興凱湖濕地資源遙感監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、濕地是一種重要的自然資源，分布在全球各地的濕地在維持當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡和為一些珍稀動植物(特別是水鳥)提供野生生境方面具有不可替代的作用。在世界自然資源保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)和世界自然基金會(WWF)世界自然保護(hù)大綱中，濕地與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。熱帶森林被譽(yù)為“地球之肺”，而濕地被譽(yù)為“地球之腎”。當(dāng)前，“地球之腎”可謂不堪重負(fù)，過度開墾利用造成濕地大面積減少，廢水的污染再加上全球性的氣候變化，

2、使得濕地面臨著嚴(yán)峻的形勢。在對濕地進(jìn)行管理保護(hù)以及恢復(fù)重建等研究工作時就迫切需要科學(xué)的依據(jù)，而具有信息更新快、覆蓋面廣、實時動態(tài)等特點的衛(wèi)星遙感是最有力的手段。 本研究以興凱湖濕地為研究對象，利用興凱湖區(qū)2005年10月、1994年9月、1989年6月和9月的TM數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)，并在實地考察的基礎(chǔ)上獲取濕地資源狀況、生態(tài)環(huán)境變化、生物多樣性的特征和空間分布信息，資源與環(huán)境的變化趨勢，結(jié)合地面定位觀測方法和手段，獲

3、取濕地資源的潛在危機(jī)和開發(fā)利用潛力信息；提供多層次、多時相的信息，以利于保護(hù)區(qū)內(nèi)資源的保護(hù)、合理利用和恢復(fù)重建等工作并提供科學(xué)依據(jù)，為相似的濕地研究提供示范樣板。主要內(nèi)容包括： 1．描述了研究區(qū)——興凱湖保護(hù)區(qū)的基本概況，選取了多時相遙感影像以便對研究區(qū)進(jìn)行特征分析和動態(tài)變化監(jiān)測；在研究中對影像的處理包括幾何校正，經(jīng)驗景歸一化法相對輻射校正，配準(zhǔn)過程中，利用二次多項式匹配處理，采用 Transverse Mercator投影，橢

4、球體為Krasovsky，嚴(yán)格控制幾何均方差(RMS)均在0.5個像元之內(nèi)；并對影像進(jìn)行了植被指數(shù)和K-T變換在內(nèi)的增強(qiáng)處理。 2．興凱湖濕地信息的提取。首先參照《濕地公約》的濕地分類系統(tǒng)和中國目前濕地調(diào)查監(jiān)測所采用的濕地分類系統(tǒng)并結(jié)合興凱湖保護(hù)區(qū)內(nèi)的實際情況，建立研究區(qū)濕地分類系統(tǒng)；在對遙感圖像進(jìn)行處理的基礎(chǔ)上，通過OIF指數(shù)和波段間相關(guān)性分析，進(jìn)行最優(yōu)化波段組合，選擇5(R)4(G)3(B)假彩色組合；然后對研究區(qū)內(nèi)的地物光

5、譜特征分析，選擇適合研究區(qū)狀況的最大似然判別分類法和決策樹分類法進(jìn)行研究區(qū)濕地信息的提取，并對分類結(jié)果作了對比。在Kappa系數(shù)指數(shù)均達(dá)到最低允判精度O．7的要求，滿足分類精度的要求的情況下，各分類精度結(jié)果如：最大斯然判別法1989年6月總精確度為80.5634％，Kappa系數(shù)為0.7837；1989年9月總精度為76.0116％，Kappa系數(shù)為0.7331；1994年9月總精度為89.2638％，Kappa系數(shù)為0.8807；20

6、05年10月總精度為76.0116％，Kappa系數(shù)為0.7331；決策樹分類法1994年9月總精度為89.2638％；Kappa系數(shù)為0.8807；結(jié)果表明決策樹分類法可以達(dá)到較高的分類精度。 3.濕地變化監(jiān)測的研究。利用通過不同時期的遙感觀測資料來辨識某一物體或現(xiàn)象的狀態(tài)發(fā)生的差異。由于濕地的類型處于不斷變化之中，濕地邊界的不確定性導(dǎo)致直接比較法難以獲取變化的信息；在研究中根據(jù)濕地信息提取的結(jié)果，采用分類后比較法對研究區(qū)的

7、濕地變化進(jìn)行研究。獲得研究區(qū)濕地不同時相的濕地類型、面積分布以及類型動態(tài)變化，對比分析興凱湖濕地保護(hù)區(qū)的濕地變化情況。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，變化最大的是沼澤類和耕地。特別是80年代，開發(fā)規(guī)模越來越大，原有濕地面貌發(fā)生很大變化，表現(xiàn)為天然濕地面積逐漸減少，人工濕地面積逐漸增加的趨勢。耕地面積波動變化，1989年9月，該區(qū)耕地面積為48109.68 hm<'2>，1994年下降為36984.87 hm<'2>(主要為煤礦開采、企業(yè)用地占用)，2

8、005年增為85810.95 hm<'2>(耕地開發(fā)占用天然濕地，主要是葦田、沼澤)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是，由于對葦田等無序的開墾，90年代中后期新一輪的農(nóng)業(yè)開發(fā)，使得保護(hù)區(qū)內(nèi)天然濕地銳減，同時大規(guī)模的水利工程建設(shè)，使?jié)竦厮罅颗懦觯斐蓾竦刂脖坏脟?yán)重退化。 4.景觀格局和變化趨勢分析。首先利用專題圖分析研究區(qū)濕地景觀指數(shù)分析，得到景觀指數(shù)表，結(jié)果表明，農(nóng)用地的總量增加，而斑塊數(shù)量增加則說明斑塊更加破碎；居民地所占景觀面積百

9、分比增大，斑塊數(shù)增大，表明居民用地的擴(kuò)張呈現(xiàn)大片的分布，面積加權(quán)平均形狀指數(shù)增大，說明其形狀更為復(fù)雜；林地2005年比1989年有所減少，但斑塊數(shù)有所增加，說明其斑塊更為破碎，原有斑塊被分割成互不相連的碎屑斑塊，分布更為分散，面積加權(quán)平均形狀指數(shù)減少，說明在這一階段起分布集中，形狀簡單。并運用馬爾柯夫過程進(jìn)行模擬，利用1994年和2005年的結(jié)果在二級靜觀類型下進(jìn)行濕地變化趨勢分析。預(yù)測結(jié)果顯示：興凱湖保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地景觀類型總體的變化趨勢

10、是天然濕地和林地減少，耕地、居民地，水域和未利用地在增加。到2016年，天然濕地和林地的占有率分別從1994年的34.0737％、4.4772％下降到10.7963％和2.2414％；耕地占有率增加了23個百分點，由1994年的14.1603％增加到37.8819％，面積相應(yīng)的增加了61588.87hm<'2>，居民地增加到了0.5935％，面積增加了940.96 hm<'2>，而水域和未利用地的占有率也都有所增加，依次狀況發(fā)展，保護(hù)區(qū)

11、的濕地將在未來的幾十年間被完全開發(fā)，濕地類型總體趨于被嚴(yán)重破壞的狀態(tài)。 5．驅(qū)動因子分析。對濕地景觀動態(tài)變化的驅(qū)動力分析，并剖析中國濕地保護(hù)與利用的主要問題及原因。自然過程和人類活動的綜合作用是濕地景觀格局變化的驅(qū)動因子，人類對濕地景觀的不同的作用方式會強(qiáng)烈地影響甚至改變濕地景觀格局的分布與組合態(tài)勢。人類活動對濕地的影響越來越深刻，從整體上看，這種影響是以開墾、破壞、污染等為主；而自然驅(qū)動因子常常是在較大的時空尺度上作用于景觀，