應用遙感技術監測宣城市區水體變化

徐小倩 黃美琴 高飛 駱文慧

摘 要：應用遙感空間技術實現對人類生活環境的動態監測，對人類的身心健康發展具有重要的意義。以宣城市區為例，基于美國陸地資源衛星Landsat8 OLI-TIRS和Landsat4-5 TM衛星數字產品，并提取出1984年和2017年的地表水體信息。研究在城市化背景之下宣城市水體的時空變化。1結果表明：984年-2017年間，宣城市各類地表水體總體上成不斷減少的趨勢，1984年地表水體面積為626.2227km3，2017年地表水體面積為303.4971km3，33年間地表水體面積減少了322.7256km3。

關鍵詞：遙感技術;水體;宣城市;

1 引言

城市化是全球社會、經濟發展的必然趨勢，對促進社會、經濟發展，提高人們的生活質量和城市文明水平具有重要的作用。改革開放以來，由于城市化的快速推進，導致城市下墊面類型發生劇烈變化。城市內地表水體主要由河流、湖泊以及坑塘組成，隨著城市化的推進，城市內部水體覆蓋面積大大減少甚至造成了某些水體的消失。由于景觀需要，部分地區的水體覆蓋面積增加。水體的覆蓋面積變化對城市的生態環境質量具有極大的影響。

遙感技術是于20世紀60年代興起的一種空間探測技術，具有大范圍地區同步觀測、對同一地區成像周期短的特點。并且不同傳感器對數據具有可兼容性，可以實現數據前后對比，實現動態監測。

應用遙感技術對宣城市區水體實現動態監測，不僅可以節約大量人力物力財力，對于宣城市區的環境保護、社會和諧發展具有重要的作用。

2 研究區與數據

2.1研究區概況

宣城市地處江南，是皖蘇浙交匯區域中心城市，東南沿海溝通內地的重要通道。研究區（如圖一）總面積為1.234萬平方公里，范圍：東經117°58′-119°40′，北緯29°57′-31°19′，宣城地區氣候類型屬于亞熱帶濕潤季風氣候類型，年平均降雨量在1200-1500mm之間。宣城市境內河流屬于長江流域和錢塘江流域，長江流域有青戈江、水陽江和太湖水系，錢塘江流域有新安江和天目溪兩大水系。青戈江干流在宣城市內長87千米，流域面積3429平方公里。水陽江干流在宣城市內長208千米，流域面積7522平方公里。區內還有大量的湖泊、坑塘共同構成地表水水體體系。

2.2遙感數據源及預處理

考慮到遙感數據需具有較好的光譜特征、較高的清晰度以及水體隨著時間季節的變化，本研究選取的遙感數據源有：Landsat8 OLI-TIRS 2017年10月25日數據、Landsat4-5 TM 1984年10月30日數據。邊界數據為2017年宣城市邊界矢量圖。為了更好的研究區內水體變化，得到較為精確的結果，需要對下載的遙感數據進行輻射定標并應用Landsat8 2107年數據對Landsat5 1984年數據進行幾何校正等一系列預處理，幾何校正時高程控制點RM誤差控制在0.5個像元以內以內。最后進行圖像的拼接和行政邊界的裁剪。

3 研究方法

決策樹學習算法是以實例為基礎的歸納學習算法，本質上是從訓練數據集中歸納一組分類規則，與訓練數據集不相矛盾的決策樹可能有很多個，也可能一個都沒有。我們需要的是一個與訓練數據集矛盾較小的決策樹，同時具有很好的泛化能力

3.1水體信息提取技術步驟：獲取DN值→像元賦值→NDVI→決策樹法決策

3.2提取結果如下圖

3.3數據精度校核

將Landsat影像所提取的水體數據與同時間的谷歌高分辨率影像數據進行對比，由于1984年無谷歌高分辨率影響數據，將提取的水體數據與原影像數據進行對比，隨機抽取部分點進行校驗，校驗結果表明兩幅水體影像數據誤差均小于5%，符合精度要求。

4.結果與分析

4.1結果

由遙感提取的水體數據可知，在城市化的進程中，宣城市的地表水體時空變化差異巨大。1984年地表水體面積為626.2227km3，2017年地表水體面積為303.4971km3，33年間地表水體面積減少了322.7256km3，減少約53.132%，年均減少速率為1.61%。

4.2分析

1984年至2000年宣城市城市化進程較為緩慢，人類對于地表水體如湖泊、坑塘以及末級河流的改造主要是為了保障和提高農作物的產量，進行圍湖造田或者填河造田。在2001年至2017年宣城市城市化進程較快，人類對地表水體的改造主要是為了城市防洪安全以及城市景觀需求。

參考文獻

[1] 城市化背景下流域土地利用變化及其對河流水質影響的研究

作者簡介：徐小倩，女，漢，安徽宣城，1998年11月，水文遙感。