青藏高原水体特征遥感影像分析_以那曲地区为例

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青藏高原水体特征遥感影像分析

——以那曲地区为例

首都师范大学资源环境与旅游学院　芦海花　付　华

[摘　要]遥感技术已经成为青藏高原水体资源研究的重要手段,各类型水体在不同的遥感影像具有不同的特征,水体特征分析及其提取方法的确立是进行水体动态监测、洪涝灾害、水文参数设置等研究的前提。本文以西藏那曲地区为例,通过多源遥感影像中的水体特征分析,探索各类水体特征的解译提取方法。[关键词]水体特征　遥感解译　青藏

　　0、引言

青藏高原是亚洲乃至世界最大的“江河源”区,水资源的变化对该区生态环境有着重要影响。遥感技术克服了人类以往对水资源环境有限的考察和小范围定点观测研究的局限性,使得大范围地,全面深入地研究水体环境成为可能。目前遥感技术已经广泛应用于湖泊、海洋、冰川等水体的勘测,成为研究水体环

[1,2]

境变化强有力的技术手段。运用遥感进行水体环境监测的提取技术主要有两类,即图像识别技术和光谱识别技术。前者以多光谱遥感数据为信息,根据地物形状、色调、纹理等信息对目标地物进行识别和提取;后者则是基于高光谱遥感数据,在定量对比遥感数据的重建光谱与地物标准光谱或实测光谱的基础上,建立目标地物的光谱识别模型,从而进行直接识别和定量提取。无论采用哪种遥感提取技术,遥感影像中的水体特征分析都是实现水体环境调查和监测的前提。本文以西藏那曲地区水资源为例,通过对多源遥感影像中的水体特征解译分析,探索各类水体特征的提取方法。

1、研究区概况

那曲地区位于青藏高原腹地,西藏自治区的北部,总面积39.54×104km2,占西藏自治区总土地面积的32.82[3]区山脊高度一般都在海拔5000m以上,海拔终年冰雪覆盖,有现代冰川发育,受高原地形的影响,,-18℃～-1.6℃之间,3513.6mm之间[4]。西

优点航空遥感数据源

各种类型的航空飞机

空间分辨率高

藏湖泊星罗密布,有大小湖泊1500多个,湖泊总面积占

24183km2,约占全国湖泊总面积的1 30[5]。是世界上湖面最高、范围最大、数量最多的高原湖区。其中,那曲地区就是西藏湖泊重要的分布区之一。随着全球变暖日益显著,近30年来西北地区气候环境发生重大变化,出现冰川消融加速、湖泊水位上升、

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大风、沙尘暴日数减少,植被有所改善等现象。以上变化对于以畜牧业为主要产业的那曲人民有着重要的影响。因此,通过先进的遥感技术,快速准确地获取水资源动态信息,对当地生态环境保护、区域经济发展至关重要。

2、遥感数据的选取与处理2.1数据的选取

各种遥感数据源的空间分辨率和光谱分辨率差异显著,与其配套的遥感信息提取技术都具有一定的适用范围。因此遥感,质量的关键:分Landsat、T等多光谱遥感数据;,其中前两者较

(表1)。综合考虑数、获取费用等方面因素,最终选取了52004年3月的多光谱影像和2003年11月份的全色波段影像以及2000年10月和1999年9月两景ETM影像作为研究区的影像数据源。此外,还选择了该区1:10万地形图作为研究参考资料。

缺点适用性

获取费用高;信息更新周期适用于小范围环境检

长;易受天气制约测及定量分析

微波遥感数据源SLAR、SAR

不受光照、气候、云层影响;对在轨运行商业微波雷达较少,适用于河流、湖泊等水

植被覆盖区和松散盖层具有且运行多不正常,难以获得多体温度和盐度等参数一定透视能力期有效数据的调查与检测

适用于水体环境概

略调查与检测(空间分辨率≥79m)

适用于水体环境详

空间分辨率适中;更新周期光谱分辨率较低,较难实现水

(

短;数据源稳定;获取费用较质、水文参数的定量调查与检细调查与监测空间

分辨率为30m、15m)

低测

适用于大型水体环

境详细调查与监测(空间分辨率为10m)

NOAAAVHRRLandsatMASSLandsatTM、LandsatETM

SPOT

多光谱遥感数据源

表1水体环境监测的遥感数据源比较表

　　2.2遥感数据的处理影像进行解译。以上影像处理均在遥感专业处理软件ENVI4.2

配准、融合以及假彩色合成处中进行。SPOT影像先后进行了校正、

理,具体如下:首先以1999年9月份的ETM影像作为地理参考3、水体影像特征信息的提取图像进行几何校正;再将校正后的两景SPOT影像进行配准,误3.1湖泊矿化度的特征分析差保证在一个像元范围内;然后将全色影像与多光谱影像采用研究区湖泊数量众多,受气候和地形的影响,该地区湖泊呈主成分变换方法进行融合,最终以融合后影像的4、3、2波段合现内流区多、外流区少;内陆湖多、排水湖少;咸水湖多、淡水湖

[9]

成假彩色图像进行解译。对于ETM影像,由于该研究区超出单少的特点。遥感影像可以反映湖泊矿化度信息。ETM有着较幅遥感影像所覆盖的范围,因此首先将两景ETM影像进行镶为丰富的光谱特征,能够较好地反映水体的信息。不同矿化度的嵌,并在此过程中选取1999年9月的遥感影像作为标准进行了湖泊在色调深浅不一;咸湖地层由外向内依次为新老的展布特直方图匹配。根据地物的波谱特征,选取合适的波段合成假彩色征。再如,研究区内众多湖泊尤其是盐湖明显地受控于纬向构

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造,少部分和向斜构造有关,是由于东西向分布的断裂盆地或宽展的裂谷是有利的成盐地质环境[12,13]。综合上述分析,可在ETM影像上基本判定高原湖泊的矿化度。(图1,图2

)

　　3.2河流及源头的影像特征分析

河流是西藏极为重要的淡水资源之一,河流的有无及流量的变化对藏北人民的生产生活有着至关重要的影响。SPOT有着较高的空间分辨率,有力与河流及其源头的解译提取。在融合后的SPOT432假彩色合成图像上,水体呈亮蓝色,与周边土壤和植被之间的反差较大,界线明显,容易区分。下游河流由于水量的不断减少,部分河流可能出现干涸或断流动的现象,水体遥感特征与背景地物较相似。

河流源头的判定主要依据河长、河宽、流量、流于面积等综

合地理要素。冰雪补给的河流受季节变化影响较大,可通过解译

气象资料计算出的上SPOT遥感影像,结合利用EDM和气候、

[14]

游河流的汇水面积来确定。地下水补给的河流源头则以泉为主。泉的光谱特征与水一致。永久性泉往往位于河流支流的尽头,呈不规则的多边形,其大小与湖泊相比较小(图3)。而对于由受季节影响的间歇性泉,应该利用遥感影像与DEM相结合来解译,在地形变换点下方,如干涸的沟河处就可能存在间歇泉。

　　3.3冰雪覆盖的变化

青藏高原冰雪融水是西部干旱、半干旱地区河流径流、湖泊补给的重要来源之一,同时也是该区牧民生产、生活的重要水源,冰雪融水的重要地位日益突出。因此,冰雪变化的监测研究已经成为研究干旱、半干旱地区环境变化的重要内容之一。青藏高原是中低纬度地区现代冰川最发育的地区。根据中国冰川目录资料统计,青藏高原冰川占中国冰川总面积的84%和冰储量的81.6%。但是由于受气候变暖的影响,我国青藏高原冰川整体呈现退缩趋势[15]。

冰川变化主要表现在其长度、面积和体积等的变化上,由于冰川粒雪区相对稳定,因此可以通过高分辨率遥感卫星影像对冰川末端位置的变化进行定量监测,不同时期遥感资料进行对比分析便可得到冰川变化的数据。

4、结论

综上所述,青藏高原不同类型水体在多源遥感影像上具有不同的特 …… 此处隐藏：2748字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……