全 文 ：第28卷第4期
2009年8月
生态科学
EcologicalScience
28(4)：324-328
Aug．2009
基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析
刘 瑜1，韩震q，2，一，柴勋1
1．上海海洋大学海洋科学学院，上海201306
2．大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重点实验室，上海201306
3．上海海洋大学海洋防灾减灾中心，上海201306
【摘要】 九段沙是长江口重要的新生湿地。作为主要地物类型之一的植被群落，是反映潮滩湿地生态环境变化重要而
又敏感的指标因子。本文通过1987~2008年六景L彻dsat卫星遥感数据对九段沙植被群落进行了分类提取，并利用ArcGIS
软件分析了长江口九段沙植被群落20年来的时空动态变化。结果显示1987～1997年间，九段沙湿地植被以先锋植被海三棱
蔗草为主，植被面积随潮滩不断淤涨而增长；1997年人工促淤种植了芦苇和互花米草，至2008年，芦苇、互花米草和海
三棱蔗草三种植被群落所占植被总面积百分比分别为31．47％、39．35％和29．17％，其中外来物种互花米草优势明显，当地
植被海三棱蔗草所占面积比例显著下降。
关键词：九段沙；植被群落；遥感；时空变化
doi：10．396劝．issn．1008—8873．2009．04．007中图分类号：X1 1．1 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2009)04．324．05
ThedynamicchangesanalysisoftheVegetationcommuni够inJiuduanshatidalnat
byusingremotesensing
LIUYul，ⅢNZh钮’l，2一，CHAJX眦l
1．College西MQnneScie ces．shnn曲口iOce骶Universi够sh口nghai20l306．Ch№
2．孙eKe)ILabor口lory西s“s招inableExploitmion西oce口nicFtsh rieSRes鳓rceS．
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3．。cednisnSterpr叫entionn砌redllctionemer，sh锄ghatoce硼 Int、)ers渺，shdng搬20l306tCh沁
Abstract：Jiud啪shasanimpo栅tnewtidalnatintlleY如gtze鼬v盯Es觚uy．Asoneof啪in呻icalc强叩iesov盯Jiud啪sha
tidalnatVegetationis姐inlport缸tiIldica幻rfactorwhich觚showtllev撕e够ofecol0百calenViro衄ent．B嬲ed∞tlleL眦dsat
satellitc-咖otes∞singdata纳m1987to2008，tlle锄也。埽粕alyzettlespatialand呻raldyI alllicv撕ationsfvege乜m∞
coInmunitiesi11J udu舭shatidalf atbyusiI培ArcGIS．111e佗sultsiIldicatctl哦JiuduaIlsllaVeget tionisintl圮n孤nlsuccession
stage锄d＆fp淞所口rj砑材P，仃istllepril磁旺yVege枷onduring1980s·1990s．Asnle石dalnatinc∞舔es，tlleVeg蒯onsgrowup
quickly．Smce1997，尸垤r口g聊豇甜口淞f阳凰锄d印口川阳口，绷{|，％r口haveb∞n积ificiallypl锄ted．Theperc∞tageof朋懈删幼
口郴f，口凰，印口一玩口a，绷矽勋r口，&即啷咖材P柳w勰39．35％，31．47％，29．17％rcspectiVelyin2008．1kali∞species
印删加础台聊扣r口becomesthd0IIli的ntspecies孤dmeplamcdareaf-0r＆卿，淞珊口r幻始衙isdecreased．．
Keywords：Jiu“锄slla；vegetati∞co姗腑时；彻noteseming；tcmporal龃dspatialV撕ati∞
收稿日期：2009．04．25收稿，2009一08．03接受
基金项目：上海市教育委员会科研创新重点项目(08zZ81)、上海市科委重点项目(08230510700)、教育部科学技术研究重点项目(209047)、
水利公益性行业科研专项(200701026)资助
作者简介：刘瑜(1985一)，女。汉，硕士研究生，主要研究方向为环境遥感。Tel：021．61900339；E眦il：li删666@163．锄
+通讯作者：韩震，教授，博士，zhh孤@shou．edu．饥
万方数据
4期 刘瑜，等：基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析 325
l 前言(Introduction)
九段沙位于长江口和东海交汇处，是长江口最年
轻的河口型沙岛，又被称为“第三代崇明岛，，【lJ(图
1)，并于2005年成为国家级自然保护区。植被是
九段沙湿地的重要地物类型之一，不仅具有多种生态
服务功能，也是反映生态环境变化重要而又敏感的指
示器，湿地的侵蚀淤涨变化也可通过植物群落时空变
化表现出来。由于九段沙为潮间带、潮下带的河口心
滩湿地，每天潮涨潮落，给常规调查工作带来很多困
难。近年来，遥感因其宏观、快速的特点，被广泛应
用于湿地资源环境的动态监测等方面。例如Schmid【2J
等基于高光谱DAIS影像、多光谱ETM+和刑影像，
对湿地进行分类监测；Jessil【a【3】等融合Radarsat和
SPOT数据进行湿地分类；我国学者姜玲等【4J利用
ALOS数据进行了盐城湿地植被信息提取的研究；黄
华梅等【5j利用不同时相的TM影像对长江口崇明东滩
盐沼植被演替进行了分析。但研究的深度和广度有待
于进一步深入。本文在遥感和GIS的技术支持下，
利用1987—2008年的遥感卫星资料和实地勘察数据，
对九段沙的主要植被群落进行了分类，分析了20年
来植被群落的时空动态变化过程，以期为九段沙资源
合理开发利用和环境保护的长远规划提供参考。
2研究区域(Studya陀a)
九段沙湿地位于长江口的南北槽之间，由上沙、
中沙和下沙三部分组成，地理坐标为N31003，~3lol77，
E12l。46，~122。15’(图1)，它是由长江径流携带大量的
泥沙淤积形成的新生湿地。九段沙气候属东亚季风气
候，四季分明，温和湿润，年均温为15一16℃。
圈l研究区域地理位置
Rg．1(跏graphicposiⅡonfstudy曩rea
湿地底质主要是淤泥和粉沙，土壤属于年轻的河口沉
积物，受长江淡水和东海海水的交叉影响，盐度在
2—5之间，pH值约为7．5，这些自然环境为植被的生
长、发育和繁殖提供了良好的条件【6】。九段沙的主要
植被群落沿潮滩高程梯度分布形成潮下藻类及盐渍
带、潮间海三棱蔗草(＆卸螂m口啪“P^矿)，包括糙
叶苔草(C矗慨sc口6，．和，f口)和蔗草(&f巾淞响甜P幼)
群落带、芦苇(P而r口J聊f舾口淞fr口凰)．互花米草
(印口砌口口心阳{7zDm)群落混生中潮带和潮上芦苇
群落带的成带格局【l6】。本文针对主要植被群落一芦
苇群落、互花米草群落和海三棱蔗草群落进行了遥感
分类，并对其时空演替进行了分析。
3 材料与方法(MaterjaIsandMelhods)
3．1数据来源
本文选取了3景小潮的TM影像(1987年12
月28日，1991年2月22日，2002年3月8日)和
l景小潮的北京一号影像(2006年7月31日)，以及
2景中潮的TM影像(1997年10月20日和2008年
4月25日)。根据6景遥感影像成像时刻潮位站的潮
位高度资料分析，6景遥感影像成像时刻九段沙瞬时
水边线均未淹没潮滩植被，故本次研究不考虑潮位对
植被的影响。
3．2分析方法
技术流程图如2所示。
(1)对所有遥感影像以上海市l：5万地形图进
行校正 几何校正误差控制在半个像元内。
(2)在参照上海潮滩植被光谱信息以及植被指
数NDⅥ值的基础上【¨，对影像进行了ISODATA非
监督分类，大致判别出植被的范围和种类。
(3)结合2008年对九段沙中沙和下沙的野外调
查，分别建立了芦苇群落、海三棱蔗草群落、互花米
草群落、泥滩和水体的训练样区。
(4)最后利用最大似然法对研究区植被进一步
进行监督分类。分类后，通过野外调查数据对分类明
显有误的像素进行了人工重新赋值，确定其类别【8】。
对于分类结果，用基于误差矩阵(表1)的精度评价
方法进行了评价，总体分类精度达84．98％。
(5)在ArcGIS9．2平台上，对分类结果进行空间
统计，分析了20年来九段沙湿地植被的时空分布演
替情况。
万方数据
刑遥感影像 北京一号 地形图
TMdate BcUing一1satelliteT却。卿hicm印
l l
◆
卫片几何纠正
G∞m蚵calcorrection
0
波段组合裁取研究区域
StIIdy砌柚dB粕ds∞I∞ti帆
◆
l缨帽变换、NDⅥl
l I低Ⅻ啡NDⅥll
● ◆
unsupervisedcl鹅 洒cationl 一F髫=篡．
监督分类
S唧lcⅣiscdcl∞sification
◆
是否达到分类精度评价
Cl勰s墒calion邳cu忍cy
◆
GIs数据统计转绘分析
S协tisticalaIIalysisofGISda诅
0
‘
植被群落空间分布及面积统计
Spatial柚dternpomlVarictyofVegetationc0Ⅱl咖 iti韶
图2技术流程图
Fig．2FIowchartof echnology
4 结果与分析(ResuItsandAnalysis)
结合图3和图4，发现九段沙湿地植被演替过程
大体可分为两个阶段：1987一1997年，九段沙上、中、
下沙均为植被自然演替过程阶段；1997—2008年，九
段沙中沙实施了人工引种工程，此阶段为人工干预下
的植被演替过程阶段。
1987～1997年，植被群落以先锋植被海三棱蔗草
为主，主要分布于上沙和中沙高程滩地。1987年遥
感影像中出现海三棱蔗草，面积在7．1‰2左右(图
3a)；1991年海三棱蔗草面积达到9．3km2，芦苇群落
开始出现，面积为1．9kIn2左右(图3b)。
1997~2008年，植被群落面积、分布范围和优势
种群类型都发生了很大的变化。1997年，植被总面
积约18．3‰2，上沙是大面积的芦苇群落，中沙和下
沙仍然分布着大面积的海三棱蔗草群落，互花米草群
落较稀疏，群落斑块面积也较小，在影像中并不突出
(图3c)。2002年植被总面积达到34．4km2，中沙、
下沙互花米草面积增加明显，占植被总面积的
21．4％：下沙海三棱蔗草相比1997年向海域延伸近
5m，面积略有减少，但仍是九段沙的优势植被群落，
占植被总面积的55．0％(图3d)。
2006年，互花米草面积达到18。7km2，占植被
面积的36．86％，在中沙和下沙形成大面积的单一植
被群落；芦苇群落面积约16．2kln2，主要大面积分布
于上沙，在中沙成4m带宽分布在互花米草外围，下
沙则不均匀地成斑块状散布于成片的互花米草群落
表l植被分类精度评价表
Thb．1Accurac!evaluationt bIeofthevegeta廿oncIassinca60n
分类类型Class坶
实测类型 芦苇 海三棱蔗草 互花米草 光滩 水体 正确率(％)
堂皇丝堡!璺!竺婴型 丝型!塑丝型塑 墅!翌塑翌型壁塑丝当堕竖塑堡塑翌逊丝 型些鲤堕堂 塑型壁 垒!!坠墅型
芦苇 18．3 8 11 ll 6 83．56
pbog，nitesomstrnlis
海三棱蔗草 9 154
sci巾usm口r{qtleter
互花米草 7
sp州细d口l托m讲oM
光滩 6
Nakedti al
水体 3
Water
总体
Tbtal
13
2l
6
16 13
269 9
15 324
5 14
(183+154+269+324+173)／1298’100％
4
5
13
173
78．57
88．78
85．49
86．07
84．98
万方数据
4期 刘瑜，等：基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析 327
(a)：1987，(b)：199l，(c)：1997，(d)：2002，(c)：2006，(0：2008
图3九段沙潮滩植被时空动态变化
Fig．3VbgetatioⅡdistribu廿onmapofJiuDuanShatidalnatinthediffbrenty ar
万方数据
中；海三棱蔗草随潮滩淤涨不断向海域延伸，大部分
高程空间被芦苇和互花米草所占据，海三棱蔗草面积
从2002年占植被总面积的55．O％减少到2006年的占
植被总面积的31．29％(图3e)。至2008年，植被群
落总面积达到57．4km2，互花米草和芦苇在下沙和上
沙的面积持续增加，而海三棱蔗草面积则继续下降，
芦苇、互花米草和海三棱蔗草三种植被群落所占植被
总面积百分比分别为31．47％、39．35％和29．17％。
1987199l1997200220062008
年份(Year)
图4九段沙潮滩植被分类面积
ng．4、色getationclassificationareaofJluduansh叠HdaIaat
5讨论(Discussion)
九段沙是长江口的新生湿地，随长江携带泥沙的
沉积而持续淤涨，滩地面积不断增大【刿，植被面积也
相应增加。在1997年之前，九段沙受人工干预较少，
植被群落比较单一，以先锋植被海三棱蔗草为主，属
于自然演替的阶段。
1997年开始，受人工干预工程的影响，潮滩淤
涨速率和植被群落面积都迅速增加。1997年4~5月，
“浦东国际机场东移与九段沙生态工程”项目在九段
沙的中沙种植了O．4km2芦苇和O．5耐互花米草，在
下沙种植了互花米草O．5km2。但在1997年lO月份
时，人工种植的植被群落并不突出(图3c)。据资料
记耕101，由于下沙滩涂的高程较低，受潮波影响大，
并且土壤砂性重，因此互花米草的返青成活率很低。
此外，1998~2000年竣工的长江口北槽深水航道一期
工程，使得九段沙滩面的淤积抬高15J，引种的植被在
经过定居滞缓阶段后，随着淤积滩面的增多在2002
年迅速扩散。至2008年，互花米草强烈的竞争优势
更加明显，在中沙和下沙，其占据了原先为蔗草／海
三棱蔗草和光滩的大部分区域，并且其扩散速度远快
于芦苇，逐渐成为九段沙的优势植被群落【lj。14】。
从前面的研究结果分析可以预测，九段沙植被群
落 演替趋势是互花米草植被群落的面积将进一步
增加，所占植被总面积比重也将越来越大。在没有外
来物种和人为因素干扰的情况下，九段沙植被群落将
呈现以互花米草植被为主，芦苇和海三棱蔗草为辅的
演替格局。
参考文献(Refe陀nCes)
lll 陈家宽．2003．上海九段沙湿地自然保护区科学考察集
【M】．科学出版社．94．115．
【2l TSchmidMK0cll，J(hlmuzzio，甜口，．2004．A叩忧自阻l
lib豫ryfora selni-耐dwen柚danditsappIicati蚰to
咖diesofwetl锄ddeg瞰蛐伽鹏inghy脚c廿m锄d
枷ltispectralda协【J】．砌招，，缎ffDM，乃柳d可足删DfP
&埘啦g，25(13)：2485—2496．
13lJessika，AlainPie饥miro．2005．Tbw砌s0p吼弧咖Ial
monitofingofa onll锄wenand璐inggt姗眦ticsbased
tecllIliques【J】．勋蜉孵矽砌协D删删f，97(2)：174-191．
14J 姜玲．2007．ALOS数据湿地植被信息提取研究【J】．河北
遥感，2：23—27．
【5l 黄华梅，张利权，袁琳．2007．崇明东滩自然保护区盐沼
植被的时空动态[J】．生态学报，27(10)：4166_4172．
嗍 唐承佳，陆健健．2003．长江口九段沙植物群落研究【J】．
生态学报，23(2)：399—403．
17l 张淑清，陈春．1999．江平原湿地遥感分类模式研究们．
遥感技术与应用，14(1)：54．58．
18l 韩震，金亚秋．2006．ERS．2SAR和I舢d蚰tE1M+数据
融合提取崇明东滩典型地物信息与分类【J】．海洋环境科
学，25(3)：2l一24．
19l 谢小平，付碧宏，王兆印，等．2006．基于数字化海图与
多时相卫星遥感的长江口九段沙形成演化研究叨．第四
纪研究，26(3)：39l一396．
IlOl陈吉余，李道季，金文华．2001．浦东国际机场东移与九
段沙生态工程m．中国工程科学，3(1)：l-8．
【lll李博，徐炳声．2001．从上海外来杂草区系剖析植物入侵
的一般特征明．生态多样性，9(4)：“6_457．
112】徐承远，张文驹．2001．生物入侵机制研究进展叨．生态
多样性，9(4)：430-438．
113l李加林．2004．互花米草海滩生态系统及其综合效益一
以江浙沿海为例叨．宁波大学学报(理工版)，17(1)：
38．42．
114l朱晓佳，钦佩．2003．外来种互花米草及米草生态工程忉．
海洋科学，27(12)：14-19．
弘
他
他
6
0
H口DI，一矗之v聪旧
万方数据
基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析
作者： 刘瑜， 韩震， 柴勋， LIU Yu， HAN Zhen， CHAI Xun
作者单位： 刘瑜,柴勋,LIU Yu,CHAI Xun(上海海洋大学海洋科学学院,上海,201306)， 韩震,HAN
Zhen(上海海洋大学海洋科学学院,上海,201306;大洋渔业资源可持续开发省部共建教育部重
点实验室,上海,201306;上海海洋大学海洋防灾减灾中心,上海,201306)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2009,28(4)

参考文献(14条)
1.谢小平;付碧宏;王兆印 基于数字化海图与多时相卫星遥感的长江口九段沙形成演化研究[期刊论文]-第四纪研究
2006(03)
2.韩震;金亚秋 ERS-2 SAR和LandsatETM+数据融合提取崇明东滩典型地物信息与分类[期刊论文]-海洋环境科学
2006(03)
3.张淑清;陈春 江平原湿地遥感分类模式研究[期刊论文]-遥感技术与应用 1999(01)
4.唐承佳;陆健健 长江口九段沙植物群落研究[期刊论文]-生态学报 2003(02)
5.黄华梅;张利权;袁琳 崇明东滩自然保护区盐沼植被的时空动态[期刊论文]-生态学报 2007(10)
6.姜玲 ALOS数据湿地植被信息提取研究[期刊论文]-河北遥感 2007
7.Jessika;Alain Pietroniro Towards operational monitoring of a northern wetland using geomatics
based techniques 2005(02)
8.? Schmid;M Koch;J Gumuzzio A spectral library for a semi-arid wetland and its application to
studies of wetlanddegradation using hyperspectral and multispectral data[外文期刊] 2004(13)
9.朱晓佳;钦佩 外来种互花米草及米草生态工程[期刊论文]-海洋科学 2003(12)
10.李加林 互花米草海滩生态系统及其综合效益-以江浙沿海为例[期刊论文]-宁波大学学报(理工版) 2004(01)
11.徐承远;张文驹 生物入侵机制研究进展[期刊论文]-生态多样性 2001(04)
12.李博;徐炳声 从上海外来杂草区系剖析植物入侵的一般特征[期刊论文]-生态多样性 2001(04)
13.陈吉余;李道季;金文华 浦东国际机场东移与九段沙生态工程[期刊论文]-中国工程科学 2001(01)
14.陈家宽 上海九段沙湿地自然保护区科学考察集 2003

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3. 张宏.韩震.刘瑜.ZHANG Hong.HAN Zhen.LIU Yu 长江口深水航道海域悬浮泥沙光谱特性研究[期刊论文]-长江科
学院院报2010,27(3)
4. 张大林.田淑芳.栾学文.ZHANG Da-lin.TIAN Shu-fang.LUAN Xue-wen 西藏扎布耶盐湖氧化硼含量空间分布遥感
研究[期刊论文]-国土资源遥感2007(1)
5. 邹文涛.张怀清.鞠洪波.刘华.孙华.ZOU Wen-tao.ZHANG Huai-qing.JU Hong-bo.LIU Hua.SUN Hua 基于QUEST树
的高寒湿地植被覆盖类型遥感分类研究[期刊论文]-中南林业科技大学学报2011,31(12)
6. 侯英雨.张佳华.何延波.HOU Yingyu.ZHANG Jiahua.HE Yanbo 利用遥感信息研究西藏地区主要植被年内和年际
变化规律[期刊论文]-生态学杂志2005,24(11)
7. 晏萍.詹发余 青海省地表水资源综合遥感分析及开发利用对策[会议论文]-2006
8. 岳彩荣 云南长防林工程区森林植被遥感监测研究[期刊论文]-江西农业大学学报2004,26(1)
9. 靳发兰.赵国伟.姚小伟.JIN Fa-lan.ZHAO Guo-wei.YAO Xiao-wei 利用MODIS-NDVI进行草地生产力估测研究
——以奇台县草地为例[期刊论文]-草业与畜牧2011(2)


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