基于长时间序列MODIS数据的鄱阳湖湖面面积变化分析.pdfVIP

第15卷 第3 期 地 球 信 息 科 学 学 报 Vol. 15, No.3 2013 年6 月 JOURNAL OF GEO-INFORMATION SCIENCE Jun., 2013 基于长时间序列MODIS 数据的鄱阳湖湖面 面积变化分析 1,2 3 1 2 2* 刘 洋 ，尤 慧 ，程 晓 ，葛全胜 ，刘荣高 （1. 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院遥感科学国家重点实验室，北京 100875; 2. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101; 3. 南京信息工程大学，南京 210044 ） 摘要：湖泊是气候、水和生物地球化学循环的关键组分，遥感观测有助于获得湖泊面积变化及对环境的响应信息。 本文基于长时间序列遥感观测提出了一种利用像元水淹没/ 陆地出露比例的湖面变化分析算法，并应用于鄱阳湖 的湖面提取及变化分析。首先，用全年遥感数据合成获得当年最大湖面；然后，在此最大湖面范围内，识别出每景 数据的水体和陆地状态；最后，统计一定时期内每个像元的水淹没比例，并据此分析湖泊的年际和季节变化特征。 该算法的最大优势是克服了云的干扰，以及湖面快速变化造成的年际变化对比分析困难问题。算法应用于 2000-2010 年MODIS 观测，分析结果表明，本算法检测出的湖面面积与鄱阳湖水文站水位观测资料非常一致；算 法可以获得鄱阳湖湖面面积的显著季节变化信息；2000-2010 年间，鄱阳湖湖面面积在丰水期未发现有规律的变 化；在枯水期，2003 年后湖面面积急剧减小。 关键词：鄱阳湖；湖面面积；MODIS ；变化分析；时间序列 DOI ：10.3724/SP.J. 1047.2013.00469 1 引言 存在一些难点：（1）背景干扰严重，山体阴影等噪音会 [17-18] 被误判为水，需要高程等辅助数据来提高精度 ； 湖泊的扩张与收缩与人类活动、气候事件及地 （2 ）悬浮物等水体背景对近红外波段影响严重，会 球环境演化过程密切相关，是全球变化的敏感区 带来很大的误检；（3）云的干扰会造成检测到的湖 [1-3] 面面积偏小；（4 ）湖面面积随着入湖水量的变化在 域 。鄱阳湖是我国最大的淡水湖，也是长江最大 的通江湖泊和重要的调蓄性湖泊，是我国十大生态 不断变化，导致不同时期湖泊面积的直接对比分析 [4] 非常困难。 功能保护区之一 。近年来，鄱阳湖经常出现大面 积干涸的情况，对周边居民生活和鄱阳湖生态环境 本文提出了约束在最大水面范围内，基于可见 造成了严重的影响。 光和短波红外波段的水面遥感检测算法，以及水淹 微波对于水非常敏感，非常适合于水面，特别 没比例的湖面变化特征分析方法。并利用 [5-8] 2000-2010 年连续的长时间序列MODIS 数据，实现 是洪水时期湖面监测 ，但是微波数据的时间分辨 率一般较低，重复观测困难。光学传感器以其高时 了鄱阳湖湖面的提取和年际及季节变化的分析。 间分辨率、低成本的强大优势，已经被广泛用于湖 [9-12] 2 区域地理背景与数据 泊面积检测以及变化分析 。水体、陆地和云的光 谱响应特征差别较大，用简单的波段阈值就可以较 好地提取湖面信息，其中