基于LANDSAT時間序列數(shù)據(jù)的洞庭濕地信息遙感監(jiān)測研究

趙冉 蘇瀟康 佘文慶 許可芃 魏明月

摘要：本文選擇用自主裁定的洞庭濕地作為研究對象，從2009年起至2019年止其中5年的LandSat數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源。利用非監(jiān)督分類（classification workflow）方法將洞庭湖區(qū)域分成水域、草地、水田、旱地、建筑物、泥沙灘地、其他7類，使用地面真值ROI生成混淆矩陣，在此基礎上對研究區(qū)域進行制圖分析。研究結(jié)果表明：（1）2016年研究區(qū)域總體分類精度和Kappa系數(shù)分別為94.39%和0.84，具有較好的分類精度，說明基于時間序列遙感影像數(shù)據(jù)的方法可以滿足濕地動態(tài)監(jiān)測的需要。（2）其中泥沙灘地呈現(xiàn)持續(xù)減少趨勢，水域在不斷增加，建筑物在增加，草地面積在減少，水田和旱地基本不變。其中建筑物增加顯著將對洞庭湖生態(tài)功能產(chǎn)生較大影響。

關(guān)鍵詞：洞庭湖;濕地;掩膜;動態(tài)監(jiān)測;時間序列

中圖分類號：X87 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.070

Abstract： This paper chooses to use the self-determined Dongting wetland as the research object. From 2009 to 2019， LandSat data of 5 years is the main data source. Using the classification workflow method， the Dongting Lake area is divided into waters， grasslands， paddy fields， dry land， buildings， mud beaches， and other seven categories. The ground truth value ROI is used to generate the confusion matrix， and the research area is performed on this basis. Cartographic analysis. The results show that： （1） The overall classification accuracy and Kappa coefficient of the study area in 2016 are 94.39% and 0.84， respectively， which have better classification accuracy， indicating that the method based on time series remote sensing image data can meet the needs of wetland dynamic monitoring. （2） Among them， the mud beaches show a continuous decreasing trend， the waters are increasing， the buildings are increasing， the grassland area is decreasing， and the paddy fields and dry land are basically unchanged. The increase in buildings will have a significant impact on the ecological function of Dongting Lake.

Key words： Dongting Lake; Wetland; Mask; Dynamic monitoring; Time series

1 研究背景

濕地，被譽為“地球之腎”、是水資源的“貯存庫”和“凈化器”，也是重要的“儲碳庫”和“吸碳器”。它是全球生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是人類最重要的生存環(huán)境之一，具有巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益[1]。

從1971年世界簽署的《關(guān)于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》到2017年第21個“世界濕地日”，全球?qū)W者以及公眾社會對于濕地資源的研究保護意識日益提高。洞庭湖濕地地處長江中下游，是重要的調(diào)節(jié)器和生物棲息地。然而由于氣候變化等自然因素，不合理的開發(fā)利用等人為因素的雙重驅(qū)動，洞庭湖濕地退化現(xiàn)象依然嚴重。

陸地衛(wèi)星（Landsat），在美國內(nèi)務部和國家宇航局的共同努力下，從1972第一顆衛(wèi)星升空以來， 已發(fā)射了8顆，其中第6顆發(fā)射失敗。目前Landsat1—4均相繼失效，Landsat 5于2013年6月退役。 Landsat 7于1999年4月15日發(fā)射升空。Landsat8于2013年發(fā)射升空，經(jīng)過100天的在軌測試后開始工作。Landsat的軌道為太陽同步的近極地圓形軌道，保證北半球中緯度地區(qū)獲得中等太陽高度角的上午影像，且衛(wèi)星通過某一地點的地方時相同。每16至18天覆蓋地區(qū)一次，圖像的覆蓋范圍為185×185km2）（Landsat-7為185×170km2）。Landsat上攜帶的傳感器所具有的空間分辨率在不斷提高，從80m提高到130m，Landsat-7的ETM又提高到15m。

因此本文通過遙感的手段，對洞庭湖濕地進行長時間的連續(xù)動態(tài)監(jiān)測，利用Landsat-4，5以及Landsat-8的遙感影像，選取2009，2011，2013，2016，2018年4-9月份期間的5幅遙感影像，對東洞庭湖區(qū)域范圍6種地物進行分類并比較，分析出洞庭湖自2009-2018年的面積變化，旨在為洞庭湖濕地的退化防治和恢復提供決策依據(jù)，更好地保護和利用濕地資源。