連瑋琦

摘要：以2000、2005、2011年武漢市Landsat遙感影像為主要數(shù)據(jù)來源，基于MapGIS平臺，采用監(jiān)督分類方法提取武漢市這三年的土地利用類型；采用人工目視解譯方法和歸一化差異水體指數(shù)（MNDWI）分別提取這三年的湖泊。通過對湖泊面積總量變化，面積演化幅度和面積分級統(tǒng)計分析，得出11年間的湖泊水域面積總量的變化呈現(xiàn)萎縮的趨勢，年變化量在逐漸加快，湖泊萎縮的速度加快，湖泊分形維數(shù)也呈逐期較小趨勢，可以看出湖泊幾何形狀趨于簡單化，人為活動對湖泊的影響加大。湖泊作為最為重要的城市生態(tài)用地，其價值對城市的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義，要加強對湖泊的保護。

關鍵詞：MapGIS；武漢市；湖泊演化；

一、數(shù)據(jù)來源及處理

1、TM遙感影像

本文從地理空間數(shù)據(jù)云選擇了覆蓋武漢主城區(qū)的2000、2005和 2011年九景Landsat5-TM數(shù)據(jù)，時相主要為夏季，由于數(shù)據(jù)較少，且希望選擇無云影像，所以個別幾景為秋初。

2、土地利用數(shù)據(jù)

（1）監(jiān)督分類

1、對獲取的影像數(shù)據(jù)進行預處理；

2、將武漢市主城區(qū)用地劃為林地、湖泊、建設用地、耕地、草地、河流6個大類；

3、根據(jù)影像信息進行目視判讀，參考武漢市土地利用實際情況，分別建立解譯標志，使用MapGIS10多次對三期TM影像進行監(jiān)督分類，對多次分類后圖像做分類后處理，從中選擇最符合實際的分類結果，最終得到分類影像。

3、水體提取

（1）歸一化差異水體指數(shù)MNDWI

歸一化差異水體指數(shù)MNDWI，是基于綠波段與中紅外波段的歸一化比值指數(shù)，其表達式為MNDWI=（p（Green）-p（MIR））/（p（Green）+p（MIR））。實驗表明，MNDWI提取水體有較好的效果，特別是在提取城鎮(zhèn)范圍內的水體，能更好揭示水體微細特征，容易區(qū)分陰影和水體，解決了水體提取中難于消除陰影的難題。

分析像元值發(fā)現(xiàn)，像元值大于0的為水體部分，之后我們用柵格重分類將像元值大于0的像元提取出來。設置柵格重分類各參數(shù)，只分為大于0的一類，并設置缺省值為無效值，便獲得了2000年、2005年和2011年的水體提取圖。

二、湖泊演化分析

1、湖泊面積總量變化分析

在GIS的支持下，對3年所獲得的遙感解譯結果進行分析，并得到了 2000到2011這11年間的武漢市湖泊面積演化圖。其結果顯示2000年武漢市湖泊面積約為766.91km2，而到2011年武漢市湖泊面積下降到約575.65km2。湖泊萎縮面積高達約191.27km2，年萎縮量約為17.39km2。11年間湖泊面積消失了24.94%。

2、湖泊面積演化幅度

湖泊演變包括了湖泊的面積變化，空間變換以及質量變化。其中面積變化首先反映在湖泊的總量變化上，通過分析湖泊的總量變化，可以了解湖泊變化總的趨勢和空間的演變。易計算出2000—2011年武漢市湖泊面積總變化量，年變化量的數(shù)值，結果如表所示。

從表中不難看出，武漢市主城區(qū)的湖泊在11年中整體的變化趨勢均呈負值，即在不斷的萎縮，其中2000—2005年湖泊萎縮面積為46.35km2，年變化率在3.78%。每年消失的湖泊水域面積在9.27km2。可以說這一時期的湖泊面積處在逐漸減少的狀態(tài)。2005—2011年間湖泊水域的萎縮并沒有得到遏制，反而速度加快。萎縮面積在144.92km2，年變化率保持在 6.47%，每年的萎縮量在24.15km2。2005—2011年的湖泊水域面積的萎縮處于急劇減少的狀態(tài)，變化量巨大。減少的面積占到了2000年湖泊面積的19%左右。11年湖泊面積減少了四分之一。11年間湖泊水域變化的整體特征呈現(xiàn)的是一種逐漸遞減的態(tài)勢。這就與不同時期的武漢市城市發(fā)展速度和城市湖泊的管理及保護力度是密不可分的。

3 湖泊面積分級統(tǒng)計

為更細致地了解湖泊面積變化，我們將得到的湖泊數(shù)據(jù)，進行分級處理，得到下表：

由表中數(shù)據(jù)可以看出，從2000年到2011年，小湖面積呈現(xiàn)減小后增加的趨勢，1到10平方公里面積的湖泊呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，而大于10平方公里的大湖數(shù)量則變動幅度分小。2000年到2005年城市化速度加快，導致湖泊水域轉化為建設用地，小湖開始減少，中等面積湖泊有所增加。2005年到2011年，政府加強立法保護和湖泊管理體系的完善，小湖面積逐漸增加，中等湖泊相較05年有所減少，但減少幅度并不大。從整體來看，從2000年到2011年，湖泊斑塊數(shù)量逐漸增加，湖泊面積不斷減少，但整體逐漸趨定。

三、影響分析

本文的分析結果表明，2000—2011年的湖泊水域面積總量的變化經歷了兩個階段：2000—2005年的湖泊水域面積萎縮速度較慢；2005—2011 年的湖泊水域面積萎縮速度變塊，湖泊面積的萎縮速度加快，湖泊幾何形狀趨于簡單化，人為活動對湖泊的影響加大。 湖泊總量變化均為負值，呈萎縮趨勢。但由于湖泊保護有法可依，湖泊改造順利進行，部分湖泊的萎縮趨勢初步控制。

湖泊作為最為重要的城市生態(tài)用地，其價值對城市的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。所以提出以下幾個保護建議：堅持科學規(guī)劃，明確湖泊管理保護目標任務。統(tǒng)籌保護與開發(fā)、協(xié)調湖泊生態(tài)與城市發(fā)展，全面構建湖泊管理和保護規(guī)劃體系與健康監(jiān)測評價體系。樹立人與自然和諧相處的理念，促進湖泊資源的可持續(xù)利用。

也可以利用RS，GIS和GPS技術手段，建立武漢市湖泊數(shù)據(jù)庫，并進行屬性編碼，在地理信息系統(tǒng)平臺下通過集成，形成武漢市湖泊管理信息系統(tǒng)，同時，屬性數(shù)據(jù)庫中輸入有關污染源的信息，從而有效控制和監(jiān)測點源與面源污染。利用GIS的強大的空間分析功能，對武漢市湖泊進行時空分析，建立預測模型和指標模型，通過預定模型實施信息的運轉，逐步進行修正和完善，正確指導湖泊的持續(xù)開發(fā)利用，促進社會經濟與環(huán)境的協(xié)調發(fā)展。

本文存在的局限性：TM遙感影像分辨率較低，加上所選取年份數(shù)據(jù)質量不高，使得監(jiān)督分類結果與真實地表類型分布情況存在一定誤差。提取的湖泊面積較當年的實際數(shù)據(jù)有偏差，但變化趨勢一致。

參考文獻：

[1]黃浦江，劉艷芳，劉暢，姜慶虎.基于RS與GIS的武漢城市湖泊演化研究.生態(tài)環(huán)境學報 2012年09期

[2]涂金花.武漢市湖泊濕地與洪澇災害分析

[3]楊柯，段功豪，牛瑞卿，黃思悅，曹亞.基于多源遙感影像的武漢都市發(fā)展區(qū)湖泊變遷分析.長江科學院院報 2016年01期