基于高分一号卫星数据的库区淹没频率分析方法

为分析水库水位变化对消落带生态结构的影响,提高淹没频率计算精度,提出一种基于高分一号卫星数据的淹频率分析方法。该方法通过对高分一号WFV影像数据进行预处理并多次迭代提取缓冲区的水体信息,结合地理配准和计算得到淹没频率空间分布特征,通过以此模拟的水体分布结果的精度验证淹没频率的可靠性。三河口水库实例验证结果表明:提出的水库淹没频率分析方法较准确地反映了水体信息的时空变化特征,模拟的水体信息结果总体精度和Kappa系数均值分别达到86.5%和73%,较准确地还原了水库蓄水阶段的水体变化,提高了水体淹没频率计算的精度。

粤港澳大湾区水体淹没频率变化及驱动力分析

文章围绕粤港澳大湾区建设的国家战略资源保障需求,基于2001—2020年粤港澳大湾区水体淹没频率数据库,利用空间分析与统计分析相结合的研究方法探究近20年来大湾区各类水体范围、特征及水体淹没频率的时空变迁规律,识别区域水体变迁的热点区域,探讨水体分布变迁的驱动因素,为强人类活动干扰区水资源综合管理、洪涝灾害防控等工作提供依据与指导。研究表明:1)近20年来粤港澳大湾区地表水体范围及淹没频率均呈萎缩趋势,最大、平均及季节性水体面积分别以50、31与11 km^(2)/a速率衰减,大量季节性水体转化为永久水体与易涝区;2)粤港澳大湾区水面率变迁的时空差异、城乡差异均显著,东翼水面率略有增长,其余地区均大幅萎缩,城区水面率相对较低且下降幅度较大,城市扩张区永久水体衰减率达到90%;3)从水体类型看,基塘系统大量流失,上游大中型湖库面积略有增长;4)区域水体变迁的主导驱动因素为城市化引起的土地利用变化,其对年平均总体水体及基塘水体面积贡献率超过80%,湖库水体面积扩张则主要受降水驱动。

基于MODIS时间序列数据的洞庭湖区洪水淹没频率研究

选用Terra-MODIS卫星的8 d合成地表反射率数据(MOD09Q1)和16 d合成NDVI数据(MOD13Q1),构建了2000-2015年的时间序列数据集,结合1:5万数字高程数据,通过遥感信息提取方法对洞庭湖区2000-2015年水体淹没情况进行了研究,形成169期水体分布数据,并进行了洞庭湖区淹没频率的计算和变化分析。结果表明:1利用遥感技术和python语言实现长时间序列影像数据信息提取是可行的;2洞庭湖区水体呈明显季节性变化,6-9月面积较大,12月-次年4月面积较小,近15年来水体面积总体呈减小趋势;3洞庭湖区约76.4%的区域是永久水面或永久陆地,其余23.6%的区域是水陆交替区,是洪水防控的重点区域;4近15年来洞庭湖区水陆交替区域年内水面消退时间提前,滩地出露天数增加,枯水期水量减少明显。

鄱阳湖水体淹没频率变化及其湿地植被的响应

湖水淹没频率是影响湿地植被生态系统的最重要的水文因素。基于地物波谱特征的MODIS混合像元分解模型,分析了2000—2015年退水期鄱阳湖水体淹没频率的时间变化和空间规律,并在此基础上探讨了湿地植被的空间响应。研究结果表明:(1)鄱阳湖退水期水体的淹没频率总体呈"南低北高",同时具有大小不一的"斑块式"空间分布特征;(2) 15年内湖水的淹没频率经历了先急剧缩减然后恢复到相对稳定的状态,并且不同空间段的变化差异明显:北部河道的淹没频率先急剧降低后回升,中部洲滩不如北部河道段剧烈但大面积的淹没频率下降,南部子湖泊的淹没频率则基本没变;(3)植被丰度对淹没频率具有密切的响应关系,两者呈中间高两边低的"n"形分布,当淹没频率为40%时高植被丰度的像元数最多。(4)淹没频率与植被丰度的关系指示着鄱阳湖湿生植被在空间上的积极演变。

结合DEM与淹没频率的水库水体动态遥感提取优化方法

由于云、雪及山体阴影造成的无效地表像元影响,利用遥感影像难以获取高精度的水库水体信息动态监测结果.论文在大津法的基础上,提出了结合DEM和淹没频率约束条件对水库遥感提取结果进行优化的方法(DF优化方法).基于Landsat系列卫星影像数据,使用改进的归一化差分水体指数(MNDWI),通过大津法初步提取水库水体信息.结合多期提取结果综合得到的淹没频率以及当期有效水体像元的淹没频率特征,填补了受云、雪等因素影响的无效像元.在此基础上综合高程及水体淹没频率信息,剔除了山体阴影及其他偶发性因素的影响.遴选全球九个不同类型水库验证了DF优化方法的有效性,结果显示DF优化方法能有效减小水库水体的提取误差.与全球水体数据集JRC MWH的直接修正结果相比,DF优化方法总体分类精度提高了13%,达到了95.67%.同时,结合同步卫星测高数据构建的水位-水面积关系模型,进一步验证了DF水面积提取结果的准确性.相较于JRC MWH的直接修正结果,DF优化方法提取结果构建的水位-水面积关系模型的RMSE降低了30%.此外,该方法可基于GEE平台实现,能快速完成长时序的水体动态提取,为全球大尺度范围内的水库相关研究提供基础.

基于遥感影像的上荆江典型洲滩植被适宜区分布特征研究

江心洲滩是长江中游河漫滩重要组成部分,厘清洲滩上植被生长适宜区域的分布特征,以及这些区域所应满足的淹没频率临界条件,是生态护滩规划设计和三峡建库后洲滩植被变化预测的重要前提。本文选取上荆江关洲和突起洲分别作为卵石夹沙和沙质型洲滩的典型代表,基于Landsat遥感影像提取了1986—2002年的长时序洲滩淹水范围和植被信息,改进并利用水文特性与影像数据相结合的方法计算了滩面上不同位置的淹没频率和植被频率,分析了二者间的响应规律,确定了植被生长适宜区对应的淹没率条件。研究结果表明:两类洲滩上都存在低、高植被频率区像元相对集中,而中等植被频率区像元较为分散的规律,根据植被频率分布特征,可将滩面区域划分为高频次植被覆盖区、中频次植被覆盖区、过渡区和不适宜区,各区之间的植被频率临界值分别为80%、50%、20%;滩面不同位置的淹没频率是影响植被频率的主导因素,从长时期平均来看两类洲滩上的淹没频率-植被频率响应关系符合统一的Logistic曲线,根据该曲线可确定出各区域的临界淹没条件分别为年均18 d、43 d、92 d。在年均淹没天数大于92 d的区域内,随着淹没天数增加,植被频率迅速减少至10%以下。本文的方法和认识可为三峡建库后坝下游洲滩植被演替趋势预测提供参考。

三峡工程运用后长江中游典型江心洲植被动态变化趋势及机制探析

受三峡工程运用的影响,长江中游水沙情势剧变,江心洲生境结构发生变化,洲上植被密度、活力和分布情况也随之改变。因此亟需开展针对江心洲植被的长期观测以厘清其对三峡调控的响应机制,从而制定有效的洲滩植被保护和修复策略。卫星遥感技术是开展长时间、长河段地貌观测的常用手段。目前应用卫星遥感技术监测江心洲植被动态的研究,主要聚焦于三峡工程运用对江心洲植被面积和覆盖度的影响,而较少深入探讨植物长势和分布模式的变化趋势。因此,本文以长江中游4个典型江心洲为研究对象,提出了一系列可用于反演江心洲淹没范围和滩面上植被动态的方法,并量化分析三峡工程运用对植被动态的影响。结果表明:(1)三峡工程运用后,江心洲整体淹没频率降低,部分原有边滩逐步满足耐水植物的生长条件,促使江心洲植被面积呈现增长的趋势;原分布在高滩上的不耐水植物逐步蔓延至低滩,导致江心洲植被茂密程度整体上升;(2)三峡工程运行前,2002年含沙量较大的漫滩洪水有促进植物第二年生长的趋势;而三峡工程运行后,2016年具有同样规模但含沙量减少近80%的漫滩洪水则有抑制植物生长的作用;(3)部分形态稳定的江心洲,其高、低滩植被分布模式之间的异质性受三峡工程运用的影响逐渐减弱,并在约10年后彻底消失。而形态产生明显调整的江心洲,其高低滩植被分布模式随地形产生一定的改变。

湘江下游流域-河网-枢纽的水文水动力模拟

应用自主开发的集成模型搭建了考虑长沙航电枢纽高频调度的湘江下游流域-河网系统水文水动力计算系统,采用区域2016—2021年80余站高频监测(1次/5~60 min)、30 m精度土地利用和详细河道水下地形等数据对模型进行配置、检验和验证,对比计算有、无枢纽调度下的河网水动力和淹没差异。结果表明:水位流量计算值与高频实测值吻合优良,在湘潭、朗梨等站的纳什系数大于0.91;调度造成回水区枯水期水位抬升和流速降低,改变了河网水位和流量小尺度波动节律,在浏阳河等支流下游局部时段出现反向流动;计算出了1%、50%、99%等来流频率下河网水位和流速分布,调度增加了上游干支流回水区心滩、边滩的平、枯季淹没频率。本研究为科学评估枢纽高频调度对上下游河网水动力影响提供依据。

鄱阳湖湿地生态变化遥感监测分析研究

鄱阳湖是长江经济带重要生态功能区,其生态环境变化对长江经济带生态环境具有重要意义,分析鄱阳湖区生态系统变化和水域变化,为鄱阳湖区生态环境治理和修复提供建议。通过分析鄱阳湖区1980~2015年生态系统变化及其水域变化,得出主要结论如下:(1)鄱阳湖区1980~2015年森林、草地、湿地等自然生态系统面积下降,而城镇等非自然生态系统面积上升较快。湿地生态系统作为鄱阳湖区主要生态系统,由于受围湖造田、城市扩张等人类活动影响,面积下降迅速。(2)近32年鄱阳湖区季节性水域面积波动较大,常年性水域面积相对较为稳定,2000年之后,鄱阳湖区季节性水域面积呈现缓慢下降的趋势。(3)鄱阳湖区以高淹没频率为主,占整个湖区的14.32%,高淹没频率变化强度以减弱为主,表明高淹没区水体稳定性增强。低淹没频率占湖区的3.18%,低淹没频率变化强度以增强为主,说明水陆交界区演替增强。(4)36.81%的新增季节性水体生态系统类型为农田,39.10%的丧失季节性水体生态系统类型为农田,由此可见,农田是除湿地生态系统外影响季节性水体转换的重要因素。(5)鄱阳湖区应严控围湖造田和周边城市建设,严防开发建设挤占湿地生态空间;加强入湖河流水质评估和规划,保证湖水淹没能维持湖区湿地生态系统平衡。

深圳河防洪工程规划中的防洪经济效益

一、深圳市社会经济与 深圳河流域概况 深圳市总面积2020.5km^2,行政辖区包括罗湖、福田、南山、宝安、龙岗等5个行政区和光明畜牧场。1992年末,人口为260.9万人。深圳经济特区(即罗湖、南山、福田3个区),面积327.5km^2,人口122.01万人,人口平均密度3725人/km^2。改革开放以来,国民经济高速发展,已形成了一个具有较为雄厚物质基础、

基于潮汐动态淹没过程的长江口潮滩地形信息反演研究

潮滩是陆地与海洋之间重要的生态过渡地带,具有复杂的生态过程和重要的服务功能。受陆海交互作用及人类活动的影响,潮滩处于高度动态变化过程中,而传统测绘技术受到潮滩可达性影响无法快速获取潮滩地形信息。为解决潮滩高程数据获取困难的问题,本文提出一种基于潮汐动态淹没过程和时序遥感影像的潮滩地形信息提取算法,利用K-means++聚类方法实现水域提取,并通过时序淹没特征计算潮滩淹没频率提取潮滩范围信息,最终综合区域潮汐特征反演潮滩地形。研究以崇明东滩为例,利用2016—2020年所有可用Sentinel-2和Landsat-8时序遥感影像,实现潮滩范围提取与高程反演,并通过实测高程数据进行精度验证。研究结果表明,潮滩范围提取总体精度为97.73%,F1_score为0.98;高程反演平均绝对误差为0.15 m,潮滩高程的反演精度与可用影像的数量呈正相关。研究利用该算法进一步反演长江口地区主要潮滩地形特征,结果表明区域内潮滩面积为346.93 km^(2),高程范围为1.00~3.84 m,且与现有潮滩范围数据集相比,本研究提取的长江口潮滩范围更为完整。该算法为潮滩地形的快速反演提供了可能,对潮滩资源动态监测和管理具有重要意义。

沿海养殖池塘对红树林生态系统影响的时空变化监测与分析

随着沿海人类活动的日益加剧,其对红树林生态系统健康和可持续发展的影响也逐渐凸显,实现红树林周边典型人类活动时空动态变化监测对红树林生态系统的保护与修复意义重大。该研究基于Landsat多时相遥感数据和GoogleEarth Engine平台,通过面向对象的机器学习方法,融入水体季节波动信息作为分类特征,获取了1990、2000、2010和2020年4个不同时期中国沿海红树林分布省区(包括广东、福建、浙江、台湾、广西及海南)30 m分辨率的养殖池塘空间格局及其变化特征,并进一步解析养殖池塘对红树林生态系统的影响。研究结果表明:(1)研究区域内4个时间节点的沿海养殖池塘面积总量分别为2963、5200、5377及4805 km^(2),呈先增加后减少的趋势,于2010–2020年间达到峰值。沿海养殖池塘面积变化趋势和达峰时间存在明显区域差异性,其主要原因是红树林保护政策、养殖池塘规范管理和阶段性经济目标的区域差异化。(2)我国沿海养殖池塘集中分布在21°–24°N区域(广东和广西),与红树林沿纬度的分布格局呈错峰分布。其中,红树林与沿海养殖池塘集中分布区(21°–22°N)存在大量养殖池塘堤边生长红树林的特色格局,此区域内两者交互作用最为紧密,是探究人类活动对红树林生态系统影响的典型热点地区。(3)养殖池塘侵占红树林是造成红树林损失的最直接原因,并导致红树林空间分布格局呈现局部破碎化或聚集化的极端发展趋势。该研究通过解析沿海养殖池塘的空间格局,为精准评估红树林周边典型人类活动变化提供数据支撑,为进一步监测红树林空间格局动态变化趋势和红树林优先修复区识别提供参考依据。