基于决策树的多源遥感数据中湿地信息提取

了解湿地资源分布类型是恢复湿地生态环境的基础,因此本文提出基于决策树的多源遥感数据中湿地信息提取方法。运用QUEST方法构建决策树,对多源遥感数据中的湿地信息进行提取,并以Kappa系数评价决策树分类的有效性。结合海南东寨港国家级自然保护区实际数据,得到湿地地形信息、湿地分类体系信息、湿地空间与面积分类、湿地类型转换特征以及湿地类型动态度差异,完成湿地信息提取,为今后保护区湿地生态保护与恢复提供信息提取技术支持。     

基于时间序列多源遥感数据的长江河口湿地生态系统长期演变过程与机制研究

受全球气候变化和人类活动的影响,长江河口湿地生态系统面临湿地面积萎缩、外来物种入侵、环境污染以及海岸侵蚀等诸多退化风险,实际应用中由于缺乏高质量长期连续的湿地变化监测资料,严重制约着湿地生态系统的长期演变规律及其驱动机制的研究,这对长远的湿地生态修复策略制定、湿地的生态修复和重建效果评估、湿地资源的合理保护和科学管理等产生了重大的影响。随着遥感技术的快速发展以及遥感数据可获取能力的不断提高,基于高质量长时间序列遥感数据分析湿地生态系统长期演变过程、规律、机制及其生态效应成为可能。本文以长江河口湿地生态系统为例,利用长时间序列多源遥感数据,针对已有湿地产品存在的时空不连续、一致性差、精度不高的问题,提出面向典型河口海岸湿地生态系统长期演变的遥感监测新方法,开展了长时间序列的长江河口湿地的遥感制图和变化监测研究,并在此基础上深化分析并探索了长江河口湿地生态系统结构和功能的长期演变过程、特征与驱动机制。     

湿地数字孪生技术及其应用综述

湿地为自然界提供着巨大的生态服务功能,对维持区域、国家生态安全和促进可持续发展具有重要意义。数字孪生技术则为湿地的研究提供了一种新的方法和工具,既有助于理解湿地生态系统的运行机制,又可以推进湿地研究的智能化进程。本文将湿地特征与数字孪生技术相结合,研究分析了湿地数字孪生系统的构建可从湿地信息监测层、湿地信息处理层、湿地模型分析层和湿地应用交互层4个方面进行,从而实现信息化、数字化和智能化高度融合的湿地数字孪生系统。介绍了建立湿地数字孪生系统的关键技术,主要包括实时监测技术、高性能数据处理技术、复杂湿地模型和可视化交互技术等。从湿地资源动态监测、湿地分类、湿地生态系统评估、湿地旅游、湿地规划和管理5个方面探讨了数字孪生技术在湿地研究中的应用,并讨论了构建湿地数字孪生当前存在的问题,主要包括多源数据的融合、复杂湿地建模与优化、湿地多元场景可视化等,以期为数字孪生在湿地研究中进一步发展和应用提供参考。     

基于GIS和RS的郑州黄河湿地生态健康评价

基于遥感影像数据、基础地理数据和湿地监测数据,以郑州黄河湿地为研究区,选取归一化植被指数、景观多样性指数、景观形状指数、斑块密度指数、聚合度指数、平均弹性度、水体面积等7个评价指标,建立生态系统健康评价模型,对其健康状况进行评价。结果表明,郑州黄河湿地生态健康状况中等,湿地格局基本完整并具有一定的恢复能力。     

基于高分辨率遥感影像的神农架大九湖湿地土地利用类型变化及其驱动力分析——来自长时间尺度多源遥感信息的约束

大九湖湿地是华中地区少有的亚热带高山湿地。建国以来,大九湖湿地经历了多次大规模的开发导致该湿地被严重破坏,2005年实施的"大九湖湿地保护与恢复及公园建设工程"使得湿地功能得到一定恢复。为了解大九湖湿地近期土地利用类型的变化状况,本研究结合实地调查及前人工作,构建了大九湖湿地9种土地利用类型,利用2005年、2011年和2017年的高分辨率遥感影像及2018年的无人机影像进行土地利用解译,研究了3个时期土地利用的动态变化和类型转换,探索湿地变迁的原因及其驱动力。结果表明,2005—2011年间,新增了湖泊(84.41 hm~2)这一类型,主要由旱生草甸、林地和农田转化而来。面积减少最多的是农田,主要向旱生草甸和湿生草本沼泽转化。2011—2017年间,新增了中生草甸(80.07 hm~2)这一类型,主要由湿生泥炭沼泽、湿生草本沼泽和旱生草甸转化而来。面积减少最多的是农田,主要向旱生草甸转换。总之,研究时段内,大九湖湿地类型和面积均呈增加趋势,湿地景观得到一定恢复,湿地生态环境有所改善。驱动力分析表明,湿地自然保护区的设立及一系列有效的湿地生态恢复工程是大九湖湿地土地利用变化的最主要驱动力。本文研究结果可为湿地的恢复和保护提供参考和建议。     

基于GIS的湿地保护管理信息系统设计与应用

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,它是湿地植物、栖息于湿地的动物、微生物及其环境组成的统一整体,具有很高的生物多样性,是珍贵的自然资源,具有不可替代的综合功能。近年来,我国高度重视生态环境保护工作,建立了日趋完善的湿地保护管理体系,在多地建成了国家湿地公园。聚焦地理信息与湿地管理工作的结合,通过发挥遥感和地理信息系统、地理信息可视化技术在自然资源调查、管理与应用方面的优势,整合湿地环境、生物多样性监测与调查数据,以建立基于GIS的湿地保护管理信息系统为例,分析湿地保护的信息化管理需求,详细介绍了系统的总体设计、数据组织、系统功能设计等内容,为开发湿地等自然资源的管理与保护信息系统提供了有力的技术支撑和参考。     

三江平原西北部湿地农田化的生态效应研究

三江平原作为国家重要的农业生产基地，长期以来自然生态环境尤其是大面积湿地受到大规模农业开发的强烈作用，生态环境发生了较大变化。本文以三江平原西北部富锦和同江市为例，应用RS和GIS手段对研究区1975、1988、1993、1997、2001年和2006年6期Landsat遥感影像提取各地类面积，分析湿地农田化对该区气候、水文、生物多样性等方面的影响，结果表明：30年来湿地减少51．38万公顷，耕地增加70．98万公顷，湿地农田化给该区域带来气候变暖、“冷湿”效应减弱、生物多样性减少等不同程度的生态环境问题。根据统筹人与自然和谐的科学发展观，提出了恢复和重建三江平原湿地生态系统的对策和建议，研究该地区湿地农田化具有重要意义，有利于促进经济、社会和生态环境可持续协调发展，保障国家商品粮基地的建设和粮食生态安全，同时为保护三江平原区域生态环境、永续利用区域土地资源提供科学参考。     

基于遥感和GIS的北京湿地生态服务功能评价与分区

湿地(特别是大城市湿地)的分布、生态服务功能及其管理与城市的生态环境和居民生活质量关系密切.以北京市湿地为例,综合运用遥感、基础地理、野外实测和社会统计等多源数据,借鉴千年生态系统评估(millennium ecosystem assessment,MA)概念框架,利用价值量评价方法,构建基于遥感与GIS的城市湿地生态服务功能评价指标体系;以行政区(县)为评价单元,应用层次分析(analytic hierarchy process,AHP)和综合指数等方法对湿地生态服务功能的构成要素进行综合建模分析;分别对北京湿地的“调节”、“供给”、“文化”和“支持”功能类别及其功能综合进行评价分析,得到北京湿地4个功能类别及其综合的湿地功能重要程度分级格局.研究结果表明:①在北京湿地生态服务功能类型中,“调节”和“供给”功能最重要,“文化”功能次之,“支持”功能最弱;②就北京市各区县湿地综合功能的重要性等级而论,密云湿地为“最重要湿地”,房山、东城、西城、朝阳、延庆和怀柔的湿地为“重要湿地”,平谷、通州、海淀和门头沟的湿地为“比较重要湿地”,而大兴、昌平、顺义、石景山和丰台的湿地为“一般重要湿地”.     

黄土高原山水林田湖草生态保护修复模式与实践

针对黄土高原地区城市化与工业化的发展，生态退化问题日益严重的问题，该文基于生态恢复理论，以黄土高原地区绥德县郭家沟村和常家沟村为研究对象，在全面客观了解区域生态环境现状与生态问题的基础上，按照“保持水土资源，恢复自然生态”的理念，提出以保水为主线的基于自然的解决方案。将研究区诊断为自然恢复类、辅助再生类和恢复重建类修复模式，并划分为一带、两岸和三坡3个生态保护修复单元，对区内受损、退化、功能与服务下降的生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理。研究结果表明开展山水林田湖草生态保护修复，有助于提升黄土高原生态脆弱区生态系统自我恢复能力，增强生态系统稳定性，遏制黄河中游水土流失最为严重地区的泥沙流失现象，对黄土高原地区生态保护修复具有参考。     

鄂州市湿地资源景观演变与退化过程分析

以2009年、2015年和2020年鄂州市土地利用数据为基础,分析了湿地景观格局演变过程及其退化程度,探究了整体与局部区域湿地退化的功能特征。结果表明：(1)2009—2020年鄂州市和梁子湖自然保护区的湿地总面积分别减少66.75 km²、8.04 km²;(2)鄂州市湿地景观向破碎化和类型多样化发展,但湖泊湿地优势度增加,空间分布集中,连通度有所提高;(3)湿地退化区域主要分布在花马湖流域和长江沿岸,恢复区域主要分布在五四湖流域和梁子湖自然保护区;(4)湿地生物多样性有所降低,但植被生产力呈增加趋势,梁子湖区域整体湿地保护情况良好,退化程度低于鄂州全市。鄂州市湿地景观受人为活动影响明显,湿地保护政策和生态项目工程的实施有利于湿地资源的恢复与合理利用,对促进区域经济与生态环境协调发展具有重要意义。     

辽河河口湿地管理信息系统数据库设计与实现

为了保护辽河河口湿地现有资源、实现对湿地生态环境的修复,集成河口湿地相关数据设计并构建湿地管理信息系统数据库是十分必要的。结合湿地数据的特点,分析了GIS数据库的主要实现方案,确定了基于扩展对象关系型数据库管理系统的辽河河口湿地数据库的设计方案。针对系统所要实现的不同专题功能,对数据需求、数据组织方式、表结构设计进行了分析,通过PostgreSQL/PostGIS实现了辽河河口湿地空间数据与属性数据的统一存储。     

辽河口湿地管理信息系统设计与实现

为了对辽河口湿地生态修复与科学管理保护提供基础支撑,本文设计并开发了辽河口湿地管理信息系统:系统以基于网络的地理信息系统(WebGIS)为基础,以整合湿地演化过程和退化机制、河口区生态用水的河网调控、河口湿地净化功能为关键技术,实现了辽河口湿地数据的信息化和系统化管理,能够为湿地管理与决策提供依据。     

矿山生态修复监测指标体系构建与应用

目前,国内外对矿山生态修复工程实施后,修复成效监测缺少一套完整的监测指标体系。为推动矿山生态修复监测指标体系的构建,本文从矿山生态修复监测的基本内容、监测指标选取等方面开展研究,从水环境、土壤环境、地表环境、地质环境、生态修复综合效益5个方面,构建了一套科学评价矿山生态修复成效的监测指标体系。将指标体系应用于陕西省神木市某煤矿的生态修复监测,并采用GIS分析和样本监测等手段进行验证,评价矿山生态修复的整体效果。试验结果表明,土壤环境各指标中,反映土壤物理性质的土层厚度指标较好;地表水质污染较少,基本没有微生物和有机物污染,水质偏碱性,与矿区内土壤一致偏碱性;植被覆盖和生境质量指数较好;矿山生态修复区域的沉降区域比例较小;矿山生态修复的综合效益指标表现不佳。     

3S技术在湿地研究中的应用

湿地具有多种生态服务功能,研究和保护湿地具有重要的意义。本文以福建闽东沿海湿地研究和保护应用3S技术进行调查研究为例,介绍了采用3S技术进行湿地调查研究的程序、方法和技术,总结了新技术应用的经验和体会,以供同行开展类似工作参考。     

1975年—2018年白洋淀湿地变化分析

白洋淀湿地生态功能重要、战略地位特殊，研究其时空变化规律具有重要意义。本文基于1975年—2018年间10期Landsat卫星遥感影像，辅以2017年—2018年高分二号（GF-2）卫星遥感影像，在野外考察湿地类型及其覆被特征基础上，人机交互解译获取各期土地利用/覆被分类图，从面积变化、类型转化、景观格局变化方面分析了近43年白洋淀湿地变化时空特征，讨论了影响分析结果的不确定性因素以及湿地变化成因。结果表明：1975年—2018年白洋淀湿地面积总体呈减少趋势，净变化-68.20 km²（-24.83%）。其中，1975年—1990年湿地面积波动性小、基本稳定，1990年—2011年湿地面积持续性减少，2011年—2018年湿地面积呈现增加趋势。湿地与非湿地类型相互转换区域主要分布于淀区南部、西部、北部的水体—水生植物—耕地—建设用地过渡区域。近43年白洋淀湿地景观趋于破碎、复杂和异质。遥感影像选取月份、年份，以及土地利用/覆被分类体系、分类方法，是影响分析结果的主要不确定性因素。气候、水文等自然因素变化，叠加工农业及城镇生活用水、上游水利工程蓄水、地下水开采等人为因素变化，是白洋淀湿地面积减少、趋于干化的成因。     

The potential of using LiDAR and color-infrared aerial imagery for palustrine wetland typology and change

Wetlands are dynamic landscapes and their spatial extent and types can change over time. Mapping wetland locations, types, and monitoring wetland typological changes have important ecological significance. The National Wetlands Inventory data suffer from two problems: the omission error that some wetlands are not mapped, and the out-of-date wetland types in many counties of the United States. To address these two problems, we proposed an automatic wetland classification model for newly mapped (or existing) wetland polygons lacking typological information. The research goals in this study were (1) to develop a nonparametric and automatic rule-based model to assign wetland types to palustrine wetlands using high-resolution remotely sensed data and (2) to quantify wetland typological changes based on the wetland types obtained from the previous step. The model is a direct application of the Cowardin et al. (1979) wetland classification system without modification. The input information for the proposed model includes Light Detection and Ranging (LiDAR)-derived vegetation height and color infrared aerial imagery-derived vegetation spectral information. We tested the model for the palustrine wetlands in Horry County, SC, and analyzed 29,090 palustrine wetland polygons (101,427 ha). The model achieved an overall agreement of 87% for wetland-type classification and showed the dynamics of wetland typological changes. This nonparametric model can be easily applied to other areas where wetland inventory needs updating.     

一种基于TM影像的湿地信息提取方法及其变化检测

近年来,有着"地球之肾"之称的湿地,其对于生态环境的特殊性和重要性受到全世界的极大关注,湿地研究己成为当前国际上的热门领域。本文结合缨帽变换及决策树分类法提出了一种新的湿地提取方法。首先对原始影像进行缨帽变换,提取其湿度分量,利用湿度分量进行分级提取,区分湿地与陆地。接下来在深入分析研究区影像光谱特征规律的基础上,建立了湿地信息提取决策树模型,用于区分不同类型湿地。最后,对两个时相的湿地分布影像进行了变化检测,提取出了湿地的变化范围。     

基于GIS的景观生态规划研究——以二龙山水库流域景观生态系统为例

运用地理信息系统 (GIS)技术强大的信息管理、空间数据处理分析功能 ,采用松散耦合式GIS建模方式 ,在景观格局分析的基础上 ,对二龙山水库流域退化生态系统进行景观生态规划 ,期望通过对原有的景观要素的优化组合或引入新的成分 ,调整或构造新的景观格局 ,以增加景观的异质性和稳定性 ,为二龙山水库流域退化生态系统的恢复和重建提出建设性的意见 ,为可持续的景观管理模式提供理论依据。     

会泽黑颈鹤自然保护区管理系统的设计与实现

为了实时掌握保护区珍稀动物的分布、生长情况和数量信息,该文以会泽黑颈鹤国家级自然保护区为研究对象,基于移动GIS和WebGIS技术构建会泽自然保护区信息管理系统。该系统以高清遥感影像为数据支持,将ArcGIS Server地图缓存技术融入其中,通过移动GIS进行自然保护区巡护信息采集并上传到后台服务器,采用WebGIS技术在网络客户端实时对后台服务器数据进行下载更新,从而实现移动端和网络端的信息同步。应用效果表明这种移动化、网络化的数据采集和管理模式,使自然保护区保护黑颈鹤及其越冬地的湿地生态环境工作更加科学、合理。     

黄河流域湿地景观时空演变格局分析

湿地景观的时空演变及其驱动因素研究是湿地生态恢复与保护的重要参考,本文利用1980—2015年7期黄河流域土地利用数据构建黄河流域湿地矢量数据集,基于景观格局指数对黄河流域湿地的时空演变特征进行定量和定性分析;采用转移矩阵对每两个时期湿地资源的转移类型和数量进行计算与分析。研究结果表明,①1980—2015年,黄河流域湿地率为3.5%,其中自然湿地率约为2.0%,即黄河流域的湿地类型以自然湿地为主。②斑块面积结果显示,黄河流域湿地总面积减少了312.74km²,表现为人工湿地增加,自然湿地减少;自然湿地中沼泽湿地呈增加状态,主要是在2005—2010年增加了979.22km²,滩地呈减少状态,减少了1218.19km²,主要发生在1990—1995年和2005—2010年。斑块密度结果显示,随着河渠和滩地受人为活动影响程度的加大,两者的斑块破碎化程度逐渐加大。最大斑块指数结果显示,水田是黄河流域的主导湿地类型,沼泽和湖泊是自然湿地中的主导湿地类型。③黄河流域湿地类型与非湿地之间转换是黄河流域景观转换的主要组成部分,其中沼泽与滩地是面积发生变化的主要湿地类型。