全 文 ：何舸，俞云，王可，蒋国翔，周文. 城市湿地动态的背景效应研究[J]. 生态科学, 2012, 31(4)：456-461.
HE Ge, YU Yun, WANG Ke, JIANG Guo-xiang, ZHOU Wen. Study on background effects of urban wetland dynamics[J]. Ecological
Science, 2012, 31(4)：456-461.
城市湿地动态的背景效应研究
何舸 1，俞云 1，王可 2，蒋国翔 1，周文 3
1. 中国城市规划设计研究院深圳分院，深圳 518040
2. 深圳市海洋与渔业环境监测站，深圳 518031
3. 江苏省城市规划设计研究院，南京 210036

【摘要】 以肇庆市 1991、2001 和 2009 年 3 期 Landsat TM 和 ETM+影像为基本数据源，利用遥感和 GIS 技术并结合景观
格局和邻域分析等方法对 1991~2009 年肇庆湿地的动态变化进行了研究。结果表明：（1）1991~2001 年间肇庆地区湿地面
积大幅增长，而 2001~2009 年间则少量减少，湿地的面积变化和农业经济结构调整显著正相关。（2）研究区湿地景观格局
变化明显，破碎化程度和空间异质性程度均减小，湿地斑块在空间上趋向于集中和连片分布。（3）湿地占地率的相对变幅在
不同占地率区间表现出较大差异，在低占地率区间主要表现为相对变幅的增长，在高占地率区间主要变现为相对变幅的减少，
而在其他区间保持相对稳定的变化幅度。（4）湿地占地率的绝对增长幅度和减少幅度分别在占地率 10%和 95%时达到阈值，
而在其他区间则显现出与湿地占地率紧密相关的非线性变化特征。研究表明，湿地景观动态存在明显的背景效应，其面积变
化的速度、程度与湿地占地率密切相关，不同湿地占地率区间的湿地应予以有区别的管理和保护。

关键词：湿地变化；背景效应；景观格局；邻域分析；珠江三角洲；肇庆
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.04.020 中图分类号：Q149 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)04-456-06
Study on background effects of urban wetland dynamics
HE Ge 1, YU Yun1, WANG Ke2, JIANG Guo-xiang1, ZHOU Wen3
1. China Academy of Urban Planning and Design Shenzhen, Shenzhen 518040, China
2. Shenzhen Marine and Fisheries Environment Monitoring Station, Shenzhen 518031, China
3. Jiangsu Institute of Urban Planning and Design, Nanjing 210036, China

Abstract: Based on the 1991, 2001, and 2009 Landsat TM/ETM+ images of Zhaoqing, the dynamic changes of the wetland in
Zhaoqing from 1991 to 2009 were analyzed using the remote sensing technology, geographic information system technology,
landscape pattern and neighborhood analysis. The wetland area increased greatly between 1991 and 2001, while reduced between
2001 and 2009. These changes of wetland area were strongly correlated with the changes of internal restructuring of agricultural
sector. During the last two decades, the landscape pattern of wetland changed significantly in the study area. Both landscape
fragmentation degree and spatial heterogeneity decreased, and the patches tended to congregate and connect together. The relative
amplitudes of the change in wetland percentage coverage (WPC) varied greatly in different WPC zones. It increased in low WPC
zones while decreased in high zones and kept stable in other WPC zones. The maximal absolute growth amplitude and the maximal
absolute reduction growth amplitude of WPC occurred respectively in 10% zones and 95% zones, while they showed close and
nonlinear correlations to WPC in other zones. The results showed that both change rate and change amplitude of the wetland area in
the study region were closely related to local WPC, which indicated there existed the background effects in the dynamics of wetland
landscape. The wetlands with different WPC should be protected differently.
Key words: wetland change; background effects; landscape pattern; neighborhood analysis; the Pearl River Delta; Zhaoqing
                                                              
收稿日期：2012-04-06 收稿，2012-06-11 接收
基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07318-001)
作者简介：何舸（1985—），男，硕士，助理工程师，主要从事城市与景观生态学、湿地生态学和生态规划研究，已发表论文 4 篇。
E-mail:hege.caupd@gmail.com。
第 31 卷 第 4 期 生 态 科 学 31(4): 456-461
2012 年 7 月 Ecological Science Jul. 2012
1  引言 (Introduction)
 
景观格局在一定程度上决定了景观生态系统
中的各种生态过程，而生态过程又可以反过来影响
景观格局的形成和演变[1-3]。由不同要素组成的景观
格局在景观阻力、可达性、拓展空间等方面对生态
过程中景观流的性质、方向、速率和强度可能产生
重要影响，从而导致景观动态的差异[4-6]。在特定的
外在驱动因素作用下，某时期内景观动态的发展与
其景观格局的背景（初始）状态具有密切的关系，
可以称之为景观动态的背景效应[7-9]。国内外的一些
研究表明，景观动态的发生条件由某些特定景观类
型的组成和空间结构所决定，并表现出明显的阈值
变化特征。Xu 等对南京城市用地变化的研究结果
表明，城市用地的扩张总体上存在扩散——融合的
变化过程，其扩张速度在融合过程中显著增加，而
其发生条件与景观背景格局中城市用地的斑块形
状、邻接度等几何特征密切相关[10]；欧洋和王晓燕
在研究景观对河流生态系统的影响时发现，当城市
用地或不透水地面的面积所占流域的比例在达到
一定值之前，河流的生态环境质量不会发生明显的
变化，一旦达到某一比例，河流环境质量会出现一
个急剧恶化的阈值点[11]。
湿地作为一种重要的自然资源和景观类型，具
有物质生产、调节径流、削减污染和维持生物多样
性等多种生态功能[12,13]。但随着城市化和工业化进
程的加快，湿地面积萎缩、水体污染等问题日益突
出，严重损害了其生态服务功能的正常发挥[14]。在
景观尺度上研究湿地动态，对于理解区域宏观生态
过程，科学合理地进行湿地保护，具有重要意义。
目前，我国已经利用遥感（Remote sensing，RS）
与地理信息系统（Geographic information system，
GIS）技术进行了湿地资源调查、湿地分类、湿地
时空动态监测和湿地生态健康评价等大量研究
[16-20]，但有关湿地动态变化与格局背景之间相互关
系的研究较少。
本文借助 RS 和 GIS 手段，对肇庆市 1991、2001
和 2009 年的湿地分布及动态变化进行了研究，以
期从景观水平上揭示湿地动态变化过程与格局背
景之间的关系，为湿地资源的科学管理和利用提供
理论基础和决策依据。

2 研究区概况 (Study area survey)

肇庆市（22°47′N~24°24′N，111°21′E~112°52′E，
图 1）位于广东省中西部、西江的中游，全市总面积
1.49 万 km2，是珠江三角洲土地面积最大的城市，人
口约 413.69 万，下辖端州区、鼎湖区和广宁、德庆、
封开、怀集 4 县，代管高要、四会 2 个县级市。

图 1 研究区示意图
Fig. 1 Location of study area

肇庆市地势西北高，东部和南部较低，以中低
山丘陵为主，平原较少，呈西北往东南倾斜走向，
形成山地、盆地、丘陵、冲积平原等形态相间分布
的山区地貌。中低山丘陵占全市土地面积的 81%，
平原和河川水域占总面积的 19%。气候类型属亚热
带季风气候，冬半年盛行东北季风，天气较为干、
冷，夏半年盛行西南、东南季风，高温多雨，年平
均气温 21.5 ℃，年均降雨量 1 650 mm。肇庆市是
广东省永久性淡水湖和库塘两种湿地类型的主要
分区地区之一，西江和北江为该市两大水系，汇合
后流入珠江[21, 22]。
20 世纪 90 年代以来，肇庆市经济快速发展，
全市 GDP 从 1991 年的 64.94 亿元增长至 2009 年
的 892.00 亿元，年均增长 11.96%。肇庆市国民经
济构成中，第一产业一直占有主导地位，2009 年
农、林、牧、渔等总产值达 256.81 亿元，占全市
总 GDP 的 28.79%[23]。

3 研究方法 (Methods)

本文所用数据主要包括 1991、2001 和 2009 年 3
4 期 何舸，等. 城市湿地动态的背景效应研究 457
图 2 1991 年、2001 年和 2009 年研究区湿地分布状况
Fig. 2 Wetland distribution of study area in 1991, 2001 and 2009

期共 6 景 Landsat TM 和 ETM+遥感影像（轨道号
为 123/043、123/044，空间分辨率为 28.5 m）以及
研究区地形图等。应用 ENVI 4.8 对影像进行几何精
校正（误差控制在 0.5 个像元以内）、大气纠正，
利用监督分类（最小距离法）结合目视解译修正，
分别提取 3 个时相肇庆市湿地分布状况。经随机抽
样检验，3 个时相湿地提取精度均达到 88%以上。
根据湿地信息提取结果，采用 Fragstats 3.3 计
算景观格局指数，主要有斑块数量（Number of
patches，NP）、斑块密度（Patch density，PD）、
斑块结合度（Cohesion）、平均欧氏最邻近距离
（ Mean Euclidean nearest neighbor distance ，
MENND）、斑块平均面积（Mean patch area，MPA）
和聚集度（Aggregation index，AI）等[24-26]。
邻域分析（Neighborhood statistics）是建立在
栅格基础上的分析方法，能较好的反映空间上相互
作用的特征。在 ArcGIS 9.3.1 支持下，应用邻域分
析方法计算湿地占地率（ Wetland percentage
coverage，WPC），即单位面积土地单元中湿地的
百分盖度分布。考虑到肇庆地区湿地类型主要以库
塘、水产养殖场等人工湿地为主，且其面积多在
0.5-5 hm2 之间，本文选择 5×5 像元（面积约 2.0
hm2）的滑动窗口计算各时期的湿地占地率。

4 结果与分析 (Results and analysis)

4.1 湿地动态的总体特征
根据遥感解译结果（图 2），肇庆市 1991、2001
和 2009 年度湿地面积分别为 40 332.26、69 261.67
和 62 464.63 hm2，总体上呈先大幅上升后略有下降
趋势。1991-2001 年间，湿地面积平均每年增加
2892.94 hm2，年变化率为 7.17%；而在 2001-2009 年
间，湿地面积平均每年减少 849.63 hm2，年变化率
为-1.23%。研究期间，湿地总面积净增长 55.50%。
自然驱动力和人文驱动力是湿地景观格局动
态变化的两个主要驱动因素[27-32]。将农业经济结构
变化与湿地面积变化进行对比，结果显示研究区湿
地面积变化和农业 GDP 中渔业所占比重变化趋势
一致（图 3）：在 1991~2001 年间呈快速上升趋势，
2001~2009 年呈下降趋势。将1991、2001和2009 年
渔业占农业 GDP 的比重与湿地面积进行相关性分
析，发现具有很强的正相关性（R>0.9999，P<0.01，
置信区间>99%），表明肇庆市农业经济结构的调整
对湿地总面积变化有较强的影响。
1991 2001 2011
20000
30000
40000
50000
60000
70000
4
6
8
10
12
14
渔
业
占
农
业
GD
P比
重
Fi
sh
er
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l G
D
P
(%
)
湿
地
面
积
W
et
la
nd
a
re
a
(h
m
2 )
年份
湿地面积
渔业占农业GDP比重
图 3 湿地面积与渔业占农业 GDP 的比重
Fig. 3 Wetland area and fisheries accounted for the
proportion of agricultural GDP

4.2 湿地景观格局指数
根据Fragstats3.3计算结果（表1），肇庆市湿地
景观格局指数如下：
458 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
表 1 肇庆市湿地景观格局指数
Table 1 Wetland landscape pattern indices of Zhaoqing
年份 Year 1991 2001 2009
NP (个) 12 777 12 418 12 062
PD (个/hm2) 31.84 18.64 19.33
COHENSION (%) 97.98 98.33 98.16
MENND (m) 217.47 167.56 188.94
MPA (hm2/个) 3.14 5.36 5.17
AI (%) 80.01 82.82 81.70

斑块的数量和密度能在一定程度上反映景观
的破碎化程度，同时也能反映景观空间异质性程
度。一般而言，斑块数量和密度越大，景观的破碎
程度越高，景观异质性也越高[33-35]。研究期间，湿
地的斑块数量从12 777减少至12 062 个，平均每年
减少715 个，共计减少5.60%；斑块密度由31.84 个
/hm2减少到19.33 个/hm2，减少了39.29%；表明研
究区湿地破碎化程度和空间异质性均有所减小。
斑块结合度和最邻近距离能反映斑块或类型
间的连通性和空间分布特征[36,37]。1991~2001年，
斑块结合度由97.98上升到98.33，欧氏最邻近距离
从217.47 m下降至167.56 m；2001~2009 年，斑块
结合度又由98.33下降到98.16，欧氏最邻近距离从
167.56 m上升至188.94 m；表明研究区湿地斑块间
的连通性经历了大幅上升和小幅下降的变化过程，
但总体上湿地斑块间的连通性越来越高，湿地斑块
在空间上趋于集中分布。
斑块平均面积和聚集度指数能反映景观中斑
块的聚集程度。当景观中以少数大斑块为主或同一
类型斑块高度连结时，其平均面积和聚集度的值则
较大[37,38]。1991~2001 年，斑块平均面积从3.14 hm2/
个增加至5.36 hm2/个，增加了70.70%，斑块聚集度
从80.01%上升至82.82%；2001~2009 年，斑块平均
面积又从5.36 hm2/个减少至5.17 hm2/个，斑块聚集
度从82.82%下降至81.70%，湿地斑块聚集程度后期
虽有小幅下降，但总体上趋于聚集，有不断扩张、
连片的趋势。
总体而言，研究期间肇庆地区湿地面积大幅增
加，景观破碎化程度和空间异质性减小，湿地斑块
空间分布趋于集中，斑块间的连通性上升，有不断
扩张、连片的趋势。
4.3 湿地占地率的相对变幅
按 5%的间隔，将湿地占地率等分为 20 个区间，
分别计算 1991~2001 年和 2001~2009 年两个时期
内所有区间对应湿地占地率相对变幅的平均值（图
4），以反映不同占地率区间内湿地变化程度的差
异。从图 4 可见，2 期相对变幅曲线在形状上较为
相似，均是随湿地占地率的增大而呈现快速下降
——缓慢下降——小幅上升的基本形状，但每期湿
地占地率相对变幅的变化随初始占地率的不同而
有较大差异：在低湿地占地率区间主要表现为湿地
占地率相对变幅的增长，且相对增长幅度随占地率
的增高而降低；在高湿地占地率区间主要变现为湿
地占地率相对变幅的减少，且在保持相对一致的较
小幅度；而在其他湿地占地率区间则保持着相对稳
定的变化幅度，并且 1991~2001 年间各区间内湿地
占地率的相对增长幅度显著大于 2001~2009 年间，
而减少幅度则前期远小于后期。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
湿地占地率 WPC(%)
1991-2001
2001-2009
相
对
变
幅

A
ve
ra
ge
re
la
tiv
e
ch
an
ge
s(
%)

图 4 各湿地占地率区间的平均相对变幅
Fig. 4 Average relative changes of wetland percentage
coverage

结合遥感影像的目视解译和实地考察发现，湿
地占地率为 0 的地区主要为连片的林地、耕地和聚
落等非湿地区域，而占地率高于 0 低于 10%的地区
在空间上则主要对应于离散分布的耕地周边的小
型池塘和湖泊边缘区域。由于大量水产养殖场、小
型库塘的扩张和新建，再加上湿地占地率 0~10%区
间本身湿地占地率基数较小，因此研究期间 0~10%
区间的湿地占地率的相对增幅很大。而在占地率
95%~100%区间中，100%占地率所占比很高，湿占
地率为 100%的区域在空间上主要对应于大型湖
泊、河流以及人工湿地的中心区域，区间内不存在
湿地的增加，也几乎没有湿地减少，因此在
4 期 何舸，等. 城市湿地动态的背景效应研究 459
95%~100%区间内这部分地区所占比例越高，其湿
地占地率的平均相对变幅越小。

4.4 湿地占地率的绝对变幅
湿地占地率的绝对变幅可以反映不同区间内
湿地占地率变化速度的差异。图 5 显示，两个时段
变幅曲线的形状相对一致，均存在两个阈值点，即
湿地占地率为 10%时绝对增长幅度达到最大，在
95%时绝对减少幅度达到最大，在 10%~95%区间
内，湿地占地率的绝对增长幅度随占地率的增长而
减少，而减少幅度则随占地率的增长而增加，其他
区间则相反。1991~2001 年间，湿地占地率在
0~70% 区间内保持正增长，负增长仅出现在
70%~100%区间；而 2001~2009 年间，仅在 0~10%
区间内存在少量正增长，大于 10%的区间已全部为
湿地占地率的负增长。绝对变幅统计结果表明，与
前一时期相比，后一时期湿地占地率增加的速度和
区间数量全面下降，而湿地占地率减少的速度和区
间数量大幅上升，并且在湿地占地率较大的区间
（70%~100%），减少的幅度更大。












0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-24
-21
-18
-15
-12
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
湿地占地率 WPC(%)

1991-2001
2001-2009
绝
对
变
幅
A
ve
ra
ge
a
bs
ol
ut
e
ch
an
ge
s(
%)
图 5 湿地占地率的绝对平均变幅
Fig. 5 Average absolute changes of wetland percentage
coverage

上述结果表明，湿地变化与湿地占地率密切相
关。时琴等在研究城市化过程中南京聚落占地率动
态时发现，聚落占地率以 30%为阈值，低于 30%时，
聚落占地率的增幅均随聚落占地率的增大而增加
[39]；高于 30%时，聚落占地率的增幅随聚落占地率
的增大而减少。何舸等在研究泰州市耕地占地率变
化时发现，耕地占地率在 0%~80%区间内，其相对变
幅随占地率的增加而减小，而在 80%~100%区间，则
随占地率的增加而增大，80%左右相对变幅最小[7]。
上述研究结果与本研究发现的阈值现象具有一定
的相似性。
随着景观背景格局改变的累积，景观背景变化
到某个临界状态或者达到某个阈值时，某些景观过
程在速率或性质等方面会发生突然改变，这种景观
变化可能是背景效应的重要作用方式，需要进一步
对不同的景观要素在不同尺度和不同区域的变化
进行深入研究。

5 结论 (Conclusions)

利用多时相遥感影像对肇庆市 1991~2009 年
间 2 个时段的湿地动态变化研究结果表明：（1）研
究区湿地面积总体上净增加 55.50%，但各期间湿地
的变化模式差异较大，1991~2001 年主要表现为湿
地的大幅增长，而 2001~2009 年则出现了小幅的减
少，但两个时期湿地面积变化都和农业经济结构调
整显著正相关。（2）总体上，随着湿地斑块数量等
景观指数下降，斑块结合度等景观指数上升，湿地
景观破碎化程度和空间异质性程度均减小，湿地斑
块空间分布趋于集中，斑块间的连通性上升，有不
断扩张、连片的趋势。（3）湿地占地率相对变幅的
变化随初始占地率的不同而有较大差异，在低湿地
占地率区间主要表现为湿地占地率相对变幅的增
长，在高湿地占地率区间主要变现为湿地占地率相
对变幅的减少，而在其他湿地占地率区间则保持着
相对稳定的变化幅度，并且前一时期的相对增长幅
度和范围显著大于后一时期，而减少幅度则相反。
（4）湿地占地率的绝对变幅曲线随占地率的变化
而存在 2 个阈值，即在 10%时绝对增长幅度达到最
大，在 95%时绝对减少幅度达到最大，在其他区间
显现出与湿地占地率密切相关的非线性变化特征。
总而言之，研究区湿地景观动态存在明显的背
景效应，湿地面积变化的速度、程度与湿地占地率
密切相关。研究期间，湿地占地率在0~10%区间，
增长幅度最大，70%~100%区间减少幅度最大。在
肇庆市湿地保护和管理中应该对不同湿地占地率
区间的湿地予以有区别的对待：对湿地占地率
0~10%区间内的湿地应维持其较高的湿地增长率；
70%~100%区间则要注意对湿地进行有效保护，在
无特殊情况下应防止其快速、大量的减少；而其他
区间内的湿地可以依据当地发展的需要适当进行
取舍。

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4 期 何舸，等. 城市湿地动态的背景效应研究 461