应用遥感技术监测宣城市区水体变化

徐小倩 黄美琴 高飞 骆文慧

摘 要：应用遥感空间技术实现对人类生活环境的动态监测，对人类的身心健康发展具有重要的意义。以宣城市区为例，基于美国陆地资源卫星Landsat8 OLI-TIRS和Landsat4-5 TM卫星数字产品，并提取出1984年和2017年的地表水体信息。研究在城市化背景之下宣城市水体的时空变化。1结果表明：984年-2017年间，宣城市各类地表水体总体上成不断减少的趋势，1984年地表水体面积为626.2227km3，2017年地表水体面积为303.4971km3，33年间地表水体面积减少了322.7256km3。

关键词：遥感技术;水体;宣城市;

1 引言

城市化是全球社会、经济发展的必然趋势，对促进社会、经济发展，提高人们的生活质量和城市文明水平具有重要的作用。改革开放以来，由于城市化的快速推进，导致城市下垫面类型发生剧烈变化。城市内地表水体主要由河流、湖泊以及坑塘组成，随着城市化的推进，城市内部水体覆盖面积大大减少甚至造成了某些水体的消失。由于景观需要，部分地区的水体覆盖面积增加。水体的覆盖面积变化对城市的生态环境质量具有极大的影响。

遥感技术是于20世纪60年代兴起的一种空间探测技术，具有大范围地区同步观测、对同一地区成像周期短的特点。并且不同传感器对数据具有可兼容性，可以实现数据前后对比，实现动态监测。

应用遥感技术对宣城市区水体实现动态监测，不仅可以节约大量人力物力财力，对于宣城市区的环境保护、社会和谐发展具有重要的作用。

2 研究区与数据

2.1研究区概况

宣城市地处江南，是皖苏浙交汇区域中心城市，东南沿海沟通内地的重要通道。研究区（如图一）总面积为1.234万平方公里，范围：东经117°58′-119°40′，北纬29°57′-31°19′，宣城地区气候类型属于亚热带湿润季风气候类型，年平均降雨量在1200-1500mm之间。宣城市境内河流属于长江流域和钱塘江流域，长江流域有青戈江、水阳江和太湖水系，钱塘江流域有新安江和天目溪两大水系。青戈江干流在宣城市内长87千米，流域面积3429平方公里。水阳江干流在宣城市内长208千米，流域面积7522平方公里。区内还有大量的湖泊、坑塘共同构成地表水水体体系。

2.2遥感数据源及预处理

考虑到遥感数据需具有较好的光谱特征、较高的清晰度以及水体随着时间季节的变化，本研究选取的遥感数据源有：Landsat8 OLI-TIRS 2017年10月25日数据、Landsat4-5 TM 1984年10月30日数据。边界数据为2017年宣城市边界矢量图。为了更好的研究区内水体变化，得到较为精确的结果，需要对下载的遥感数据进行辐射定标并应用Landsat8 2107年数据对Landsat5 1984年数据进行几何校正等一系列预处理，几何校正时高程控制点RM误差控制在0.5个像元以内以内。最后进行图像的拼接和行政边界的裁剪。

3 研究方法

決策树学习算法是以实例为基础的归纳学习算法，本质上是从训练数据集中归纳一组分类规则，与训练数据集不相矛盾的决策树可能有很多个，也可能一个都没有。我们需要的是一个与训练数据集矛盾较小的决策树，同时具有很好的泛化能力

3.1水体信息提取技术步骤：获取DN值→像元赋值→NDVI→决策树法决策

3.2提取结果如下图

3.3数据精度校核

将Landsat影像所提取的水体数据与同时间的谷歌高分辨率影像数据进行对比，由于1984年无谷歌高分辨率影响数据，将提取的水体数据与原影像数据进行对比，随机抽取部分点进行校验，校验结果表明两幅水体影像数据误差均小于5%，符合精度要求。

4.结果与分析

4.1结果

由遥感提取的水体数据可知，在城市化的进程中，宣城市的地表水体时空变化差异巨大。1984年地表水体面积为626.2227km3，2017年地表水体面积为303.4971km3，33年间地表水体面积减少了322.7256km3，减少约53.132%，年均减少速率为1.61%。

4.2分析

1984年至2000年宣城市城市化进程较为缓慢，人类对于地表水体如湖泊、坑塘以及末级河流的改造主要是为了保障和提高农作物的产量，进行围湖造田或者填河造田。在2001年至2017年宣城市城市化进程较快，人类对地表水体的改造主要是为了城市防洪安全以及城市景观需求。

参考文献

[1] 城市化背景下流域土地利用变化及其对河流水质影响的研究

作者简介：徐小倩，女，汉，安徽宣城，1998年11月，水文遥感。