浅水型湖泊湿地景观季节变化分析

为阐明水位和植被生长状况的季节变化对湖泊湿地景观格局所产生的影响,以浅水通江湖泊安徽菜子湖为例,选取相邻年份不同月份的SPOT-5影像,基于RS/GIS解译得到湖泊湿地景观图,统计分析不同季节的湿地景观结构及其相互转化,并利用Fragstats景观格局分析软件从景观和类型2个层次探讨不同季节的湿地景观格局指数变化。结果表明,菜子湖湿地景观以水体为主,受到湖泊水位和植被生长状况影响,湿地景观结构发生明显的季节变化;湖泊湿地景观的季节变化是以不同类型之间的可逆转移实现的;随着湿地景观结构的改变,类型和景观2个层次的景观格局指数也发生季节性波动。该研究可为长时间序列浅水型湖泊湿地景观变化研究中的遥感影像选取提供科学依据。     

基于遥感监测的黄河三角洲湿地演变分析研究

为保护黄河三角洲湿地生态系统,掌握湿地变化趋势,以 1986—2018 年间 15 a 卫星遥感影像为数据源,通过 ERDAS 9.0 和 ArcGIS 10.3 平台开展黄河三角洲湿地遥感解译,建立土地利用转移矩阵,分析黄河三角洲湿地面积和分布格局及变化特征。结果显示：湿地是黄河三角洲主要生态系统类型,主要分布在沿海区域, 与 20 世纪 80 年代相比,黄河三角洲湿地面积整体下降,其中自然湿地萎缩严重,人工湿地增长迅速,湿地面积和结构均发生较显著变化,而区域土地资源开发是湿地结构变化的主要因素。研究成果表明：基于遥感解译,采用 ERDAS 9.0 和 ArcGIS 10.3 平台能快速获取较多湿地类型信息,提高提取精度,可为大范围土地利用分类研究提供方法参考。     

基于遥感的海南本岛植被覆盖度时空变化及其地形效应研究北大核心CSCD

植被覆盖在维持生态系统结构稳定和防治水土流失等方面发挥着重要的作用,海南自1988年建省以来迅速发展,导致海南岛植被覆盖也产生了巨大的变化.为揭示海南本岛地形因子对植被覆盖度的影响以及为海南本岛进一步制定合理的生态环保策略提供依据,基于1988、1998、2008、2017和2020年Landsat-TM/OLI多光谱影像,以海南本岛为研究区域,采用归一化植被指数和像元二分模型进行植被覆盖度提取,通过线性趋势分析海南本岛近30a植被覆盖变化特征.并结合30 m_DEM获取的海、坡度和坡向数据,来进一步探讨海南本岛植被覆盖度在不同地形因子条件下的空间分布特征.结果表明:①1988～2020年海南岛平均植被覆盖度介于0.58～0.88之间,整体呈先下降后上升趋势;②海南岛高植被覆盖主要分布于海南岛中部、西南部和东南部地区,低植被覆盖主要出现在居住区、沿海地区等人为干扰因素较高的地区;③海南岛各等级植被覆盖均随海拔的增加而不断降低,在海拔小于100 m的区域分布面积最大;坡度为0～5°时植被覆盖面积达到最大值,随着坡度的增加,植被覆盖面积呈减少趋势;各等级植被覆盖在阴坡和阳坡的分布面积变化差异不大,主要以高植被覆盖类型为主.     

1980~2018朝鲜半岛西海岸滨海湿地演化分析

环黄海湿地是东亚—澳大利西亚水鸟迁徙廊道的重要组成部分,在全球生物多样性保护方面具有不可替代的作用。研究利用Landsat 系列遥感影像,集成面向对象和决策树分类方法对遥感影像进行解译,得到1980~2018年5个时期朝鲜半岛西海岸湿地分布数据集,对朝鲜半岛西海岸滨海湿地变化特征进行解析,并对比分析朝鲜和韩国不同体制和发展水平差异下的湿地演变驱动因素,以期为环黄海滨海湿地生态系统管理和可持续发展提供科学参考。研究结果表明：朝鲜半岛西海岸主要湿地类型为自然湿地,占研究区总面积的41.1%,以滩涂为主;近40 a间朝鲜半岛西海岸自然湿地面积呈减少趋势,损失1094.4 km²;人工湿地面积呈快速增加趋势,相对增加45.1%;受国家体制、政治、人口和经济等影响差异,朝鲜自然湿地多转化为耕地,而韩国自然湿地多转化为人工表面;人类活动对湿地的直接占用是该地区湿地损失最主要的因素,需加强管控和科学利用海岸带资源。     

基于面向对象分类方法的乌苏里江流域中俄跨境区域湿地景观动态研究

选取乌苏里江中下游干流50km缓冲区为研究区,以1989、2000和2013年的Landsat TM、OLI遥感影像为数据源,利用面向对象的分类方法获取湿地信息;在GIS技术支持下,选取斑块类别面积(CA)、面积所占比例(PLAND)、最大斑块面积指数(LPI)、平均斑块面积(AREA-MN)、斑块数(NP)、斑块密度(PD)等景观格局指数,分析了研究区1989~2013年湿地的景观格局动态特征。结果表明:面向对象的分类方法能够准确提取湿地信息,并且有效地避免"椒盐现象";1989~2013年,该区水田、水库/坑塘、运河/水渠、灌丛沼泽增加和河流、湖泊、草本沼泽、森林沼泽减少;大量草本沼泽转为水田为该区湿地变化主要特征;1989年湿地类型以草本沼泽为主,2013年水田的斑块面积略高于草本沼泽斑块面积;湿地景观变化区主要分布于中国一侧的挠力河流域和穆棱河流域;天然湿地景观破碎化程度逐年加深,人工湿地景观趋于聚集,人为干扰是导致湿地景观格局变化的主要动力;中俄两国境内湿地景观变化程度差异显著,中国境内大量天然湿地转为人工湿地;俄罗斯境内的湿地变化微小,天然湿地保存较好。农田垦殖是导致两国湿地景观破碎程度差异的主要原因。     

基于TM 影像和DEM 的白碱湖湖面变化模拟

史前时期, 在石羊河下游存在着一个面积广大的统一终端湖--猪野泽, 随着气候的变化和人类活动的加剧, 猪野泽逐渐分裂、瓦解并最后完全干涸, 遗留下众多的终端湖残迹, 白碱湖为其中规模最大、干涸最晚者。以TM 遥感影像为数据源, 通过影像增强, 突出了白碱湖北岸岸坡上呈水平平行状分布的一组色调相间变化的条带。经过判读、对比分析和在GPS 导航下的实地考察, 其中的8 条被确认为曾经的湖岸线。利用该地区1∶5 万DEM , 读取这些湖岸线现代条件下的高程, 并在GIS 中对各湖岸线相应的湖面面积和水量进行了计算。结果表明, 白碱湖湖面的最高高程约1 320 m , 相应的最大湖面面积为1 600 km ², 其后经历过多次规模不等的退缩, 直至上个世纪完全干涸。     

现代黄河三角洲类圆形植被斑块时空动态遥感分析

斑状植被在世界范围内的干旱半干旱区、海岸滩涂均有分布。近年来,有关斑状植被形成、时空格局演替的研究受到了越来越多的关注。斑状植被分布及其时空动态是其中重要的研究方向之一,它是植被演替机制研究的基础,也是表征生态系统中植被长期变化的关键指标之一。以现代黄河三角洲类圆形植被斑块为研究对象,将其分为裸斑区、明显类圆形植被斑块区和隐性类圆形植被斑块区等三大类,通过1996、2005、2007、2010和2012年5个时相多源遥感影像的人机交互目视解译,首次给出了现代黄河三角洲这三大类区域的分布范围,在此基础上分析了其时空动态。结果表明:现代黄河三角洲类圆形植被斑块在空间分布上存在明显的梯度分布和动态演替规律,具有海域—光滩—裸斑区—明显类圆形植被斑块区—隐性类圆形植被斑块区高程梯度分布的普遍特征;类圆形植被斑块的直径、植被覆盖度、植被平均高度以及土壤全盐量可作为判别新老斑块的直观标志;10m、5~6m分辨率的多光谱图像能够较好划分3种类圆形植被斑块区,但对于斑块面积变化的测量精度仍显不足,1m甚至更高分辨率图像的运用将会弥补这一缺陷。研究结果可为将来现代黄河三角洲斑状植被格局及演替机制的深入研究提供参考。     

基于Landsat影像的连云港1984-2018年海岸线时空变化分析北大核心CSCD

连云港是国家首批对外开放的滨海城市。针对当前对连云港海岸线变化研究存在成果较少、时间序列不足以及缺乏土地利用与海岸线的相互作用关系探究等问题,基于1984-2018年Landsat 5、7和8影像数据,解译连云港近35年海岸线空间分布,从长度、分形维数两个方面分析了海岸线的时空变迁,并结合GlobeLand 30土地覆盖数据,从土地利用程度、转移矩阵两个方面探究海岸线时空演变特征。结果表明:1984-2018年间,连云港海岸线总长度共增长了36 km,从2000-2010年到2010-2020年海岸线年平均增长率由0.14 km/a增长至0.95 km/a;海岸线分形维数由1.05增至1.08,海岸线复杂度和曲折度均有所增加;土地利用强度的变化率由2.48%增至5.46%;发生土地利用转移的面积由208.56 km^(2)增加至939.11 km^(2),耕地和人造地表的增加很大程度上使海岸线向海推进。     

基于短基线DInSAR的白鹤滩库区蓄水期滑坡隐患广域快速动态识别北大核心CSCD

白鹤滩水电是国内继三峡水电站之后的第二大水电站,于2021年4月开始蓄水,水位上升约150 m,库区运行期随着水位线的快速变化,改变了库区的地质环境,极易引发突发性的地质灾害。为了保障水电站的正常运行及库区的居民生命财产安全,需要对库区进行快速动态的地质灾害识别。因此,基于短基线DInSAR方法对金沙江流域白鹤滩库区重点库岸段(葫芦口—象鼻岭地段)蓄水期展开了地质灾害隐患识别。通过Sentinel-1A/B数据进行联合监测,将重返周期提高到6 d1景,获取了研究区蓄水期2021年4月至11月共66景数据,结合SRTM DEM数据进行基于同一主影像的DInSAR处理,再将干涉对进行组合分析以达到快速动态的形变监测。最终共识别出92处存在显著形变的强形变区,均分布在金沙江两岸,其中8个强形变区域已被目前最高水位线800 m淹没,38个强形变区域位于水位线附近,部分出现小规模塌岸。同时选取了4个持续形变的区域结合实际地形地貌进行分析,发现形变迹象较为明显,且强形变区域位置与DInSAR方法监测结果相吻合,证明了将DInSAR方法应用于快速动态的发现新隐患点的情况的可行性,进行了蓄水期灾害分析与监测预警对保障白鹤滩水电站的正常蓄水发电具有重要意义。采用该方法进行广域地质灾害高效快速动态监测,在第一时间发现隐患点并进行定性分析,为水库岸蓄水期因水位变化引起的突发性潜在地质灾害的识别提供了一种新思路。     

Monitoring the dynamics of wetland inundation by random sets on multi-temporal images

General models are required for better understanding the dynamics of wetland inundations and their water regimes. Extraction by imagery snapshots and use of a crisp data model do not value the inherent uncertainties in space and time. This study addresses parameterization of a mixed Gaussian random set model in a multi-temporal analysis. The model is applied to monitor annual variation of wetland inundation extents from a series of Landsat TM images in 2004 and HJ images in 2009 on the Poyang Lake national nature reserve (PLNNR) in China. We use related indices to represent spatial uncertainties of inundated areas and to delineate the transition zone between wetland vegetation and open water. The PLNNR water regime is investigated by accumulating a series of random sets during one year and determining the water covering days (WCD) at the pixel level. Random sets provide detailed spatial configurations of the WCD which has a strong negative correlation with the underwater DEM. Comparing 2004 and 2009, the study shows that almost half of the PLNNR area experienced drought. We conclude that the mixed Gaussian random set model with three components presented in this study serves as a general method to parameterize the random set model for large datasets. Moreover, it is well suited to capture detailed information on spatial temporal dynamic of wetland inundation and contributes to our understanding of wetlands water regimes from multi-temporal images.     

鄱阳湖基础地理信息系统的研究与开发

结合鄱阳湖基础地理测量成果,充分利用鄱阳湖地形、水文、植被等要素信息,探讨了应用地理信息系统、遥感、数据库和虚拟现实等技术,设计开发鄱阳湖基础地理信息系统,实现鄱阳湖区域各类数据的一体化管理、展示、查询和专题分析,为各部门研究、保护和开发利用鄱阳湖提供了信息服务。     

Correlation Analysis of Vegetation Physical Parameters and Polarization Decomposition Parameters based on Grey System Theory：#br# A Case Study in Poyang Lake Wetland

based on the Grey System Theory,combing the three periods(2013,2015,and 2016) of the Radarsat-2 Polarimetric SAR(PolSAR) data and the vegetation physical parameters data collected from Poyang Lake wetland,we established the relationship model for the vegetation physical parameters with vegetation biomass and the polarization decomposition components,respectively.We analyzed the contribution of different vegetation physical parameters to biomass accumulation and their influence on polarization decomposition components.The results show that from the vegetation growing faster to slower stage,the plant parameters and underlying surface parameters are the main factors that contribute to the vegetation biomass accumulation.The main effective factors for the polarization decomposition components are the land surface parameters and the stem parameters.The parameters of field sampling are analyzed and determined based on the larger correlation degree data at each stage.     

基于遥感技术的鄱阳湖面积库容估算

首先使用基于图像间逻辑运算的水体提取方法提取出鄱阳湖水体;然后将提取的水体转化为矢量格式并统计得到鄱阳湖面积;最后,将提取出的矢量水面节点处的高程值进行插值得到的水面高程图与DEM相减,得到水深图,再根据水深图和栅格大小便可得到鄱阳湖的库容。实验结果表明,本文方法可以很好地提取出鄱阳湖水体,对于鄱阳湖面积与库容的估算,估算的结果与其他学者的结果相比偏大11%左右。文中提出的利用TM影像和DEM对鄱阳湖面积和库容进行估算的方法,可作为水域动态监测的一个新思路。     

一种无线传感器网络在鄱阳湖水环境信息监控系统中的应用

针对当前鄱阳湖水环境信息监控的现状,提出一种无线传感器网络系统方案。对鄱阳湖水域水环境信息进行自动化采集,实时远程监控。为环境监测提供全面、实时的水环境信息。     

基于灰色系统理论的植被物理参数与极化分解参数的关联分析

结合灰色系统理论，基于3期（2013、2015和2016年）鄱阳湖湿地植被物理参数数据和RADARSAT-2极化SAR影像数据，分别建立植被生物量、极化分解分量与鄱阳湖植被物理参数的关系模型，并分析不同植被物理参数对生物量积累的贡献和对极化分解分量的影响。结果表明：在植被生长旺盛初期阶段到旺盛稳定阶段，对植被生物量积累贡献较大的主要是植株参数和下垫面参数，对极化分解分量影响较大的主要是下垫面参数和茎秆参数,并根据各阶段较大关联度数据合理地分析和确定了野外采样参数。     

基于灰色系统理论的植被物理参数与极化分解参数的关联分析

结合灰色系统理论,基于3期（2013、2015和2016年）鄱阳湖湿地植被物理参数数据和RADARSAT-2极化SAR影像数据,分别建立植被生物量、极化分解分量与鄱阳湖植被物理参数的关系模型,并分析不同植被物理参数对生物量积累的贡献和对极化分解分量的影响。结果表明：在植被生长旺盛初期阶段到旺盛稳定阶段,对植被生物量积累贡献较大的主要是植株参数和下垫面参数,对极化分解分量影响较大的主要是下垫面参数和茎秆参数,并根据各阶段较大关联度数据合理地分析和确定了野外采样参数。     

基于高光谱数据和MODIS影像的鄱阳湖悬浮泥沙浓度估算

本文旨在寻找悬浮泥沙浓度的MODIS遥感影像估算模型,并利用实测的高光谱数据对其敏感波段和反演模型进行测试和验证。以鄱阳湖为研究区域,利用光谱数据进行分析,为利用遥感影像建模提供依据。进一步利用同步进行的鄱阳湖水质采样分析与MODIS影像中等分辨率各个波段反射率及其组合进行相关分析,寻找反演悬浮泥沙浓度的敏感波段。实验表明,MODIS的第一波段反射率对于悬浮泥沙浓度有很好的匹配(R² = 0.91; n = 25),进而建立了鄱阳湖地区的悬浮泥沙浓度遥感定量估算模型。利用估算模型和鄱阳湖地区历史MODIS影像,得到了鄱阳湖悬浮泥沙浓度分布图。基于对汛期鄱阳湖悬浮泥沙浓度的连续监测,可对长江倒灌入鄱阳湖现象的形态进行观测。     

鄱阳湖面积的卫星遥感估计及其与水位关系分析

鄱阳湖水位变幅巨大,近年来旱涝灾害严重,对其进行实时监测具有重要意义。MODIS遥感数据时间分辨率很高,在水体动态监测中具有明显优势。水体提取方法多种多样,在比较不同水体提取方法的基础上,最终选用改进的归一化水体指数(MNDWI)的方法进行鄱阳湖水体提取;利用2000~2010年40期MODIS数据分析了鄱阳湖这10 a的水面面积年际演变特征及季节性变化特征,同时结合同时期的水位数据,建立了鄱阳湖面积-水位关系的模型。与地形图量测结果的对比表明,遥感解译的鄱阳湖水体面积-水位关系与根据地形图分析建立的面积-水位关系具有较好的一致性。     

Satellite-based detection of water surface variation in China’s largest freshwater lake in response to hydro-climatic drought

Poyang Lake, the largest freshwater lake in China, is an important water resource and iconic ecosystem in a region that has been subjected to extreme drought in recent years. The lake’s inundation area is heavily influenced by basin rainfall and also by the Yangtze River’s water flows. Exploring the lake’s inundation variation in response to drought conditions is of great importance for developing effective management planning for local water resources and for mitigating future drought. Here we demonstrate how satellites can reflect the lake’s inundation changes and processes under typical hydro-climatic droughts. Using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) medium-resolution data collected between 2000 and 2011, we documented the tempo-spatial variation characteristics of water inundation areas and two typical droughts in 2006 and 2011. 2006 was a hydrologic drought year, which occurred due to an abnormal change in the Yangtze River’s water flows. A dramatic shrinkage of the inundation area mainly occurred in autumn and winter. In contrast, 2011 was a hydro-climatic drought year, which resulted from the complicated influence of both the Poyang Lake basin and Yangtze River. The lake shrinkage appeared more severe during spring–summer, when about 70% of the inundation area disappeared before July. The results should be valuable for ecological conservation and water resource management in the Poyang Lake region.