基于遥感技术的盐湖资源开发行为对柴达木盆地盐湖区景观变化的影响评估

发布时间：2020-07-22 05:41

【摘要】：青海柴达木盆地是我国盐湖资源禀赋最好、也是目前盐湖资源开发产业化程度最高的地区。伴随着盐湖资源开发的不断深入和规模化,也带来了一系列的资源、环境和生态问题,准确把握盐湖区域资源开发行为与景观格局变化之间的相互关系,可以更好地揭示盐湖地区人工与自然系统的演化规律与互动耦合机制。本文以1972-2015年的Landsat系列卫星遥感影像作为数据基础,通过野外考察与室内遥感解译分析相结合,对柴达木盆地处于产业化阶段的主要盐湖的湖表水面积变化、以及其中典型区域的景观格局变化进行了定量分析,并结合柴达木盐湖资源开发现状,探究了柴达木盆地盐湖资源开发行为对柴达木盆地湖表变化及周边区景观格局变化的影响程度及影响机制,旨在为盐湖资源的合理开发和可持续利用提供基础性参考资料。研究对区域生态环境的保护也具有一定的借鉴意义。本研究首先在全面收集柴达木盆地已有地质环境概况、资源开发状况及气候变化等资料的基础上,通过对多期遥感影像的预处理,并且结合地形图、野外调查资料以及其他文献数据源资料,针对盆地内典型地物的光谱反射特点,分析不同地物类型在遥感影像的光谱特征,确定提取所需的最佳波段组合,建立盐湖典型地物的遥感解译标志,对遥感影像进行人机交互式解译,提取典型地物信息。然后将提取的信息转换为属性数据并绘制相关的分析图表。最后结合柴达木盆地资源开发的现状,选用了景观多样性、景观破碎度、景观空间转移指数等适宜盐湖区特点的一些景观格局变化指数,对盐湖资源开发过程中的一系列行为对盐湖湖表变化及周边景观格局变化的影响及驱动力进行了深入的分析。研究表明:(1)柴达木盐湖湖表水总面积在1972-2015年间经历了两次先增后减的过程,但总体趋势是减小的,总共减少面积达189.25 km~2。2005年之前总面积与各个盐湖面积均呈现“增加-减少-增加”的变化趋势;2005年以后,不同开发程度的盐湖变化趋势出现明显差别:其中未开发的盐湖面积不断增加,处于资源开发实验性阶段的盐湖面积基本不变,而处于资源开发产业化阶段的盐湖面积急剧减少。这说明气候因素尤其是流域降水是控制未开发和资源开发实验性阶段盐湖面积变化的关键因素;而盐湖资源开发行为是控制产业化阶段盐湖面积变化的关键因素。研究还发现:资源开发行为对盐湖区水循环和水量平衡的影响主要通过盐田修建、拦水坝修建、抽取晶间卤水及老卤排放等几种方式:盆地内盐田面积在近40年来大量增加,同时企业大量抽取湖表与晶间卤水,增大了蒸发作用对盐湖湖表水的消耗,导致盐湖湖面积的减少;一些企业修筑拦水坝,分流或截断了盐湖上游的补给水源,减少了盐湖湖表水的天然补给,造成了盐湖湖表的萎缩;同时老卤的大量排放也改变了盐湖湖表原本的空间分布格局,对盐湖湖表面积的变化造成了巨大的影响,同时也改变着区域的水循环特征和平衡模式。(2)由于地处干旱荒漠地区,台吉乃尔盐湖区景观组成较为单一,SHDI指数在0.6左右,景观多样性水平较低,仅由少数景观(干盐滩、荒漠)控制,属于典型的荒漠景观,自然景观占据主导地位。1990-2005年间,干盐滩、盐湖、荒漠为湖区主要景观。由于资源开发程度较低,景观面积变化与景观格局变化主要受控于气候因素的影响,气温和降水的变化控制着各类景观面积、景观破碎度的变化及景观的空间分布,总体上各类型景观的变化幅度较小。与此同时,人类活动(盐湖资源开发)的介入,开始形成了一些人为景观,增加了景观的类型,造成了景观多样性的提高,但整体多样性仍处于较低的水平,生态环境脆弱。2005-2015年间,盐湖大面积减少,盐湖资源开发行为影响了盐湖区景观格局,主要表现为:景观空间分布变化加剧、景观类型增加、景观破碎程度加大、景观的多样性改变。沼泽与河流受人类活动的影响程度最高,空间分布发生大规模转移,转移指数高达99,面积减少并且趋于破碎,2015年沼泽与河流的面积分别减少73.89%、56.96%,严重影响了区域内生物的生存繁衍空间,不利于生物多样性的发展。虽然人为景观类型及所占的比重增加,但由于该区域的景观格局仍旧由干盐滩、荒漠等景观类型所控制,景观多样性仍处在较低的水平。景观格局的变化表明随着柴达木盆地人类干预程度的不断加深,人类活动对于景观格局的影响也会越来越明显,空间分布更趋于破碎化。一些区域湖水干涸或面积缩小,导致湖盆裸露,干盐滩面积增加,成为沙尘暴源区。生存于原生环境中的物种栖息与繁衍环境发生了改变,淡水类生物随着人工雨洪增补工程的增加数量和品种有所增加,研究区内的生物种类与多样性正在发生改变。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P237
【图文】：

示意图,柴达木盆地,示意图,盆地

2.1 地理位置柴达木盆地属高原山间盆地，地处青藏高原的东北部，是我国地势最高的盆地。地理坐标为 90°00′~99°16′E，35°00′~39°20′N，面积 277562km2。如图 2.1 所示，盆地为北西西－南东东方向走向，略呈三角形状，西高东低，西宽东窄，东西长约 1000 km，南北宽约 300 km。盆地四周高山环绕，南部是昆仑山脉，北部是祁连山脉，西部是阿尔金山脉，东部为日月山，海拔在3000-3500 m 之间。柴达木盆地内交通便利，青藏铁路从西宁经过乌兰进入盆地，通过察尔汗盐湖区至格尔木再至拉萨。109 国道（青藏公路）从盆地东南部穿过，至格尔木后向南经过唐古拉山至拉萨。315 国道(青新公路)从格尔木出发，向西到达新疆。215 国道(柳园一格尔木公路)延南北方向贯穿盆地。此外，盆地内的各级城镇和主要工农业产区都修建了公路。

过程图,几何校正,过程图,水体

图 3.1 几何校正过程图Figure 3.1 The map of geometric correction process感影像波段组合于盆地内湖泊湖表水面积的提取，需要做到准确，快速、自动化2013）。目前国内外对于水体的提取方法主要有单波段阈值法、监督分类法与谱间关系法等，其中水体指数法提取水体较为快捷水体指数法有 NDWI（归一化水体指数）、MNDWI（改进的归一RNDWI（修订性归一化水体指数）、NWI（新型水体指数）等，（2007）的研究表明 NDWI 法对湖泊水体的提取准确率高达 98

影像,盐湖水,指数法,目视解译

基于遥感技术的盐湖资源开发行为对柴达木盆地盐湖区景观变化的影响评估上，本文通过对上述 4 种水体指数法提取效果的初步比较，选用了 NDWI 法进行盐湖水体的初步提取（图 3.2）。由于本文研究的对象多为正在进行资源开发的盐湖，湖区内人工修筑的盐田对湖泊边界的判定有较大的影响，单一的指数模型不能准确的提取湖泊的边界，因此本文采用 Mcfeeters 在 1996 年提出的NDWI（水体归一化指数法）与目视解译相结合的方法，准确提取水体边界。NDWI 的提取公式如下：NDWI = ( ) ( )…（公式 3.1）式中，在 Landsat MSS/TM/OLI 影像中，Green 代表绿色波段，NIR 代表近红外波段。

【参考文献】