水文和围垦作用下典型湖泊湿地变化遥感研究

摘要

湿地是地球表面圈层中最富有生产力的生态系统之一，在维持地球生态系统之间相互平衡的过程中扮演着重要的角色。湿地不仅在生态方面具有调节径流、蓄洪防旱和降解污染等重要的功能，而且在为众多珍稀野生动物提供繁殖和越冬地，以及为人类生产和生活提供多种资源方面也有着重要的作用。然而在自然环境变化和人类活动不断增强的背景下，湿地生态系统的脆弱性和敏感性暴露无遗，湿地逐渐产生了面积萎缩、生态功能退化等问题。湿地资源的保护与合理利用成为了全球研究的热点问题，近些年来国内外学者对湿地的研究主要集中在湿地生态系统评价和湿地资源调查等方面，而提高湿地信息获取的准确度和揭示湿地动态变化的驱动因素显得尤为重要。 本文以Landsat遥感影像为数据源，以呼伦湖（1984年、1996年、2006年和2015年）、阿拉湖群（1989年、1996年、2006年和2015年）和洞庭湖(1986年、1995年、2005年和2015年)为研究区，根据建立的湿地分类系统，利用支持向量机分类方法对三个研究区进行湿地信息提取，并利用混淆矩阵进行分类结果的精度验证分析，分析各个研究区的湿地在时间和空间上的变化状况，并从自然因素和人为因素两个方面探究影响研究区湿地变化的驱动因素。 (1)1984-2015年间，呼伦湖湿地总面积呈持续减小态势，面积减少了121.7km2;在各类型湿地面积变化中，除河流湿地外，其它各类型湿地面积均减少，其中沼泽湿地面积减少最多;在组分结构中，湖泊湿地占绝对比例。1984-1996年，湖泊湿地转入转出面积最多;1996-2006年，在于气候环境变干和人类经济活动的影响下，大量湿地向非湿地转化;2006-2015年，草地转入转出面积最多，湿地面积减少的状况有所缓解。 (2)1989-2015年间，阿拉湖群湿地总面积呈增长态势，增长面积达368.5km2;在各类型湿地面积变化中，河流湿地和自然坑塘面积均减少，沼泽湿地面积增长最多且变化率最大;在组分结构中，湖泊湿地所占比例最大，始终为60％以上;在土地利用转移矩阵中，沼泽湿地的转入转出面积最多，在2006年后减少幅度较大。 (3)1986-2015年间，洞庭湖湿地总面积持续减少，面积减少663.4km2;在各类型湿地面积变化中，泥沙滩地面积减少最多，湖泊湿地和河流湿地面积均增长;除草滩地外，其它各类型湿地在组分结构中所占比例均有较大幅度变化;在土地利用转移矩阵中，农田的转入转出面积最多。 (4)从自然因素和人为因素两个方面对影响各个研究区湿地面积变化的驱动力因素进行分析。呼伦湖湿地面积的减小是自然因素和人为因素共同作用的结果。阿拉湖群湿地面积的增加是受单一的自然因素影响产生的结果。洞庭湖湿地面积的减少主要受人为因素的影响，而自然因素的影响仅占较小部分。其中，自然驱动力因素包括气温、降水、相对湿度、冰川面积变化等，人为驱动力因素包括人口数量、耕地面积、牲畜存栏量、生产总值、农民人均年纯收入等。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外湿地研究进展

1．2．1国外湿地研究进展

1．2．2国内湿地研究进展

1．3研究内容及技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第二章研究区概况、数据源及预处理

2．1研究区概况

2．1．1呼伦湖

2．1．2阿拉湖群

2．1．3洞庭湖

2．2数据源

2．2．1遥感数据

2．2．2非遥感数据

2．3数据预处理

2．3．1去条带处理

2．3．2最佳波段选择

2．3．3影像的镶嵌和裁剪

第三章湿地信息提取

3．1湿地分类系统及解译标志

3．2湿地信息提取

3．2．1支持向量机理论

3．2．2训练样本的选择

3．2．3分类后处理

3．3研究方法

3．3．1动态度模型

3．3．2变化率

3．3．3马尔柯夫转移矩阵

3．3．4归一化水体指数

3．4精度评价

第四章湿地动态变化结果分析

4．1呼伦湖湿地面积动态变化分析

4．1．1湿地类型面积变化分析

4．1．2湿地组分结构变化分析

4．1．3湿地类型转移分析

4．2阿拉湖群湿地面积动态变化分析

4．2．1各类型湿地面积变化

4．2．2湿地组分结构变化分析

4．2．3湿地变化转移矩阵

4．3洞庭湖湿地面积动态变化分析

4．3．1各类型湿地面积变化

4．3．2湿地组分结构变化分析

4．3．3洞庭湖湿地变化转移矩阵

4．4小结

第五章湿地变化驱动因素分析

5．1呼伦湖湿地动态变化驱动因素分析

5．1．1自然因素

5．1．2人为因素

5．2阿拉湖群湿地动态变化驱动因素分析

5．2．1气温与降水

5．2．2冰川融水

5．2．3相对湿度

5．3洞庭湖湿地动态变化驱动因素分析

5．3．1自然因素

5．3．2人为因素

5．4小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢