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羌塘高原湿地信息提取与典型湿地变化分析

赵志龙  
【摘要】:湿地是地球表层生态系统的重要组成部分,是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一。全球湿地资源约有80%正在退化或丧失,湿地生态系统已成为世界上受威胁最为严重的生态系统之一。作为全球变化敏感区和亚洲生态安全屏障的青藏高原,其湿地面积约为13.19×104km2,是我国重要的湿地分布区之一。在20世纪80年代之前,青藏高原湿地的研究通过科学考察等形式对湿地类型、面积、地形、土壤、气候、动植物区系等方面开展了基础调查。自1980s后,遥感技术被引入到青藏高原湿地研究中。它凭借自身所具有的观测范围广、信息量大、获取信息快、可比性强的优点,在而后的青藏高原湿地类型转变、面积变化、景观格局演变、生态环境监测等研究中得到了较为广泛的应用。羌塘高原是世界屋脊青藏高原的主体部分,北起昆仑山、南抵冈底斯—念青唐古拉山、东自怒江分水岭、西到帕米尔高原,总面积58.6×104km2,占青藏高原总面积的1/4。羌塘高原湿地系统是高原湿地的典型代表。其内部湿地类型丰富,尤其是湖泊湿地众多,是世界上湖泊数量最多、湖面最高的高原湖区,世界上海拔最高的内流区,湖泊面积达2.14×104km2,占我国湖泊总面积的1/4以上。本文以1990、2010两期Landsat数据以及1972-2012年多期Landsat数据对青藏高原湿地的典型代表羌塘高原湿地系统及其典型湿地开展了相关遥感信息分析。得出以下结论: (1)本文对羌塘高原湿地信息遥感提取的实验样区—卫星轨道号145/37区域的最佳波段组合方式开展了相关探讨,并通过单波段信息量、多波段相关系数、OIF最佳指数的对比分析得出345波段组合为最佳波段组合。并综合考虑卫星轨道号145/37区域光谱的实际特征,并经过反复实验,最后得出TM影像第5波段、第4波段和第3波段分别赋予RGB后合成的假彩色影像接近真实地物的颜色,色调明亮、层次清晰、易于解译,是最佳的波段组合,适用于羌塘高原湿地的遥感监测工作。 (2)本文探讨了适用于羌塘高原湿地遥感研究的最佳分类方法。分别使用ISODATA分类法、最大似然分类法、神经网络分类法、支持向量机分类法、决策树分类法和面向对象图像分类法对实验样区—卫星轨道号145/37区域内的湿地系统进行了信息分类提取。通过各分类方法在湿地总体分类精度和各湿地类型的分类精度以及实地结果对比,本文认为面向对象图像分类法是适用于羌塘高原湿地信息提取实验样区的最佳分类方法,它具有较高的总体分类精度和水体、沼泽等湿地类型分类精度,避免了冰雪覆盖区和山体阴影区混入到水体、沼泽等湿地类型中,并且使得所提取的湿地几何形态更加平滑,更加符合实际状况。 (3)本文运用最佳波段组合方式和最佳分类方法对羌塘高原内的典型湖泊湿地托和平错湖1972-2012年的湖泊面积变化状况开展了遥感提取分析,得出:1、托和平错湖泊面积变化趋势总体呈先萎缩后扩张的态势;2、1972-1998年托和平错的湖泊面积总体呈持续下降态势;3、1999-2012年托和平错的湖泊面积总体呈持续扩张态势,其中1999-2000年是托和平错湖泊面积的急剧扩张期。同时,本文指出,降水、气温变化与托和平错湖泊面积变化有较好的正相关关系,其中,降水是驱动羌塘高原典型湿地变化的主要影响因素。 (4)本文运用最佳波段组合方式和最佳分类方法对羌塘高原内的典型沼泽湿地新藏线1008里程碑处附近沼泽1976-2010年的面积变化状况开展了遥感提取分析,得出:1、新藏线1008里程碑处附近沼泽的面积变化趋势总体呈先萎缩后扩张的态势;2、1976-1992年新藏线1008里程碑处附近沼泽的面积呈下降态势;3、1992-2010年新藏线1008里程碑处附近沼泽的面积呈持续扩张态势。同时,在与其它青藏高原湿地遥感研究对比中,本文所选用的遥感数据类型、波段组合方式和图像分类方法均显示出一定优势,并拥有较高的沼泽湿地、水体湿地的分类精度。


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