淺析濕地信息遙感提取及動態(tài)變化分析方法

成勝偉　孫艷紅　張曉

摘 要 濕地，是生態(tài)系統(tǒng)多樣性的重要組成。如何利用遙感技術(shù)獲取高精度的濕地信息，是濕地遙感研究中的重要內(nèi)容之一。近年來黃河三角洲的濕地在空間分布和利用類型方面變化較大。本研究基于1989年、1995年和2000年的 Landsat TM 遙感數(shù)據(jù)，采用監(jiān)督分類和目視解譯相結(jié)合的方法，完成了無棣縣濕地信息提取和濕地類型分類。結(jié)果表明，無棣縣濕地在研究期內(nèi)的時空變化較為顯著。整體上，濱海濕地、沼澤濕地等自然濕地呈減少趨勢，濕地退化現(xiàn)象嚴(yán)重；而人工濕地面積卻呈逐漸增長趨勢。天然濕地?cái)?shù)量減少、功能退化的趨勢仍在繼續(xù)，保護(hù)有限的天然濕地資源刻不容緩。

關(guān)鍵詞 濕地 遙感 黃河三角洲 無棣 時空變化 濕地轉(zhuǎn)移

一、前言

本文結(jié)合遙感信息技術(shù)的特點(diǎn)，對無棣縣濕地資源的分布狀況進(jìn)行宏觀的制圖，通過對1989～2000年的濕地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，揭示不同類型濕地動態(tài)變化特征，分析無棣縣各濕地類型之間及濕地和其他用地類型之間的轉(zhuǎn)換，對于識別濕地退化規(guī)律、完善濕地遙感監(jiān)測體制，及開展?jié)竦厣鷳B(tài)恢復(fù)等研究具有重要意義。

二、研究現(xiàn)狀及分析

近20年來，已廣泛用于濕地資源調(diào)查、識別等研究中。遙感影像種類多，數(shù)據(jù)復(fù)雜，如何克服傳統(tǒng)遙感解譯方法的不足，深化分類新方法、新技術(shù)在濕地定量化研究中的應(yīng)用，解決多類濕地智能化提取并滿足一定的分類精度和效率，是濕地遙感監(jiān)測研究的關(guān)鍵問題之一。

三、研究區(qū)域概況

無棣縣位于山東省北部，瀕臨渤海，是黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和山東藍(lán)色半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)綜合開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。界于北緯37°41′～38°15′，東經(jīng)117°30′～118°03′之間?？h域內(nèi)有貝殼堤島與濕地省級自然保護(hù)區(qū)、黃河島濕地公園等濕地系統(tǒng)，濕地資源豐富。

四、濕地信息提取方法

（一）數(shù)據(jù)源

空間數(shù)據(jù)的提取是生成地學(xué)信息圖譜的基礎(chǔ)，即具有一定采樣時間間隔的空間數(shù)據(jù)是土地利用圖譜生成的基礎(chǔ)。美國陸地衛(wèi)星Landsat TM 影像具有較高空間分辨率、波譜分辨率以及極為豐富的信息量和較高定位精度，能滿足農(nóng)、林、水、土地等不同專業(yè)需求。本研究選取1989年4月、1995年9月和2000年4月的黃河三角洲TM影像為主要信息源提取濕地信息。

（二）圖像預(yù)理處

1.幾何校正。影像投影采用北京54坐

標(biāo)系。用1∶5萬地形圖對數(shù)字圖像做 Image to Map 幾何校正，選取了30個地面控制點(diǎn)（ GCP） ，在誤差小于10m 的條件下，用雙線性內(nèi)插法對圖像進(jìn)行30m重采樣。

2.圖像裁剪。利用無棣縣的裁剪標(biāo)準(zhǔn)影像創(chuàng)建ROI，本研究所用影像中背景值為255且數(shù)據(jù)為byte類型，故選取1～254為ROI范圍，直接 Reconcile ROIs via maps，將ROI導(dǎo)出為evf。利用ROI的矢量圖層對研究影像進(jìn)行掩膜，得到無棣縣范圍，便于研究和減少計(jì)算量。

（三）監(jiān)督分類法提取濕地信息

1.定義訓(xùn)練樣本。首先，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)和一些輔助數(shù)據(jù)的幫助，對Landsat TM標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成影像進(jìn)行初步目視判讀（采用4，3，2波段進(jìn)行假彩色合成）。然后，查看研究區(qū)的土地利用圖，目的是建立地物影像光譜特征與實(shí)際地類之間的對應(yīng)關(guān)系，為準(zhǔn)確的濕地信息提取做準(zhǔn)備。

2.執(zhí)行監(jiān)督分類。獲得可分離性良好的訓(xùn)練樣本后，分別采用最大似然、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)分類執(zhí)行監(jiān)督分類。利用地表真實(shí)感興趣區(qū)建立混淆矩陣對三種分類結(jié)果進(jìn)行評價，選取精度最高的分類結(jié)果進(jìn)行分類后處理。1989年、1995年、2000年的TM影像的監(jiān)督分類總體分類精度分別為86.49%、85.88%、87.31%。

（四）分類后處理

為了消除類別噪聲的影響，通常需要把每個像素的類別屬性與其周圍的鄰近像素進(jìn)行比較，若該像素表現(xiàn)出與周圍很不一致，則應(yīng)將其調(diào)整到符合一致性的情況。由于它是基于鄰近像素特征的比較分析，所以稱為“上下文分析”法。我們選用3 ×3 的窗口，用眾數(shù)函數(shù)（Majority）， 對分類結(jié)果作了分析。

（五）精度評價

精度評價是指比較實(shí)地?cái)?shù)據(jù)與分類結(jié)果，以確定分類過程的準(zhǔn)確程度的過程。利用地表真實(shí)感興趣區(qū)計(jì)算混淆矩陣，得到1989年、1995年、2000年的TM影像的綜合分類的總體分類精度分別為89.61%、89.98%、89.86%。

五、結(jié)果及分析

（一）濕地時空分布變化特征及分析

無棣縣各時期的濕地的分布受人類活動的干擾較大；同時由于近海岸沉積作用和河流改道，自然改造作用明顯。1989～2000年期間沼澤濕地的分布變化較大，1989～1995年，沼澤濕地的分布呈現(xiàn)向北偏移，1995年之后，部分沼澤濕地被用于城鄉(xiāng)建設(shè)或轉(zhuǎn)換為人工濕地、農(nóng)用地，質(zhì)心向南向東偏移，面積驟減；人工濕地范圍逐年擴(kuò)大，主要表現(xiàn)為鹽田和水庫的增加。河口泥沙的沉積作用新增了部分濱海濕地，同時每年又有一部分濕地因侵蝕作用轉(zhuǎn)為海域，整體上濱海濕地質(zhì)心向北偏移。

（二）濕地的數(shù)量變化特征及分析

研究表明，研究期內(nèi)濱海濕地、沼澤濕地和人工濕地面積變化較大。河流濕地基數(shù)較小，變化也比較微弱。不同時期都有大量濱海濕地被侵蝕變?yōu)楹Ｓ颍瑫r在入?？诘貐^(qū)堆積大量泥沙，形成新的陸地，使濱海濕地的數(shù)量得到補(bǔ)充，但總體上呈現(xiàn)減少的趨勢。濱海濕地的變化主要是沉積、侵蝕綜合作用的結(jié)果。沼澤濕地在1995年之后退化明顯，這與沼澤濕地的破壞和無棣縣用地類型的轉(zhuǎn)化息息相關(guān)。人工濕地迅速增加，到2000年，人工濕地已經(jīng)在濕地類型中占很大比重。

六、結(jié)語

本文通過遙感方法提取濕地信息，分析了1989～2000年無棣縣的濕地分布變化和轉(zhuǎn)換，取得了良好的成果，并極具現(xiàn)實(shí)意義。無棣縣濕地格局變化的主要驅(qū)動力有海岸侵蝕、河口沉積、河流改道和人類活動的干擾。隨著黃河三角洲經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，人為因素的影響成為無棣縣濕地退化的決定性因素，追求高經(jīng)濟(jì)效益的用地方式成為濕地退化的根本原因。利用遙感信息的快速、定位、宏觀、多時相、可比性強(qiáng)、保存性好等特點(diǎn)，開展?jié)竦貏討B(tài)監(jiān)測研究為國土整治和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，對于識別濕地退化規(guī)律、恢復(fù)和保護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。

（作者單位為山東衛(wèi)測地理信息科技有限公司）

參考文獻(xiàn)

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