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南四湖湿地遥感信息提取及景观格局动态变化研究

作　者: 袁怡
导　师: 张祖陆
学　校: 山东师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 湿地南四湖决策树面向对象景观格局
分类号: P237
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

湿地作为地球上一种重要且独特的生态系统,处于陆地生态系统与水生生态系统的过渡地带,是人类最重要的生存环境之一。系统的湿地研究对于保护湿地资源及湿地资源的合理开发利用,维持湿地的基本生态过程,改善生态环境和促进社会经济可持续发展有着重大意义。由于湿地生态系统难以从地面直接接近和测量的固有特性,大部分类型湿地均难以实地考察,而且湿地的动态变化较强,传统的湿地研究方法已不能满足要求。而现在,人们己经获取了覆盖全球各地不同时期、不同种类、不同尺度的遥感影像,所以遥感技术成为调查湿地资源并监测其动态变化的最为理想的方法。本文选择山东地区最大的淡水湖泊湿地——南四湖湿地作为研究区域,利用南四湖流域1987年、1997年、2004年的TM影像和2006年的SPOT影像,结合相关的专题资料和调查数据,对南四湖湿地遥感信息提取技术进行了有益的探索,并对南四湖湿地景观格局演化进行了分析。本文在对研究区充分分析的基础上,分别采用了以下方法:(1)TM影像湿地信息提取。对1987年、1997年和2004年三期TM影像运用决策树分类方法进行湿地信息提取。通过对影像进行地物光谱值的统计,选取特征变量,根据K-T变换、NDVI等特征量构建决策树模型进行分类,并对分类结果进行精度评价。计算出1987年、1997年和2004年TM影像的分类精度分别为87.39%、83.5%、85.42%,得到了较好的分类结果。(2)SPOT影像湿地信息提取。对2006年SPOT影像运用面向对象分类方法进行湿地信息提取。根据影像特征将南四湖湿地划分为稻田区和湖体区两个部分,进行分层面向对象分类。对影像进行多尺度分割,特征参数的选取和计算,综合采用最邻近分类法和隶属度函数分类法对南四湖湿地进行分类。计算出2006年SPOT影像的分类精度为86.23%,得到了较好的分类结果。根据以上分类结果,对南四湖湿地进行景观格局动态变化分析。通过景观格局指数的计算,选取90m为最佳空间分析尺度。利用2006年SPOT影像的湿地信息提取结果作为景观格局现状的分析数据,1987年、1997年和2004年TM影像的湿地信息提取结果作为景观格局动态变化的分析数据,分别从景观水平和类型水平上对南四湖湿地进行景观格局分析。结果表明:近20年来,南四湖自然湿地面积呈减少趋势,人工湿地面积增加,非湿地类型面积增加,景观格局趋于破碎化。最后从自然驱动因素和人为驱动因素两个方面对研究区景观格局演变的驱动力进行了简要分析。得出由于近年来水文条件的显著变化和人类活动的影响,导致南四湖湿地大面积减少,景观破碎化和空间异质性程度提高,生态环境问题日益严重。

全文目录

中文摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
1. 绪论  10-17
  1.1 题目来源  10
  1.2 选题的背景和意义  10-11
  1.3 国内外湿地遥感与湿地景观研究现状  11-16
    1.3.1 湿地遥感的国内外研究现状  12-14
    1.3.2 湿地景观的国内外研究现状  14-16
  1.4 本文主要研究内容及技术路线  16-17
2. 研究区域环境分析  17-20
  2.1 南四湖概况  17-19
    2.1.1 南四湖湿地自然环境概况  17-19
    2.1.2 南四湖湿地社会环境概况  19
  2.2 南四湖湿地的景观类型分析  19-20
3. 遥感数据资料及处理  20-23
  3.1 数据源选取  20-21
    3.1.1 遥感数据  20-21
    3.1.2 专题资料  21
  3.2 数据预处理  21-23
    3.2.1 几何精校正  21-23
    3.2.2 影像拼接与裁切  23
4. 南四湖湿地遥感信息提取  23-52
  4.1 湿地遥感信息提取的理论与方法  23-27
    4.1.1 监督分类和非监督分类  24-25
    4.1.2 决策树分类  25
    4.1.3 面向对象分类  25-27
  4.2 南四湖湿地边界的确定与湿地范围提取  27
    4.2.1 南四湖湿地边界的确定  27
    4.2.2 南四湖湿地范围提取  27
  4.3 基于TM 影像的南四湖湿地信息提取  27-40
    4.3.1 TM 影像的光谱特性分析  28
    4.3.2 决策树模型特征分量的选取  28-29
    4.3.3 南四湖湿地TM 影像特征分析  29-34
    4.3.4 决策树分类  34-37
    4.3.5 分类后处理及精度评价  37-40
  4.4 基于SPOT 影像的南四湖湿地信息提取  40-52
    4.4.1 SPOT5 影像特征分析  40-41
    4.4.2 多尺度分割  41-46
    4.4.3 特征参数的选取和计算  46-48
    4.4.4 面向对象分类  48-51
    4.4.5 分类后处理及精度评价  51-52
5. 南四湖湿地景观格局演化  52-67
  5.1 景观格局指数的选取  52-55
  5.2 研究区景观格局最佳空间尺度的选择  55-57
  5.3 南四湖湿地现状景观格局分析  57-59
    5.3.1 2006 年南四湖湿地景观类型结构分析  57-58
    5.3.2 2006 年南四湖湿地景观格局指数分析  58-59
  5.4 近20 年来南四湖湿地景观格局演化分析  59-66
    5.4.1 1987 年~2004 年南四湖湿地景观空间结构变化  59-61
    5.4.2 类型水平上景观格局指数分析  61-65
    5.4.3 景观水平上景观格局指数分析  65-66
  5.5 景观格局演变的驱动力分析  66-67
    5.5.1 自然驱动力分析  66
    5.5.2 人为驱动力分析  66-67
6. 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 问题与展望  68-69
参考文献  69-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
致谢  74

南四湖湿地遥感信息提取及景观格局动态变化研究

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