1973~2013年中国红树林动态变化遥感分析

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导师姓名
刘殿伟  王宗明
学科专业
地图学与地理信息系统
文献出处
中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)   2014年
关键词
中国红树林论文  国家级自然保护区论文  面向对象方法论文  淹没红树林论文
论文摘要

本研究应用Landsat遥感数据,采用面向对象和决策树分类方法对1973~2013年中国红树林面积、分布和景观格局进行研究。研究发现,在利用遥感数据提取红树林分布范围时,遥感数据获取时的瞬时潮位信息对红树林分布范围的解译结果影响较大。因此,本研究首先通过光谱分析,结合植被指数原理,建立了淹没红树林指数(IMFI),用来提取高潮时被淹没的红树林,以期获得更精确的红树林解译结果。本研究采用的红树林分类方法和IMFI指数,可为日后基于遥感的滨海湿地监测工作提供技术借鉴。基于1973~2013年中国红树林的解译结果,本研究分析了中国东南沿海各个省区红树林面积及分布变化情况,以及各个国家级红树林自然保护区内红树林的变化。最后,本研究以广西壮族自治区为例,进行红树林变化驱动因素研究。通过定量研究红树林及其周边景观类型相互转化过程,确定红树林面积和分布变化的驱动因素和驱动机制,为红树林管理和保护提供数据支撑、实践指导、科学依据和决策参考。本文研究结果如下:(1)在Landsat数据中,被淹没红树林与近岸海水的光谱差异表现在第一波段、第二波段和第四波段。应用这三个波段建立的淹没红树林指数(IMFI),有效增强了被淹没红树林与近岸海水的可分性,降低了利用遥感数据提取红树林分布范围的不确定性。(2)1973年、1980年、1990年、2000年、2010年和2013年,中国红树林的总面积分别为48750hm2、22450hm2、20430hm2、18587hm2、20776hm2和32077hm2。通过景观格局指数计算,中国红树林斑块不断破碎化,形状趋于不规则、连通度降低。(3)中国各个省区红树林面积的变化情况均为先减小后增加。其中广东地区(包含香港和澳门)红树林面积最大,1973年、1990年、2000年、2010年和2013年的红树林面积分别为33234hm2,11286hm2,7630hm2,9678hm2和16348hm2。广东(包括香港和澳门)、海南、福建、浙江和台湾红树林的面积均在1990年回升,广西红树林面积自1980年起回升。红树林绝对面积变化最大的省区是广东省,1973~1990面积减小21813hm2;相对面积变动最大的省区是浙江省,2000~2010年间,红树林面积增涨近10倍。(4)1973~2013年中国红树林国家级自然保护区内红树林面积同样先减小后增加。其中,山口、北仑河口、东寨港、湛江和漳江口红树林国家级自然保护区内红树林面积回升的时间与保护区建立的年份基本一致。深圳福田红树林国家级自然保护区,建立较早(1984年),但由于地处城市中,直到2000以后红树林面积年才开始增加;由于管理规范,香港米埔自然保护区内的红树林保护效果最佳。(5)以广西为例的红树林变化驱动因素分析结果显示,1973~2013年,红树林与周边景观类型变化频繁,主要是1973~1990年,红树林湿地被围垦为农田;1990~2010年,由于人工栽植红树林,滩涂变为红树林湿地;2000~2010年,受自然灾害的影响,红树林湿地转化为滩涂或水面。红树林面积减少的驱动因素是围填海等人类活动因素和极端天气等自然因素;面积增加的途径是建立保护区和人工栽植红树林。(6)广西红树林斑块破碎化的主要原因有:①社区居民直接进入林区,采海以及违禁散养家禽等活动;②在红树林内修建码头等便民设施;③工业废水和生活污水排入红树林,造成红树林死亡,斑块萎缩、破碎。红树林斑块向海迁移的主要原因是:①“堤前红树林”向陆迁移的途径被堤坝阻拦;②毗邻养殖池的红树林胚胎落入养殖池后,会被当地居民及时清除,无法向陆迁移;③滨海人口增加,生产生活污水直接排入周边海水中,陆缘红树林遭到污染,迫使其向海迁移。

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摘要

ABSTRACT

引言

第一章 绪论

第一节 选题背景、目的及意义

一、 选题背景及依据

二、 研究目的及意义

第二节 红树林的概念及特征

一、 红树林的几个概念

二、 红树林的特征

第三节 国内外研究进展

一、 基于遥感的红树林制图研究进展

二、 红树林景观格局动态变化及驱动因素研究进展

第四节 研究内容、技术路线及创新点

一、 研究内容

二、 技术路线

三、 创新点

第二章 研究区概况及研究方法

第一节 中国东南沿海区域概况

一、 总体概况

二、 气候条件

三、 潮汐类型

四、 土壤及水系

第二节 研究方法

一、 面向对象的遥感图像分类方法

二、 决策树分类法

三、 监督分类法

四、 目视解译法

五、 误差矩阵法

六、 景观格局指数的计算

七、 质心模型

第三章 数据收集及预处理

第一节 野外调查数据的收集与预处理

一、 东南沿海野外勘察

第二节 遥感图像的收集与预处理

一、 Landsat 数据的收集与预处理

第三节 潮汐数据的收集

一、 潮汐数据的收集

第四节 高程数据的收集与整理

第四章 建立淹没红树林指数

第一节 潮汐对遥感监测红树林的影响

一、 潮汐对光学遥感监测红树林的影响机制

二、 低潮和高潮水边线的提取

三、 潮汐对遥感监测红树林影响实例

第二节 建立淹没红树林指数

一、 常用植被指数

二、 建立淹没红树林指数的总体技术路线

三、 建立指数的方案和方法

第三节 IMFI 与其它常用植被指数的比较

一、 目视比较 IMFI 与其它指数对淹没红树林的敏感性

二、 定量比较 IMFI 与其它指数对淹没红树林的敏感性

本章小结

第五章 1973~2013 年中国红树林的动态变化

第一节 遥感图像中红树林的提取与精度验证

一、 红树林的提取

二、 精度验证

第二节 中国红树林面积、分布与景观格局变化

一、 中国红树林面积和分布总体变化

二、 红树林景观结构动态变化

三、 各省区红树林变化分析

四、 国家级红树林自然保护区内红树林变化

本章小结

第六章 红树林变化驱动因素分析

第一节 红树林周边景观的遥感解译

一、 研究区简介

二、 景观类型分类系统及解译标志

三、 广西 LECZ 景观解译结果

四、 精度验证

第二节 红树林变化的驱动因素分析

一、 红树林与周边景观类型的转化

二、 围垦对红树林的影响

三、 养殖池扩张引起的红树林增加

四、 人类活动造成的红树林斑块破碎和向海迁移

五、 红树林的保护和恢复

六、 自然环境变化对红树林影响

本章小结

第七章 结论与展望

第一节 主要结论

第二节 不足与展望

参考文献

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致谢

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