基于Landsat影像的1999—2019年鄱阳湖面积动态监测

鄱阳湖作为中国第一大淡水湖,近年来多次出现洪旱灾害。本研究基于1999—2019年间231个时相的Landsat遥感影像数据,通过单波段阈值法、多波段谱间关系法、归一化差异水体指数(NDWI)、改进的归一化差异水体指数(MNDWI)提取鄱阳湖水体信息,定量分析1999—2019年鄱阳湖水域面积动态变化状况并探究其原因。结果表明,在4种水体提取方法中MNDWI提取鄱阳湖水体信息效果最佳;1999—2019年间鄱阳湖水域面积不断波动,每年最小水域面积整体呈现减少趋势,2019年低至863.31 km2,年际最大水域面积为最小水域面积的3.98倍,存在显著的季节性变化;鄱阳湖丰水年与枯水年以大约10年的周期交替出现,2003年以来多次出现枯水期的提前、延长与极端枯水位等现象。研究结果为该地的水资源开发利用,生态文明建设提供了重要参考依据。

持续高水位对鄱阳湖自然湿地景观的影响

基于时序Landsat数据,采用面向对象的分类方法对鄱阳湖景观进行分类并分析其时空变化特征;在此基础上,基于景观格局指数法分析持续高水位对鄱阳湖景观格局的影响。研究结果显示:①2000—2017年研究区平均持续高水位时间为61 d,当持续高水位天数低于平均持续高水位30 d时,研究区芦苇南荻、苔草、其他植被、泥滩裸地湿地景观面积分别增加0.26%、4.25%、4.14%、6.16%,水体景观面积减少18.53%;当持续高水位天数高于平均持续高水位天数30 d时,芦苇南荻、苔草、其他植被、泥滩裸地景观面积分别减少0.52%,2.31%、2.14%、13.5%,水体景观面积增加18.53%;当持续高水位时间高于平均持续高水位60 d时,芦苇南荻、苔草、其他植被、水体景观面积分别减少0.61%、4.66%、0.37%、4.38%,泥滩裸地景观面积增加10.03%。②从景观指数看,伴随着持续高水位天数的增长,最大斑块指数(LPI)、聚集度指数(AI)、散布与并列指数(IJI)值增加,表明景观优势度相对增加、斑块之间更聚集、景观彼此邻近。本研究可为鄱阳湖湿地保护和修复提供科学依据。

基于遥感云计算的鄱阳湖湿地植被群落分类研究

针对大型通江湖泊湿地植被精细分类中精度不高、算法稳健性不强的问题,以鄱阳湖湿地植被为研究对象,基于遥感云平台GEE和Sentinel-2影像,着重研究不同训练样本数量、不同时相特征数据及不同机器学习算法对鄱阳湖湿地植被类型分类的影响。结果表明:(1)随着训练样本数量的增加,植被类型的分类精度呈现先上升后平稳的规律,当不同植被类型训练样本达到550个时,精度达到峰值平稳状态;(2)不同时相特征的数据集分类精度具有显著差异,具体为:月度时序>枯水期>四季多时相>单时相,其中,月度时序数据集的总体精度最高,总体精度及Kappa系数分别为82%和0.79;(3)不同遥感算法获得的分类结果精度不同,RF分类精度最高,SVM和CART次之;(4)当不同植被类型的训练样本达到550个时,使用Sentinel-2月时序影像和RF算法能取得最优的分类结果。研究成果可为鄱阳湖湿地精细分类提供方法借鉴,为鄱阳湖湿地保护提供技术支持。

基于GEE的鄱阳湖湿地植被长期变化特征及其对水文情势的响应

针对鄱阳湖湿地植被长期变化的科学问题,本文基于谷歌地球引擎(GEE)遥感大数据平台和CART分类回归树算法提取鄱阳湖2000—2017年涨水期、丰水期、退水期和枯水期的年时序植被分布范围,阐明其时空变化特征;在此基础上,结合水位数据分析湿地植被与水文情势变化之间的响应关系。结果表明,(1)2000—2017年,枯水期、涨水期、丰水期和退水期鄱阳湖湿地植被平均面积分别为846.35、679.03、172.35、508.63 km^(2)。(2)2000—2017年,不同水位期鄱阳湖湿地植被总面积均呈增加趋势,并有向湖心演变的趋势。(3)鄱阳湖植被面积受水位影响显著,水位与植被面积呈负相关,降水异常(如极端降水或严重干旱)是导致植被面积明显偏离平均面积的主导因素。本文结论有助于鄱阳湖湿地生态系统的健康诊断,对鄱阳湖湿地保护和修复政策的制定具有科学参考意义。