近40年西藏那曲南部湖泊变化及其成因探讨

以遥感图像、SRTM的DEM数据为数据源,通过人工目视解译的方法提取并计算了1970—2010年那曲南部地区12个湖泊面积,并结合DEM数据计算其中9个湖泊1990—2010年间水位变化情况;然后分析该地区降水量、气温、最大潜在蒸发量、冻土、冰川雪线的变化规律;计算湖泊变化与气候变化之间的相关性,并以简单的水文模型分析了湖泊变化的原因。结果显示:12个湖泊中除了格仁错面积减少以外,其他湖泊面积在40 a间都处在增长状态,其中湖泊面积增长主要发生在2000—2010年,这期间12个湖泊增长总面积达743.88 km2,占40 a总增长面积的63.95%;9个湖泊的水位也呈上升趋势。造成这些湖泊面积增长的主要原因是近45 a气温上升造成的冰雪、冻土融化,降水量增加,而且该地区蒸发量呈减少趋势。     

青海湖湖面变化三维可视化分析

建立了包含青海湖水下地形的流域DEM（LBD）;利用LBD和各时期水位数据,计算湖泊面积和水量;利用LBD和遥感影像,通过三维可视化技术,最终实现一万多年来湖面时空变化的动态模拟。结果表明,青海湖东西两岸的退缩幅度明显大于南北两岸,水位降低对于青海湖湖岸形态有很大的影响;利用恢复水下地形来进行水量计算,简单易行。     

基于遥感技术的近30年中亚地区主要湖泊变化

在全球气候变暖的背景下,研究中亚干旱半干旱地区主要湖泊的变化不仅对内陆水资源管理和可持续发展有着重要意义,也为进一步研究湖泊变化对气候变化和人类活动的响应提供基础。获取1978年MSS、1989年TM、1998年TM及2010年ETM的同季相4期遥感图像数据,通过人工解译提取中亚地区7个湖泊信息,获得近30 a的湖泊面积变化;利用T/P和Envisat雷达高度计提取1992—2012年的湖泊水位信息;基于湖泊面积和水位的时空变化特征分析了湖泊变化的影响因素。结果表明:近30 a来,由于湖泊类型的不同,除萨雷卡梅什湖外的其他6个湖泊均出现不同程度的面积缩减;其中,平原尾闾湖面积变化最显著,高山封闭湖相对平稳,吞吐湖泊的面积变化相对复杂;湖泊的水位变化模式因流域和湖泊类型而异;高山封闭湖泊受气候的影响较大,而吞吐湖泊受人为因素影响显著。     

湖盆数据未知的湖泊动态库容遥感监测方法

针对现有库容遥感监测方法对无湖盆数据区域的湖泊动态库容难以直接测算问题,提出了未知湖泊水下地形数据的遥感湖泊动态库容监测方法。该方法通过多源遥感数据,匹配相对时相的湖泊面积和水位信息,构建并模拟湖盆DEM数据,据此来估算湖泊的动态库容。在算法实现上,首先采用分布迭代水体提取从遥感影像提取湖泊的多期动态边界;其次,从ICEsat GLAS激光测高数据中反演出湖泊的动态水位高程;第三,依据时间水位信息,通过邻近时相匹配,将水位高程赋给湖泊边界线,生成湖泊等水位线;第四,通过等水位线构建TIN(triangulated irregular network)和Kriging插值,得到模拟湖盆数字高程模型;最后,依据模拟湖盆DEM和水体面积分布、水位信息,计算湖泊动态库容。试验通过对博斯腾湖的多年动态库容监测与真实性检验,结果显示:最大误差为2.21×108 m3,最小误差为0.000 02×108 m3,平均误差为0.044×108 m3,均方根为0.59,相关系数达到0.99。     

利用卫星测高监测高邮湖水位变化

以高邮湖为例,利用Jason-1测高卫星6年(2003—2009年)和Jason-2测高卫星3年(2009—2012年)的GDR数据,经过数据编辑和地球物理改正,通过分析高邮湖水位变化的时间序列,得出高邮湖水位的下降趋势;通过分析水位变化的周期,得出高邮湖水位变化的周期为1.5年。结果表明利用卫星测高对内陆湖泊水位变化进行监测具有一定的可行性。     

三峡水库运行后洞庭湖季节性缺水原因浅析

三峡水库运行后,洞庭湖由原来的水满为患,转向成近年来季节性缺水。就此问题,基于遥感技术提取了三峡水库蓄水前后25年151个时相主湖泊及零星湖泊遥感监测成果,结合30年降雨量、水位、出入湖径流量,借助GIS软件分析模块,建立了三峡水库蓄水前后湖面面积与水位关系数学模型。结果表明三峡水库运行后,洞庭湖降雨量减少9.66%,“三口”“四水”入湖径流量分别减少24.22%、8.42%,洞庭湖水面面积减少16.42%,枯水期提前一个月左右,造成季节性缺水。     

星载激光测高结合遥感影像的青海湖变化监测

为了准确反映全球气候的不断变化给湖泊湿地生态系统带来长时间水位、面积和蓄水量变化,针对星载激光测高数据筛选条件不足引起湖泊水位不准确的问题,提出了基于IQR湖陆分界多准则约束的激光点筛选方法。以青海湖为研究对象,利用ICESat/GLAS激光测高数据和30 m分辨率的Landsat遥感影像数据,研究分析青海湖2003到2009年间的湖泊水位、面积和蓄水量变化。结果表明:青海湖的年均水位、面积和蓄水量分别以0.096 m/a、12.915 km~2/a和0.088 km~3/a在升高,其中水位年均变化率相对误差仅为4.95%;2009年和2003年相比,湖泊水位增加了0.437 m,面积增加了74.128 km~2,相应的蓄水量增加了2.81 km~3,并与水位站实测结果基本一致。该方法有效实现了粗差探测识别问题,避免了粗差对高程序列的影响,对后续国产激光卫星在湖泊中的应用具有参考价值。     

基于多源卫星测高数据的青海湖水位变化研究

针对单颗卫星空间、时间分辨率受限及湖泊边界复杂地形条件引起湖泊监测精度较低的问题，提出结合多源卫星测高数据监测水位变化并建立边界缓冲区筛选数据的方法。以青海湖为研究对象，基于ERS-1/2、Envisat、Cryosat-2测高数据，构建了1995—2021年近26 a的水位时间序列，结合Grace卫星数据分析湖泊水位、面积、水储量与气候因素间的关系。结果表明：青海湖水位以2004年为节点呈现先下降后上升的变化，整体上升2.97 m,增长量为0.114 m/a,季节性变化明显，与降水量、径流量和蒸散发量相关系数分别为0.295、0.66、-0.24;湖泊面积与水位变化趋势一致，增长量为9.66 km²/a, 2001—2020年等效水柱高增长量为1.68 mm/a,与水文站及其他湖泊库水位序列相关系数均在0.9以上，具有良好基一致性。     

近百年来洞庭湖区垸内湖泊时空演变分析

研究洞庭湖区垸内湖泊时空演变情况,本文利用1930年代以来10个时段的历史地形图和航天航空遥感数据,采用遥感解译、数据统计分析与历史对比方法,分析民国中期（1930年）以来各时段洞庭湖区垸内湖泊的空间分布特征、面积时序变化,利用2018年度基础性地理国情监测数据中内湖数据进行精度检验,精度达98.62%。结果表明：洞庭湖区内湖数量与面积分别从1938年的640个、994.30 km²增加到2018年的1057个、1578.33 km²,其变化过程并非呈持续增加趋势,而是经历了增加、减少、再增加的3个时序变化阶段,呈现波状起伏特征。民国中期（1930年）至建国初期（1958年）,因通江湖泊大量围垦,内湖数量和面积均呈现快速增加趋势;其后,1959年—1978年,在“以粮为纲”的农业背景下,内湖被大量围垦,数量和面积萎缩至民国中期（1930年）以来的最低值;改革开放（1979年）以来,随着“退田还湖”和水产养殖等农业结构调整,内湖面积呈现大幅增加趋势。洞庭湖区垸内湖泊总体呈增加趋势,但不同规模、不同类型、不同区域等不同特征的垸内湖泊变化情况不同。总体而言,围湖垦殖是内湖形成的主要驱动,粮食保障与水产养殖是内湖变化的主要原因。研究成果可为洞庭湖区生态修复与环境保护提供客观资料。     

基于星载激光雷达的高原堰塞湖水文要素反演与变化特征分析

针对帕米尔高原堰塞湖——萨雷兹湖的安全问题及水文站点资料获取困难,缺乏时段固定、精度统一的准实时湖泊水位信息等问题,本文提出了基于星载激光雷达测高数据(ICESat-1/2)的高原湖泊水位综合反演.开展了近20年(2003—2019年)的水位变化遥感调查和时序重建研究,并采用趋势分析和Mann Kendall(M-K)...     

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升,可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法,利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列,并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上,青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势,但上升速度较2003年—2009年趋缓,年均变化率0.159 m/a。从地域分布上,北部湖泊的水位上升最为显著,而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上,2010年—2012年和2016年—2018年,大多数湖泊的水位呈现快速上涨,而其他时间水位相对稳定或略有下降。     

基于卫星测高的湖泊水位监测及预测方法研究

以洪泽湖为例,研究多代测高卫星不同版本测高资料的数据编辑、地球物理改正、波形重定方法;利用误差改正后的数据计算洪泽湖2010年1月至2018年12月的年度、季度与月度水位异常时间序列,分析得到洪泽湖水位的变化规律及水位异常时间;利用BP神经网络模型结合气温、降水、卫星测高数据,预测洪泽湖2019年部分月份的水位,并与测高所得水位进行比较.研究结果表明,利用卫星测高对内陆湖泊水位变化进行监测具有一定的可行性,利用神经网络模型对内陆湖泊水位进行预测具有一定的准确性.     

基于遥感的鄱阳湖丰水期悬浮泥沙数值模拟预测

悬浮泥沙是湖泊水体的重要水质要素之一,是湖泊水生态系统重要影响因子。利用遥感提取的鄱阳湖底质类型数据,对各类型底质区域上泥沙模型参数进行敏感性分析,基于2011年实测的不同底质区上泥沙浓度数据率定得到空间上不一致的泥沙模型参数,从而建立鄱阳湖丰水期二维悬浮泥沙输运模型。利用该模型模拟预测2013年丰水期悬浮泥沙输移过程,实测泥沙数据验证表明,模拟悬浮泥沙均方根误差为19.8 mg/L,相关系数R2为0.78,该模型能够较好地进行悬浮泥沙模拟预测。对比模型模拟和遥感反演的悬浮泥沙空间分布,两者具有较好的空间一致性,进一步表明该模型能够可靠地模拟预测鄱阳湖悬浮泥沙的时空动态变化。本研究充分利用遥感数据辅助建立鄱阳湖泥沙输移模型,为湖泊水环境动态变化监测提供有力的技术方法支撑,为进一步进行鄱阳湖水环境动态变化的数值模拟预测研究提供基础。     

青藏高原纳木错湖冰物候变化遥感监测与模拟

湖冰物候是反映区域气候变化的直观指标.由于青藏高原湖冰物候的地面观测不足,遥感与模拟成为动态监测湖冰物候变化并揭示其变化机理的重要途径.本文以纳木错为例,通过不同遥感方法获取了纳木错2000年-2015年湖冰物候的动态变化.在此基础上,将遥感与物理基础清晰的湖泊过程模型相结合,重建了纳木错1963年-2018年的湖冰物...     

卫星测高数据监测青海湖水位变化

为了验证Cryosat-2/SIRAL数据监测湖泊水位的能力,提高其提取湖泊水位变化的精度,以青海湖为研究对象,利用主波峰重心偏移法、主波峰阈值法、主波峰5-β参数法、传统重心偏移法、传统阈值法和传统5-β参数法6种算法对Cryosat-2/SIRAL LRM 1级数据进行波形重跟踪,提取青海湖2010—2015年湖泊水位,对比不同算法获取水位的精度,并结合Envisat/RA-2 GDR数据,延长水位变化时间序列,获得青海湖2002年—2015年的水位变化信息。结果表明,主波峰5-β参数法提取湖泊水位的精度最好,均方根误差为0.093 m;对于GDR产品中LRM模式的3种数据,基于Refined OCOG算法的数据更适合湖泊水位的提取;青海湖2002年—2015年水位整体上涨,水位平均变化趋势为0.112 m/年,年内水位变化呈现明显的季节性。     

徐州市土地利用CLUE-S模型变化模拟

对徐州市1987年、1994年和2000年3期遥感影像图进行分析,利用面向对象的思想,采用多尺度分割法对影像进行分类,通过遥感影像的光谱特征,确定分类目标,获取该区过去13年间的土地利用/覆被时空变化特征。运用CLUE-S模型以1994年土地利用数据模拟了2000年的土地利用空间变化状况,并通过2000年实际遥感影像分类数据加以验证,结果计算出Kappa指数为0.846,达到精度要求,实例证明CLUE-S模型较好地模拟了徐州市的土地利用/覆被变化。最后运用CLUE-S模型以6年为1个时空尺度模拟该区未来12年的自然状态和生态保护状态下的土地利用/覆被变化特征。     

基于遥感的2009—2019年江苏省重点湖泊变化监测

湖泊动态变化一直是区域环境变化和经济、生态环境的可持续发展研究的重要课题。本研究分别基于水体指数模型（NDWI）和改进的水体指数模型（MNDWI）,基于GIS和RS等技术,并结合人工目视解译的方法,使用IDL算法和ModelBuilder自动化提取江苏省内2009—2019年十个时期,太湖、洪泽湖、高邮湖、骆马湖湖泊数据,建立了湖泊空间数据库,得到以下结论：2009—2014年,湖泊面积呈现减少的趋势,2015—2016年,湖泊面积增加,2017—2019年湖泊面积缓慢增加;四大湖泊中太湖流域景观形状指数最小,最不易受到人类生活活动影响;江苏省湖泊质心整体呈现由东南向西北的偏移。     

基于Landsat-8遥感影像的洪泽湖水深提取技术研究

潜水湖泊水深测量,是测绘及水文部门一项重要的工作,传统的测量方法费时费力。本研究以江苏典型浅水湖泊洪泽湖为研究区,收集研究区水下地形、Landsat-8遥感影像以及水位数据,并实地测量洪泽湖不同区域内的光谱,并在此基础上开展数据分析,构建洪泽湖水深遥感提取模型,计算洪泽湖不同区域内水深分布,结合水下地形和水位数据对计算结果得出利用绿波段建立的对数模型效果最好,模型平均水深误差0.348米,均方差0.435米,平均误差16.3%。     

多光谱遥感影像在长江水位监测中的应用

人类社会生活、生产活动与江河水位变化密切相关。河道水位监测系统可以实时掌握河道水位的变化情况,是科学预警水情隐患、保障港口及航运安全、提升防汛抗旱能力的重要手段。本文对长江局部水域面积与水位观测值之间的相关性进行了研究,并建立了回归方程;最终利用多光谱遥感影像提取出长江水域面积,并应用该回归方程进行长江水位的推算。结果表明,该方法能够为江河、湖泊、水库等水体的水位监测提供一种简便可行的估算方法。     

武汉城市湖泊动态变化与汛期排渍影响分析

城市湖泊具有生物栖息地、调蓄洪水和生产等功能,与人类活动和城市的持续发展息息相关。以武汉市环线为研究区,选取1999年航片、2009年Quick Bird数据和2016年GF-1卫星数据3期遥感数据,根据湖泊景观变化模型,构建了湖泊面积萎缩率、湖泊斑块分维数和湖泊破碎度3个指标,对47个主要湖泊的空间面积、湖泊形态以及破碎程度进行了系统分析。结果表明:(1) 1999～2016年武汉城市湖泊面积呈萎缩趋势,人为活动干扰较强,但有一定的遏制;(2)从二环线至外环线,武汉城市湖泊面积萎缩类型由建筑用地侵占向围湖成塘转变,与城市化进程中土地利用的转移状况相同;(3)湖泊萎缩区域与城区汛期渍水存在极强的相关性,渍水严重地区湖泊萎缩较显著。因此,做好城市湖泊的生态环境保护,树立人与自然和谐相处的理念,促进湖泊资源的可持续利用是未来的发展方向。