城市湖泊时空演变的遥感分析开题报告

1. 研究目的与意义

背景：

苏南区域最明显且最独特的自然环境特点是湖泊众多，水系发达，表出独特的水环境特点，因此谓之“苏南水乡”。苏南地区的湖泊大部分属于太湖流域水系，水网稠密、密集，属外流淡水和浅水型湖泊，是我国湖泊分布较多的地区之一。根据《江苏省湖泊保护名录》，苏州市列入江苏省湖泊保护名录的湖泊有94个，数量占全省的68.6%。苏州市水域面积3608平方公里，占全市总面积的42.5%。苏州现有湖泊323个，总面积320万亩。主要湖泊包括：太湖，金鸡湖，独墅湖，石湖，阳澄湖，后塘湖，盛泽湖，塘大湖，漕湖，尹山湖，沙湖，春申湖，青剑湖，下淹湖，九里湖，同里湖，叶泽湖，汾湖， 莺脰湖，黄家湖。目前，苏州已建成湿地公园21个，其中国家级湿地公园4个（地级市排名第一）、国家湿地公园2个（试点）、省级湿地公园6个、市级湿地公园9个。全市自然湿地保护率由2010年的8%提高到53.8%，居全省首位。还有几十个大大小小的荡漾，总之到处是水，才有了许许多多的江南水乡。

根据《中国城市竞争力第19次报告》显示，十年来，苏州经济总量实现历史性突破。2021年苏州地区生产总值2.27万亿，稳居全球第六位，是地级市首个晋级2万亿gdp的城市。来自苏州本地人的感叹：“只要靠着湖，发展都不会太差”。事实也确实如此，例如：吴江太湖周围从一块块空地，到现在已是一座现代化高楼林立的时尚新城；金鸡湖大桥与桥东平地为主，到现在已然是高楼耸立，灯光璀璨。但从平均、最高、最低气温的年际及季节变化趋势来看，苏州城、郊从 1970s 开始至今均呈现逐步上升的态势，其中在 1990s 中后期进入一个比较高速的增幅阶段，这与苏州本地经济高速发展、城市建设快速推进是相一致的，很好地说明了城市化进程对气候变化的影响之大--苏州气温增速迅猛。近10年来全国湿地面积减少了3.4万千米，减少率达8.82%，储水量锐减，尤以东北、长江中下游及青藏高原等地区的天然湿地丧失最为严重。湖泊与湿地面积持续减少，已经成为近期面积丧失速度最快的自然生态系统。对于苏州这个依湖发展的城市，湖泊的时空演变毋庸置疑是十分重要的，其变化多多少少对环境、生态、气候起着不可忽视的作用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

苏州市湖泊主要包括太湖，金鸡湖，尹山湖，独墅湖，阳澄湖，青剑湖等等，许多湖泊不仅自身面积变化巨大，而且连带着周围经济变化也巨大，本实验将通过对面积变化较大的湖泊周围建筑用地、植被的变化，并结合政策、房价进行分析。

本实验研究内容主要包括以下几点：（1）对多光谱影像图进行图像预处理，有大气校正、图像融合、几何纠正、图像增强、直方图均衡、滤波处理等等；（2）利用归一化差异水体指数（ndwi）方法对水体信息进行提取；（3）对面积变化较大的湖泊周围的建筑用地和植被进行监督分类；（4）用excel统计水域面积大小和用arcgis绘制专题图。（5）搜集建筑用地建设、湖泊退耕还田政策以及房价变化信息，结合实验数据进行分析。

3. 研究的方法与步骤

研究方法主要分为两部分:

一、水体提取，用到ndwi（归一化差异指数）：

本研究预采用指数计算方法对水体信息进行提取。ndwi=(green-nir)/(green nir)式中，green代表绿光波段；nir代表近红外波段。在landsat tm影像中，分别为2、4波段。由于水体的反射从可见光到中红外波段逐渐减弱，在近红外和中红外波长范围内吸收性最强，几乎无反射，因此用可见光波段和近红外波段的反差构成的ndwi可以突出影像中的水体信息。另外由于植被在近红外波段的反射率-般最强，因此采用绿光波段与近红外波段的比值可以最大程度地抑制植被的信息，从而达到突出水体信息的目的。在考虑了土壤和建筑物后，改进为 mndwi=(creen-mir)/(green mir)其中mir为中红外波段，如tm/etm 的5波段，意为改进归一化差异水体指数。

4. 参考文献

[1]王冬梅,陈丽,梁文广,王轶虹,石一凡.太湖流域典型湖泊演变特性及驱动力分析[j/ol].中国农村水利水电:1-16[2023-03-06].http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1419.tv.20221115.1615.014.html

[2]王志国,王楠,黄平平,郭利彪,杜强,庞治国.基于遥感数据的岱海水体面积时空演变监测方法研究[j].西部资源,2022(05):25-27.doi:10.16631/j.cnki.cn15-1331/p.2022.05.003.

[3]徐锦前,钟威,蔡永久,龚志军,温新利.近30年长荡湖和滆湖水环境演变趋势[j].长江流域资源与环境,2022,31(07):1641-1652.

5. 计划与进度安排

1) 1.5 学生选题，导师参加选题指导，并与指导教师见面。

2)3.1-3.16 指导教师下达毕业论文任务书，掌握本课题的基本原理和当前的发展现状。并根据期间参考资料情况，完成开题报告。

3)3.17-3.31 学生收集资料，实地调查，设计论文详细提纲。