黄河三角洲湿地信息提取与景观格局分析

论文总字数：30738字

摘 要

湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，具有丰富的生物多样性、独特的生态景观和重要的生态资源，也是人类不可或缺的生存环境。因湿地对全球经济发展、环境变化及人类生存发展有着重要影响，故具有较高的生态价值与研究意义。黄河三角洲是中国三大河流三角洲之一，近年来由于滨海湿地受海平面上升、人工围垦、海岸侵蚀等因素影响，其生态环境相对较脆弱，湿地景观变化显著，因此研究最新的黄河三角洲湿地景观格局，对了解湿地分布、监测湿地变化、保护湿地环境等有重要意义。

本文以景观生态学原理为基础，采用较新的Landsat 8遥感影像为数据源，综合运用遥感、地理信息系统及数据统计分析技术，研究分析了近代黄河三角洲地区的湿地景观格局。首先，采用分层决策树法对湿地信息进行提取与分类，并对分类结果进行处理与制图。其次，采用最大似然法与决策树法进行对比，分类精度分别为87.62%、96.34%，因此分层决策树分类方法更科学、高效。最后，基于分层决策树法的湿地分类结果进行景观指数计算，结果表明2015年10月下旬的近代黄河三角洲地区自然湿地面积较小，仅占总面积的26%；人工湿地较大，占总面积的35%。整体来看九种地物分布较集中，破碎化程度较低；但也存在个别类型湿地（如灌草丛）斑块密度较大、分布不规则的情况。

关键字：湿地，黄河三角洲，Landsat 8，决策树分类，景观格局

Information Extraction and Landscape Pattern Analysis of Wetland in the Yellow River Delta

Abstract

Wetland is known as the three major ecosystems in the world with forest and ocean. It is rich in biodiversity, and has unique ecological landscape and important ecological resources. Now wetland is an integral part of human living environment. Because of having an important impact on the development of the global economy, changes in the environment and the survival of human being, wetland has high ecological and research value. Yellow River Delta is one of the three major river deltas in China, its ecological environment is fragile and wetland landscape changed significantly due to the coastal wetland is influenced by sea-level rise, artificial reclamation, coastal erosion and other factors in recent years. Therefore analyzing the latest wetland landscape pattern in the Yellow River Delta is helpful to understand the distribution of wetlands, monitor the changes of wetland, and protect the environment of wetland.

The paper is based on the principle of landscape ecology and use the latest remote sensed data of Landsat 8, it also combine with RS,GIS and data statistics technology to analyzing the wetland landscape pattern in the Yellow River Delta. First of all, using the method of multilevel decision tree to extract wetland information, and mapping by the classification results. Secondly, using the maximum likelihood method to classify different types of wetland and make a comparison with decision tree classification. The results of their classification accuracy are 87.62% and 96.34%, thus the method of multilevel decision tree is more scientific and efficient. Finally, calculating the indexes of landscape base on the classification result. It shows that natural wetland area only 26% of the total, and 35% of the total area is artificial wetland. On the whole, different types of wetland are centrally distributed, and the degree of fragment is to be rather low; but there are also some special situation exist, such as the wetland of shrub grassland, which has larger patch density and is distributed irregularly.

Key words：wetland, the Yellow River Delta, Landsat 8, decision tree classification, landscape pattern

目 录

摘要................................................................................................................................I

Abstract..........................................................................................................................II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外发展概述 2

1.2.1湿地分类系统 2

1.2.2基于遥感数据的湿地信息提取研究 3

1.2.3景观格局研究 4

1.2.4总结 4

1.3 研究内容 5

1.4 技术路线 6

第二章 研究区概况及实验数据 7

2.1 研究区概况 7

2.2 数据准备 7

2.3 数据预处理 8

2.4 本章小结 9

第三章 基于Landsat 8影像的湿地信息提取 10

3.1 分类方法设计 10

3.1.1现有分类方法 10

3.1.2本研究分类方法 10

3.2 分类系统 11

3.3 建立湿地解译标志 12

3.4 Landsat 8影像特征参数图像提取 13

3.4.1原始波段 13

3.4.2主成分分析 14

3.4.3归一化差异水体指数 15

3.4.4波段运算 16

3.4.5空间位置及形状特征 16

3.5 运用决策树模型提取研究区湿地信息. 17

3.5.1第一级决策树 17

3.5.2第二级决策树 18

3.5.3分类结果讨论与分析 20

3.6 精度评价与制图 22

3.6.1遥感图像分类的精度评价 22

3.6.2分类结果制图 23

3.7 不同分类方法分类结果与讨论 24

3.7.1最大似然分类法提取湿地信息 24

3.7.2精度评估及对比分析 25

3.8 本章小结 26

第四章 湿地景观格局分析 27

4.1 景观指数 27

4.2 黄河三角洲湿地景观格局分析 28

4.3 本章小结 31

第五章 结论与展望 32

致谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1.1 引言

湿地，泛指天然或人工形成的或为淡水、或为咸水的带有静止或流动水体的区域，包括沼泽地、湖泊、河流、河口三角洲、滩涂、红树林、水库、池塘以及低潮时水深不超过6米的沿海区域等^[1]。湿地位于水生生态系统与陆生生态系统之间，通常由这两种生态系统相互作用形成，与森林、海洋并称为全球三大生态系统。湿地具有独特的生态景观以及丰富的生物资源，同时也有调节气候、涵养水源、净化水质、控制土壤侵蚀等众多生态功能，对全球的经济发展、环境变化以及人类的生存发展有着重要影响，在维护区域的生态平衡、维持生物多样性等方面发挥着巨大的作用^[2]，因此湿地具有较高的生态价值与研究价值。

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