淺析濕地信息遙感提取及動態變化分析方法

成勝偉　孫艷紅　張曉

摘 要 濕地，是生態系統多樣性的重要組成。如何利用遙感技術獲取高精度的濕地信息，是濕地遙感研究中的重要內容之一。近年來黃河三角洲的濕地在空間分布和利用類型方面變化較大。本研究基于1989年、1995年和2000年的 Landsat TM 遙感數據，采用監督分類和目視解譯相結合的方法，完成了無棣縣濕地信息提取和濕地類型分類。結果表明，無棣縣濕地在研究期內的時空變化較為顯著。整體上，濱海濕地、沼澤濕地等自然濕地呈減少趨勢，濕地退化現象嚴重；而人工濕地面積卻呈逐漸增長趨勢。天然濕地數量減少、功能退化的趨勢仍在繼續，保護有限的天然濕地資源刻不容緩。

關鍵詞 濕地 遙感 黃河三角洲 無棣 時空變化 濕地轉移

一、前言

本文結合遙感信息技術的特點，對無棣縣濕地資源的分布狀況進行宏觀的制圖，通過對1989～2000年的濕地數據進行分析，揭示不同類型濕地動態變化特征，分析無棣縣各濕地類型之間及濕地和其他用地類型之間的轉換，對于識別濕地退化規律、完善濕地遙感監測體制，及開展濕地生態恢復等研究具有重要意義。

二、研究現狀及分析

近20年來，已廣泛用于濕地資源調查、識別等研究中。遙感影像種類多，數據復雜，如何克服傳統遙感解譯方法的不足，深化分類新方法、新技術在濕地定量化研究中的應用，解決多類濕地智能化提取并滿足一定的分類精度和效率，是濕地遙感監測研究的關鍵問題之一。

三、研究區域概況

無棣縣位于山東省北部，瀕臨渤海，是黃河三角洲高效生態經濟區和山東藍色半島藍色經濟區綜合開發的重點區域。界于北緯37°41′～38°15′，東經117°30′～118°03′之間。縣域內有貝殼堤島與濕地省級自然保護區、黃河島濕地公園等濕地系統，濕地資源豐富。

四、濕地信息提取方法

（一）數據源

空間數據的提取是生成地學信息圖譜的基礎，即具有一定采樣時間間隔的空間數據是土地利用圖譜生成的基礎。美國陸地衛星Landsat TM 影像具有較高空間分辨率、波譜分辨率以及極為豐富的信息量和較高定位精度，能滿足農、林、水、土地等不同專業需求。本研究選取1989年4月、1995年9月和2000年4月的黃河三角洲TM影像為主要信息源提取濕地信息。

（二）圖像預理處

1.幾何校正。影像投影采用北京54坐

標系。用1∶5萬地形圖對數字圖像做 Image to Map 幾何校正，選取了30個地面控制點（ GCP） ，在誤差小于10m 的條件下，用雙線性內插法對圖像進行30m重采樣。

2.圖像裁剪。利用無棣縣的裁剪標準影像創建ROI，本研究所用影像中背景值為255且數據為byte類型，故選取1～254為ROI范圍，直接 Reconcile ROIs via maps，將ROI導出為evf。利用ROI的矢量圖層對研究影像進行掩膜，得到無棣縣范圍，便于研究和減少計算量。

（三）監督分類法提取濕地信息

1.定義訓練樣本。首先，根據我們的經驗和一些輔助數據的幫助，對Landsat TM標準假彩色合成影像進行初步目視判讀（采用4，3，2波段進行假彩色合成）。然后，查看研究區的土地利用圖，目的是建立地物影像光譜特征與實際地類之間的對應關系，為準確的濕地信息提取做準備。

2.執行監督分類。獲得可分離性良好的訓練樣本后，分別采用最大似然、神經網絡、支持向量機分類執行監督分類。利用地表真實感興趣區建立混淆矩陣對三種分類結果進行評價，選取精度最高的分類結果進行分類后處理。1989年、1995年、2000年的TM影像的監督分類總體分類精度分別為86.49%、85.88%、87.31%。

（四）分類后處理

為了消除類別噪聲的影響，通常需要把每個像素的類別屬性與其周圍的鄰近像素進行比較，若該像素表現出與周圍很不一致，則應將其調整到符合一致性的情況。由于它是基于鄰近像素特征的比較分析，所以稱為“上下文分析”法。我們選用3 ×3 的窗口，用眾數函數（Majority）， 對分類結果作了分析。

（五）精度評價

精度評價是指比較實地數據與分類結果，以確定分類過程的準確程度的過程。利用地表真實感興趣區計算混淆矩陣，得到1989年、1995年、2000年的TM影像的綜合分類的總體分類精度分別為89.61%、89.98%、89.86%。

五、結果及分析

（一）濕地時空分布變化特征及分析

無棣縣各時期的濕地的分布受人類活動的干擾較大；同時由于近海岸沉積作用和河流改道，自然改造作用明顯。1989～2000年期間沼澤濕地的分布變化較大，1989～1995年，沼澤濕地的分布呈現向北偏移，1995年之后，部分沼澤濕地被用于城鄉建設或轉換為人工濕地、農用地，質心向南向東偏移，面積驟減；人工濕地范圍逐年擴大，主要表現為鹽田和水庫的增加。河口泥沙的沉積作用新增了部分濱海濕地，同時每年又有一部分濕地因侵蝕作用轉為海域，整體上濱海濕地質心向北偏移。

（二）濕地的數量變化特征及分析

研究表明，研究期內濱海濕地、沼澤濕地和人工濕地面積變化較大。河流濕地基數較小，變化也比較微弱。不同時期都有大量濱海濕地被侵蝕變為海域，同時在入海口地區堆積大量泥沙，形成新的陸地，使濱海濕地的數量得到補充，但總體上呈現減少的趨勢。濱海濕地的變化主要是沉積、侵蝕綜合作用的結果。沼澤濕地在1995年之后退化明顯，這與沼澤濕地的破壞和無棣縣用地類型的轉化息息相關。人工濕地迅速增加，到2000年，人工濕地已經在濕地類型中占很大比重。

六、結語

本文通過遙感方法提取濕地信息，分析了1989～2000年無棣縣的濕地分布變化和轉換，取得了良好的成果，并極具現實意義。無棣縣濕地格局變化的主要驅動力有海岸侵蝕、河口沉積、河流改道和人類活動的干擾。隨著黃河三角洲經濟的發展和現代化進程的加快，人為因素的影響成為無棣縣濕地退化的決定性因素，追求高經濟效益的用地方式成為濕地退化的根本原因。利用遙感信息的快速、定位、宏觀、多時相、可比性強、保存性好等特點，開展濕地動態監測研究為國土整治和區域可持續發展規劃提供科學依據，對于識別濕地退化規律、恢復和保護濕地生態系統具有重要意義。

（作者單位為山東衛測地理信息科技有限公司）

參考文獻

[1] 唐小平，黃桂林.中國濕地分類系統的研究[J].林業科學研究，2003，16（5）：531-539.

[2] 山東省地質測繪院.山東省濕地資源遙感調查報告[R] .濟南：山東地質測繪院，2004.