东洞庭湖湿地遥感动态监测研究

林业科学研究 2008,21(增刊):41~45Forest R esearc h

文章编号:1001 1498(2008)增刊 0041 05

东洞庭湖湿地遥感动态监测研究

朱晓荣1,3

,张怀清1*

,周金星

2

(1.中国林业科学研究院资源信息研究所,北京 100091;2.中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091;3.北京林业大学,北京 100091)

摘 要:应用陆地卫星TM 资料和遥感图像处理E rdas8.7软件,以监督分类、人机交互等方法提取东洞庭湖湿地各种类土地类型的面积及分布信息。采用图像复合分类监测、分类结果叠加监测和信息复合人机交互目视提取等方法研究了东洞庭湖1987 2004年湖区各种覆被类型的面积及其空间分布的动态变化。结果显示,1987 2004年东洞庭湖湿地在人工和自然状态下的植被演替和泥沙沉积的影响下湖面不断萎缩,引起区域性不同程度的湿地退化。关键词:遥感;动态监测;湿地;面积变化中图分类号:Q 148 S771.8

文献标识码:A

收稿日期:2007 12 15

基金项目:国家 十一五 科技支撑重点项目课题 湿地资源监测与评估技术研究 (2006BAD23B03);北京林业大学研究生自选课题基金(06JJ 021)

作者简介:朱晓荣(1982 ),男,江苏苏州人,主要从事湿地监测技术研究.

*通讯作者:张怀清(1973 ),男,湖南宁乡人,副研究员,硕士生导师,主要从事林业可视化模拟技术研究.

Satellite Re mote SensingM onitori ng Techniques on E ast Dongti nghuW etland

Z H U X iao rong 1

,Z HAN G H uai q i ng 2

,ZHOU J in xing

3

(1.Reasearch Insti tute of ForestRes ource In f or m ati on Tec hn iq u es ,CAF ,Beiji ng 100091,Ch i na ;

2.R esaserch In stitute of Forestry ,CAF ,Beiji ng 100091,Ch i na ;

3.Beiji ng Forestry Un i versi ty ,Be iji ng 100083,Ch i n a)

Abst ract :U si n g T M data and i m age process so ft w are E r das8.7,the E astDong ti n ghu w etland s area and distri b u ti o n i n f o r m ation w ere obta i n ed by m ethods o f Spectra l Ang le M apper and m an m achine interactive i n terpretati o n .The

dyna m ic changes of E astDongti n ghu w etland area and its spatia l d istri b uti o n bet w een 1987and 2004w ere stud ied by the m ethods of i m ages i n tegration ,i n teractive visua1i n terpretati o n and classificati o n resu lts overlay .The resu lts sho w ed t h at under the effects of vegetati o n succession and sedi m ent deposition ,the area of East Dongti n ghu w etland shrank conti n uousl y ,wh ich caused the reg ional deg rada ti o n of w etland to vary i n g deg rees .K ey w ords :w etland ;re m ote sensing ;dyna m ic change m onitori n g 东洞庭湖湿地主体东洞庭湖湖区是洞庭湖的主

体湖盆,最大湖水面积1328km 2

,约占洞庭湖区的一半,是一个调蓄过水型湖泊,汇集湖南湘、资、沅、澧四水,对长江水量有巨大调剂作用[1]

。本区湿地的特点,水域面积变幅很大,在夏季丰水期,浅水水域面积124k m 2

,深水水域530km 2

,而在冬季欠水期,浅水水域面积达460km 2

,深水水域194km

2[2]

。

同时由于泥沙淤积,大量人为活动的影响,湖泊面积逐年减少,湖床不断淤积抬高。相应地导致了湿地

容积变小,调洪能力降低,洪涝灾害加重等严重的生

态和社会问题。因此动态监测东洞庭湖湿地的面积变化,了解其发展趋势和演替,有助于更加合理地保护和开发利用洞庭湖湿地。

1 数据准备及处理

东洞庭湖湿地内部通行条件差,很难深人到湿地中心去实地调查,因而借助于遥感手段提取湿地

信息十分必要[3]

。同时由于本区湿地是属于河湖补

林 业 科 学 研 究第21卷

给性湿地。陆地地表过湿或者积水,水生植物和沼生植物依水深梯度呈圈带状连片分布,湿地夏相为单一明水地貌,在遥感影像上比较难识别,故而利用的都是冬季影像。本研究利用1987年12月31日、1996年12月7日和2004年12月13日的123-40幅T M影像数据进行洞庭潮湿地类型的目视解译和东洞庭潮湿地计算机分类。采用的遥感图像处理软件为ERDAS系统。

分别对各时相遥感资料对应其相应的地形图进行几何精纠正,统一坐标体系。叠加东洞庭湖区矢量图层制作得各时相遥感数字图像。根据各波段统计特征及假彩色合成效果选择了TM432波段进行假彩色合成,并进行线性拉伸、滤波等增强处理,获得最佳目视效果的各时相遥感图像[4]。

2 湿地信息提取

地理信息系统具有强大的数据输人、存贮、编辑、运算、查询、输出、更新及应用分析功能。本研究将遥感数据(包括图像及分类结果)和人工判读的图件输人地理信息系统,利用地理信息系统对遥感图像分类结果加以改进来提高精度,提取面积[5]。采用的地理信息系统软件为美国环境系统研究所开发的ARC/I N FO系统。

首先通过野外样区调查与当地资料相对照来确定各湿地类型的解译标志(表1),对卫星像片进行目视解译。

表1 东洞庭湖湿地解译标志(冬季)

湿地类型解译标志

水体深浅不一的蓝色,蓝黑色,黑色,形状各异,大小不一,边界清晰。

泥沙滩地浅灰色,蓝灰色,沿水体呈条带状,或者环湖水体,或江心片状,大小不一,边界清晰。草滩地深浅不一的红色,形状大小各异,边界有些模糊。

芦苇地呈棕色,或黄绿色,在12月影像上已收割的芦苇呈白色,灰色,有明显人为规则痕迹。林地(柳堤,杨树林)沿大堤长条状分布,图像上呈红色,深红色,个别区域边界模糊。

裸地主要是清理后种植杨树的区域,呈青灰色,有明显人为痕迹,边界明显。

然后利用表1的解译标志,结合地面调查资料,对1987,1996,2004年的三期遥感图像进行分类。如图1得到东洞庭湖区冬季湿地类型图,从图上可以看到,在湖区分布大范围的白色芦苇区约227.37km2,同时淡绿色的草滩地和灰色的泥滩地也有大量分布,绿色的林地(主要是杨树林)分布也比较大。相对的由于冬季低水位的影响,水面面积小。基本可以确定东洞庭湖2004年的永久性湖泊湿地面积仅为160.35km2。其永久性湖面仅占整个湖区面积的12.4%,湖区的淤积是非常严重的。

然后利用ARC/I N FO系统的ADS模块将目视解译结果图件进行数字化,再经过坐标转换,图幅拼接、编辑、改错,建立拓扑结构等步骤,统计出各类湿地的面积(表2)。

表2 东洞庭湖湿地类型面积

湿地类型

1987年

面积/km2百分比/%

1996年

面积/km2百分比/%

2004年

面积/km2百分比%

草滩地235.6718.98362.7029.22189.9815.30裸地 5.550.450.020.0020.38 1.64林地365.9029.47214.0617.24381.1930.71泥滩地264.3521.29142.7711.5084.87 6.84芦苇192.0715.47293.1323.61340.2927.41水面177.9114.33228.7718.43224.7418.10

3 湿地变化动态监测

对于动态监测洞庭湖地区,由于其尺度和光谱信息的要求,在实际操作中,主要是应用分类结果叠加的传统监测方法。

叠加分析是空间分析的常用方法,在统一地理坐标系的控制下,通过前后两个时相或多个时相东洞庭湖土地遥感监测图的叠加可以十分明显地反映各种湿地类型的增减状况了。

为便于区别,首先将不同时相的同种湿地类型赋予不同的颜色,可用3种方法进行叠加显示:一是利用图像叠加功能,将各时相湿地类型分布栅格图叠合,分析变化情况。该方法实际是像元间的复合,可较好地反映其增(减)变化,但未变化的共同部分因像元间的覆盖需通过图像动态连接显示;二是做前后湿地类型分布栅格图的差值、比值或相加处理,

42