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摘 要

湿地对生态环境具有重要的作用。本文以洪泽湖为研究区，选用最新的Landsat8数据对洪泽湖湿地进行分析，研究洪泽湖地区湿地动态变化，为洪泽湖天然湿地的管理决策提供科学依据。结果表明，洪泽湖湿地面积存在时空相关性，且季节性变化相当明显，春季和冬季湿地面积较高，主要分布在东北和西南沿湖地区。

关 键 词：洪泽湖，湿地，变化，遥感

Abstract: Wetlands played an important role in the ecological environment. the dynamic changes of wetland around Hongze Lake were researched , using the Landsat8 images , providing a scientific basis for Hongze Lake wetland management decisions. The results show that the Hongze Lake wetland area was related to the season and the space. the seasonal changes of wetland area were quite significantly. The wetland area, mainly in the northeast and southwest along the lake area, in spring and winter were higher than other seasons.

Keywords: Hongze Lake, Wetlands, Change, Remote sensing

目 录

1 前言 4

2 材料与方法 5

2.1 研究区概况 5

2.2 数据来源及其预处理 6

3 结果与分析 9

3.1 空间分布 9

3.2 时间分布 11

结论 13

参考文献 14

致谢 16

1 前言

当前，全球环境变化和可持续发展已成为世界各国政府和科学家关注的焦点。作为地球上三大重要的生态系统之一，湿地不仅能够敏感的体现出全球环境变化，提供多种生物的基因信息，也是裸地、水体相互作用所形成的一种特殊的生态系统 ^[1]。1971年的《湿地公约》认为：“湿地是指不问其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过六米的水域”^[2]。本文所讨论的湿地为狭义上的湿地，主要是指位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在土壤浸泡在水中的特定环境下，生长着很多湿地的特征植物，不包括公约中的水域^[3]。作为是人类最重要的生存环境之一，湿地不仅为人类提供了大量原料、水资源和食物，而且在维持生态平衡、降解污染以及蓄洪防旱等方面具有其他生态系统不可替代的作用, 被称为“地球之肾”^[4]。湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地，因此湿地也被称为“鸟类的乐园”。洪泽湖是大型浅水湖泊，湿地广布，连续成片，是 我国重要的有代表性的湿地之一^[5]。据联合国环境署2000年的权威研究数据表明，湿地是全球价值最高的生态系统^[6]。但近些年来，气候变化和人类经济活动的影响，洪泽湖湿地由于农业、渔业以及养殖业遭到大规模围垦，湿地面积不断减少，导致湿地内植物生态系统遭到毁灭性的破坏，这不仅使得湿地丧失功能退化，而且还导致了严重的自然灾害和生态环境恶化，湿地保护已经引起人们的重视。

自1972年美国发射第一颗陆地卫星Landsat1以来，Landsat卫星系列总共向太空发射了7颗陆地卫星（第7颗失败），其所携带的载传感器MSS、TM、ETM 完成了近40多年的连续对地观测，提供了有史以来最完整全球覆盖时间连续的对地观测影像资料，为研究地球生态环境、地形地貌等众多问题提供了宝贵的基础资料^[7,8]。Landsat卫星MSS、TM在波段的选择上，均考虑到在各自的条件下最大限度地监测和区分不同类型的地球资源。MSS选用可见光-近红外（0.5~1.1μm）谱段，共分4个波段。TM选用可见光-热红外（0.45~0.55μm）谱段，共分7个波段。Landsat卫星ETM 被动感应地表反射的太阳辐射和散发的热辐射，有8个波段的感应器，覆盖了从红外到可见光的不同波长范围，相比较MSS/TM具有更高的准确性。而最新的Landsat8上携带有两个主要载荷:运营性陆地成像仪OLI( Operational Land Imager) 和热红外传感器TIRS( Thermal Infrared Sensor) 。与之前的Landsat系列卫星的传感器相比，OLI /TIRS在波段设置扫描方式上和辐射分辨性能上都得到很大改进^[9,10]，其中OLI共包括9个波段，TIRS则设置了两个热红外波段，主要参数如表1所示。

表1 OLI传感器主要参数^[11]

Landsat8	类型	波长范围（微米）	分辨率/米	数据用途
Band1	蓝色波段	0.433–0.453	30	海岸带气溶胶
Band2	蓝色波段	0.450–0.515	30	基色、散射、海岸
Band3	绿波段	0.525–0.600	30	基色、海岸
Band4	红波段	0.630–0.680	30	基色、海岸
Band5	近红外	0.845–0.885	30	植被、海岸
Band6	中红外	1.560–1.660	30	植被
Band7	中红外	2.100–2.300	30	矿物、干草、无散射
Band8	微米全色	0.500–0.680	15	图像锐化
Band9	短波红外波段	1.360–1.390	30	卷云测定
Band10	10.9	10.3-11.3	10	地表温度
Band11	12.0	11.5-12.5	100	地表温度

笔者采用最新的Landsat8卫星多时相遥感图像作为数据源，旨在发现湿地季节性变化的时间趋势、数量和空间位置，对洪泽湖湿地季节性变化进行分析，为管理和保护洪泽湖湿地提供依据。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

洪泽湖，中国第四大淡水湖，位于淮河下游，属于暖湿带半湿润的黄淮平原区。洪泽湖属过水性湖泊，水域面积随水位波动较大。在正常蓄水水位12.5米时，面积达2069平方公里，平均水深为1.5米，容积为31.27亿立方米^[12]。洪泽湖湿地主要分布于泅洪、吁胎、淮阴、洒阳和洪泽五县，占地面积约35万亩，是江苏省最大的淡水湿地自然保护区，在全国湿地中排第11位，华东第四位，其周边生境多样，有滩涂、池塘、沼泽、河流、林地、湖泊等多种湿地生态系统，湖区野生动植物资源丰富，有鱼虾蟹贝类，还有丹顶鹤白鹤天鹅等珍稀动物; 有浮游动物91种，水生植物81种，底栖动物75种^[13-15]，是许多国家重点保护鸟类和其它野生动植物、鱼类产卵场所。但在过去的几十年间，由于养蟹、开垦等人类经济活动的影像，洪泽湖区的多种湿地生态系统部分已被围垦，大量的湖泊湿地被用以围网养殖，洪泽湖敞水区和湿地植被急剧减少，急待采取有效的措施进行保护^[16]。

2.2 数据来源及其预处理

2.2.1 数据来源

Landsat系列卫星数据所含有的丰富的遥感信息，可以通过对遥感影像地物灰度波普特征曲线，采用在洪泽湖湿地监测中的最佳波段组合方式，分别配以红、绿、蓝三原色，较为全面的的反映湖区各种湿地类型，可以清楚的反映出泥滩、草洲、沙滩、不同够浑浊成都的水体，从而提取湿地信息，研究洪泽湖湿地变化情况。

1. Landsat8 2014年4月8日影像
2. Landsat8 2014年1月2日影像
3. Landsat8 2013年12月1日影像
4. Landsat8 2013年11月15日影像
5. Landsat8 2013年8月27日影像
6. Landsat8 2013年8月11日影像

图1 洪泽湖地区Landsat8 OLI影像

实验以北纬33°15"～33°25"，东经118°24" ～118°40"洪泽湖部分作为研究区，从USGS的Landsat数据下载网站获得了洪泽湖流域Landsat-8 OLI影像资料，选取最新Landsat8卫星所有遥感影像进行对比分析，采用同一地区、不同时相的遥感图像作为数据源，利用ENVI软件对图像进行预处理，其中Path 120，Row37研究区的遥感影一共有19幅，选取其中云量低于30%的有6幅，具体如图1所示。

2.2.2 数据处理方法

数据预处理是进行湿地分类的前提和基础，在一定程度上会影响变化分析的结果，具体流程如图二所示。

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