基于RS和GIS的长江中下游湖泊湿地景观动态变化研究

摘要

湿地科学的研究是从湖泊学和沼泽学发展而来的，对湿地进行研究最早可以追溯到17世纪。经过300多年的不断发展，湿地科学已由最初的萌芽状态演变为科学框架构筑阶段，现已成为国内诸多外专家学者所关注的热点研究领域。长江中下游地区是中国淡水湖泊分布最集中的区域之一，湖泊湿地景观对该区域的发展具有重要意义，但是近几十年来人类活动与河流泥沙淤积共同制约、影响着湖区的演变，围湖造田、河流上游乱砍滥伐导致水土流失加剧，湖泊泥沙大量淤积，不断加速着该地区淡水湖泊的衰亡，湖泊水体面积急剧缩小，泥滩、草滩、芦苇滩地等景观面积逐渐增多，再加上城市化的迅速发展，人工地表和建设用地也迅速增加，湖区景观及其功能发生了巨大的变化。
　　本文利用RS和GIS对长江中下游地区湿地景观动态变化进行研究，首先对研究区1984年至2012年近三十年中的Landsat TM/ETM、MODIS卫星遥感影像以及欧空局ENVISAT卫星拍摄的2009年遥感影像数据的湿地景观进行分析，然后对遥感影像采取分类处理的措施，获取研究区域内各年份相应的湿地景观基本参数，同时结合Google Earth和已收集到的土地利用类型图在ArcGIS中制作各年份的土地利用类型图，通过一系列景观格局指数例如: PLAND、LSI、LPI、CONHESION、SHDI、SHEI等对景观格局进行分析，探讨长江中下游鄱阳湖、洞庭湖、太湖湖区湿地以及土地利用类型的动态变化规律，同时探讨景观格局变化的原因，得出结论如下:
　　1、通过对长江中下游地区三大淡水湖泊湿地景观的格局指数分析发现太湖由于地理位置和社会经济发展水平较高的因素使得其与鄱阳湖和洞庭湖在景观格局指数变化趋势略有不同。
　　2、鄱阳湖、洞庭湖、太湖湖区湿地景观面积呈下降趋势，其中耕地和水体减少最为明显，耕地的斑块个数逐渐降低，最大斑块指数逐渐增大，耕地逐渐转变为大斑块，表明人类活动对景观变化有重要作用。
　　3、在人类活动对湿地景观的影响上本文发现，对于自然湿地景观（泥滩地、草滩地、芦苇滩地），人类活动一定程度上增加了景观的破碎程度，降低了均匀度;但是在人类参与较多的耕地方面，降低了破碎程度，增加了景观的均匀度。
　　4、通过经济发达的太湖地区和欠发达的鄱阳湖、洞庭湖湖区对比发现，经济发达的地区近20年来建筑用地面积剧增，而以水体为主的，包括泥滩地、草滩地、芦苇滩地在内的自然湿地景观面积不同程度的降低;而欠发达的湖区由于城市化进程，建筑用地也在增加，但是增幅较小，自然湿地景观变化趋势除了水体其他皆与太湖湖区相反。
　　5、通过对三大淡水湖湖区的研究可以一定程度上推断出整个长江中下游地区湖泊湿地景观的演变情况——水体、耕地面积呈下降趋势;在经济发达地区自然湿地景观近20年呈下降趋势，欠发达地区呈略增趋势;由于城市化进程和社会经济的发展，建设用地面积呈上升趋势。
　　6、湿地演替是景观自然演变的重要原因，随着泥沙大量淤积，水体外缘地区依次会出现泥滩地、草滩地、芦苇滩地最终会转变为森林湿地。
　　7、泥沙淤积是加剧湖区景观转变的原因之一，尤其是水体景观的变化。大量植物又会加速泥沙的淤积，泥沙淤积又利于湿地演替的进行，二者形成恶性循环。
　　8、围湖造田和退耕还湖是影响湖区景观变化的主要原因。通过景观格局指数分析，可知人类活动对水体周围的景观变化有重要影响，尤其是耕地、水体以及建设用地的变化。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 湿地景观研究

1．2．1 湿地的定义与分类

1．2．2 景观生态学理论概况

1．2．3 遥感和GIS技术在湿地景观研究中的应用

1．2 RS和GIS在湿地景观研究中的现状

1．2．1 国外湿地景观动态变化研究现状

1．2．2 国内湿地景观动态变化研究现状

2．研究区基本概况

2．1 研究区地理位置

2．1．1 鄱阳湖

2．1．2 太湖

2．1．3 洞庭湖

2．2 研究区自然环境概况

2．2．1 地质、地貌

2．2．2 气象、水文

2．3 研究区社会经济条件概况

2．3．1 鄱阳湖区社会经济条件

2．3．2 太湖流域社会经济条件

2．3．3 洞庭湖区社会经济条件

2．4 长江中下游湖泊湿地存在的问题

3．研究内容与研究方法

3．1 研究内容

3．2 研究方法

3．2．1 遥感影像解译

3．2．2 景观格局指数分析法

3．3 技术路线

3．4 数据来源

3．4．1 遥感影像

3．4．2 非遥感数据

4．研究区景观分类与基础数据获取

4．1 研究区景观分类系统的建立

4．1．1 湿地分类的指导思想

4．1．2 研究区景观分类系统

4．2 遥感影像解译标志的建立

4．3 遥感影像预处理

4．4 景观基础数据获取

4．4．1 非监督分类

4．4．2 监督分类

4．4．2 分类后处理

5．长江中下游湖泊湿地景观动态变化分析

5．1 研究区湿地景观动态变化分析

5．1．1 景观格局指数分析

5．1．2 斑块类型水平指数分析

5．2 研究区域内景观变化原因分析

5．2．1 湿地演替

5．2．2 泥沙淤积

5．2．3 围湖造田和退耕还湖

5．3 小结

6．结论与展望

6．1 主要结论

6．2 本文的不足之处

6．3 下一步研究展望

参考文献

在校期间发表的论文及科研成果

致谢