興凱湖濕地資源遙感監(jiān)測技術研究.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?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)。熱帶森林被譽為“地球之肺”，而濕地被譽為“地球之腎”。當前，“地球之腎”可謂不堪重負，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、使得濕地面臨著嚴峻的形勢。在對濕地進行管理保護以及恢復重建等研究工作時就迫切需要科學的依據(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)，結合相關的統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)，并在實地考察的基礎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，結合地面定位觀測方法和手段，獲

3、取濕地資源的潛在危機和開發(fā)利用潛力信息；提供多層次、多時相的信息，以利于保護區(qū)內資源的保護、合理利用和恢復重建等工作并提供科學依據(jù)，為相似的濕地研究提供示范樣板。主要內容包括： 1．描述了研究區(qū)——興凱湖保護區(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，經驗景歸一化法相對輻射校正，配準過程中，利用二次多項式匹配處理，采用 Transverse Mercator投影，橢

4、球體為Krasovsky，嚴格控制幾何均方差(RMS)均在0.5個像元之內；并對影像進行了植被指數(shù)和K-T變換在內的增強處理。 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)和中國目前濕地調查監(jiān)測所采用的濕地分類系統(tǒng)并結合興凱湖保護區(qū)內的實際情況，建立研究區(qū)濕地分類系統(tǒng)；在對遙感圖像進行處理的基礎上，通過OIF指數(shù)和波段間相關性分析，進行最優(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行研究區(qū)濕地信息的提取，并對分類結果作了對比。在Kappa系數(shù)指數(shù)均達到最低允判精度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；結果表明決策樹分類法可以達到較高的分類精度。 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)濕地信息提取的結果，采用分類后比較法對研究區(qū)的

7、濕地變化進行研究。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業(yè)開發(fā)，使得保護區(qū)內天然濕地銳減，同時大規(guī)模的水利工程建設，使?jié)竦厮罅颗懦?，造成濕地植被得嚴重退化?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，結果表明，農用地的總量增加，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，表明居民用地的擴張呈現(xiàn)大片的分布，面積加權平均形狀指數(shù)增大，說明其形狀更為復雜；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行模擬，利用1994年和2005年的結果在二級靜觀類型下進行濕地變化趨勢分析。預測結果顯示：興凱湖保護區(qū)內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重破壞的狀態(tài)。 5．驅動因子分析。對濕地景觀動態(tài)變化的驅動力分析，并剖析中國濕地保護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動因子，人類對濕地景觀的不同的作用方式會強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；而自然驅動因子常常是在較大的時空尺度上作用于景觀，