì)研究區(qū)的土地利用/土地覆蓋進(jìn)行信息提取，掌握各種土地類型的相互轉(zhuǎn)化、變遷等規(guī)律。結(jié)合相關(guān)數(shù)理統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，提取濕地景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)，濕地初級(jí)力指數(shù)，濕地壓力指數(shù)，濕地面積變化比等信息。以濕地生態(tài)系統(tǒng)健康理論為基礎(chǔ)，基于壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型為評(píng)價(jià)框架，選取壓力、狀態(tài)、響應(yīng)指標(biāo)信息對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析該區(qū)域濕地健康水平及其變化趨勢。1.5技術(shù)路線圖本文利用1999年、2006年、2009年的TM數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測等資料，提取濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)所需的因子信息，包括人口密度、畜牧量指數(shù)、濕地景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)、濕地水文調(diào)節(jié)指數(shù)、初級(jí)生產(chǎn)力指數(shù)、濕地彈性度指數(shù)等指標(biāo)，并對(duì)各指標(biāo)賦以權(quán)重因子，利用壓力—狀態(tài)—響應(yīng)模型（PSR模型）進(jìn)行濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，得出1999年—2006年，2006年—2009年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)結(jié)果，從而對(duì)祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)保護(hù)提出措施，具體技術(shù)路線圖如圖1-1。5

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文三波段組合通過圖像分析、地物波普等建立期遙各種地物的遙感解譯標(biāo)志，運(yùn)用期幾何精校正土感ARCGIS9.3、EARDAS9.0等軟件地?cái)?shù)對(duì)各種土地覆蓋類型（沼澤、河利據(jù)圖像增強(qiáng)處理流、沙地等）進(jìn)行人機(jī)交互解譯。用處/土理地影像裁剪、拼接覆蓋遙感數(shù)據(jù)各種信息指標(biāo)的提取壓力—狀青海祁連山黑各種信息指標(biāo)集成態(tài)—反映河源區(qū)濕地生（PSR）模態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)型價(jià)指標(biāo)體系的建立

影響因素分析

地

健

康

評(píng)

價(jià) 建議與措施結(jié)

果圖1-1祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)技術(shù)路線圖6

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例第二章濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的理論與方法本文在充分搜集青海祁連山黑河源區(qū)相關(guān)資料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，在對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)原則、評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)模型、評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面的深入研究分析后，確定充分利用3S技術(shù)進(jìn)行濕地信息獲取、空間分析、健康評(píng)價(jià)、成果輸出等，最后實(shí)現(xiàn)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)。具體流程圖如圖（2-1）。濕地健康評(píng)價(jià)目標(biāo)的確定評(píng)價(jià)原則 確定評(píng)價(jià)模型選取評(píng)價(jià)指標(biāo)體系TM影像解譯、

統(tǒng)計(jì)、調(diào)查數(shù)據(jù)等 數(shù)據(jù)的搜集整理確定評(píng)價(jià)方法ArcGIS、SPSS、

Photoshop等

評(píng)價(jià)結(jié)果及成圖輸出2-1濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)流程圖濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)理論2.1.1生態(tài)系統(tǒng)與濕地生態(tài)系統(tǒng)健康生態(tài)系統(tǒng)是一定空間范圍內(nèi),由生物群落與其環(huán)境所組成，具有一定格局，借助于功能流（物種流、能量流、物質(zhì)流、信息流和價(jià)值流）而形成的穩(wěn)定系統(tǒng)[9]。因此，生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該是客觀存在的實(shí)體，有時(shí)間和空間的概念；它以生物為主體，由生物和非生物成分共同組成的一個(gè)整體；整個(gè)系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)之中，該過程就是系統(tǒng)的行為，體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的多種功能；系統(tǒng)能夠適應(yīng)和調(diào)控各種變動(dòng)。生態(tài)系統(tǒng)健康（ecosystemhealth）是一個(gè)新概念，屬于一個(gè)新領(lǐng)域。它的提出，在很大程度上將人體健康的概念擬人化地引用了，“健康”不僅適用于人類，也可應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)這樣一個(gè)包含生命的有機(jī)的復(fù)雜組織。20世紀(jì)80年代末，Rapport從生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)為人類提供服務(wù)的角度出發(fā)，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)健康就是指生態(tài)系統(tǒng)組織未受到損害或減弱，系統(tǒng)遠(yuǎn)離“生態(tài)系統(tǒng)脅迫綜合癥”（EcosystemDistressSyndrome）如7

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文生產(chǎn)力的下降、生物多樣性的喪失、關(guān)鍵種群的波動(dòng)增強(qiáng)、生物結(jié)構(gòu)的退化、疾病的廣泛發(fā)生等[10-11]。并提出了一個(gè)框架圖展示了人類活目前動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)變化及人類健康的影響。圖（2-2）中表明，生態(tài)系統(tǒng)健康作為全球管理的新目標(biāo)和分析生態(tài)系統(tǒng)的新方法，受到廣泛關(guān)注，正被越來越多的學(xué)者所青睞[12-13]。系統(tǒng)服務(wù)功能下降人類對(duì)環(huán)境系統(tǒng)脅迫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變洪水收獲生物多樣性減少水質(zhì)惡化廢棄物恢復(fù)力下降空氣質(zhì)量下降重建疾病增加野生生物減少使極端事情惡化富營養(yǎng)化外來物種侵入人類社會(huì)反應(yīng)改進(jìn)環(huán)境管理減少對(duì)環(huán)境的壓力人類健康風(fēng)險(xiǎn)圖2-2人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)變化及人類健康的影響濕地生態(tài)系統(tǒng)通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)以及信息傳遞將陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來，是自然界中陸地、水體和大氣三者之間相互平衡的產(chǎn)物。濕地這種獨(dú)特生境使它具有豐富的陸生與水生動(dòng)植物資源，是世界上生物多樣性最豐富、單位生產(chǎn)力最高的自然生態(tài)系統(tǒng)。濕地在調(diào)節(jié)徑流、維持生物多樣性、蓄洪防旱、控制污染等方面具有其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的作用。濕地是自然生態(tài)系統(tǒng)中自凈能力最強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)。濕地水流速度緩慢，HYPERLINK"/wiki/%E6%B1%A1%E6%9F%93%E7%89%A9"有利于污染物沉降。在濕地中生長的植物、微生物和細(xì)菌等通過濕地生物地球化學(xué)過程的轉(zhuǎn)換，包括物理過濾、生物吸收和化學(xué)合成與分解等，將生活和生產(chǎn)污水中的污染物和有毒物質(zhì)吸收、分解或轉(zhuǎn)化，使?jié)竦厮w得到凈化。根據(jù)國際生態(tài)系統(tǒng)健康學(xué)的定義：“濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài)系統(tǒng)沒有病痛反應(yīng)，穩(wěn)定且可持續(xù)發(fā)展，即生態(tài)系統(tǒng)隨著時(shí)間的進(jìn)程有活力并能維持其組織及自主性，在外界脅迫下容易恢復(fù)”[14]。濕地生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)該有以下特征[15-16]：（1）不存在失調(diào)癥狀，發(fā)揮穩(wěn)定的功能，系統(tǒng)運(yùn)作過程暢通，運(yùn)作方式多樣化。（2）具有良好的恢復(fù)能力及自我維持能力，有最小的外部補(bǔ)貼。（3）對(duì)鄰近其它生態(tài)系統(tǒng)沒有危害或?qū)χ苓吷鷳B(tài)系統(tǒng)的破壞性影響最小。（4）對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的健康有促進(jìn)作用。由此看出濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)未受到損害，對(duì)長期或突發(fā)的自然或人為擾動(dòng)能保持著彈性和穩(wěn)定性，整體功能表現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性。因此，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康應(yīng)表現(xiàn)出多功能性，并為物種提供生命支持，是活躍的，對(duì)壓力是具有彈性的。8

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例2.1.2景觀生態(tài)學(xué)與濕地景觀研究景觀生態(tài)學(xué)（landscapeecology）是研究景觀單元的類型組成、空間配置及其生態(tài)學(xué)過程相互作用的綜合性學(xué)科[17],是一門新興的交叉學(xué)科，針對(duì)問題的應(yīng)用性學(xué)科，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)的空間格局、系統(tǒng)功能及生態(tài)過程。它將地理學(xué)上的景觀和生物學(xué)中的生態(tài)相結(jié)合，把地理學(xué)對(duì)地理現(xiàn)象的空間相互作用的橫向研究和生態(tài)學(xué)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)機(jī)能相互作用的縱向研究結(jié)合為一體，以景觀為對(duì)象，通過物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流在地球表層的遷移與交換，研究景觀的空間結(jié)構(gòu)、功能及各部分之間的相互關(guān)系，研究景觀的動(dòng)態(tài)變化及景觀優(yōu)化利用和保護(hù)的原理和途徑[18]。無論在景觀生態(tài)學(xué)還是在景觀生態(tài)規(guī)劃中，構(gòu)成并描述景觀空間格局的一個(gè)基本模式是：斑塊（patch）—廊道（corridor）—基質(zhì)（matrix）模式，該模式，有利于采用遙感、GIS技術(shù)來分析，有利于評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的空間格局、進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間序列分析。2.1.3濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究尺度在生態(tài)學(xué)中，空間尺度指所研究生態(tài)系統(tǒng)的面積大小，時(shí)間尺度是其動(dòng)態(tài)變化的時(shí)間間隔[19]。不同空間尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的概念具有模糊性，隨著空間的變化，濕地類型、結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，健康的表現(xiàn)和衡量指標(biāo)也不同。同時(shí)，在不同的空間范圍，由于人類活動(dòng)的強(qiáng)弱差異，濕地健康也會(huì)有不同的表現(xiàn)。就空間尺度擴(kuò)展而言，對(duì)于濕地的研究，由生態(tài)系統(tǒng)、景觀到流域濕地，著眼點(diǎn)不同，衡量指標(biāo)和研究形式也就有差異[20]（見表2-1）。生態(tài)系統(tǒng)在小尺度上表現(xiàn)出非平衡性特征或“瞬變態(tài)特征”，因此現(xiàn)在對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康研究多傾向于景觀或流域水平，而在大尺度上濕地表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，更好的表征了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，體現(xiàn)自然與社會(huì)的相互作用和聯(lián)系。表2-1濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究的尺度和內(nèi)容健康研究尺度健康表述健康研究內(nèi)容系統(tǒng)內(nèi)部組成要素動(dòng)態(tài)特征生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)健康或生態(tài)健康物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)結(jié)構(gòu)和功能物種多樣性系統(tǒng)對(duì)環(huán)境背景值的影響與響應(yīng)景觀的結(jié)構(gòu)、功能和變化景觀景觀健康斑塊的動(dòng)態(tài)變化及空間格局社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)的整合性景觀空間格局上、中、下游濕地系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)性流域流域健康生態(tài)系統(tǒng)之間的信息、能量、物質(zhì)循環(huán)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)的整合性9

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文不同的時(shí)間尺度，其表現(xiàn)行為也不同。每一個(gè)時(shí)段都有不同的衡量指標(biāo)，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的發(fā)展也經(jīng)歷著不同的階段。特別是隨著人類行為作用的不斷加強(qiáng)，對(duì)濕地造成的脅迫也越來越大，對(duì)濕地健康的衡量指標(biāo)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。本文主要討論短時(shí)間尺度內(nèi)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康問題。2.1.4濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系國外對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究比較早，許多學(xué)者從生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)健康兩方面提出了大量針對(duì)不同尺度的度量指標(biāo)[21-24]，由于各國各地濕地類型及規(guī)模的差異，環(huán)境背景又各不相同，因此，統(tǒng)一的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)很難確定下來。至今還沒有較為完善并被普遍采納的指標(biāo)體系。2.1.5濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)采用相對(duì)評(píng)價(jià)方法，即按照生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)的得分排序、分級(jí)，以反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)[25]。生態(tài)系統(tǒng)健康分級(jí)及生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的含義見表2-1。

表2-2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)分級(jí)健康分級(jí) 健康狀態(tài) 系統(tǒng)特征一級(jí)很健康生態(tài)結(jié)構(gòu)十分合理，系統(tǒng)活力強(qiáng)，外界壓力較小，無生態(tài)異常出現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能完善，系統(tǒng)穩(wěn)定，處于可持續(xù)狀態(tài)二級(jí)健康生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、格局尚完整，系統(tǒng)活力較強(qiáng)，外界較小，無生態(tài)異常，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能較完善，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)三級(jí)亞健康生態(tài)結(jié)構(gòu)比較合理，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，外界壓力較大，接近生態(tài)闌值，但敏感地帶較多，己有少量的生態(tài)異常出現(xiàn)，可發(fā)揮基本的生態(tài)功能，生態(tài)系統(tǒng)可維持四級(jí)不健康生態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，系統(tǒng)活力較低，外界壓力大，生態(tài)異常較多，生態(tài)功能己經(jīng)不能滿足維持生態(tài)系統(tǒng)的需要，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)開始退化五級(jí)病態(tài)生態(tài)結(jié)構(gòu)不合理，自然植被斑塊破碎化嚴(yán)重，活力低，出現(xiàn)大面積的生態(tài)異常區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)惡化2.2濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法2.2.1評(píng)價(jià)原則生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)必須達(dá)到3個(gè)目標(biāo)：（1）指標(biāo)體系能完整準(zhǔn)確地反映生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，能夠提供現(xiàn)狀的代表性圖案；（2）對(duì)各類生態(tài)系統(tǒng)的生物物理狀況和人類脅迫進(jìn)行監(jiān)測，尋求自然、人為壓力與生態(tài)系統(tǒng)健康變化之間的聯(lián)系，并探求生態(tài)系統(tǒng)健康衰退的原因；（3）定期地為政府決策、科研及公眾要求等提供生態(tài)10

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例系統(tǒng)健康現(xiàn)狀、變化及趨勢的統(tǒng)計(jì)總結(jié)和解釋報(bào)告。為此，篩選指標(biāo)應(yīng)該遵循以下原則：整體性原則：任何生態(tài)環(huán)境問題都必須從生物、物理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類健康等方面綜合考慮?？臻g尺度原則：要考慮地區(qū)或生態(tài)系統(tǒng)的空間大小。評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)該定向于合適的空間尺度。指標(biāo)范疇或類型原則：人類活動(dòng)的壓力或脅迫，環(huán)境和自然資源的質(zhì)量或狀況對(duì)壓力或環(huán)境憂慮的反應(yīng)所采取的措施整體性評(píng)價(jià)，應(yīng)該考慮脅迫/壓力、狀態(tài)/狀況兩個(gè)方面，強(qiáng)調(diào)生物物理和文化變量。可操作性原則：指標(biāo)概念明確，易測易得。所選指標(biāo)，其原始數(shù)據(jù)容易通過調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、遙感等手段獲得，易于定量計(jì)算；現(xiàn)實(shí)意義明確，符合行業(yè)規(guī)范，便于環(huán)境管理。規(guī)范化可比性原則：所采用的指標(biāo)的內(nèi)容和方法都必須做到統(tǒng)一和規(guī)范，要適合于不同地域生態(tài)系統(tǒng)間的比較,確保其具有一定的科學(xué)性[26-27]。2.2.2評(píng)價(jià)模型人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境施加一定的壓力因?yàn)檫@些壓力，環(huán)境改變了其原有的性質(zhì)或自然資源的數(shù)量（狀態(tài)）；人類又通過環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和管理策略等對(duì)這些變化作出反應(yīng)，以恢復(fù)環(huán)境質(zhì)量或防止環(huán)境退化即[28]。本文采用了OECD（聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)合作開發(fā)署）建立的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)（Pressure-State-Response簡稱P-S-R）模型（圖2-3）。人類活動(dòng)給濕地生態(tài)系統(tǒng)造成了一定的壓力，使其生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了一定的變化，這種變化正是外界人為干擾的反映，而濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)則反映了人類活動(dòng)干擾的程度。壓力狀態(tài)響應(yīng)信息人類活動(dòng)濕地環(huán)境環(huán)境變化人口生物面積減少工農(nóng)業(yè)土地、水功能衰退其他其他其他社會(huì)響應(yīng)圖2-3壓力一狀態(tài)一響應(yīng)模型11

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文P-S-R概念模型以因果關(guān)系為基礎(chǔ)，從人類系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)相互作用、相互影響這一角度出發(fā)，對(duì)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分類與組織，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性；基于“壓力一狀態(tài)一響應(yīng)（P-S-R）”模式的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能夠比較明確反映出生態(tài)環(huán)境變化的因果關(guān)系，從而有助于決策者決策；基于P-S-R的指標(biāo)體系充分考慮了人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)效應(yīng)正負(fù)雙重效果，在評(píng)價(jià)過程中包含了經(jīng)人類響應(yīng)所帶來的生態(tài)修復(fù)的作用，全面地反映了人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)效應(yīng)的影響，較以往評(píng)價(jià)體系更具有真實(shí)性、系統(tǒng)性和準(zhǔn)確

性[29]。2.2.3評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取由于不同的濕地類型，衡量指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，所以濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是一個(gè)復(fù)雜的問題。本文以青海祁連山黑河流域濕地作為案例研究，主要分析沼澤濕地和河濱濕地，在此基礎(chǔ)上，以壓力—狀態(tài)—響應(yīng)為指標(biāo)概念框架模型，確定濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)指標(biāo)。從濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的概念，濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，健康度量的標(biāo)準(zhǔn)以及大中尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究的內(nèi)容可以看出，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康與人類活動(dòng)密切相關(guān)。在評(píng)價(jià)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時(shí)，濕地生態(tài)系統(tǒng)自身的狀況是評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，一個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的最終判斷標(biāo)準(zhǔn)是在人類活動(dòng)與生態(tài)系統(tǒng)所提供的服務(wù)之間的交面上進(jìn)行的，一方面要考慮目前人類活動(dòng)下的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；另一方面要考慮獲得生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)后，人類活動(dòng)以及人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的狀況。結(jié)合研究區(qū)指標(biāo)選取原則，根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，應(yīng)用PSR模型，本文建立了青海祁連山黑河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系見表2-3。表2-3青海祁連山黑河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系濕地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量 評(píng)價(jià)指標(biāo) 指標(biāo)數(shù)據(jù)來源和獲取方式的度量壓力指標(biāo)狀態(tài)指標(biāo)響應(yīng)指標(biāo)

人口密度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和土地利用數(shù)據(jù)畜牧量縣志、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)活力初級(jí)生產(chǎn)力從TM解譯的遙感數(shù)據(jù)獲得SHAPE-MN從TM解譯的遙感數(shù)據(jù)中，利用景觀方PRD法獲得組織從TM解譯的遙感數(shù)據(jù)中，利用景觀方FRAC-MN法獲得從TM解譯的遙感數(shù)據(jù)中，利用景觀方法獲得彈性濕地平均彈性根據(jù)TM解譯的數(shù)據(jù)推算度服務(wù)功能水文指數(shù)縣志、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和濕地?cái)?shù)據(jù)計(jì)算濕地面積變化TM解譯數(shù)據(jù)斑塊數(shù)NP從TM解譯的遙感數(shù)據(jù)中，利用景觀方法獲得12

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例在選取時(shí)圍繞濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類活動(dòng)來考慮。由于綜合性指標(biāo)是由多個(gè)指標(biāo)來反映的，對(duì)綜合性指標(biāo)的權(quán)重采用了加權(quán)求和的方法，對(duì)各指標(biāo)權(quán)重的賦予主要依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)法，同時(shí)參考了對(duì)指標(biāo)重要性的分析。1壓力指標(biāo)在無外力干擾的情況下，濕地生態(tài)系統(tǒng)的演替方向一般是順應(yīng)自然、正向的演替。當(dāng)受到人類干擾時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一系列變化。干擾（自然的和人為的）的介入改變了生態(tài)系統(tǒng)的演替系列[30]。其中，自然干擾因素是一種無規(guī)則的不穩(wěn)定的異常變化，難以對(duì)其進(jìn)行有效度量，而且目前自然干擾所造成的生態(tài)退化只占了生態(tài)退化現(xiàn)象的一小部分。但人為干擾是多方面的，它往往會(huì)改變生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向，加速生態(tài)系統(tǒng)改良或退化的過程。因此，在濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中，采用畜牧量和人口密度作為壓力因子。2狀態(tài)指標(biāo)狀態(tài)指標(biāo)是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種生物、非生物因素長期作用的結(jié)果，也是生態(tài)系統(tǒng)特性和功能的最直接體現(xiàn)。本文選擇活力、組織、彈性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能4個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)度量指標(biāo)來反映濕地生態(tài)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)和功能。（1）活力生態(tài)系統(tǒng)的活力是指系統(tǒng)的活動(dòng)性、新陳代謝和初級(jí)生產(chǎn)力。是生態(tài)系統(tǒng)存在的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。大量遙感研究表明[31-32],植被的生產(chǎn)量與歸一化植被指數(shù)（NDVI）具有明顯的正相關(guān)，因此選擇NDVI值作為衡量生態(tài)系統(tǒng)的活力指標(biāo)。（2）組織是指生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，評(píng)價(jià)過程中通過生物多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性來反映。生態(tài)系統(tǒng)不僅為不同的生物提供繁衍生息的場所，而且還為生物進(jìn)化及生物多樣性的產(chǎn)生和形成提供了條件。生物多樣性是自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)的基礎(chǔ)和源泉。雖然從遙感技術(shù)上不能對(duì)生物物種、基因狀況得到詳細(xì)的了解，但是一般認(rèn)為，各種景觀生態(tài)系統(tǒng)不僅為不同的生物物種提供繁衍生息的場所，而且還為生物進(jìn)化及生物多樣性的產(chǎn)生與形成提供了條件。在陸地景觀中，物種多樣性與下列斑塊特征有關(guān)，順序如下[33]：S=f﹛景觀多樣性±干擾+面積+年齡+景觀異質(zhì)性-隔離程度-邊界不連續(xù)性}因此，在評(píng)價(jià)中主要通過景觀類型多樣性指數(shù)和斑塊面積指標(biāo)來對(duì)生物多樣性狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。景觀類型多樣性是指景觀中類型的豐富度和復(fù)雜度。類型多樣性和物種多樣性的關(guān)系一般呈正態(tài)分布，在景觀類型少，大的均勻斑塊，小的邊緣生境條件下，物種多樣性也低;隨著類型多樣性和邊緣物種增加時(shí)，物種多樣性也增加，當(dāng)景觀類型增多、斑塊數(shù)目與邊緣生境達(dá)到最佳比率物種多樣性最高塊內(nèi)部物種遷移出去隨著景觀類型增多、斑塊數(shù)目增多，景觀破碎化，致使斑物種多樣性降低[34]。13

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文（3）彈性當(dāng)健康的生態(tài)系統(tǒng)受到壓力脅迫后，能夠保持或恢復(fù)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性的能力稱之為生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力即彈性。直接測量生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力比較困難[35]，因此，在本文的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，依據(jù)不同濕地類型對(duì)生態(tài)恢復(fù)的貢獻(xiàn)和作用，分別賦以不同級(jí)別的彈性度，最后得出一個(gè)綜合指數(shù)來反映生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力。（4）功能濕地的功能包括生產(chǎn)功能和服務(wù)功能。生產(chǎn)功能指濕地為人類提供各種物質(zhì)產(chǎn)品，主要包括水稻、蘆葦、蓮菜等；服務(wù)功能是人類評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康的一條重要標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)人類有益的方面，如如水文調(diào)節(jié)、凈化水質(zhì)、休閑娛樂、大氣調(diào)節(jié)、棲息地功能、文化科研功能等。水文調(diào)節(jié)是濕地生態(tài)系統(tǒng)一個(gè)重要的服務(wù)功能.濕地具有巨大的滲透能力和蓄水能力，它能儲(chǔ)蓄降水，減少并滯后了降水進(jìn)入江河，在洪水期，它能削減并滯后了洪峰，從而減少了洪水徑流，而在枯水期，它能夠提供水源，以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要.因此，在本文的評(píng)價(jià)過程中，將濕地的水文調(diào)節(jié)指數(shù)作為評(píng)價(jià)濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能的一個(gè)指標(biāo)。結(jié)合研究區(qū)情況，濕地的其他服務(wù)功能由于數(shù)據(jù)資料及技術(shù)手段有限，在本研究中就不加考慮。水文調(diào)節(jié)指數(shù)=（河流+灘地面積）/濕地總面積。3響應(yīng)指標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)研究強(qiáng)調(diào)過程與演替，濕地生態(tài)系統(tǒng)也一樣，當(dāng)受到外界干擾的時(shí)候，表現(xiàn)出一系列的變化。人類活動(dòng)的壓力使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)景觀發(fā)生了變化，由于人類活動(dòng)使原來完整的景觀被分割成大小不同的許多斑塊，形成破碎化的景觀，而景觀破碎化是生物多樣性喪失的一個(gè)最主要原因[18]。本文選取了濕地退化指數(shù)和斑塊破碎化指數(shù)來體現(xiàn)在人類壓力下的大沽河口濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的響應(yīng)指標(biāo)。這兩個(gè)指標(biāo)的定義如下：濕地退化指數(shù)=濕地減少面積/原始濕地總面積；斑塊數(shù)：NP。2.2.4評(píng)價(jià)方法1單因子評(píng)價(jià)模型生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)耗散的結(jié)構(gòu)，它遠(yuǎn)離平衡態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)通過各種各樣的反饋機(jī)制的非線性相互作用，在與外界的開放式的物質(zhì)能量交換過程中維持著系統(tǒng)的有序機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)內(nèi)各種過程和作用是非線性的，選取的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)的測度值并不是線性地反應(yīng)出濕地生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)方面和層次狀態(tài)水平，因而用簡單的比例關(guān)系來揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的方法顯然不合理而且結(jié)構(gòu)粗糙。所以我們選擇14

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例了廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的邏輯斯締增長模型，這一模型在研究生物種群數(shù)量增長過程中，充分考慮了環(huán)境資源的約束條件，引入了生物種群的環(huán)境容納量（或環(huán)境負(fù)荷量）K，在實(shí)際的生態(tài)系統(tǒng)，資源和空間都是有限的，種群增長的起始階段，種群很小，每個(gè)個(gè)體都能有足夠的資源和空間，所以還以某種形式的指數(shù)增長模式增長，但隨著種群數(shù)量的增加，每個(gè)個(gè)體得到的資源和擁有的空間越來越小，生存壓力越來越大，種群內(nèi)某些個(gè)體因承受不了生存壓力而死亡。死亡率開始增加，種群增長速度放慢。越接近環(huán)境的容納量，種群的增長速度越慢，達(dá)到環(huán)境容納量時(shí)，種群內(nèi)的出生率和死亡率相等，種群的增長率等于零，如圖中的曲線a。圖2-4邏輯斯締增長曲線曲線的方程為

Dn=rN(K?N)

…公式（2-1）

dt Kr—種群的內(nèi)稟增長率，方程的解析解為：（N0—初使種群數(shù)量）N=K………公式（2-2）1+e(a?rt)

ln(k?N0)a=……公式（2-3）N0相似的，其他的像區(qū)域面積與維持的物種數(shù)量之間的關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)中生物量的累積過程、有毒物質(zhì)的含量和毒性之間的關(guān)系、污染物濃度和水體功能損害程度之間15

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文的關(guān)系、河流洪水流速與流量的關(guān)系等、單位投資效益與投資規(guī)模等生態(tài)的、環(huán)境的及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的很多方面的現(xiàn)象都具有這種數(shù)量變化關(guān)系，反映了研究系統(tǒng)內(nèi)的非線性作用特征。因此，在對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的過程中，也應(yīng)該充分考慮到這種非線性關(guān)系，而不是用簡單的線性比例關(guān)系將指標(biāo)與生態(tài)狀態(tài)對(duì)等起來。李永建[35]和劉曉丹[36]選用的邏輯斯蒂增長曲線模型分別對(duì)拉魯濕地和大沽河河口濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的各個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)：p=11+e(a?bR)……公式（2-4）p=1?1……公式（2-5）1+e(4.595?9.19*R)

式中：P：表示單項(xiàng)指標(biāo)的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指標(biāo)評(píng)價(jià)值（無量綱值）；R：表示單項(xiàng)指標(biāo)測度值。對(duì)常數(shù)a、b采用下面的方法確定：設(shè)當(dāng)R=0.01時(shí)，P的值近似到0.001；設(shè)當(dāng)R=0.99時(shí)，P的值近似到0.999，則此時(shí)方程中的a,b的值求解分別為4.595和9.19，因此，擬選的單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)模型最終為：p=1……公式（2-6）(4.595?9.19*R)1+ep=1?1………公式（2-7）(4.595?9.19*R)1+e

對(duì)于指標(biāo)量值增加與生態(tài)系統(tǒng)健康的增加方向相同時(shí)的單項(xiàng)指標(biāo)采用上面方程，當(dāng)單項(xiàng)指標(biāo)量值的增加方向與生態(tài)系統(tǒng)健康的增加方向相反時(shí)，則采用下面的進(jìn)行評(píng)價(jià)。在同等測度值條件下，邏輯斯蒂曲線能夠較理想的評(píng)價(jià)各單項(xiàng)指標(biāo)的生態(tài)退化程度，對(duì)濕地狀態(tài)變化敏感，因此，本文參照上面的公式對(duì)研究區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)。2多因子綜合評(píng)價(jià)模型得到各個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值之后，就要對(duì)濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，這里采用各單項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)平均法來求濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（CEL）。對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重的確定，采用AHP法，濕地生態(tài)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指數(shù)用以下公式求得：

CEL=∑nWiXi………………公式（2-8）i=116

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例式中：Pi--第i個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值；Wi--第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值[57-58]。本文利用上述公式，對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)壓力、組織、功能、服務(wù)狀態(tài)、健康這幾個(gè)綜合指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和，最后得出研究區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。3評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化在綜合評(píng)價(jià)過程中，由于涉及到很多類型的指標(biāo)，而各個(gè)指標(biāo)的單位不同、量綱不同、數(shù)量級(jí)不同等等，其優(yōu)劣往往是一個(gè)籠統(tǒng)或模糊的概念，不便于分析，甚至?xí)绊懺u(píng)價(jià)的結(jié)果。因此，為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，首先要對(duì)所有評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除量綱，將其轉(zhuǎn)化成無量綱、無數(shù)量級(jí)差別的標(biāo)準(zhǔn)分，然后再進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[56]。即根據(jù)它們對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量影響的大小分為五級(jí)，以反映濕地生態(tài)質(zhì)量從優(yōu)到劣的變化。因此需要對(duì)它們進(jìn)行指標(biāo)量綱統(tǒng)一見表2-4。表2-4濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況分級(jí)健康分級(jí)因子的標(biāo)準(zhǔn)含義健康狀態(tài)化分值Ⅰ級(jí)0.8～1生態(tài)結(jié)構(gòu)十分合理，系統(tǒng)活力強(qiáng)，外界壓力較小，無生態(tài)異常出現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能完善，系統(tǒng)穩(wěn)定，處于可持續(xù)狀態(tài)Ⅱ級(jí)0.6～0.8生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、格局尚完整，系統(tǒng)活力較強(qiáng)，外界較小，無生態(tài)異常，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能較完善，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，可持續(xù)Ⅲ級(jí)0.4～0.6生態(tài)結(jié)構(gòu)比較合理，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，外界壓力較大，接近生態(tài)闌值，但敏感地帶較多，己有少量的生態(tài)異常出現(xiàn)，可發(fā)揮基本的生態(tài)功能，生態(tài)系統(tǒng)可維持Ⅳ級(jí)0.2～0.4生態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷，系統(tǒng)活力較低，外界壓力大，生態(tài)異常較多，生態(tài)功能己經(jīng)不能滿足維持生態(tài)系統(tǒng)的需要，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)開始退化Ⅴ級(jí)0～0.2生態(tài)結(jié)構(gòu)不合理，自然植被斑塊破碎化嚴(yán)重，活力低，出現(xiàn)大面積的生態(tài)異常區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)惡化考慮到許多指標(biāo)的絕對(duì)值研究目前尚不成熟，同時(shí)為了保證所有指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一致性，因此在對(duì)單指標(biāo)的分析過程中采用了相對(duì)評(píng)價(jià)的方法。按照綜合評(píng)價(jià)的得分高低，從高到低排序，以反映濕地生態(tài)質(zhì)量從優(yōu)到劣的變化，最終分析將祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康質(zhì)量分為五級(jí)。17

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源3.1青海祁連縣黑河流域概況青海祁連縣黑河流域位于東經(jīng)96°42′～102°04′，北緯39°45′～42°40′之間。位于青海祁連山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，位于青海省的東北部、青藏高原邊緣，其東、東北、西部與甘肅省相鄰，南部與海北藏族自治州的海晏縣、門源縣接壤。行政區(qū)域包括祁連縣的部鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總面積為13361.82km2，約海拔高度從2000m到5500m以上，垂直地帶性明顯。年平均降水量由山前低山丘陵的200mm上升到高山帶的500mm以上；自然地帶由山前到高山帶，依次以草原化荒漠、干草原、森林草原、灌叢草甸、高寒荒漠和永久寒凍帶為特征。圖3-1青海祁連山黑河源區(qū)位置示意圖3.1.1自然概況1地質(zhì)地貌雄偉壯觀的祁連山，是由一些大致相互平行的西北一南東走向的山脈和山間谷地所組成。西起阿爾金山脈東端的當(dāng)金山口，東達(dá)賀蘭山與六盤山之間的香山一帶，北靠河西走廊，南臨柴達(dá)木盆地北緣。祁連山東西長達(dá)l000km（在青海省境內(nèi)約800km），18

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例南北寬200—300km。山峰海拔多在4000m以上，最高峰為疏勒南山的主峰—團(tuán)結(jié)峰，海拔5826.8m。祁連山中段山地與谷地，本區(qū)地域遼闊，地形十分復(fù)雜，包括以下山地與谷地：走廊南山是北祁連加里東褶皺帶的主要部分，是一條北西西向斷塊山，因居于河西走廊之南，故名走廊南山。它西起鏡鐵山，與托萊山相連，東到金瑤嶺與冷龍嶺相接，山系寬約30—50km，海拔4000—4800m，主峰—祁連峰海拔5564m。走廊南山有深大斷裂發(fā)育，北緣深大斷裂將山地與走廊分開，這條斷裂帶，西起玉門以西，東與冷龍嶺山前大斷裂相接，地勢西高東低，北陡南緩，北坡地貌垂垂直分帶十分明顯。在海拔2500m以下，為山前沖積洪積扇；海拔2500—3000m是以流水侵蝕地貌為主；海拔3500—4500m，為冰緣作用帶，形成巨大巖屑坡；海拔4500m以上，普遍發(fā)育為現(xiàn)代冰川。在海拔3500m以上的山坡，還保留有古冰川的遺跡—冰川、懸谷、刃脊和角峰，這說明古冰川的規(guī)模比現(xiàn)在要大得多。黑河谷地黑河發(fā)源于青海省東北部，分東西兩支，東支八寶河流經(jīng)祁連縣西黃藏寺，向北大拐彎，切穿走廊南山，流徑河西走廊，向北改稱弱水，在青海境內(nèi)為一地塹式箱狀谷地。西支（上游）谷寬達(dá)30km，距黃藏寺48km處開始強(qiáng)烈下切，形成峽谷階地，谷坡比高40m。更新世早期，黑河上游與洪水壩河相通。更新世晚期，因走廊南山抬高而分開，形成今日之格局。黑河下游比較寬大（15km），沿河有冰磧物階地。源頭于大通河分水嶺處，呈寬大的草灘，谷地寬廣，在大拐彎處寬達(dá)500m，以下又為深達(dá)40m的峽谷。在海拔3700m處有古代冰川的遺跡——冰川槽谷與懸谷。托勒山西起昌馬盆地東緣的火神廟山，東到門源盆地西端的大梁。構(gòu)造上屬北祁連加里東褶皺帶的南翼，褶皺軸線為北西或北西西向，北西西向的大斷裂控制著主體山脈的走向。山體寬約20km，海拔平均在4500m以上，最高峰海拔為5159m。山體南陵北緩，在海拔4800m以上的山峰發(fā)育為現(xiàn)代冰川。山的東段北坡海拔4000m左右，為山前沖積扇帶。海拔4000—4500m是寒凍剝蝕高山；海拔4500m以上為冰蝕高山，有古冰斗和古冰磧物。南坡冰川較少，山前主要是沖積扇或沖積平原。托勒南山西與大雪山相接，東接納卡爾當(dāng)，東西長約200km，南北寬約25km。大地構(gòu)造屬中祁連隆起帶，有許多呈北西西向及北西向的深大斷裂?，F(xiàn)代冰川也非常發(fā)育。疏勒河發(fā)源于沙果林那穆吉木嶺，它與大通河相背而向西北流。經(jīng)過音德爾達(dá)坂東北坡羅溝轉(zhuǎn)北而流入河西走廊地區(qū)。谷地寬15—20km，海拔3800m左右，河谷為U形谷，河谷中堆積有冰磧物沖積物，河道分散、曲折，變化不定。河谷兩側(cè)發(fā)育有不對(duì)稱水系。河水向北流經(jīng)托勒南山，將山地切割成數(shù)百米深的疏勒峽谷，兩岸山峰高峻，谷地東寬西窄，長達(dá)65km，平均寬7km，屬箱狀谷地，為一典型構(gòu)造盆地。疏勒河上游海拔3800—4000m，河谷北岸有較完整的侵蝕一堆積階地。南岸的階地保留較少，階地面較窄，為不對(duì)稱河谷。疏勒南山為中祁連隆起帶的南緣，是祁連山系中最高大19

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文而主要的一列山脈。最高峰海拔5826.8m，由6個(gè)相對(duì)高差不大的山峰團(tuán)聚在一起，組成一塊狀山體，故名“團(tuán)結(jié)峰”。山體東西長約240km，南北寬窄不等，最寬處35km，最窄處僅5km。疏勒南山深大斷裂發(fā)育，山地南陡北緩，是祁連山系中現(xiàn)代冰川最發(fā)育的一條山脈。共有14條山谷冰川，冰舌下伸到海拔4600m處，形成弧形終磧緩丘。北坡冰川較南坡規(guī)模大。在14條冰川中，最長者達(dá)5km。海拔4800m以上，角峰、刃脊廣布，冰川下面有明顯冰蝕U形谷。在哈拉湖西側(cè)的平緩山嶺，也是白雪覆蓋，終年不融。2氣候特征（1）氣溫本區(qū)為青海省氣溫分布圖上的冷區(qū)。由于海拔和緯度較高，在相同海拔情況下，本區(qū)各地的溫度要比緯度低的青南高原要低得多。溫度最低的是石羊河保護(hù)分區(qū)，年平均氣溫為-10.5℃，其次是黨河源保護(hù)分區(qū)，年平均氣溫為-10.8℃。團(tuán)結(jié)峰保護(hù)分區(qū)、三河源保護(hù)分區(qū)年平均氣溫也在-10.0℃左右。氣溫相對(duì)較高的要屬仙米保護(hù)分區(qū)和黃藏寺一芒扎保護(hù)分區(qū)，午平均氣溫分別為-4.8℃和-5.9℃。其他各區(qū)在-5.0℃—-10.0℃之間。從整個(gè)保護(hù)區(qū)來看，氣溫最高出現(xiàn)在海拔最低的祁連和門源氣象站所在地，年平均氣溫分別為1.0℃和0.8℃,年平均氣溫的分布大體上保持由東南向西北氣溫逐漸降低的形勢回山間，下切力強(qiáng)。克圖以東成為峽谷。河兩岸有階地五級(jí)，河流沖積物中富含沙金。大通河從西到東，河谷地勢低平，四周群山對(duì)峙，氣候濕潤，林木繁茂，牧草豐盛，是祁連山區(qū)重要的牧業(yè)區(qū)。（2）降水年降水量的分布基本上是由東南方向西北方呈逐漸遞減的趨勢。冷龍嶺南側(cè)迎風(fēng)坡，在雨季首先迎受西南暖濕氣流的澤惠，并受地形抬升，容易成云降雨，年降水量在500mm以上。此后水汽逐漸向西減少，從黃藏寺，芒扎區(qū)至三河源區(qū)，降水減至400mm以上，而不足500mm，西北部黑河源頭區(qū)等區(qū)，降水又減至300mm以上，而不足400mm。受印度洋西南季風(fēng)的影響，保護(hù)區(qū)水汽主要源于孟加拉灣。保護(hù)區(qū)干、濕季分明，降水高度集中，5—9月降水量占年降水量的83%（門源）—92%（托勒）。其余各月降水量只占8.6—17%。（3）日照日照時(shí)數(shù)與日照百分率由東南部向西北部隨降水量和云量的減少而逐漸增加。年日照時(shí)數(shù)大約在2500—3000h，日照百分率大約在55%—70%之間。（4）風(fēng)速山地的風(fēng)速與地形關(guān)系極為密切，一般風(fēng)隨海拔的升高而增大，同時(shí)與地形的開闊狀況也有關(guān)系，地形開闊的地點(diǎn)比相對(duì)封閉、有地形屏障的地點(diǎn)風(fēng)速要大。風(fēng)速總體由東南向西北增大，祁連為2.0m/s，野牛溝為2.7m/s，托勒為2.2m/s,風(fēng)速的年變20

基于3S技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)研究——以祁連山黑河源區(qū)為例化幾乎全部為春大冬小型，即春季4、5月份風(fēng)速最大，而冬季12、1月風(fēng)速最小。大風(fēng)日數(shù)的年變化與風(fēng)速相似。（5）自然災(zāi)害干旱分春旱和夏旱，保護(hù)區(qū)干旱主要發(fā)生在春季，研究區(qū)年、月降水量比較穩(wěn)定，變差系數(shù)相對(duì)較小，不但干旱出現(xiàn)次數(shù)少，而且不易形成大旱；霜凍是研究區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害，統(tǒng)計(jì)了1961—2001年4—9月各級(jí)低溫（最低氣溫）出現(xiàn)的頻率，在海拔低于3400m的農(nóng)牧區(qū)，0—2℃的低溫主要發(fā)生在6月之前，其余各級(jí)低溫發(fā)生在5月之前。大部分核心保護(hù)區(qū)海拔在4000m以上，常年遭受霜凍、冷害侵襲，許多地區(qū)終年積雪，并有永久凍土，形成了與氣候條件相適應(yīng)的生態(tài)體系；據(jù)1971—2000年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，保護(hù)區(qū)西北部的托勒、野牛溝年大風(fēng)日數(shù)分別達(dá)到72日和54日，中部祁連為27日，東南部門源為22日，總體上大風(fēng)日數(shù)由東南向西北遞增。大風(fēng)日數(shù)主要集中在春、夏兩季，約占全年的70%—80%。沙塵暴主要出現(xiàn)在托勒，野牛溝和祁連出現(xiàn)極少。保護(hù)區(qū)沙塵暴日數(shù)較少，一方面與祁連山的屏障作用有關(guān)，另一方面也與地表植被相對(duì)較好有關(guān)。3水文特征研究區(qū)屬青海省內(nèi)陸區(qū)祁連山水系（又名青海省境內(nèi)河西內(nèi)陸河）和大通河流域。青海省內(nèi)陸區(qū)祁連山水系位于青海省東北部，由內(nèi)陸河流黑河、疏勒河、托萊河、石羊河等河流的源頭區(qū)組成，水資源總量為34.6×l08m3，其中疏勒河流域水資源總量為15.03×l08m3，占43.4%，黑河流域水資源總量14.14×l08m3，占40.9%，石羊河流域水資源總量5.43×l08m3，占15.7%。大通河流域水資源總量25.6×l08m3。

（1）地表水資源黑河是祁連山內(nèi)陸主要水系之一，是僅次于塔里木河的全國第二大內(nèi)陸河。跨青海、甘肅、內(nèi)蒙古3省區(qū)，發(fā)源于青海省東北部祁連山支脈走廊南山雅腰掌、野牛溝鄉(xiāng)洪水壩的八一冰川，河源海拔4120m，流向東北，流經(jīng)野牛溝鄉(xiāng)的沙龍灘、大泉、野馬嘴、油葫蘆及高大坂峽和扎麻什鄉(xiāng)，于寶瓶口與八寶河（黑河?xùn)|岔）匯合，同時(shí)干流轉(zhuǎn)向北流，進(jìn)入鶯落峽，成為青海、甘肅兩省界河，干流進(jìn)入甘肅省后稱為甘州河，經(jīng)張掖、臨澤和高臺(tái)，過金塔縣天倉后稱弱水。流入內(nèi)蒙古自治區(qū)后，在額濟(jì)納族湖西，新村以北干流分為兩支，分別流入嘎順諾爾（西居延海）和蘇古諾爾，成潛流形成沙漠湖泊—居延海。黑河全長956km，流域面積約7.68萬km2。祁連境內(nèi)干流長233.7km，集水面積5089.4km2，源流段河谷寬1～5km，流域積約1萬km2，省界處河道海拔3260m，落差860m，河道平均比降3.68‰，年徑流量18.02億m3。平均流量57.1m3/s。河水補(bǔ)給來源為冰川消融和大氣降水。大泉以上無常年地表徑流和固定河床，僅在6—8暴雨季節(jié)有大的水流，河床處于較厚的砂礫石灘上，支溝只流出溝口很短距離即潛入地下，到大泉處才有常年水涌出地面，流量為1—4m3/s。流經(jīng)野21

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文馬嘴呈U型河床，坡急速增大1/100—1/200，至野牛溝鄉(xiāng)址處成V型河床，水流湍急，兩岸陡