基于Landsat影像的1987-2016年武汉市湖泊面积动态变化分析

摘要

近年来，湖泊受到全球气候变化和区域人类生产生活等影响，湖泊已呈逐渐萎缩的趋势，湖泊萎缩严重影响着周边生态系统及生态环境安全，这是当代人类所面临的重要环境危机之一。影响湖泊这一变化的主要原因就是气候变化和人类活动。因此，对湖泊实现及时且精确地动态监测，对科学合理地开发利用、监管保护湖泊资源显得尤为重要。武汉，历来被称为“百湖之市”，湖泊众多，湖泊资源丰富，但由于城市化发展迅速、人口显著增长、湖泊过度开发以及湖泊自然演化等因素，武汉湖泊的生态环境遭受到了非常严重的破坏，景观结构发生了很大的变化，一定程度上损坏了湖泊天然的调蓄功能，带来诸多环境和生态问题，研究武汉湖泊面积长时期的时空动态变化，对于武汉市湖泊资源的保护以及城市经济的可持续发展等方面具有非常重大的意义。　　本文选取武汉市为研究区，利用长时间序列遥感影像，利用改进的归一化差异水体指数（MNDWI），结合GIS技术，与人工目视解译相结合，对大于0.013 km2的武汉市湖泊面积进行提取，获取1987-2016年武汉市湖泊空间分布图，对武汉市湖泊、武汉市远城区湖泊、武汉市主城区湖泊面积变化及其变化特征进行分析，并结合气象数据、历史数据，从气候变化和人类活动两方面对武汉市湖泊面积变化进行驱动因素分析。本文主要结论如下：　　（1）1987-2016年武汉市湖泊面积在不断地变化，总体呈下降的趋势。1987年武汉市湖泊面积为964.52 km2，到2016年湖泊面积为906.89 km2，共下降了57.64 km2， 2002年湖泊面积达到最高值，面积为1170.64 km2，2014年湖泊面积最小，面积仅为730.19 km2；其中1997-1998年湖泊面积增长的速度最快，而2005-2006年湖泊面积减少速度最快。　　（2）1987-2016年武汉市主城区湖泊面积呈现明显减少的趋势，主城区湖泊在不断的萎缩。1987年主城区湖泊面积为154.20 km2，到2016年湖泊面积仅为81.00 km2，共下降了73.20 km2，湖泊面积萎缩了将47%；1991年主城区湖泊面积达到最高值，面积为186.49 km2，2014年湖泊面积最小，面积仅为77.83 km2，湖泊最大面积与最小面积相差108.65 km2；2005-2006年湖泊面积减少速度最快，而2014-2015年湖泊面积增长的速度最快；1987-2016年武汉市远城区湖泊面积总体也是呈微弱下降的趋势，其湖泊面积变化趋势与武汉市湖泊面积变化趋势基本相同，但武汉市远城区湖泊面积变化的幅度更大一些。　　（3）1987-2016年南湖面积呈现先迅速下降后逐渐趋于稳定的趋势，1987年南湖面积为15.43 km2，至2016年湖泊面积仅为7.13 km2，共减少了8.30 km2，湖泊萎缩了53.80%；1987-2016年沙湖面积呈现明显减少的趋势，1987年沙湖面积为8.29 km2，至2016年面积仅为2.29 km2，共减少了6.00 km2，湖泊萎缩了72.37%，湖泊缩减的情况尤为严重。　　（4）气候变化与人类活动共同导致湖泊面积的变化；对武汉市湖泊、武汉市远城区湖泊而言，年降水量对其湖泊面积变化具有波动性影响，但对武汉市主城区湖泊面积变化影响较小；而武汉市主城区湖泊面积变化主要受气温与人类活动影响，其中人类活动影响较大些，武汉房屋建筑施工面积、武汉年常住人口与其湖泊面积呈负相关。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

2 理论与方法

2.1 遥感影像水体提取的理论和方法

2.2武汉市湖泊水域遥感提取

2.3 湖泊演变

2.4 驱动因素分析

2.5 本章小结

3 武汉市湖泊面积遥感提取

3.1 研究区概况

3.2 数据收集及预处理

3.3湖泊面积提取流程

3.4 本章小结

4 武汉市湖泊面积时空变化分析

4.1 武汉市湖泊面积动态分析

4.2 武汉市主城区、远城区湖泊面积动态分析

4.3 武汉市典型湖泊面积动态分析

4.4 本章小结

5 湖泊面积变化驱动因素分析

5.1 气候变化

5.2 人类活动

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成成果