基本信息
- 項目名稱：
- 基于RS和GIS的海河流域下游濕地變化研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 由于濕地面積的現(xiàn)場測量在實際工作中難度較大，利用遙感手段提取濕地信息省時省力。本項目利用01-09奇數(shù)年海河下游遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合實地考察，在遙感圖像中提取了海河流域下游的濕地信息，對海河流域下游近10年的濕地變化進行統(tǒng)計，結(jié)果表明各類濕地變化幅度和變化速度都很大，而且都呈下降趨勢，從社會和自然兩個方面分析濕地變化的原因，提出保護濕地的建議，為近十年海河流域濕地數(shù)據(jù)填補空白。
- 詳細介紹：
- 海河下游主要包括濱海新區(qū)和一部分的天津市區(qū)，自天津濱海新區(qū)上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略以來,濱海新區(qū)在環(huán)渤海地區(qū)中的地位和作用快速提升。天津濕地面積大，種類全，濕地生態(tài)系統(tǒng)為物種多樣性提供了良好的生態(tài)環(huán)境，天津濕地在世界濕地等級中處于相當重要的位置。遙感技術(shù)在國內(nèi)飛速發(fā)展，利用遙感手段檢測土地利用變化是陸地遙感應(yīng)用范圍最廣泛的一種，濕地類型自身的性質(zhì)決定了現(xiàn)場測量面積在實際實施有諸多不便，相比通過實地調(diào)查手段統(tǒng)計面積，在高分辨率圖像上獲取面積的方法省時省力，雖然遙感圖像大部分也需要付費，但相對實地調(diào)查費用較少。 根據(jù)海河下游地區(qū)的實際情況，參照全國濕地資源調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)規(guī)中對濕地的分類標準，將海河下游濕地分成水庫、沿海灘涂、鹽田、坑塘、水田、養(yǎng)殖池、沼澤、灘地 、河流、水渠等幾大類。 主要利用美國Landsat衛(wèi)星的TM(ETM+)遙感數(shù)據(jù)，從圖像中提取濕地信息，得到海河下游濕地專題地圖。提取濕地信息主要方法為：首先利用新型水體指數(shù)法進行歸一化處理提取水體信息，然后采用基于紋理的面向?qū)ο蠓椒ê捅O(jiān)督分類相結(jié)合，對提取的水體進行細劃分。最后從各類濕地的面積變化、變化速度和變化幅度三方面進行詳細分析。 濕地面積主要變化趨勢可總結(jié)為以下幾點： （1）海河流域下游的濕地資源2001年為182989.17公頃，2009年為136609.29公頃，總體上呈減少趨勢，9年內(nèi)減少了25.35%。其中鹽田、坑塘、水田、養(yǎng)殖池類濕地的減少量占濕地總損失的72.72%。 （2）各類濕地面積遞減速度由大到小依次為：鹽田、坑塘、水田、養(yǎng)殖池（4216.15 公頃/年）、水庫（673.64 公頃/年）、沿海灘涂（508.60 公頃/年）、沼澤、灘地 （378.66 公頃/年）、河流、水渠（20.43 公頃/年）。 （3）各類濕地面積的減小幅度從大到小依次為：水庫 （7.17%）、沿海灘涂（4.01%）、鹽田、坑塘、水田、養(yǎng)殖池（3.65%）、沼澤、灘地 （1.04%）、河流、水渠（0.22%）。 濕地減少的原因可分為自然和人為兩種，其中人為因素作用是影響濕地面積變化的主導因素，比如沿海灘涂的變化在圖上較明顯，灘涂面積銳減，原來灘涂的位置現(xiàn)在大多為陸地，主要原因為天津沿海地區(qū)圍填海造成的，天津港的建設(shè)也對沿海灘涂造成破壞。 研究表明近十年天津濕地銳減嚴重，濕地生態(tài)系統(tǒng)已遭受嚴重破壞，必須引起政府和相關(guān)部門的高度重視，將海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和濕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合，最終實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：海河下游濕地資源是天津重要的自然資源，Landsat衛(wèi)星的TM(ETM+)遙感影像有豐富的空間信息和光譜信息，可滿足濕地調(diào)查的技術(shù)要求，濱海新區(qū)在經(jīng)濟高速發(fā)展同時也要注重濕地保護 基本思路：使用01-09奇數(shù)年5期TM(ETM+)遙感數(shù)據(jù)，按濕地分類標準將濕地分類，利用erdas等遙感圖像處理軟件，結(jié)合水體信息提取方法，從圖像中提取濕地信息，對濕地變化做定量分析，推測變化原因并提出保護建議
科學性、先進性及獨特之處
- 遙感技術(shù)具有大面積，多時相，同步的特點，利用遙感技術(shù)來研究濕地，能克服傳統(tǒng)點取樣的不連續(xù)性、時間不一致性以及濕地現(xiàn)場不易測量的缺點。提取水體信息時建立了新型水體指數(shù)模型，生成新型水體指數(shù)圖像對水體信息進行提??；對提取的水體信息進行分類時采用監(jiān)督分類與基于紋理信息的面向?qū)ο蟮哪：诸惙椒ńY(jié)合的方法，提高了分類精度，減少了人工解讀的工作量，結(jié)合實地考察信息，能較為準確快捷的獲取所需的研究信息，性價比高
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 結(jié)合國家科技支撐項目《海河流域河流污染物結(jié)構(gòu)緩沖能力診斷與重點區(qū)域案例應(yīng)用分析》，目前濕地的生態(tài)環(huán)境退化和可持續(xù)發(fā)展問題已成為當前濕地研究的焦點問題。開展?jié)竦貢r空變化監(jiān)測研究，可為生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學參考。本文的研究范圍是海河流域下游，包含當前經(jīng)濟快速發(fā)展的濱海新區(qū)。應(yīng)用遙感技術(shù)可以為濕地變化監(jiān)測提供豐富的數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)大范圍的濕地變化調(diào)查分析，省時省力。
學術(shù)論文摘要
- 本論文研究目的是綜合利用RS和GIS的相關(guān)技術(shù)查明并分析海河流域下游濕地的類型、面積、變化及原因。研究內(nèi)容包括濕地分類系統(tǒng)的確定，海河流域下游01-09奇數(shù)年LandsatTM影像數(shù)據(jù)的處理，濕地信息的提取和綜合分析，得出結(jié)論，提出保護性建議。 論文主要成果和創(chuàng)新點： 1.采用新型水體指數(shù)法提取水體信息，可以實現(xiàn)快速提取2.采用基于紋理的面向?qū)ο蠓椒ê捅O(jiān)督分類相結(jié)合進行水體分類，充分利用影像的光譜信息和紋理信息，可以提高分類精度3.初步查明海河流域下游濕地的類型、面積、變化和原因。得到了第一手數(shù)據(jù)，彌補了海河流域下游近10年來濕地動態(tài)研究的空白，得出海河下游濕地變化趨勢：海河流域下游的濕地資源2001年為182989.17公頃，2009年為136609.29公頃，總體上呈減少趨勢，9年內(nèi)減少了25.35%。其中鹽田、坑塘、水田、養(yǎng)殖池類濕地的減少速度最快，水庫減少幅度最大。 濕地減少的原因可分為自然和人為兩種，其中人為因素作用是影響濕地面積變化的主導因素，應(yīng)引起足夠重視，根據(jù)研究結(jié)果可推算濕地的發(fā)展過程和變化趨勢，為該區(qū)域以及天津市的環(huán)境保護和生態(tài)修復提供了輔助信息。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 1. 梅安新，彭望琭等。遙感導論[M]．北京：高等教育出版社，2001． 2. 史培軍，宮鵬，李曉兵等．土地利用／覆蓋變化研究的方法與實踐[M]．北京：科學出版社，2000，95-118． 3. 章孝燦，黃智才等．遙感數(shù)字圖像處理[M]．浙江：浙江大學出版社，2004． 4. 賈永紅，李芳芳．一種新的濕地信息遙感提取方法研究[J]．華中師范大學學報，2007,41(4)：641-644． 5. 陳劍波，曾明宇，石軍南．遙感和GIS 技術(shù)在廣東省濕地信息提取中的應(yīng)用．中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2010，29(1)：24-32． 6. 王海君，樂成峰．應(yīng)用基于紋理的面向?qū)ο蠓诸惸：椒ㄌ崛∷镄畔ⅲ乩砼c地理信息科學，2008，24(5)：40-43． 7. 丁鳳．基于新型水體指數(shù)（NWI)進行水體信息提取的實驗研究．測繪科學，2009，34(4)：155-157． 8. 鐘春棋，曾從盛．TM 影像濕地水體信息自動提取方法研究[J]．水資源研究，2007，28(4)：1-3． 9. 王志勇，趙慶良，鄧岳，陳會東．圍海造陸形成后對生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源的影響[J]．2004，17（6）：37-39．
同類課題研究水平概述
- 目前濕地變化研究已成為國內(nèi)外濕地研究的焦點。3S(GIS、RS、GPS)技術(shù)的發(fā)展和成熟為濕地動態(tài)研究提供了強有力的技術(shù)支撐。 利用遙感技術(shù)RS進行濕地研究，具有更新時間快，對濕地無破壞，可對濕地生物的資源分布、生長狀況及變化進行動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)點。因此,世界各國在濕地資源的調(diào)查研究中廣泛采用遙感技術(shù)。GIS處理空間數(shù)據(jù)具有動態(tài)性、多維性和系統(tǒng)性等特點,尤其是利用其獨特的全方位、大尺度的空間分析功能,可以設(shè)計濕地資源與環(huán)境信息系統(tǒng)及建立濕地專題信息系統(tǒng)。國內(nèi)外很多專家學者采用MSS、TM、ETM以及CBERS-02的衛(wèi)星遙感影像，通過RS和GIS專業(yè)處理軟件來提取濕地信息。 我國濕地研究起步較晚，發(fā)展正逐步完善。關(guān)于濕地的動態(tài)變化研究還只是局部區(qū)域的研究，沒有形成系統(tǒng)和規(guī)模，何書林利用TM和ETM三期影像圖，研究了艾比湖流域濕地變化，比較全面的了解了艾比湖流域濕地資源面積狀況、功能特征以及濕地效益價值；孫永軍利用MSS、TM和ETM三期衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對黃河流域濕地進行了遙感動態(tài)監(jiān)測研究，為黃河流域生態(tài)環(huán)境綜合評價提供了科學依據(jù)；張亞琳利用MSS、TM、ETM以及CBERS-02四期遙感數(shù)據(jù)，提取了廣東省濕地現(xiàn)狀信息，提出了濕地生態(tài)保護和綜合防治措施，以實現(xiàn)廣東省濕地資源的可持續(xù)發(fā)展；周連義采用五期南京地區(qū)Landsat MSS和TM數(shù)據(jù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)、土地利用及野外踏查資料，采用決策樹分類方法，提取南京濕地，分析了1979年—2004年來南京濕地的時空變化特征；此外還有其他學者對洪湖、萊州灣、新疆等地的濕地進行過動態(tài)研究，而關(guān)于海河流域下游的濕地動態(tài)變化還沒有人做過相應(yīng)研究。 關(guān)于濕地信息提取的方法，目前國內(nèi)也有很多研究。賈永紅針對多光譜影像水體信息提取,提出了基于濕度分量與水體光譜特征的濕地信息提取方法；何書林采用監(jiān)督分類中最大似然法進行水體信息的分類；鐘春棋使用(TM2 + TM3 )/ ( TM4 + TM5 ) > 2. 0的方法，區(qū)分水體與全部居民地的陰影和山體陰影；丁鳳提出了新型水體指數(shù)法提取水體信息，具有較高的精度。 國外濕地研究起步較早，發(fā)展比較完善，美國在20世紀90年代就建立了路易斯安娜濕地恢復空間決策支持系統(tǒng)(SDSS)。各國對一些重要濕地保護區(qū)進行的都是比較系統(tǒng)的研究，建立了相應(yīng)的濕地信息系統(tǒng)。
