基于高分遥感影像的安徽省自然保护地人类活动遥感监测研究

杜传奇

（安徽省林业调查规划院，安徽 合肥 230031）

自然保护地是安徽省自然生态空间中最重要的部分，是生态建设的核心和实施保护战略的基础，在全省生态安全中居于首要地位。经过近40 年的发展，安徽省已建立包括自然保护区、风景名胜区、地质公园、森林公园、湿地公园等各级各类自然保护地316 处，在保护生物多样性、保存自然遗产、改善生态环境质量和维护生态安全方面发挥了重要作用。

安徽省自然保护地数量多、面积大、分布广、地理环境复杂、建设项目繁杂、监管人手少，仅靠传统的地面调查手段难以及时发现和监督保护地内各项违法违规活动[1]。卫星遥感具有宏观性、及时性、客观性等特点，是目前开展自然保护地人类活动监管的最佳手段[2]。

1 研究区概况

1.1 研究对象

研究对象为安徽省整合优化前所有的自然保护地。截至2019 年6 月，安徽省共建有自然保护区、风景名胜区、森林公园、地质公园、湿地公园等各级各类自然保护地316 个。全省自然保护地批复总面积1 582 681.26 hm2，矢量落图面积1 399 105.10 hm2，剔除交叉重叠后净占地面积1 122 564.63 hm2。

按自然保护地类型划分，全省共有5 种自然保护地类型，其中自然保护区110 个、风景名胜区41个、森林公园81 个、地质公园16 个、湿地公园68个，详见表1。

表1 安徽省自然保护地现状

1.2 研究方法

选取合适的前后时期影像（2018 年、2021 年影像）进行对比，对自然保护地内的人类活动变化进行动态监测。利用遥感判读和Arcgis 分析方法，提取监测范围内的各项人类活动变化的位置、面积、类型等初判信息；通过现场核实和材料收集等分析区域内自然保护地人类活动情况（包括矿产资源开发、工业开发、能源开发、旅游开发、交通开发、养殖开发、农业开发、居民点与其他活动、森林经营、工程建设十大人类活动类型）[3]，发现违法违规问题。

1.3 研究意义

通过判读结果，分析单个自然保护地及区域内自然保护地人类活动特点；建立判读解译标志，为建立解译库提供数据支撑，进而为全省自然保护地科学规划、系统管理及提升自然保护地的监管能力等提供数据和技术支撑[4]。

2 数据来源与研究内容

2.1 数据来源

2.1.1 高分影像

高分影像主要采用GF1、GF2、GF6 卫星影像，分辨率为亚米级。首先，通过影像筛选替换含云层量较高的影像[5]；其次，通过遥感影像融合将在空间、时间、波谱上冗余或互补的多源遥感数据按照一定的规则（或算法）进行运算处理，获得比任何单一数据更精确、更丰富的信息，生成具有新的空间、波谱、时间特征的合成影像数据[6]；再次，通过正射校正对影像进行几何畸变纠正，对由地形、相机几何特性及与传感器相关的误差所造成的明显的几何畸变进行处理，输出平面真实影像；最后，经图像镶嵌、图像裁切等，得到适应本次工作的遥感影像。

2.1.2 保护地矢量边界

以安徽省自然保护地现状管理数据为此次判读依据，数据为shp 格式，包含保护地名称、市、县（区）、功能分区、面积等字段。

2.2 研究内容

2.2.1 图斑勾绘

在Arcgis10.6 软件中将配准的两期影像叠加，利用软件的卷帘功能对比两期影像同一区域的变化。新建面图层，在面图层中勾绘出变化区域，要求判读勾绘矢量边界与影像斑块边缘偏移占比应小于10%，并检查图斑的叠加、缝隙或内部拓扑等问题。对每一保护地的shp 边界网格化（图1），并按顺序逐一标注序号，避免遗漏[7]。

图1 保护地矢量边界网格化示意图

2.2.2 初判属性赋值

对勾绘图斑进行属性赋值，形成自然保护地遥感判读初判数据库。数据库包含市、县、保护地名称、保护地编码、图斑编码、初判变化情况、初判人类活动类型、中心经度与纬度、图斑面积等字段。

2.2.3 数据归类

由于安徽省自然保护地存在大量的交叉重叠，需将判读图斑归为唯一保护地，详见图2。归类原则为：国家级、省级自然保护区→国家级风景名胜区→国家级自然保护地→省级风景名胜区→省级自然保护地。

图2 自然保护地人类活动遥感监测判读图斑示意

自然保护地之间涉及交叉重叠的，归类原则为：森林公园→地质公园→湿地公园。

2.2.4 现地核实

调查人员根据变化图斑位置、大小以及图斑截图等信息和文件，采用专业软件、无人机等手段，现地核实变化图斑的边界、面积、现状、性质等，并调查、追溯影像起点，明确此图斑类型及前后期变化原因。

2.2.5 核实属性赋值

对核实图斑进行属性赋值，形成自然保护地遥感判读核实数据库。数据库包含核实变化情况、核实人类活动类型、变化年度、是否在保护地范围内、功能分区、核实面积、是否需要整改等字段。

3 研究成果

3.1 人类活动遥感判读总体情况及分析

安徽省自然保护地人类活动遥感监测共判读图斑15 842 个，面积18 283.15 hm2，详见表2。

表2 安徽省各行政区域内自然保护地人类活动遥感监测图斑面积统计表

由表2 可知，图斑数量和面积分布总体呈北多南少。监测图斑面积绝对值较大的市分别为阜阳市、安庆市、池州市、合肥市，这几个市的自然保护地面积较大，相应的监测图斑也较多。监测图斑占保护地面积比例较高的集中在皖北的亳州市、淮北市、阜阳市、淮南市、蚌埠市，这几个市相对人口较多、人类活动较为频繁，相应的自然保护地内的变化图斑数量和面积占比也较高。监测图斑占自然保护地面积比例较低的为六安市、铜陵市、黄山市、六安市，主要原因是其国土面积或自然保护地面积较大、人类活动相对较少[8]。

由表3 可知，监测图斑类型中，从数量和面积方面上看，居民点与其他活动最多，其次为农业开发、养殖开发和交通开发，比较符合人类活动特点[9]。图斑核实中新增变化图斑3 217 个，其中1 518 个为居民点与其他活动，如新建房屋等，对此类图斑应加强监管，继续核实有无手续、有无侵占行为；新增农业开发图斑471 个、养殖开发图斑453 个，对此类图斑应继续核实经营主体、建设规模、有无面源污染及所处的保护地功能分区；新增能源开发图斑87 个，应严格对照保护地管控清单，对风电光伏类项目尤其关注；新增矿产资源开发图斑8 个，应继续核实矿权性质、批复年限、所在保护地区位等。无变化图斑3 804 个，其中2 489 个为居民点，如房屋翻新、加盖顶棚等，虽在影像上体现变化，但用地性质并未改变，对自然保护地影响微乎其微[10]。

表3 安徽省自然保护地人类活动遥感监测图斑分类型统计

3.2 各类型自然保护地人类活动遥感判读总体情况及分析

由表4 可知，各类型保护地的监测图斑中自然保护区数量最多，图斑总面积最大；湿地公园图斑面积占比最高。与之相对应的是，全省自然保护区面积最大，人类活动干扰频繁。因此，应继续分析各项人类活动所在保护地的功能分区，重点关注该保护地内缓冲区和核心区内的人类活动。

表4 安徽省自然保护地人类活动遥感监测图斑所在保护地分类型情况

4 发展建议

4.1 落实整合优化预案

各地应通过安徽省自然保护地整合优化工作，最大限度解决历史遗留问题。谋划做好自然保护地整合优化预案落地工作，对自然保护地整合优化预案的补入、调出地块开展进一步的评估论证，依法依规调整自然保护地的范围和管控分区。对依法解决历史遗留矛盾后的各自然保护地边界及管控分区进行勘界立标，作为后续规范管理的边界[13]。

4.2 完善生态补偿机制

首先，采用直接经济补偿的方式，平衡自然保护地生态环境管理者与受损者之间的利益关系，缓解双方矛盾[14]。其次，政府通过加大技术补偿力度，如开展技术培训等活动，提升整个自然保护地范围内居民的综合素质和再就业能力，以减轻政府的财政压力。最后，采用自然保护地与原住居民合作经营的方式，让其参与到利益的共享机制中。

4.3 上下联动全面监管

目前，应加快构建完善与生态保护监管相匹配的生态监测与评估体系；强化部门协同合作，开展自然保护地遥感调查与各类生态保护成效的常态化监测评估；完善自然保护地分区分级负面清单和准入制度，对开发类项目进行全过程监管；将遥感监测与日常巡护相结合，并将遥感常态化监测与气体、水环境污染监测及无人机低空遥感监测技术等专题性监测结合[15]。省级层面急需建设保护地监管平台，集成在线判读、数据下发、数据填报、材料上传、统计汇总等功能，为安徽省自然保护地监测、监管和决策提供强有力支撑[16]。