基于SPOT5卫星影像的南四湖水体信息提取与土地覆被分类研究

论文摘要

南四湖是我国北方较大的淡水湖泊,是山东省最大的湖泊,也是南水北调东线工程的输水通道和重要调蓄水库。由于近年南四湖周边地区社会经济快速发展,各种用水量增多,工业排水、围垦、养殖等人工干扰,造成了南四湖水资源短缺,湖区大面积缩小,干旱、洪水频繁,水生生物锐减,湿地生态系统严重受损。随着人们对湖泊资源价值的逐步认识,保护湖泊生态环境势在必行。南四湖自然环境的治理和保护,不仅与湖区居民的生产、生活息息相关,而且对南水北调东线工程的建设和输水质量的保障具有重要作用。因此对南四湖水资源水环境进行深入系统的研究,利用遥感手段对南四湖湖区水生植被和土地利用现状进行研究可以为南四湖的保护提供科学依据。目前,对于南四湖湖面信息、土地覆被状况的全面研究开展的较少,现有少量的研究工作,采用早期TM卫星影像数据(分辨率一般在70米以上)、对南四湖湿地信息进行分类与研究,精度尚显不足。本研究利用2006年6月采集的SPOT5高分辨率遥感影像数据,围绕南四湖的围湖造田、水域面积变化、蓄洪调水能力、湖区土地覆被现状等生态环境问题,借助GIS与GPS定位结合地面观测数据,将遥感影像进行处理分析,对南四湖生态环境进行分析,定量研究了湖面信息变化,确定了土地覆被类型、面积、分布、功能,适时计算了南四湖围网养殖区的面积。本文提供了湖区生态系统及其生物多样性研究的本底数据资料,为湖区的生态环境动态监测及其生物多样性的保护和合理利用、湿地的恢复重建提供科学依据。主要研究内容与结论如下:(1)以南四湖2006年6月中旬的两景SPOT5多光谱卫星影像为数据源,借助ERDAS IMAGINE软件,对遥感影像进行几何校正、拼接、不规则分幅裁剪等预处理。(2)尝试比较多种分类方法,最终运用非监督分类与人工目视解译的方法对影像进行分类处理。在ERDAS软件中,先进行非监督分类,再将分类结果导入Arc View中,根据影像的纹理特征,参考实地调查资料,提取围网养殖区。运用实地调查记录检验分类结果,符合率达到83.3%。(3)依据分类结果绘制了南四湖土地覆被图,并且计算了各种类型的面积。南四湖大堤内总面积为1206.9km~2,其中开阔水域占总面积的45.54%,湿地植被面积占21.06%,围网养殖区面积占15.6%,无水区的村庄、农田和林地占17.8%。(4)在ENVI软件中,计算了湖区的归一化植被指数(NDVI),分析植被覆盖状况。(5)根据南四湖地物光谱特性曲线,在ENVI软件中采用决策树分类法,对南四湖水体信息进行分类提取。(6)分析南四湖水域面积减小,对湖泊调蓄洪水能力的影响。结果表明,水体向其他地物转化,会降低湖泊调蓄能力,为保护南四湖生态环境,必须禁止湖内土地围垦,控制围网养殖区,逐步恢复湿地植被。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和选题依据
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容和技术路线
• 第二章 研究区概况与数据资料
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 自然地理概况
• 2.1.2 南四湖流域水系
• 2.1.3 流域气候特征
• 2.1.4 社会环境概况
• 2.2 数据来源
• 2.2.1 卫星影像数据来源
• 2.2.2 实地调查资料
• 2.3 影像几何校正
• 2.4 图像拼接处理
• 2.5 图像分幅裁剪
• 第三章 南四湖区土地覆被类型分类与水生植被分布研究
• 3.1 南四湖区地物的光谱特征
• 3.2 遥感影像解译分类
• 3.2.1 非监督分类
• 3.2.2 人工解译
• 3.2.3 分类结果与检验
• 3.3 归一化植被指数（NDVI）计算
• 3.4 分类结果与统计分析
• 3.4.1 南四湖土地覆被类型与面积
• 3.4.2 各土地覆被类型空间分布特征
• 3.5 小结
• 第四章 南四湖流域水体信息提取研究
• 4.1 水体信息的光谱特征
• 4.2 南四湖水体信息提取
• 4.2.1 水体信息提取方法
• 4.2.2 决策树分类法提取水体
• 4.3 湖面信息变化及影响分析
• 4.3.1 围湖造田和围网养殖现状分析
• 4.3.2 土地覆被变化对湖泊调蓄洪水能力的影响估测
• 4.3.3 南四湖洪涝灾害减灾策略
• 4.4 南四湖水资源可持续利用对策
• 第五章 结论与讨论
• 5.1 内容和结论
• 5.2 有待完善的工作
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表