基本信息
- 项目名称：
- 基于RS和GIS的海河流域下游湿地变化研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 由于湿地面积的现场测量在实际工作中难度较大，利用遥感手段提取湿地信息省时省力。本项目利用01-09奇数年海河下游遥感数据，结合实地考察，在遥感图像中提取了海河流域下游的湿地信息，对海河流域下游近10年的湿地变化进行统计，结果表明各类湿地变化幅度和变化速度都很大，而且都呈下降趋势，从社会和自然两个方面分析湿地变化的原因，提出保护湿地的建议，为近十年海河流域湿地数据填补空白。
- 详细介绍：
- 海河下游主要包括滨海新区和一部分的天津市区，自天津滨海新区上升为国家发展战略以来,滨海新区在环渤海地区中的地位和作用快速提升。天津湿地面积大，种类全，湿地生态系统为物种多样性提供了良好的生态环境，天津湿地在世界湿地等级中处于相当重要的位置。遥感技术在国内飞速发展，利用遥感手段检测土地利用变化是陆地遥感应用范围最广泛的一种，湿地类型自身的性质决定了现场测量面积在实际实施有诸多不便，相比通过实地调查手段统计面积，在高分辨率图像上获取面积的方法省时省力，虽然遥感图像大部分也需要付费，但相对实地调查费用较少。 根据海河下游地区的实际情况，参照全国湿地资源调查与监测技术规中对湿地的分类标准，将海河下游湿地分成水库、沿海滩涂、盐田、坑塘、水田、养殖池、沼泽、滩地 、河流、水渠等几大类。 主要利用美国Landsat卫星的TM(ETM+)遥感数据，从图像中提取湿地信息，得到海河下游湿地专题地图。提取湿地信息主要方法为：首先利用新型水体指数法进行归一化处理提取水体信息，然后采用基于纹理的面向对象方法和监督分类相结合，对提取的水体进行细划分。最后从各类湿地的面积变化、变化速度和变化幅度三方面进行详细分析。 湿地面积主要变化趋势可总结为以下几点： （1）海河流域下游的湿地资源2001年为182989.17公顷，2009年为136609.29公顷，总体上呈减少趋势，9年内减少了25.35%。其中盐田、坑塘、水田、养殖池类湿地的减少量占湿地总损失的72.72%。 （2）各类湿地面积递减速度由大到小依次为：盐田、坑塘、水田、养殖池（4216.15 公顷/年）、水库（673.64 公顷/年）、沿海滩涂（508.60 公顷/年）、沼泽、滩地 （378.66 公顷/年）、河流、水渠（20.43 公顷/年）。 （3）各类湿地面积的减小幅度从大到小依次为：水库 （7.17%）、沿海滩涂（4.01%）、盐田、坑塘、水田、养殖池（3.65%）、沼泽、滩地 （1.04%）、河流、水渠（0.22%）。 湿地减少的原因可分为自然和人为两种，其中人为因素作用是影响湿地面积变化的主导因素，比如沿海滩涂的变化在图上较明显，滩涂面积锐减，原来滩涂的位置现在大多为陆地，主要原因为天津沿海地区围填海造成的，天津港的建设也对沿海滩涂造成破坏。 研究表明近十年天津湿地锐减严重，湿地生态系统已遭受严重破坏，必须引起政府和相关部门的高度重视，将海洋经济的可持续发展和湿地生态系统的可持续发展相结合，最终实现社会的可持续发展。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：海河下游湿地资源是天津重要的自然资源，Landsat卫星的TM(ETM+)遥感影像有丰富的空间信息和光谱信息，可满足湿地调查的技术要求，滨海新区在经济高速发展同时也要注重湿地保护 基本思路：使用01-09奇数年5期TM(ETM+)遥感数据，按湿地分类标准将湿地分类，利用erdas等遥感图像处理软件，结合水体信息提取方法，从图像中提取湿地信息，对湿地变化做定量分析，推测变化原因并提出保护建议
科学性、先进性及独特之处
- 遥感技术具有大面积，多时相，同步的特点，利用遥感技术来研究湿地，能克服传统点取样的不连续性、时间不一致性以及湿地现场不易测量的缺点。提取水体信息时建立了新型水体指数模型，生成新型水体指数图像对水体信息进行提取；对提取的水体信息进行分类时采用监督分类与基于纹理信息的面向对象的模糊分类方法结合的方法，提高了分类精度，减少了人工解读的工作量，结合实地考察信息，能较为准确快捷的获取所需的研究信息，性价比高
应用价值和现实意义
- 结合国家科技支撑项目《海河流域河流污染物结构缓冲能力诊断与重点区域案例应用分析》，目前湿地的生态环境退化和可持续发展问题已成为当前湿地研究的焦点问题。开展湿地时空变化监测研究，可为生态环境与经济社会的协调发展提供科学参考。本文的研究范围是海河流域下游，包含当前经济快速发展的滨海新区。应用遥感技术可以为湿地变化监测提供丰富的数据源，实现大范围的湿地变化调查分析，省时省力。
学术论文摘要
- 本论文研究目的是综合利用RS和GIS的相关技术查明并分析海河流域下游湿地的类型、面积、变化及原因。研究内容包括湿地分类系统的确定，海河流域下游01-09奇数年LandsatTM影像数据的处理，湿地信息的提取和综合分析，得出结论，提出保护性建议。 论文主要成果和创新点： 1.采用新型水体指数法提取水体信息，可以实现快速提取2.采用基于纹理的面向对象方法和监督分类相结合进行水体分类，充分利用影像的光谱信息和纹理信息，可以提高分类精度3.初步查明海河流域下游湿地的类型、面积、变化和原因。得到了第一手数据，弥补了海河流域下游近10年来湿地动态研究的空白，得出海河下游湿地变化趋势：海河流域下游的湿地资源2001年为182989.17公顷，2009年为136609.29公顷，总体上呈减少趋势，9年内减少了25.35%。其中盐田、坑塘、水田、养殖池类湿地的减少速度最快，水库减少幅度最大。 湿地减少的原因可分为自然和人为两种，其中人为因素作用是影响湿地面积变化的主导因素，应引起足够重视，根据研究结果可推算湿地的发展过程和变化趋势，为该区域以及天津市的环境保护和生态修复提供了辅助信息。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. 梅安新，彭望琭等。遥感导论[M]．北京：高等教育出版社，2001． 2. 史培军，宫鹏，李晓兵等．土地利用／覆盖变化研究的方法与实践[M]．北京：科学出版社，2000，95-118． 3. 章孝灿，黄智才等．遥感数字图像处理[M]．浙江：浙江大学出版社，2004． 4. 贾永红，李芳芳．一种新的湿地信息遥感提取方法研究[J]．华中师范大学学报，2007,41(4)：641-644． 5. 陈剑波，曾明宇，石军南．遥感和GIS 技术在广东省湿地信息提取中的应用．中南林业调查规划，2010，29(1)：24-32． 6. 王海君，乐成峰．应用基于纹理的面向对象分类模糊方法提取水田信息．地理与地理信息科学，2008，24(5)：40-43． 7. 丁凤．基于新型水体指数（NWI)进行水体信息提取的实验研究．测绘科学，2009，34(4)：155-157． 8. 钟春棋，曾从盛．TM 影像湿地水体信息自动提取方法研究[J]．水资源研究，2007，28(4)：1-3． 9. 王志勇，赵庆良，邓岳，陈会东．围海造陆形成后对生态环境和渔业资源的影响[J]．2004，17（6）：37-39．
同类课题研究水平概述
- 目前湿地变化研究已成为国内外湿地研究的焦点。3S(GIS、RS、GPS)技术的发展和成熟为湿地动态研究提供了强有力的技术支撑。 利用遥感技术RS进行湿地研究，具有更新时间快，对湿地无破坏，可对湿地生物的资源分布、生长状况及变化进行动态监测等优点。因此,世界各国在湿地资源的调查研究中广泛采用遥感技术。GIS处理空间数据具有动态性、多维性和系统性等特点,尤其是利用其独特的全方位、大尺度的空间分析功能,可以设计湿地资源与环境信息系统及建立湿地专题信息系统。国内外很多专家学者采用MSS、TM、ETM以及CBERS-02的卫星遥感影像，通过RS和GIS专业处理软件来提取湿地信息。 我国湿地研究起步较晚，发展正逐步完善。关于湿地的动态变化研究还只是局部区域的研究，没有形成系统和规模，何书林利用TM和ETM三期影像图，研究了艾比湖流域湿地变化，比较全面的了解了艾比湖流域湿地资源面积状况、功能特征以及湿地效益价值；孙永军利用MSS、TM和ETM三期卫星遥感数据，对黄河流域湿地进行了遥感动态监测研究，为黄河流域生态环境综合评价提供了科学依据；张亚琳利用MSS、TM、ETM以及CBERS-02四期遥感数据，提取了广东省湿地现状信息，提出了湿地生态保护和综合防治措施，以实现广东省湿地资源的可持续发展；周连义采用五期南京地区Landsat MSS和TM数据，结合历史数据、土地利用及野外踏查资料，采用决策树分类方法，提取南京湿地，分析了1979年—2004年来南京湿地的时空变化特征；此外还有其他学者对洪湖、莱州湾、新疆等地的湿地进行过动态研究，而关于海河流域下游的湿地动态变化还没有人做过相应研究。 关于湿地信息提取的方法，目前国内也有很多研究。贾永红针对多光谱影像水体信息提取,提出了基于湿度分量与水体光谱特征的湿地信息提取方法；何书林采用监督分类中最大似然法进行水体信息的分类；钟春棋使用(TM2 + TM3 )/ ( TM4 + TM5 ) > 2. 0的方法，区分水体与全部居民地的阴影和山体阴影；丁凤提出了新型水体指数法提取水体信息，具有较高的精度。 国外湿地研究起步较早，发展比较完善，美国在20世纪90年代就建立了路易斯安娜湿地恢复空间决策支持系统(SDSS)。各国对一些重要湿地保护区进行的都是比较系统的研究，建立了相应的湿地信息系统。
