长江口九段沙潮沟系统生态景观格局题变化特征遥感研究
在长江口地区,九段沙湿地是目前新生的,并且唯一能够基本保持原生状态的河口湿地,众人将其视为中国自然生态保护网络的重要组成部分之一.九段沙拥有的自然条件优越,人为干扰相对较少,使其成为了众多生物生活、栖息的自然天堂.地处于长江口与东海交汇处的九段沙湿地,不仅能够通过有效的吸附排入东海污水中的营养物质,沉积滞留江水、海水中的挟带物,从而最终成功的减少东海海域赤潮等水污染的发生;而且,在净化水质和抵御盐水侵蚀、保护海岸线中同样取得了巨大的作用.由此,九段沙湿地被视为上海市,乃至整个长江口岸重要的生态屏障.潮沟,是九段沙最主要的地貌类型之一,同时也是潮汐进入和退出九段沙的唯一水流通道,更是九段沙湿地与外界自然系统不断进行信息、物质和能量交换的主要媒介和渠道.通过应用中、高等空间分辨率的遥感数据,结合Arc GIS,ENVI等地理信息和遥感数据处理软件,成功获取了潮沟信息并最终形成不同时间阶段共7个时像的九段湿地沙潮沟系统的空间分布图.采用七种生态景观指标因子来分析和刻画潮沟系统时间序列的演变和空间分布的差异.并对所提取的潮沟结果其进行了分维的研究以及相应的潮沟动态变化趋势的预测.主要的研究成果如下:(1)使用1997-2013年的遥感影像数据,将九段沙湿地的整体潮沟系统作为主要的研究对象,通过指数筛选,最终选取景观斑块类型面积(CA)、景观斑块密度(PD)、景观斑块数量(NP)、以及斑块占景观总面积的百分比(PLAND)、景观形状指数(LSI)、最大斑块指数(LPI)和景观分维数(FRAC)这7个景观格局指标因子,着重分析了长江口共三期深水航道工程期间,九段沙湿地潮沟生态景观的变化情况.研究结果表明:一期和二期工程进行中潮沟面积所占比例比前一时期有所增长,但随着深水航道工程二期的竣工至2013年,潮沟占总景观面积的比例却在连年的减小;斑块数量、斑块密度、形状指数和最大斑块指数在一期工程中呈现了一定的起伏变化,而在此后的二期和三期工程的建设中以及工程结束后,九段沙潮沟都保持着相同的变化趋势,即潮沟的聚集程度逐年减小,潮沟的分布呈现分离的态势,表现为潮沟系统整体的破碎度是逐年增大的;随着三期工程建设的结束,潮沟的形状逐渐不相似并且趋于离散,使得形状复杂程度增大,潮沟发育也愈加成熟.(2)采用2013年8月13日的Landsat-8遥感数据全色波段得到的九段沙潮沟分布图,将九段沙潮沟利用经典的Horton-Strahler分级原则进行了相应的分级.然后采用网格法将各个等级的潮沟进行了分维研究,计算了九段沙中不同等级的每个潮沟左、右两侧的维数值,并统计了潮沟的宽度特征值,结合潮沟宽度信息对其维数值进行了比较和分析.研究结果表明,九段沙相同等级潮沟中,潮沟左侧维数的变化范围大于右侧,即潮沟左侧发育的复杂程度大于右侧;不同等级潮沟宽度的最小值变化幅度不大,但潮沟宽度的最大值变化幅度较大;不同等级潮沟宽度的变化和其潮沟左右两侧维数差值变化的相关性较小;不同等级潮沟,无论左侧还是右侧,潮沟维数大小随着潮沟的等级数和潮沟的平均宽度的增大而增大.(3)本文借助于Arc GIS10软件,通过对1997-2013年,共7期遥感影像资料中所提取的潮沟和非潮沟景观分类结果进行统计和分析,得出潮沟自身面积的保有率都远远超过非潮沟,并且在深水航道一期工程结束和三期工程完成这两个时期其最大值数值相近.最后,利用马尔科夫模型,预测潮沟在工程竣工后的变化趋势得出,在保持与2008-2013年,人类活动与外界自然力干扰的强度保持不变,以及不存在景观突变的情况下,研究区域九段沙湿地的潮沟面积比例在长江口深水航道工程建设完工后以致更久的时间内呈现逐年小幅度增长的趋势,相应的非潮沟面积比例占总湿地面积的比例则逐年减小,在稳定状态下,两者之间的比例最终保持在8.030%和91.970%.
- 作者：
- 陈琳
- 学位授予单位：
- 上海海洋大学
- 专业名称：
- 海洋科学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 韩震
- 中图分类号：
- P901；X87
- 关键词：
- 长江口；九段沙；潮沟；景观指标；分维；深水航道工程
- The Yangtze River Estuary； Jiuduan Shaol； tidal channel； landscape indexes； fractal dimension； Deep-Water Channel Project