浅析湿地信息遥感提取及动态变化分析方法

成胜伟　孙艳红　张晓

摘 要 湿地，是生态系统多样性的重要组成。如何利用遥感技术获取高精度的湿地信息，是湿地遥感研究中的重要内容之一。近年来黄河三角洲的湿地在空间分布和利用类型方面变化较大。本研究基于1989年、1995年和2000年的 Landsat TM 遥感数据，采用监督分类和目视解译相结合的方法，完成了无棣县湿地信息提取和湿地类型分类。结果表明，无棣县湿地在研究期内的时空变化较为显著。整体上，滨海湿地、沼泽湿地等自然湿地呈减少趋势，湿地退化现象严重；而人工湿地面积却呈逐渐增长趋势。天然湿地数量减少、功能退化的趋势仍在继续，保护有限的天然湿地资源刻不容缓。

关键词 湿地 遥感 黄河三角洲 无棣 时空变化 湿地转移

一、前言

本文结合遥感信息技术的特点，对无棣县湿地资源的分布状况进行宏观的制图，通过对1989～2000年的湿地数据进行分析，揭示不同类型湿地动态变化特征，分析无棣县各湿地类型之间及湿地和其他用地类型之间的转换，对于识别湿地退化规律、完善湿地遥感监测体制，及开展湿地生态恢复等研究具有重要意义。

二、研究现状及分析

近20年来，已广泛用于湿地资源调查、识别等研究中。遥感影像种类多，数据复杂，如何克服传统遥感解译方法的不足，深化分类新方法、新技术在湿地定量化研究中的应用，解决多类湿地智能化提取并满足一定的分类精度和效率，是湿地遥感监测研究的关键问题之一。

三、研究区域概况

无棣县位于山东省北部，濒临渤海，是黄河三角洲高效生态经济区和山东蓝色半岛蓝色经济区综合开发的重点区域。界于北纬37°41′～38°15′，东经117°30′～118°03′之间。县域内有贝壳堤岛与湿地省级自然保护区、黄河岛湿地公园等湿地系统，湿地资源丰富。

四、湿地信息提取方法

（一）数据源

空间数据的提取是生成地学信息图谱的基础，即具有一定采样时间间隔的空间数据是土地利用图谱生成的基础。美国陆地卫星Landsat TM 影像具有较高空间分辨率、波谱分辨率以及极为丰富的信息量和较高定位精度，能满足农、林、水、土地等不同专业需求。本研究选取1989年4月、1995年9月和2000年4月的黄河三角洲TM影像为主要信息源提取湿地信息。

（二）图像预理处

1.几何校正。影像投影采用北京54坐

标系。用1∶5万地形图对数字图像做 Image to Map 几何校正，选取了30个地面控制点（ GCP） ，在误差小于10m 的条件下，用双线性内插法对图像进行30m重采样。

2.图像裁剪。利用无棣县的裁剪标准影像创建ROI，本研究所用影像中背景值为255且数据为byte类型，故选取1～254为ROI范围，直接 Reconcile ROIs via maps，将ROI导出为evf。利用ROI的矢量图层对研究影像进行掩膜，得到无棣县范围，便于研究和减少计算量。

（三）监督分类法提取湿地信息

1.定义训练样本。首先，根据我们的经验和一些辅助数据的帮助，对Landsat TM标准假彩色合成影像进行初步目视判读（采用4，3，2波段进行假彩色合成）。然后，查看研究区的土地利用图，目的是建立地物影像光谱特征与实际地类之间的对应关系，为准确的湿地信息提取做准备。

2.执行监督分类。获得可分离性良好的训练样本后，分别采用最大似然、神经网络、支持向量机分类执行监督分类。利用地表真实感兴趣区建立混淆矩阵对三种分类结果进行评价，选取精度最高的分类结果进行分类后处理。1989年、1995年、2000年的TM影像的监督分类总体分类精度分别为86.49%、85.88%、87.31%。

（四）分类后处理

为了消除类别噪声的影响，通常需要把每个像素的类别属性与其周围的邻近像素进行比较，若该像素表现出与周围很不一致，则应将其调整到符合一致性的情况。由于它是基于邻近像素特征的比较分析，所以称为“上下文分析”法。我们选用3 ×3 的窗口，用众数函数（Majority）， 对分类结果作了分析。

（五）精度评价

精度评价是指比较实地数据与分类结果，以确定分类过程的准确程度的过程。利用地表真实感兴趣区计算混淆矩阵，得到1989年、1995年、2000年的TM影像的综合分类的总体分类精度分别为89.61%、89.98%、89.86%。

五、结果及分析

（一）湿地时空分布变化特征及分析

无棣县各时期的湿地的分布受人类活动的干扰较大；同时由于近海岸沉积作用和河流改道，自然改造作用明显。1989～2000年期间沼泽湿地的分布变化较大，1989～1995年，沼泽湿地的分布呈现向北偏移，1995年之后，部分沼泽湿地被用于城乡建设或转换为人工湿地、农用地，质心向南向东偏移，面积骤减；人工湿地范围逐年扩大，主要表现为盐田和水库的增加。河口泥沙的沉积作用新增了部分滨海湿地，同时每年又有一部分湿地因侵蚀作用转为海域，整体上滨海湿地质心向北偏移。

（二）湿地的数量变化特征及分析

研究表明，研究期内滨海湿地、沼泽湿地和人工湿地面积变化较大。河流湿地基数较小，变化也比较微弱。不同时期都有大量滨海湿地被侵蚀变为海域，同时在入海口地区堆积大量泥沙，形成新的陆地，使滨海湿地的数量得到补充，但总体上呈现减少的趋势。滨海湿地的变化主要是沉积、侵蚀综合作用的结果。沼泽湿地在1995年之后退化明显，这与沼泽湿地的破坏和无棣县用地类型的转化息息相关。人工湿地迅速增加，到2000年，人工湿地已经在湿地类型中占很大比重。

六、结语

本文通过遥感方法提取湿地信息，分析了1989～2000年无棣县的湿地分布变化和转换，取得了良好的成果，并极具现实意义。无棣县湿地格局变化的主要驱动力有海岸侵蚀、河口沉积、河流改道和人类活动的干扰。随着黄河三角洲经济的发展和现代化进程的加快，人为因素的影响成为无棣县湿地退化的决定性因素，追求高经济效益的用地方式成为湿地退化的根本原因。利用遥感信息的快速、定位、宏观、多时相、可比性强、保存性好等特点，开展湿地动态监测研究为国土整治和区域可持续发展规划提供科学依据，对于识别湿地退化规律、恢复和保护湿地生态系统具有重要意义。

（作者单位为山东卫测地理信息科技有限公司）

参考文献

[1] 唐小平，黄桂林.中国湿地分类系统的研究[J].林业科学研究，2003，16（5）：531-539.

[2] 山东省地质测绘院.山东省湿地资源遥感调查报告[R] .济南：山东地质测绘院，2004.