基于多时相遥感数据的清口地区河道演变研究

摘要

京杭大运河是世界上人工挖掘的最长的河流，已有近2500年的历史。2006年我国决定将京杭大运河申请为世界文化遗产，其保护问题成为历史、文物、地理以及交通、水利等工程界研究的重点和难点。清口地区是京杭大运河上的重要区段，研究其河道特性、演变特征，进而了解河道演变的影响因素，是一项具有重要学术价值的研究课题。 以往的河道研究多数通过地面调查和地形图室内对比分析来研究，由于受人的视域范围及调查工作路线布置的复杂度影响，对河型及其演变过程产生或多或少的偏差。遥感技术具有大范围、多时相、含有丰富的光谱信息等特点，适用于研究长时间、空间跨度的河道演变过程。本论文的研究工作主要有以下几个方面： 1、河道演变影响因素和遥感技术应用分析。比较全面总结和分析了河道演变的影响因素的研究现状以及空间信息技术在河道及水系演变中应用方法和取得的成果，在此基础上提出了本文研究的内容和意义； 2、清代河道信息解译。在文献研究的基础上梳理了清代清口地区古地图、地方志，整理实测GPS控制点资料以及访问专家学者，解译出了清代四个时期的清口地区河道： 3、河道变化检测及信息提取。在河道变化检测中，分别采用了光谱特征变异法与假彩色合成法，通过比较确定适于本研究的变化检测方法；在提取河道信息的过程中无法找到适用于所有数据类型的通用方法，在分析比较现有信息提取方法(谱间关系法、水体指数法、植被指数法及人机交互矢量化法等)基础上，获得适用于不同类型遥感数据的比较方便、快捷、精确的方法； 4、清口地区河道时空演变过程分析。解译清代古河道及提取现代河道信息后，得出清代及现代河道的空间分布、主支流走向，将各时期河道进行空间叠加分析研究清口地区河道时间、空间演变过程；在此基础上，进一步探讨了其影响因素。 论文取得的主要结论有以下几点： 1.300多年来，清口地区的河道发生了剧烈的变迁。清代清口地区的演变具有重复性，建国后河道发生了两次较大规模的变化：第一次为1954年至1989年两时相之间；第二次为2000年至2006年两时相之间，变化率为79.30％。近年来河道已趋于稳定，基本未发生大的变化； 2.河道变化检测中，假彩色合成法精度较高，变化特征明显，变化信息易于解译，而光谱特征变异法在变化目标较小时，变化特征表现不易解译；河道信息提取中，谱间关系法对水资源及河道的信息反映最强烈，能很好地反映出水资源的空间分布特征，并能准确地反映细小水体的分布信息； 3.河道的演变受自然因素和人为因素同时影响。自然因素的影响主要使河道淤积，人为因素则主要使河道冲刷，减少淤积。在清代河道演变中自然因素占优势，现代河道演变中人为因素成为影响清口地区水系分布的主导因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.2.1河道演变影响因素

1.2.2遥感技术应用研究现状

1.3本文研究内容与意义

1.4本章小结

第2章 理论与技术方法

2.1河道遥感原理

2.2河道信息提取方法

2.2.1谱间关系法

2.2.2水体指数法

2.2.3植被指数法

2.2.4人机交互矢量化法

2.3目视解译

2.3.1目视解译原理

2.3.2目视解译方法

2.4技术方法

2.5本章小结

第3章 研究区概况、数据源及预处理

3.1研究区概况

3.1.1京杭大运河简介

3.1.2清口地区概况

3.2数据源及数据简介

3.2.1陆地卫星影像

3.2.2 SPOT5影像

3.2.3黑白航片

3.2.4其它数据

3.3数据预处理

3.3.1几何校正

3.3.2辐射校正

3.3.3融合

3.3.4影像增强

3.4本章小结

第4章 河道变化信息提取及后处理

4.1河道变化检测

4.1.1光谱特征变异法

4.1.2假彩色合成法

4.2古河道信息解译

4.3河道信息提取

4.3.1 MSS影像

4.3.2TM／ETM+影像

4.3.3 SPOT影像

4.3.4黑白航片

4.4后处理

4.4.1确定阈值

4.4.2生成矢量图

4.5精度评价

4.5.1误差来源

4.5.2精度分析

4.6本章小结

第5章 河道演变研究及影响因素分析

5.1河道演变研究

5.1.1基于古地图的清代河道演变

5.1.2基于遥感数据的现代河道演变

5.2河道演变影响因素分析

5.2.1自然因素

5.2.2人为因素

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2进一步的工作方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果