山东微山湖近30年湖面面积时空变化及驱动机制
发布时间：2021-06-30 21:00
采用1986年7月、1996年7月、2006年7月和2016年7月的4期Landsat数据,利用归一化水体指数模型（NDWI）和修正归一化水体指数模型（MNDWI）提取山东微山湖水域面积,研究近年来微山湖湖面的动态变化。以最大似然分类结果作为标准,验证了用NDWI和MNDWI模型提取面积的精度,得出NDWI模型所提取的湖泊面积更符合实际情况,湖泊总面积从1986年的1338.41km2减少到2016年的1233.26km2,缩小了8.5%,到2000年后期微山湖面积基本稳定在1200km2左右。然后利用湖泊面积动态模型分析了微山湖面积变化及其驱动机制,结果表明近年来随着温度的逐年升高,降雨量呈献出不稳定的变化趋势,加上大量的蒸发等综合作用,导致了微山湖面积的缩小。多年来微山湖流域内随着人口数量的增加、耕地面积以及建筑面积的不断扩张导致需水量逐渐增大,这也是导致湖面面积减少的主要原因之一。开展微山湖湖面时空动态变化及其驱动机制研究,对于湖泊生态系统的保护具有重要的理论和实际意义。
【文章来源】：海洋湖沼通报. 2020,(04)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
监督分类结果
由图1可知: 归一化水体指数和修正的归一化水体指数都能很清晰的突出微山湖的水体信息,在提取结果中水体信息亮度得到了增强,呈现亮白色,且十分明显。如建设用地、植被、草地等其他地物信息都不同程度受到了抑制,亮度呈现深灰色。由图可以看出,MNDWI对于水体信息的提取,尤其是微山湖植被覆盖度高的地区提取的效果不是特别显著,只是把微山湖地区水体信息的大体湖面提取出来,湖岸信息特别模糊,受沼泽和湿地保护区的影响较大。也就是真实的水体面积与干涸湖底或者其他建筑物信息容易混淆。对比NDWI模型提取结果可以看出,NDWI模型提取的水体面积也会多多少少受到已经干涸的湖底或者湖泊周围其他地物的影响,但从提取结果来看,NDWI的提取效果与MNDWI提取效果相比,受其他地物信息的影响小,因此在ArcGIS栅格统计湖泊面积时,NDWI提取的微山湖湖面积比MNDWI提取的湖面积要大很多。在处理完影像后对水体进行面积信息计算,计算出4个时期微山湖的湖面积。为了研究两种方法那种提取湖面面积最为准确,本文结合目视解译和实地勘测等方法,根据徐涵秋、刘文军等[21]的研究结果,NDWI模型较适合微山湖地区背景地物多为植被覆盖的湖泊水体提取,而MNDWI模型对水体信息的提取比较适合背景地物多为建设用地,荒地滩涂等。表3 归一化水体指数模型和修正的归一化水体指数提取面积Table 3 Extraction of NDWI and MNDWI 时期 微山湖湖面面积/km2 归一化水体指数 修正的归一化水体指数 1986-07 1338.41 1145.34 1996-07 1317.26 1176.78 2006-07 1274.82 1231.98 2016-07 1233.57 1107.45
表4 分类提取结果和精度评价Table 4 Classification Extraction Results and Precision Evaluation 时期 湖面分类精度/% 微山湖湖面面积/km2 生产者精度/% 用户精度/% Kappa系数 1986-07 1268.59 97.47 95.78 0.97 1996-07 1245.83 94.35 96.32 0.93 2006-07 1279.21 98.21 95.23 0.96 2016-07 1134.67 97.45 94.47 0.97通过监督分类中最大似然方法分析,依据生产者精度(分类器将整个影像的像元正确分为A类的像元数(对角线值)与A类真实参考总数(混淆矩阵中A类列的总和)的比率)和用户精度(正确分到A类的像元总和与分类器将整个影像的像元分为A类的像元总数的比率)可以得到湖面分类精度均大于90%,可见分类精度较高,结果可行。因此,以此为基础对不同时段NDWI模型和MNDWI模型进行对比验证,也表明NDWI模型提取湖面面积结果更加准确(图3)。在此基础上对NDWI模型的分类精度进行了验证(利用监督分类提取的结果和利用NDWI提取的结果相近,所以对NDWI的分类精度验证),得到1986年的NDWI模型精度为94.76%,1996年NDWI模型精度为94.79%,2006年的NDWI模型精度为97.54%,2016年的NDWI模型精度为91.38%。因此表明NDWI模型对水体提取的结果较为理想。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微山湖氟化物污染现状及饮水安全对策[J]. 张小明,周倩. 治淮. 2017(12)
[2]光学遥感影像智能化处理研究进展[J]. 龚健雅,钟燕飞. 遥感学报. 2016(05)
[3]1998—2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制[J]. 张飞,王娟,塔西甫拉提·特依拜,周梅,王东芳,李瑞,李晓航. 生态学报. 2015(09)
[4]利用遥感技术提取水体面积时水体类型对阈值的影响[J]. 简兴,陈鸿,邢忠亚,方涛,尹留勇. 科学技术与工程. 2014(18)
[5]基于TM影像的水体信息提取算法研究[J]. 毕硕本,钱育君,王启富,郭忆. 科学技术与工程. 2014(03)
[6]基于Landsat TM影像的水体信息提取[J]. 刘桂林,张落成,刘剑,李广宇. 中国科学院大学学报. 2013(05)
[7]基于ETM+图像和决策树的水体信息提取——以鄱阳湖周边区域为例[J]. 程晨,韦玉春,牛志春. 遥感信息. 2012(06)
[8]基于TM/ETM+影像的不同水体指数对比研究[J]. 吴际通,谭伟,喻理飞. 测绘科学. 2013(04)
[9]遥感影像水体提取与洪水监测应用综述[J]. 孟令奎,郭善昕,李爽. 水利信息化. 2012(03)
[10]环境一号卫星影像中水体信息提取方法研究[J]. 王秋燕,陈仁喜,徐佳,陈犀力. 科学技术与工程. 2012(13)
本文编号：3258486
【文章来源】：海洋湖沼通报. 2020,(04)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
监督分类结果
由图1可知: 归一化水体指数和修正的归一化水体指数都能很清晰的突出微山湖的水体信息,在提取结果中水体信息亮度得到了增强,呈现亮白色,且十分明显。如建设用地、植被、草地等其他地物信息都不同程度受到了抑制,亮度呈现深灰色。由图可以看出,MNDWI对于水体信息的提取,尤其是微山湖植被覆盖度高的地区提取的效果不是特别显著,只是把微山湖地区水体信息的大体湖面提取出来,湖岸信息特别模糊,受沼泽和湿地保护区的影响较大。也就是真实的水体面积与干涸湖底或者其他建筑物信息容易混淆。对比NDWI模型提取结果可以看出,NDWI模型提取的水体面积也会多多少少受到已经干涸的湖底或者湖泊周围其他地物的影响,但从提取结果来看,NDWI的提取效果与MNDWI提取效果相比,受其他地物信息的影响小,因此在ArcGIS栅格统计湖泊面积时,NDWI提取的微山湖湖面积比MNDWI提取的湖面积要大很多。在处理完影像后对水体进行面积信息计算,计算出4个时期微山湖的湖面积。为了研究两种方法那种提取湖面面积最为准确,本文结合目视解译和实地勘测等方法,根据徐涵秋、刘文军等[21]的研究结果,NDWI模型较适合微山湖地区背景地物多为植被覆盖的湖泊水体提取,而MNDWI模型对水体信息的提取比较适合背景地物多为建设用地,荒地滩涂等。表3 归一化水体指数模型和修正的归一化水体指数提取面积Table 3 Extraction of NDWI and MNDWI 时期 微山湖湖面面积/km2 归一化水体指数 修正的归一化水体指数 1986-07 1338.41 1145.34 1996-07 1317.26 1176.78 2006-07 1274.82 1231.98 2016-07 1233.57 1107.45
表4 分类提取结果和精度评价Table 4 Classification Extraction Results and Precision Evaluation 时期 湖面分类精度/% 微山湖湖面面积/km2 生产者精度/% 用户精度/% Kappa系数 1986-07 1268.59 97.47 95.78 0.97 1996-07 1245.83 94.35 96.32 0.93 2006-07 1279.21 98.21 95.23 0.96 2016-07 1134.67 97.45 94.47 0.97通过监督分类中最大似然方法分析,依据生产者精度(分类器将整个影像的像元正确分为A类的像元数(对角线值)与A类真实参考总数(混淆矩阵中A类列的总和)的比率)和用户精度(正确分到A类的像元总和与分类器将整个影像的像元分为A类的像元总数的比率)可以得到湖面分类精度均大于90%,可见分类精度较高,结果可行。因此,以此为基础对不同时段NDWI模型和MNDWI模型进行对比验证,也表明NDWI模型提取湖面面积结果更加准确(图3)。在此基础上对NDWI模型的分类精度进行了验证(利用监督分类提取的结果和利用NDWI提取的结果相近,所以对NDWI的分类精度验证),得到1986年的NDWI模型精度为94.76%,1996年NDWI模型精度为94.79%,2006年的NDWI模型精度为97.54%,2016年的NDWI模型精度为91.38%。因此表明NDWI模型对水体提取的结果较为理想。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微山湖氟化物污染现状及饮水安全对策[J]. 张小明,周倩. 治淮. 2017(12)
[2]光学遥感影像智能化处理研究进展[J]. 龚健雅,钟燕飞. 遥感学报. 2016(05)
[3]1998—2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制[J]. 张飞,王娟,塔西甫拉提·特依拜,周梅,王东芳,李瑞,李晓航. 生态学报. 2015(09)
[4]利用遥感技术提取水体面积时水体类型对阈值的影响[J]. 简兴,陈鸿,邢忠亚,方涛,尹留勇. 科学技术与工程. 2014(18)
[5]基于TM影像的水体信息提取算法研究[J]. 毕硕本,钱育君,王启富,郭忆. 科学技术与工程. 2014(03)
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[7]基于ETM+图像和决策树的水体信息提取——以鄱阳湖周边区域为例[J]. 程晨,韦玉春,牛志春. 遥感信息. 2012(06)
[8]基于TM/ETM+影像的不同水体指数对比研究[J]. 吴际通,谭伟,喻理飞. 测绘科学. 2013(04)
[9]遥感影像水体提取与洪水监测应用综述[J]. 孟令奎,郭善昕,李爽. 水利信息化. 2012(03)
[10]环境一号卫星影像中水体信息提取方法研究[J]. 王秋燕,陈仁喜,徐佳,陈犀力. 科学技术与工程. 2012(13)
本文编号：3258486
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