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联合哨兵卫星系列雷达与光学影像的洞庭湖水域面积变化高时空分辨率监测

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遥感学报 2023年第11期27卷 2516-2529页

作者：宋利娟景海涛徐嘉慧陈探张大鹏宋春桥河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室南京210008

洞庭湖是中国第二大淡水湖,干湿季节水体波动幅度大、频率高。卫星高频观测洞庭湖水体变化对及时、准确地监测其水文动态变化具有重要意义。本研究利用Sentinel-1和Sentinel-2影像(10 m),在兼具高时频与空间分辨率条件下重建和分析2017... 详细信息

洞庭湖是中国第二大淡水湖,干湿季节水体波动幅度大、频率高。卫星高频观测洞庭湖水体变化对及时、准确地监测其水文动态变化具有重要意义。本研究利用Sentinel-1和Sentinel-2影像(10 m),在兼具高时频与空间分辨率条件下重建和分析2017年—2020年洞庭湖水域面积的精细时序信息。此外,本研究拟创建一种基于湖区部分清晰影像来重建全湖水域面积的方法。该方法利用湖区某个区块面积与Sentinel-1全幅影像提取的湖泊面积构建的统计拟合关系建立经验模型,从而得到更密集的洞庭湖水域面积时间序列。拟合结果显示,每个区块的面积与总面积呈显著正相关,平均R2值为0.94。将2017年—2020年获取的119景Sentinel-1影像和38景Sentinel-2影像用于提取洞庭湖区块水体淹没范围,以重建整个湖区面积。结合Sentinel-1和Sentinel-2影像,平均每个月可获取的观测影像为6景,某些月内监测次数可达10次,时间间隔为3—6 d。此外,本研究重建的水域面积时间序列可以精确地刻画显著的季节波动和年际变化,水域面积在7月达到峰值,11—2月达到谷值。研究发现一个月内最大面积与最小面积的平均比率为1.36;地表水域最剧烈的波动发生在11月,比率为1.52。整合Sentinel-1/2影像确定,2017年—2020年洞庭湖的平均水域面积约为1147.13 km2。与基于Sentinel-1/2影像构建的洞庭湖水域面积时间序列相比,结合Landsat 8影像的水体面积时间序列能够在某些月将水体观测的时间分辨率提高,但是对于水域面积的月均值和年均值影响较小。综上,本研究联合高时空分辨率的哨兵系列雷达与光学影像发展高时频水域面积序列的精细提取方法,可为提升洞庭湖及长江中下游高动态湖泊水域遥感监测和水资源精细管理提供科技支撑。

关键词：遥感监测洞庭湖 Sentinel 水域面积时间序列长江流域

官厅和密云水库水域面积变化及影响因素比较研究

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干旱区研究 2023年第8期40卷 1229-1239页

作者：马振刚李黎黎张俊贵张家口学院旅游与环境学院河北张家口075000 张家口市生态监测与综合治理技术创新中心河北张家口075000

以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象,评估了两个水库1980年以来的水域面积变化,分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积,计算了植被覆盖度,使用Pea... 详细信息

以首都水源涵养功能区内的官厅水库和密云水库为研究对象,评估了两个水库1980年以来的水域面积变化,分析了降水量、植被覆盖度和人为用水量三项因素的影响。利用1980—2022年长时序遥感影像提取了水库水域面积,计算了植被覆盖度,使用Pearson相关分析探讨了影响因素相关关系。研究表明:(1)自2013年以来,两个水库水域面积均持续增加至历史高位,表明水源涵养成效显著。(2)近40 a来,两个水库的水域面积变化过程同步性明显,均表现为上升期-高位保持期-下降期-地物维持期-恢复期5个阶段。(3)水库上游张家口段流域年降水量与水库面积之间没有表现出相关性;与解译影像同期的6—7月降水量与水库面积之间也没有表现出相关性。(4)官厅水库上游张家口段的植被覆盖度整体呈现上升态势,2000年是一个变异点。密云水库上游张家口段的植被覆盖度持续稳定在0.7水平上。相关分析表明,植被覆盖度与水库水域面积之间没有相关性。(5)永定河流域张家口段人为用水量从2000年来整体上逐年减少0.2×10^(8)m^(3),与官厅水库水域面积呈显著负相关,有效增加了水库入库水量。(6)2019年以来流域水库集中输水和引黄补水,对官厅水库水域面积和沿河地区生态补水影响较大,建议对张家口水源涵养成效从地表径流入库量、地下水回升量、生态补水量等方面进行综合评估。

关键词：水域面积水源涵养评价因素分析官厅水库密云水库

基于遥感影像的丹江口水库水域面积动态变化与原因研究

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长江流域资源与环境 2016年第11期25卷 1759-1766页

作者：刘海殷杰陈晶陈晓玲湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库水域面积的动态变化研究,对保障调水有重要意义。针对丹江口水库水域面积变化较快、短期波动明显,对南水北调中线工程稳定调水有较大影响的问题,采用2000年3月~2015年10月逐月遥感影像,基于... 详细信息

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,水库水域面积的动态变化研究,对保障调水有重要意义。针对丹江口水库水域面积变化较快、短期波动明显,对南水北调中线工程稳定调水有较大影响的问题,采用2000年3月~2015年10月逐月遥感影像,基于归一化差异水体指数（NDWI）提取水体,研究了丹江口水库水域面积的动态变化。结果表明：丹江口水库近16 a来月际平均水域面积均超过400 km2,2~7月份为枯水期,8月份~翌年1月份为丰水期。按季节来看,夏季至秋季水库水域面积呈增大趋势,冬季至次年春季水库水域面积呈减小趋势,同时水库水域在秋季波动最为剧烈,冬季较为平缓。自2014年12月~2015年10月,受大坝加高蓄水影响,水库水域面积均维持在550 km2以上。水库的水位涨落形成的消落区主要集中在丹江水库北部、东部和汉江水库的西部。

关键词：丹江口水库 NDWI 水域面积动态变化遥感影像

1986～2016年呼伦湖水域面积动态变化及与气候因素关系研究

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中国农业资源与区划 2018年第4期39卷 53-58页

作者：赵澍冀玮强高鹏韩文君徐大伟中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/呼伦贝尔草原生态系统野外科学观测研究站包头师范学院

目的]呼伦湖是内蒙古自治区第一大湖,在呼伦贝尔市生态保护和经济发展中发挥着不可替代的重要作用,动态监测呼伦湖水域面积是呼伦湖保护和可持续发展的基础。[方法]以呼伦湖地区1986~2016年Landsat系列卫星TM、ETM+、OLI影像,通过目视... 详细信息

目的]呼伦湖是内蒙古自治区第一大湖,在呼伦贝尔市生态保护和经济发展中发挥着不可替代的重要作用,动态监测呼伦湖水域面积是呼伦湖保护和可持续发展的基础。[方法]以呼伦湖地区1986~2016年Landsat系列卫星TM、ETM+、OLI影像,通过目视解译提取呼伦湖31年的水域面积,分析其在时间和空间上变化特征,并探寻其动态变化的气候驱动因素。[结果](1)1986~2016年呼伦湖水域面积动态变化可分为4个阶段,呼伦湖水域面积最大为1991年的2 315.94万km~2,最小为2012年的1 761.90万km~2;(2)呼伦湖水域面积与生长季平均相对湿度呈极显著正相关关系,降水量、平均气温、蒸发量虽然在统计上与呼伦湖水域面积无显著相关关系,但间接地与平均相对湿度存在显著的相关关系;呼伦湖水域面积与乌尔逊河、克鲁伦河年径流量呈极显著正相关关系。[结论]从长期来看,呼伦湖水域面积整体呈下降趋势,主要减少区域分布在东北部及南部;不同气候因素对呼伦湖水域面积存在直接或间接的相关关系且影响各异,需综合考虑。

关键词：呼伦湖水域面积遥感气候因素动态变化

东洞庭湖和三峡水库水域面积时空变化的相关性

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2014年第6期40卷 643-649页

作者：赵运林徐正刚李云梅孙德勇檀静王珊珊湖南城市学院湖南益阳413000 虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210023 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023 南京信息工程大学遥感学院江苏南京210044

为了解东洞庭湖近年水域面积的时空变化规律和三峡工程对东洞庭湖水域面积及空间分布的影响,利用MODIS影像的250 m分辨率数据,提取了东洞庭湖2002—2012年偶数年份的水域面积,在分析东洞庭湖水域面积的月、季节变化规律的基础上,分析东... 详细信息

为了解东洞庭湖近年水域面积的时空变化规律和三峡工程对东洞庭湖水域面积及空间分布的影响,利用MODIS影像的250 m分辨率数据,提取了东洞庭湖2002—2012年偶数年份的水域面积,在分析东洞庭湖水域面积的月、季节变化规律的基础上,分析东洞庭湖水域消落带的空间变化特征,并将东洞庭湖水域面积与三峡水库水域面积的变化进行对比。结果表明:东洞庭湖水域面积通常表现为夏季最大,春秋次之,冬季最小,且水域消落带主要分布在东洞庭湖南部湖区;三峡工程蓄水前后,三峡水库和东洞庭湖水域面积的相关性发生了改变,即三峡水库蓄洪之前,其水域面积与东洞庭湖水域面积未出现同步变化的现象,蓄洪之后,2个水域面积的变化呈现明显的相关性。

关键词：东洞庭湖三峡水库水域面积消落带水位

艾比湖湖滨隐域性植被与地带性植被交错带土壤盐分对水域面积变化的响应

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西南农业学报 2021年第4期34卷 862-871页

作者：曹家睿陈蜀江范贺娟陈孟禹贾翔黄铁成苗荣新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 乌鲁木齐空间遥感应用研究所新疆乌鲁木齐830025 北京林业大学精准林业重点实验室北京100083

【目的】阐明艾比湖湖滨隐域植被与地带性植被交错带土壤盐分受水域面积变化的响应,对艾比湖土壤含盐量定期监测,及时掌握艾比湖水位的变化过程具有重要意义。【方法】基于1995-2019年6期Landsat遥感影像,以新疆艾比湖为靶区,利用遥感... 详细信息

【目的】阐明艾比湖湖滨隐域植被与地带性植被交错带土壤盐分受水域面积变化的响应,对艾比湖土壤含盐量定期监测,及时掌握艾比湖水位的变化过程具有重要意义。【方法】基于1995-2019年6期Landsat遥感影像,以新疆艾比湖为靶区,利用遥感技术提取艾比湖水域面积和土壤盐分信息。【结果】(1)受气候和人为原因影响,1995-2019年艾比湖水域面积整体先扩张再缩减趋势,由523.40 km^(2)扩张到724.90 km^(2)后缩减到437.37 km^(2)。(2)由艾比湖周边土壤盐渍化的时空变化分析可知,1995-2019年,艾比湖湖滨土壤盐渍化在时空上发生明显变化,研究区南部及东南部盐渍化程度加剧,湖滨盐渍化区域逐渐向湖心转移。(3)通过1995-2000年和2005-2010年2个阶段对比研究发现,隐域植被与地带性植被交错带土壤盐分指数随艾比湖水域面积的扩大而升高,缩小而降低。【结论】通过分析24年间艾比湖水域面积与研究区土壤盐分的关系,发现东南部交错带中盐分指数变化较为显著。

关键词：艾比湖湖滨植被交错带土壤盐渍化水域面积遥感技术

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内河航道服务区水域面积仿真分析

水利水运工程学报 2019年第4期2019卷 24-30页

作者：韩朋廖鹏刘重威倪兵安徽省交通科学研究院安徽合肥230051 东南大学交通学院港航工程系江苏南京210096

内河航道服务区水域面积是内河航道服务区规划设计的关键问题。考虑到船舶进入服务区和服务时间的随机性,提出了基于船舶交通流特性和服务特征的仿真模型,并将其用于分析服务区水域面积。以长三角地区典型航道服务区为例,基于AnyLogic... 详细信息

内河航道服务区水域面积是内河航道服务区规划设计的关键问题。考虑到船舶进入服务区和服务时间的随机性,提出了基于船舶交通流特性和服务特征的仿真模型,并将其用于分析服务区水域面积。以长三角地区典型航道服务区为例,基于AnyLogic平台进行仿真分析,结果表明,模型预测的服务区停泊船舶数量和水域面积与实际情况吻合。敏感性分析发现,服务区停泊船舶数量与航段上船舶流量、服务特征参数的均值成线性正比关系,与服务特征参数的概率分布类型关系很小。根据调查参数和回归分析,可将服务区水域面积简化为航段上船舶流量和船舶平均吨位的连续函数,有助于方便合理地估算服务区所需的水域面积。

关键词：内河航道服务区水域面积仿真 AnyLogic

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鄱阳湖水域面积变化特征及对气象因素的响应

中国农村水利水电 2022年第7期 103-109页

作者：谢诗怡况润元宋子豪江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341000 中煤浙江测绘地理信息有限公司杭州310000

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,是世界上重要的湿地,近年来旱涝灾害频发,引起了广泛关注。鉴于其高频波动的特征,有必要使用长期的高时间分辨率卫星对其进行监测。从2001-2020年MODIS数据中提取鄱阳湖水域面积分析其变化特征,并利用Mann-Ken... 详细信息

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,是世界上重要的湿地,近年来旱涝灾害频发,引起了广泛关注。鉴于其高频波动的特征,有必要使用长期的高时间分辨率卫星对其进行监测。从2001-2020年MODIS数据中提取鄱阳湖水域面积分析其变化特征,并利用Mann-Kendall突变检验和小波分析法研究鄱阳湖水域面积对气象因素的响应情况。结果表明:①鄱阳湖季节性变化显著,2003年后枯水期持续时间有一定程度延长,研究期内最小水域和最大水域的年际变化趋势呈弱相反;②水域面积在2004年发生突变后呈下降,面积时间序列在主周期18个月(约1.5 a)上变化具有全域性,正负交替规律较强;③鄱阳湖水域面积变化对气象因素存在响应,不同水情下气象作用有差异,降雨量是影响水域面积的主导因素。

关键词：鄱阳湖 MODIS 水域面积 Mann-Kendall突变检验小波分析气象因素

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贵州境内乌江流域水域面积变化及气候效应初步研究

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贵州境内乌江流域水域面积变化及气候效应初步研究

作者：朱晓丝贵州师范大学

学位级别：硕士

联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的第五次评估报告指出,近60年来地球的气候发生了很大的变化,地球温度普遍升高,极端气候事件频率增加。气候变化已经影响到我们生活的方方面面,它已成... 详细信息

联合国政府间气候变化专门委员会IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)的第五次评估报告指出,近60年来地球的气候发生了很大的变化,地球温度普遍升高,极端气候事件频率增加。气候变化已经影响到我们生活的方方面面,它已成为21世纪全球都在关注的重大问题。人类活动导致的下垫面变化是影响气候变化的重要因素,河流水域下垫面变化也会使局地气候受到影响。乌江为贵州省第一大河流,也是我国水电能源基地之一。乌江干流的梯级开发使水域面积发生明显变化,水域面积的变化必将导致水陆热力差异发生变化。开展贵州境内流域水域面积变化对区域尺度的气候变化影响研究,具有一定的科学意义和现实意义。本文以乌江流域(贵州境内)作为研究区,以乌江流域1983年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年7期遥感影像和乌江流域47个气象站点1983年015年气温、降水量、风速、相对湿度、日照时数作为数据源。在ArcGIS10.2.1和ENVI5.3软件平台,运用归一化水体指数法(NDWI)对遥感影像进行水域提取,并用ArcGIS对水域进行矢量化处理,统计得出其水域面积数据。对乌江流域47个气象站1983年015年气温、降水量、风速、相对湿度、日照时数数据进行求和和均值化处理,得到各年的年平均气温、年平均降水量、年平均风速、年平均相对湿度、年平均日照时数。分别从两个角度进行分析研究水域面积变化的气候效应,一是将整个乌江流域1983年015年水域面积变化与各气象因子年平均值进行叠加,并用全国气候变化作为对比参考,来进行研究;二是通过选取典型县,对典型县各气象因子月变化和季节变化进行对比的方式来展开研究。得出了以下结论:(1)1983年015年乌江流域水域面积总体呈现上升趋势,33年时间,水域面积增加了47.649km,增幅为21.68%。(2)1983年015年乌江流域年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈现上升趋势,年平均降水量、年平均风速、年平均相对湿度、年平均日照时数均呈下降趋势。(3)1983年015年乌江流域水域面积增加时,年平均气温、年平最高气温和年平均最低气温也随之增加。水域面积增长快的年份年平均气温变化大,水域面积增长慢的年份,年平均气温变化也小。但流域年平均气温的变化与全国年平均气温变化一致性非常高,因此,乌江流域年平均气温的变化很大程度上是受到了全国大背景气候的影响,受水域面积变化影响较小。(4)1983年015年乌江流域水域面积增加时,年平均降水量总体呈下降趋势,但降低幅度不大。但当分时间段来看时,乌江流域水域面积增加的年份,年平均降水量多数也呈现上升的状态,且水域面积变化的年份,年平均降水量增幅也大。流域年平均降水量变化与全国年平均降水量变化存在很大差异,这表明乌江流域年平均降水量变化很大程度上未受到全国大背景气候的影响,而是流域水域面积变化的气候效应。(5)1983年015年乌江流域水域面积增加时,年平均风速总体呈下降趋势,但下降幅度不大。水体表面比陆地表面光滑,当风吹到光滑的水面上时所受的阻力较小,水域面积增加,风速也应该提升。但本文研究结果却相反,这很大程度上是受研究区地形地貌影响所致。研究区属典型的西南喀斯特地貌,地势起伏较大,对风速的影响也不容忽视。(6)1983年015年乌江流域水域面积增加时,年平均相对湿度总体呈下降趋势,但下降幅度不大。但当分时间段来看时,乌江流域水域面积增加的年份,年平均相对湿度多数呈现上升的状态,且水域面积变化的年份,年平均相对湿度增幅也大。流域年平均相对湿度变化与全国年平均相对湿度变化差异较大,这表明乌江流域年平均相对湿度变化很大程度上未受全国大背景气候的影响,而是流域水域面积变化的气候效应,水域能起到增湿的作用。(7)1983年015年乌江流域水域面积增加时,年平均日照时数呈现下降趋势。流域年平均日照时数变化和全国年平均日照时数变化存在较大差异,由此表明乌江流域年平均日照时数变化并非是全国大背景气候的产物,而是流域水域面积变化的气候效应。(8)普定县水域面积比龙里县大,其月平均气温上升幅度、季节平均气温下降幅度比龙里县小;月平均最高气温下降幅度、季节平均最高气温下降幅度比龙里县大;月平均最低气温上升幅度比龙里县大,季节平均最低气温下降幅度比龙里县小,这表明水域面积增加能有效调节局地气温,使暖季气温降低,冷季气温升高的作用。普定县月平均降水量上升幅度、季节平均降水量下降幅度都比龙里县大。普定县月平均风速下降幅度比龙里县小,季节平均风速下降幅度比龙里县大。普定县月平均相对湿度上升幅度、季节平均相对湿度上升幅度比龙里县大,再次表明水域有增湿的作用。普定县月平均日照时数上升幅度比龙里县小,季节平均日照时数下降幅度比龙里县大,表明水域面

关键词：水域面积气温降水量风速相对湿度日照时数气候效应