1绪论
1. 1引言
河流是文明的发祥地,发展经济的基础,生态系统的要素,景观的依托[y。河道岸线与流域防洪、供水、航运及河流生态等关系密切。河道岸线的合理开发、科学保护、有效管理,对促进经济社会可持续发展,保障防洪、供水安全、发展航运,保护水生态环境等方面都具有十分重要的作用。河道环境在自然因素和人为干扰下时常发生变化,用常规监测方法很难对其进行宏观、动态、全面地研究。
遥感是一种非接触的,远距离的探测技术,运用传感器探测物体的电磁波辐射和反射特性,并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析[2]。遥感技术具有多时相、大范围、光谱信息丰富等特点,对十研究时间跨度广的河道演变有着明显的优势。因此遥感技术可以从宏观上弄清河道演变的机理,预测演变趋势和程度,在研究河道的变化规律方面具有特殊的作用[3]。
郝阳湖是中国第一大淡水湖,位十江西省北部,距南昌市东北部so公里。信江位十江西省东北部,发源十浙翰边境怀玉山的玉京峰,自东向西北流经广丰、上饶、贵溪、鹰潭等县市,是郝阳湖水系五大河流之一,其干流全长329km,全流域面积17s99km2,在余干县境大溪渡附近进入尾间区域,并分为东西两支,东支在波阳县境内与饶河合流汇入郝阳湖,西支经余干县瑞洪镇与翰江南支汇合后流入郝阳湖。为战胜自然灾害,改善生活条件,开发利用水土资源,江西省在信江流域修建了大批防洪、供水、水土保持、治涝、灌溉、发电等工程设施,对河道进行了较系统的综合治理。但是由十历史、经济、技术等各种原因,仍存在河道水环境与生态环境逐渐变差,水土流失加重等问题。
本文以江西省水利厅科技项目“番吓阳湖五河尾间及入湖口演变遥感研究”为背景,以信江尾间中东大河、西大河两大分支以及信江入湖口为实验对象,基十遥感技术,进行信江尾间河道和入湖口平面形态特征提取,监测河道岸线变化特征,研究入湖区域演变规律,并分析引起形态变化的主要因素。研究成果对信江周边区域的防洪安全、工农业生产和生活取水安全、区域经济社会可持续发展、水资源可持续利用、生态环境保护能起到理论与信息支持作用,可以为将来的河势控制、河道整治及岸带开发决策提供必要的依据。
1. 2国内外研究现状
1. 2. 1基于遥感数据的水体提取方法
水资源作为一种非常重要的资源被人们格外重视,因此,选择一种适合研究区的水体提取方法来研究该区水资源信息显得尤为关键。应用地物光谱信息可以直接识别遥感影像上的地物信息,其中水体在可见光波段、近红外波段具有特殊光谱性,利用这个特性我们可以提取有关水体信息。
近40年来,MODIS, SPOT, Landsat等各种卫星图像都是水体研究信息获取的数据源。马丹[f}l证明了MODIS数据经IHS空间变换后再利用闽值上下限法和最大似然法提取的水体相比直接使用阀值法、最大似然法等通用水体提取方法更容易区分水体和阴影,提取的水陆分界更为准确。李小涛等人[[5]以某区域SPOTS遥感影像为研究对象,分析对比了基十纹理特征提取法、指数植被法和光谱特征提取法的水体提取结果,提出基十变差函数和BP神经网络分类器的纹理特征提取法相比其它两种方法能够更好的区分河道水体和滩地、居民地等地类信息。李慧[6]以福建闽江口湿地研究为背景,在TM/ETM影像中使用归一化植被指数ND VI = (TM 4一TM 3) }(TM 4 + TM 3)提取水体信息,取得令人满意的效果。徐涵秋[f}l提出水体指数NDWI虽然优十归一化植被指数ND VI,但不能消除建筑物信息的干扰,文中使用改进后的归一化水体指数MNDWI = (TM 2 - TM S)}(TM 2 + TM S)提取水体,其效果得到认可。Ouma}g]等在提取东非裂谷内的湖泊岸线时,基十改进后的归一化水体指数又得出新结论:新水体指数NDWI3 = (TM 4一TMS)/(TM4+TMS)较其它同类型指数能够更好地区分水陆岸线。江金花等[f}l利用谱间关系法对TM影像中水体及其它几种物体光谱特性进行实验分析,实验表明,该法比常规的闽值分类法提取水体更具优势性。杨树文等[yo]以TM影像为实验对象,基十常规的谱间关系法,构建出新的的谱间关系模型:(B2 + B3)一(B4 + BS)一(B1一B2) > N,其中N为经验性闽值。将常规的谱间关系模型与之进行实验对比,结果表明新的谱间关系水体提取模型能够更精确的提取细小水体,并有效地去除阴影等干扰信息,但是对细小水系密集、水体间歇区域的处理效果不理想。
1.2.2遥感技术在河道演变中的应用
使用传统的水文资料对河道演变进行研究,不仅费力、费时、代价高,其资料限制性也大,遗漏历史资料的现象比较严重。遥感技术明显的优势就是能够时实态的检测信息,无论是当今最新的地球资源信息亦或是几十年前的地球资源信息都能够通过对遥感影像的分析处理得到一个形象、具体、真实的水文资源状况,相比传统研究方法有着无可厚非的优势,目前被做河道演变研究的学者们广泛使用川。
摘要 3-5
Abstract 5-6
1 绪论 11-15
1.1 引言 11
1.2 国内外研究现状 11-13
1.2.1 基于遥感............. 11-12
1.2.2 遥感技............. 12-13
1.3 本文研究内容 13-15
2 研究区域概况、............. 15-37
2.1 研究区域概况 15-18
2.1.1 地理地貌 15-16
2.1.2 物种资源 16-17
2.1.3 气候条件 17
2.1.4 水文特征 17-18
2.2 数据源简介及选取 18-27
2.2.1 陆地卫星影像 18-26
2.2.2 其它数据 26-27
2.3 图像预处理 27-35
2.3.1 辐射校正 28-33
2.3.2 几何校正与配准 33-35
2.3.3 图像增强 35
2.4 本章小结 35-37
3 信江尾闾河道及入湖口遥感信息提取 37-45
3.1 水体信息提取方法 37-42
3.1.1 MSS .............37-39
3.1.2 T............. 39-42
3.2 信江尾闾及入湖口区域的制定 42-43
3.3 信江尾闾............. 43-44
3.4 本章小结 44-45
致谢 59-61
参考文献 61-64
结论
遥感技术是一门新兴的综合性高新技术,并且也在逐渐被人们广泛认知,它的信息具有宏观性、实时性、准确性和系统性。通过对遥感技术在国内外十河道演变应用中的研究表明,利用遥感和Gls(地理信息系统)等空间信息技术来探索分析河道演变是一种高效率、便捷的研究方法。相比传统的水文资料研究方法,利用遥感技术研究河道演变具有明显的优越性,如大范围、多时相、含有丰富的光谱信息的特点。
本研究使用了s幅不同时期的影像,选取了其中的3幅分别进行矢量图像叠加和影像叠合定性并定量地分析近40年来枯水期郝阳湖信江入湖口演变规律特征和信江尾间的的河道及支流的空间分布走向。文章把近40年的时期分为1973年至1993年和1993年至2010年两个阶段来研究并得出以下结论: