基于Landsat数据的黄河三角洲湿地提取及近30年动态研究

为深入了解黄河三角洲湿地近30a时空分布和动态变化特征,以山东省东营市为研究区,利用1986、1992、1998、2004、2010、2016年六个时期的Landsat遥感影像为数据源,综合利用光谱指数(MNDWI、NDVI)、目视解译、主成分分析(PCA)等方法,构建层次分类判别方法,提取研究区土地覆盖和湿地分类信息,分析研究区域近30a来的土地覆盖和湿地动态变化。结果表明:1)采用提出的层次分类判别方法提高了分类精度,6个时期的土地覆盖和湿地分类总体精度均高于85%;2)1986-2016的近30a间东营地区土地覆盖和湿地分布及面积发生了较大的改变,自然湿地退化现象严重,其中滩涂面积减少872.06 km~2,包括237.06 km~2转化为养殖池塘,114.79 km~2转化为盐田;沼泽湿地面积减少297.10 km~2,其中221.66 km~2转化为农田,河流面积基本变化不大。同时,盐田、养殖池塘、水库坑塘三类人工湿地面积分别增加了225.11 km~2、402.71 km~2,423.51km~2,呈现显著增加态势。自然与人工湿地总面积变化不大。     

近30a来胶州湾潮间带动态变化分析

本研究基于1984~2016年间的3个时期遥感影像及潮汐潮位资料,利用相同潮位对比法,分析了胶州湾潮间带的面积及质心的空间分布特征和动态演变规律.结果表明,近30a来胶州湾潮间带减少明显.1984~2001年潮间带面积减少了52.80 km~2,2001~2016年潮间带面积减少了8.10km~2.潮间带质心偏移最明显的区域为黄岛地区.1984~2001年该区域质心向东南方向偏移量达1 061.48 m;2001~2016年该区域质心向东北方向偏移达2 881.64 m.在不同时间段内,引起潮间带面积和质心变化的原因并不相同.1984~2001年潮间带面积的减少和潮间带质心位置的偏移主要是由海水养殖规模的扩大和盐田的建造引起的;而2001~2016年潮间带面积的减少和潮间带质心的偏移主要是由于盐田、养殖池废弃,代之以大规模的填海造陆活动引起的;除此之外,河口泥沙淤积、冲刷等现象也对潮间带面积的变化和潮间带质心位置的偏移产生了一定的影响.     

1989-2019年环渤海地区养殖池的空间变化特征

养殖池是海水养殖业的重要表现形式,研究环渤海地区养殖池的时空变化对判断该区域海水养殖的发展历程具有重要意义。本研究基于1989—2019年共44景Landsat影像,利用目视解译的方法获取养殖池的矢量分布数据,在此基础上利用平均中心及标准差椭圆等方法对环渤海地区近30年来养殖池的空间变化特征进行分析。研究结果表明:1989—2019年,(1)养殖池面积呈现逐年增长的趋势,共增加450.15 km~2;(2)养殖池平均中心从渤海湾附近逐渐沿莱州湾至辽东湾一线向东北方向偏移;(3)养殖池分布的向心性越来越明显,其分布区域逐渐由陆向海推进;(4)养殖池空间变化明显的区域主要集中在莱州湾、渤海湾以及辽东湾。     

子牙河流域湿地动态变化特征分析

为了了解子牙河流域湿地的动态变化特征,本文使用2000、2004、2009和2014年间4景Landsat TM/ETM+/OLI夏季遥感影像,通过目视解译、改进的归一化差异水体指数、归一化植被指数、景观格局指数对湿地面积、水域、植被和景观格局变化等方面进行了研究。研究结果表明:2000、2004、2009、2014年间,子牙河流域湿地面积分别为1 861.99、1 890.42、1 823.19和1 885.43km~2;湿地水面面积分别为为463.14、629.74、562.69和796.69km~2;湿地植被面积分别为1 025.22、936.55、1 058.76和764.34km~2。景观格局指数方面,斑块密度(PD)逐年增加,最大斑块指数(LPI)在8.16~8.46之间;周长面积分维数(PAFRAC)基本处于1.46左右;香浓多样性指数(SHDI)随时间上升,香浓均匀度指数(SHEI)逐年提高。结果表明:湿地面积总体呈增加趋势,但增加的湿地面积主要是人工湿地,自然湿地面积还需要继续恢复;湿地水域主要分布在研究区域的东部和西部,中部较为缺水;湿地植被面积以2009年面积最大,生长状况最好,而到2014年面积、长势有所下降,还需要加强对植被的恢复;研究区域景观越来越破碎化,各类型景观分布越来越均匀,受到人类的干扰越来越大。人们在恢复湿地面积同时,还需要注意防止湿地破碎化,保护自然湿地。     

广东省2006—2015年围填海演变分析

文章以landsat5和landsat8的遥感影像为数据源，运用ESRI和ARCGIS等软件对广东省2006—2015年的海岸线进行提取，并对围填海信息的类型和面积进行统计分析，在此基础上对广东省围填海的地理空间分布进行分析探讨，研究表明广东省在10年间围填海面积增加了94.936 km2，主要用途为城镇建设和养殖用海，围填海的区域主要集中在珠三角地区，占了整个广东省围填海面积的近60%。     

黄河三角洲NDVI时空演化特征及其驱动因素

为了解黄河三角洲地区植被盖度的时空动态,在利用遥感资料分析归一化植被指数(NDVI)空间分布格局及其年际变化规律的基础上,进一步探讨了影响NDVI时空变化的自然和人为因素。结果显示,黄河三角洲地区2002、2006、2008、2013年10月的NDVI均值分别为-0.04、0.06、0.10、0.16,NDVI0的区域面积分别约1253、1733、1742、2175km~2(分别占区域总面积的43.67%、60.01%、66.82%、81.77%)。在时间动态上,区域NDVI总体呈逐渐增加的良性发展态势,黄河入海口地区尤为突出;在空间格局上,NDVI可分为高植被覆盖区(NDVI0.4)、中等植被覆盖区(NDVI为0.1—0.4)和稀疏植被覆盖区(NDVI0.1),且按离海远近在区域内分别呈现斜"Y"、斑块和条带状。地形高度、地下水和土壤水盐条件(尤其是潜水氯离子浓度,二者之间R=0.737)等环境因素影响NDVI整体空间分布格局,区域降水和气温等气候条件造成NDVI年际动态变化,而黄河下游生态调度对过水区域特别是河口地区NDVI良性变化具有显著的促进作用。黄河三角洲地区应持续加强生态环境保护与修复,提高植被盖度及其综合效益。     

Landsat-8热红外数据监测田湾核电站温排水分布

基于2015—2017年的多景Landsat-8热红外数据,采用辐射传输方程法反演田湾核电站邻近海域海面温度,依据反演所得海面温升分布图对温排水的分布特征进行分析。结果表明:田湾核电站温排水的扩散方向和影响范围与潮汐状态密切相关。在涨潮中期阶段,温排水分布范围较小,其中1℃以上温升区域面积不足10 km~2;在高、低平潮阶段,温排水扩散面积相近,其中1℃以上温升区域面积约15 km~2;在落潮中期阶段温排水分布范围最大,1℃以上温升区域面积可达30 km~2,但4℃以上高温升区域面积较小。高温升区域多出现在排水口以南至以东附近海域,随着温排水向周围海域扩散,温升逐渐呈衰减分布。     

近20年来山东半岛东部海水养殖水面的动态变化

基于1995、2005、2015年3期遥感影像,在ENVI和Arc GIS软件的支持下,对山东半岛东部近20a来的养殖水面面积及质心变化情况进行了分析,研究结果表明:(1)1995~2015年,养殖水面面积总体呈现增长趋势,共增加425.06 km~2.其中养殖池面积在1995~2015年增加了83.41 km~2,增加的面积主要集中在丁字河口、郝庆口、五垒岛湾、太平湾.在2005~2015年近10 a间养殖池面积呈现明显减少趋势,共减少40.43 km~2,主要集中在五垒岛湾、太平湾.浮筏养殖和网箱养殖在近20a来面积以增加为主,共增加了382.08 km~2,主要集中在套子湾-芝罘湾-金山湾-郝庆口沿海海域,以及乳山口-五垒岛湾-靖海湾等海域.(2)养殖池面积先增加后减少的主要原因是:海鲜市场的大量需求导致1995~2005年养殖池面积迅速增加,由于环境保护以及旅游经济的需要,导致2005~2015年养殖池面积下降;浮筏养殖和网箱养殖面积的持续增加主要受海鲜市场需求及政府政策激励的结果.(3)近20a间,养殖池质心变化不大,共向西南方向偏移9.03 km;浮筏养殖和网箱养殖质心变化较大,共向西南方向偏移了15.24 km,由原来的荣成市偏移到了文登市,浮筏养殖和网箱养殖质心的偏移主要受乳山口、五垒岛湾、靖海湾海域的浮筏养殖和网箱养殖的养殖力度加大的影响.     

2003—2013年大沽河口湿地高分辨率遥感监测与变迁分析

以2003年SPOT 5和2013年资源三号高空间分辨率遥感影像为数据源,开展了大沽河口湿地现状的遥感监测,分析了2003-2013年10 a间大沽河口湿地的变迁情况.研究结果表明:1)2003年研究区域湿地类型面积为8 876.80 hm2,占研究区域的65.45％,其中自然湿地占22.8％;2013年研究区域湿地面积为6 779.19 hm2,占研究区域的50％,其中自然湿地占19.4％;2)10 a间,大沽河口湿地面积减少了2 097.61 hm2,其中自然湿地面积减少446.72 hm2,人工湿地整体面积减少1 650.92 hm2;3)10 a间研究区域总体呈湿地类型向非湿地类型转化、自然湿地向人工湿地转化,其中湿地类型向非湿地类型转化的面积为2 569.68 hm2,自然湿地向人工湿地转化面积为397.54 hm2.     

天津市滨海新区滩涂开发利用特征的遥感分析

为评估滨海滩涂开发利用对生态环境和水资源利用的影响,提出了滩涂开发利用特征遥感分析方法。该方法基于Landsat遥感影像,先利用阈值分割与目视解译相结合的方式解译人工岸线,再定位滩涂开发利用区并对其土地利用进行分类识别,然后通过人工岸线和土地利用的时空变化,分析揭示滩涂开发利用特征。采用2002—2018年五个时期Landsat遥感影像,利用该方法分析了天津市滨海新区滩涂开发利用的时空演变特征。结果表明该方法不受潮位影响,能够科学准确地反映滩涂开发利用特征。截至2018年,滨海新区人工岸线由2002年的146.22 km增加至315.69 km,增加了115.9%;累计围填海350.76 km~2,为滨海新区增加了15.5%的土地资源;滩涂开发利用区新增的建设用地面积为63.43 km~2,超过滨海新区新增建筑面积的20%;陆地区域未利用土地面积仅3.58 km~2,而滩涂开发区内尚未利用的土地为228.05 km~2,为未来发展提供了重要的后备土地资源。时间上,滩涂开发利用从2002年起步,2006—2014年扩展速度最快,此后明显回落,主要集中于2006—2014年;在空间上则以天津港与南港工业区附近为主。     

胶州湾近150年来海岸变迁

本文通过多时相卫星遥感结合历史海图、水深资料研究近150年来胶州湾岸线属性和位置变化。1863～1935年胶州湾以自然演变为主导,岸线变化很小,因自然淤积潮间带面积缓慢减小,72年中仅减少了15.68 km~2;而1935年以来受人类活动影响,胶州湾岸线变化很大,大面积的自然潮滩被盐田养殖区和人工填海代替,岸线普遍向海推进,总体上趋于平直造成潮间带面积和纳潮量急剧减小,1935—2005年潮间带面积减小了164.7 km~2,纳潮量减小了0.246 km~2。在近150年的时间里,胶州湾的面积缩小了38.6%,各种岸线类型历史长度变化反映了人类对胶州湾集中开发利用的几个阶段。1863年胶州湾的总水域面积为567.95 km~2,比2008年的大220 km~2,其中,1935年以后胶州湾面积的缩小速率大约是1935年以前的13倍。纳潮量变化规律与潮间带面积变化相似,2005年纳潮量比1863年减小了0.25×10~9m~3,减小了19%,其中1935年以后纳潮量的缩小速率大约是1935年以前的250倍。     

象山港滨海湿地互花米草入侵过程遥感监测与评估

互花米草在20世纪70年代后期作为海岸带生态防护工程物种引入我国,由于其超强的繁殖能力,目前已经对我国的滨海湿地生态环境健康与安全造成了严重的威胁,成为生长在中国沿海的一种典型生态入侵植物,引起了相关部门的高度重视。文章选择浙江象山港为重点研究区,通过遥感技术手段,基于2003年,2009年和2014年中分辨率Landsat系列遥感卫星数据,采用空间与光谱特征相结合的综合判读,提出了生境空间环境支持下的植物群落遥感自动识别方法,动态监测了互花米草在象山港的繁衍和入侵过程已经空间格局变化。研究结果表明:过去10年余年,互花米草在象山港呈现指数模型的爆炸性增长。2003年,整个象山港互花米草的分布面积约为590 hm²;2009年其分布面积达到1745 hm²;2014年互花米草在象山港的分布面积超过5715 hm²。2003-1014年10年间互花米草在该区域分布面积翻了近10倍,几乎占据了海岸带所有的泥质海滩,成为象山港滨海湿地区的主导型盐生植被和区域优势种,对附近农田,尤其是淡水水域构成巨大的威胁。而在快速扩张的驱动要素方面,研究认为强劲的自我繁殖性能是互米花草在区域能够快速扩张的主要原因;人类围垦活动促进了这一快速扩张进程。以上研究结论可为区域互花米草的综合治理提供数据支持和遥感监测提供技术参考。     

基于机载与高分遥感数据的连云港市东西连岛周边围填海分析

针对连云港市东西连岛周边海域近几年围填海的建设,使用2012年无人机影像、历史航空影像和高分一号卫星影像,应用遥感影像解译和信息提取技术,提取了2009年、2012年和2013年的围填海信息,并分别开展了2009年~2012年和2012年~2013年两个时段的围填海遥感监测与分析。结果显示:2009年~2012年间围填海面积为6.3852 km2,以围海为主,围填海主要分布在连云港港口东部区域;2012年~2013年间,均为填海,面积为0.2581 km2,主要分布在连云港港口内部。     

基于海岸带成像仪CZI的连云港紫菜养殖动态监测

连云港海域的紫菜养殖遥感监测对于规划紫菜养殖空间分布具有重要意义。基于50m空间分辨率的海洋一号C卫星（HY-1C）海岸带成像仪（Coastal Zone Imager, CZI）数据,利用归一化植被指数(NDVI)和人工目视解译,获取了2018年10月-2020年4月连云港沿岸的紫菜养殖遥感监测面积,并分析了紫菜养殖的季节变化特征。结果显示,连云港紫菜养殖区主要分布于海州湾和连岛附近海域;养殖区自9月至次年5月在CZI图像上可见,紫菜养殖遥感监测面积呈先增加后减少的趋势,1-2月其遥感监测面积通常达到一个养殖周期的最大值,3月初面积迅速减少;基于CZI影像的2019年度遥感监测面积为123km2,2020年为160km2。建立HY-1C与哨兵二号(10m)、高分一号(16m)和Landsat-8(30m)监测结果的线性模型,以Google Earth影像目视解译的紫菜养殖区遥感面积作为真实值,并将哨兵二号监测值转换为真实值。换算成真实值的2020年度紫菜养殖区真实面积为94km2,较2015年度的42km2增长了一倍多。本研究展示,CZI可用于紫菜养殖区的业务化观测,本文同时建议,利用其1-2月份的多期遥感影像监测结果作为年度紫菜养殖区遥感监测面积的基准。     

低碳目标下的滨海城市土地利用优化配置——以大连市为例

滨海城市的土地开发利用及其优化配置对经济发展和生态环境起重要作用。以大连市为例,依据2002-2013年能源消费和土地利用等数据,在遥感和GIS技术支持下对其土地利用变化情况进行分析,借助碳排放量计算模型核算其土地利用碳排放量,通过相关性分析明确碳排放与土地利用类型之间的相关性,在低碳目标下进行土地利用类型的优化配置,以此保证滨海地区土地开发利用的合理性。结果表明:(1)从2002到2013年,各个土地类型在利用数量上发生明显变化。其中耕地面积先由2002年的2 500 km~2增加到3 950 km~2,又减少至2013年的3 291 km~2;林地面积减少了1 858 km~2;建设用地面积增加了454 km~2;(2)大连市碳排放总量增加1 695.8万t,各土地利用类型对碳排放的贡献率差异显著,其中建设用地碳排放量占总量的98%,耕地碳排放量所占比重不足2%;(3)土地利用类型变化与碳排放量之间的关联程度密切,建设用地、林地与碳排放量之间的相关系数分别为0.877 4和-0.970 1;(4)线性土地利用优化配置下各个土地利用类型的碳排放量比大连市2020年规划下的碳排放总量减少96.79万t。     

鸭绿江口滨海湿地景观格局变化及驱动力分析

通过RS和GIS技术获取1995-2014年20年间共10期鸭绿江口滨海湿地遥感影像并建立湿地分类系统,利用面积转移矩阵和景观格局指数对该地景观格局变化进行分析,利用双重筛选逐步回归探讨驱动力机制。结果表明:滩涂、临海草地和芦苇面积一直减少,面积分别减少80.736 3 km~2、55.189 8 km~2、3.303,建设用地、水稻田、人工盐沼面积一直在增加,其面积分别增加42.285 6 km~2、22.512 6 km~2、10.286 1 km~2,临海林地和其他用地面积呈现先减少后增加的趋势。各类湿地类型在斑块数量上存在不同的变化,湿地景观的分布均匀程度、多样化和复杂性都先增后减,破碎化程度和聚集度、延展度先增后减。气候、水文等自然原因是影响各类滨海湿地景观变化的基础,人口增长、经济发展、城市化水平提高、科技进步等人为原因是该地景观变化的主要驱动因素。     

大辽河地区生态环境敏感性评价

为了防止大辽河地区湿地生态功能减退,促进大辽河地区的河流及湿地生态环境保护,本研究以盘锦和营口地区为研究区域,建立了大辽河地区生态环境敏感性评价的指标体系,结合GIS技术,利用层次分析法和模糊评判模型计算出研究区域的敏感性等级及空间分布。评价结果表明,大辽河地区生态敏感性在空间分布上呈现显著差异性;中度敏感区主要分布在盘山县区以及盖州东南部分地区,土地面积为2 607.42km2,占总土地面积的30.38%;高度敏感区占整个研究区域的大部分,覆盖了盘锦市、大洼县、营口市、大石桥市以及盖州市大部分地区,土地面积为5 975.55km2,占总土地面积的69.62%。中度敏感区要适度开发,避免生态环境破坏;高度敏感区要恢复与保护原生植被,提高生态系统的多样性与稳定性,实现可持续发展。     

广东和广西滨海盐沼遥感调查与分析

滨海盐沼作为重要的湿地生态系统,有极大的社会、经济和生态价值。文章采用多源国产高空间分辨率卫星数据,结合野外现场调查,对广东和广西滨海盐沼开展遥感调查与分析。2019年年底,广东和广西滨海盐沼分布面积分别为1 258.00 hm2和1 450.36 hm2。广东14个沿海市除茂名市外均有滨海盐沼分布,珠海市、江门市、湛江市的分布面积分别为438.89 hm2、331.83 hm2和162.36 hm2,占广东滨海盐沼总面积的34.89%、26.38%和12.91%。广西3个沿海市均有滨海盐沼分布,北海市、防城港市和钦州市的分布面积分别为1 354.87 hm2、49.73 hm2和45.76 hm2,占广西滨海盐沼总面积的93.41%、3.43%和3.16%。广东和广西互花米草分布面积分别为327.96 hm2和1 312.02 hm2。广东海岸带互花米草主要分布在江门市、阳江市、湛江市和潮州市,分布面积分别为179.07 hm2、73.64 hm2、69.72 hm2和5.52 hm2。广东近5年海岸带互花米草面积较为稳定,没有大范围暴发式扩散。广西海岸带互花米草主要分布在北海市和钦州市,分布面积分别为1 309.04 hm2和2.98 hm2。广西海岸带互花米草面积比最早引种时增加了1 311.08 hm2。互花米草在广西北海东海岸、铁山港、廉州湾和大风江口不断扩张,廉州湾的互花米草仍处于种群扩散的暴发期,需加强对互花米草的监测和防控工作。     

近30年来山东半岛北部滩涂及海岸线变化

以山东半岛北部为研究区,以烟台、蓬莱、龙口和莱州4个港口的潮情为依据,分别选取1984、1995、2005、2010、2015年的Landsat系列遥感影像,分析了山东半岛北部滩涂(含潮上及潮间带)及海岸线30a来的变化.研究结果表明:(1)研究区近30a来滩涂面积减少300.66 km2,其中潮间带面积减少了84.84 km2,潮上带面积年减少了215.82 km2,减少区域主要集中在莱州湾东南部;(2)海岸线长度呈递增趋势,30a来增加103.68 km,增长速度为3.34 km/a,增加典型区集中在莱州太平湾、龙口人工岛群、蓬莱港和烟台港等区域;(3)通过实地调研发现,盐田、养殖池的大量扩建、海岸侵蚀和入海泥沙量减少是滩涂减少的主要原因;沿海养殖池的增加和填海造陆的扩张是海岸线长度增加的主要原因.     

1991—2011年廉江红树林分布及变化的遥感分析

利用1991年的1景TM遥感数据，2000年的ETM+遥感数据和2011年HJ-1A遥感数据进行廉江红树林信息的提取。结果表明：1991，2000和2011年廉江的红树林分布面积分别为131.6，628.7和1 056.2 ha。自1991年至2011年红树林呈增加的趋势，共增加924.6 ha，20年间研究区域的红树林约增加了7倍。湛江红树林国家自然保护区的建立对于红树林湿地生态系统的保护和恢复起到极大的促进作用，研究区域红树林造林恢复成果显著，种植了大量的人工红树林。