基于LANDSAT时间序列数据的洞庭湿地信息遥感监测研究

赵冉 苏潇康 佘文庆 许可芃 魏明月

摘要：本文选择用自主裁定的洞庭湿地作为研究对象，从2009年起至2019年止其中5年的LandSat数据为主要数据源。利用非监督分类（classification workflow）方法将洞庭湖区域分成水域、草地、水田、旱地、建筑物、泥沙滩地、其他7类，使用地面真值ROI生成混淆矩阵，在此基础上对研究区域进行制图分析。研究结果表明：（1）2016年研究区域总体分类精度和Kappa系数分别为94.39%和0.84，具有较好的分类精度，说明基于时间序列遥感影像数据的方法可以满足湿地动态监测的需要。（2）其中泥沙滩地呈现持续减少趋势，水域在不断增加，建筑物在增加，草地面积在减少，水田和旱地基本不变。其中建筑物增加显著将对洞庭湖生态功能产生较大影响。

关键词：洞庭湖;湿地;掩膜;动态监测;时间序列

中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.070

Abstract： This paper chooses to use the self-determined Dongting wetland as the research object. From 2009 to 2019， LandSat data of 5 years is the main data source. Using the classification workflow method， the Dongting Lake area is divided into waters， grasslands， paddy fields， dry land， buildings， mud beaches， and other seven categories. The ground truth value ROI is used to generate the confusion matrix， and the research area is performed on this basis. Cartographic analysis. The results show that： （1） The overall classification accuracy and Kappa coefficient of the study area in 2016 are 94.39% and 0.84， respectively， which have better classification accuracy， indicating that the method based on time series remote sensing image data can meet the needs of wetland dynamic monitoring. （2） Among them， the mud beaches show a continuous decreasing trend， the waters are increasing， the buildings are increasing， the grassland area is decreasing， and the paddy fields and dry land are basically unchanged. The increase in buildings will have a significant impact on the ecological function of Dongting Lake.

Key words： Dongting Lake; Wetland; Mask; Dynamic monitoring; Time series

1 研究背景

濕地，被誉为“地球之肾”、是水资源的“贮存库”和“净化器”，也是重要的“储碳库”和“吸碳器”。它是全球生态环境的重要组成部分，也是人类最重要的生存环境之一，具有巨大的生态效益、经济效益和社会效益[1]。

从1971年世界签署的《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》到2017年第21个“世界湿地日”，全球学者以及公众社会对于湿地资源的研究保护意识日益提高。洞庭湖湿地地处长江中下游，是重要的调节器和生物栖息地。然而由于气候变化等自然因素，不合理的开发利用等人为因素的双重驱动，洞庭湖湿地退化现象依然严重。

陆地卫星（Landsat），在美国内务部和国家宇航局的共同努力下，从1972第一颗卫星升空以来， 已发射了8颗，其中第6颗发射失败。目前Landsat1—4均相继失效，Landsat 5于2013年6月退役。 Landsat 7于1999年4月15日发射升空。Landsat8于2013年发射升空，经过100天的在轨测试后开始工作。Landsat的轨道为太阳同步的近极地圆形轨道，保证北半球中纬度地区获得中等太阳高度角的上午影像，且卫星通过某一地点的地方时相同。每16至18天覆盖地区一次，图像的覆盖范围为185×185km2）（Landsat-7为185×170km2）。Landsat上携带的传感器所具有的空间分辨率在不断提高，从80m提高到130m，Landsat-7的ETM又提高到15m。

因此本文通过遥感的手段，对洞庭湖湿地进行长时间的连续动态监测，利用Landsat-4，5以及Landsat-8的遥感影像，选取2009，2011，2013，2016，2018年4-9月份期间的5幅遥感影像，对东洞庭湖区域范围6种地物进行分类并比较，分析出洞庭湖自2009-2018年的面积变化，旨在为洞庭湖湿地的退化防治和恢复提供决策依据，更好地保护和利用湿地资源。