應(yīng)用遙感技術(shù)監(jiān)測宣城市區(qū)水體變化

徐小倩 黃美琴 高飛 駱文慧

摘 要：應(yīng)用遙感空間技術(shù)實現(xiàn)對人類生活環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測，對人類的身心健康發(fā)展具有重要的意義。以宣城市區(qū)為例，基于美國陸地資源衛(wèi)星Landsat8 OLI-TIRS和Landsat4-5 TM衛(wèi)星數(shù)字產(chǎn)品，并提取出1984年和2017年的地表水體信息。研究在城市化背景之下宣城市水體的時空變化。1結(jié)果表明：984年-2017年間，宣城市各類地表水體總體上成不斷減少的趨勢，1984年地表水體面積為626.2227km3，2017年地表水體面積為303.4971km3，33年間地表水體面積減少了322.7256km3。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù);水體;宣城市;

1 引言

城市化是全球社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢，對促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人們的生活質(zhì)量和城市文明水平具有重要的作用。改革開放以來，由于城市化的快速推進(jìn)，導(dǎo)致城市下墊面類型發(fā)生劇烈變化。城市內(nèi)地表水體主要由河流、湖泊以及坑塘組成，隨著城市化的推進(jìn)，城市內(nèi)部水體覆蓋面積大大減少甚至造成了某些水體的消失。由于景觀需要，部分地區(qū)的水體覆蓋面積增加。水體的覆蓋面積變化對城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有極大的影響。

遙感技術(shù)是于20世紀(jì)60年代興起的一種空間探測技術(shù)，具有大范圍地區(qū)同步觀測、對同一地區(qū)成像周期短的特點。并且不同傳感器對數(shù)據(jù)具有可兼容性，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)前后對比，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。

應(yīng)用遙感技術(shù)對宣城市區(qū)水體實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，不僅可以節(jié)約大量人力物力財力，對于宣城市區(qū)的環(huán)境保護(hù)、社會和諧發(fā)展具有重要的作用。

2 研究區(qū)與數(shù)據(jù)

2.1研究區(qū)概況

宣城市地處江南，是皖蘇浙交匯區(qū)域中心城市，東南沿海溝通內(nèi)地的重要通道。研究區(qū)（如圖一）總面積為1.234萬平方公里，范圍：東經(jīng)117°58′-119°40′，北緯29°57′-31°19′，宣城地區(qū)氣候類型屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候類型，年平均降雨量在1200-1500mm之間。宣城市境內(nèi)河流屬于長江流域和錢塘江流域，長江流域有青戈江、水陽江和太湖水系，錢塘江流域有新安江和天目溪兩大水系。青戈江干流在宣城市內(nèi)長87千米，流域面積3429平方公里。水陽江干流在宣城市內(nèi)長208千米，流域面積7522平方公里。區(qū)內(nèi)還有大量的湖泊、坑塘共同構(gòu)成地表水水體體系。

2.2遙感數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

考慮到遙感數(shù)據(jù)需具有較好的光譜特征、較高的清晰度以及水體隨著時間季節(jié)的變化，本研究選取的遙感數(shù)據(jù)源有：Landsat8 OLI-TIRS 2017年10月25日數(shù)據(jù)、Landsat4-5 TM 1984年10月30日數(shù)據(jù)。邊界數(shù)據(jù)為2017年宣城市邊界矢量圖。為了更好的研究區(qū)內(nèi)水體變化，得到較為精確的結(jié)果，需要對下載的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)并應(yīng)用Landsat8 2107年數(shù)據(jù)對Landsat5 1984年數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正等一系列預(yù)處理，幾何校正時高程控制點RM誤差控制在0.5個像元以內(nèi)以內(nèi)。最后進(jìn)行圖像的拼接和行政邊界的裁剪。

3 研究方法

決策樹學(xué)習(xí)算法是以實例為基礎(chǔ)的歸納學(xué)習(xí)算法，本質(zhì)上是從訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中歸納一組分類規(guī)則，與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集不相矛盾的決策樹可能有很多個，也可能一個都沒有。我們需要的是一個與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集矛盾較小的決策樹，同時具有很好的泛化能力

3.1水體信息提取技術(shù)步驟：獲取DN值→像元賦值→NDVI→決策樹法決策

3.2提取結(jié)果如下圖

3.3數(shù)據(jù)精度校核

將Landsat影像所提取的水體數(shù)據(jù)與同時間的谷歌高分辨率影像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，由于1984年無谷歌高分辨率影響數(shù)據(jù)，將提取的水體數(shù)據(jù)與原影像數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，隨機(jī)抽取部分點進(jìn)行校驗，校驗結(jié)果表明兩幅水體影像數(shù)據(jù)誤差均小于5%，符合精度要求。

4.結(jié)果與分析

4.1結(jié)果

由遙感提取的水體數(shù)據(jù)可知，在城市化的進(jìn)程中，宣城市的地表水體時空變化差異巨大。1984年地表水體面積為626.2227km3，2017年地表水體面積為303.4971km3，33年間地表水體面積減少了322.7256km3，減少約53.132%，年均減少速率為1.61%。

4.2分析

1984年至2000年宣城市城市化進(jìn)程較為緩慢，人類對于地表水體如湖泊、坑塘以及末級河流的改造主要是為了保障和提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，進(jìn)行圍湖造田或者填河造田。在2001年至2017年宣城市城市化進(jìn)程較快，人類對地表水體的改造主要是為了城市防洪安全以及城市景觀需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 城市化背景下流域土地利用變化及其對河流水質(zhì)影響的研究

作者簡介：徐小倩，女，漢，安徽宣城，1998年11月，水文遙感。