1 川西北高原湿地的 E O S / M O D I S 准动态遥感初探 但 玻1但尚铭21四川省气象台 2四川省农业气象中心成都6 1 0 0 7 2 E m a i l : d a n s c q x 1 6 3 . c o m 摘 要 使用 1 月3 月和 6 月三个时次的 E O S / M O D I S 第 1 2 和 6 波段数据采用归一化植被指数 N D V I 作为判识因子并与三波段彩色图目视解译相结合较好地反映了夏季川西北高原湿地变化趋势的基本状况夏季利用 M O D I S进行若尔盖高原湿地的准动态遥感是可行的 关键词卫星遥感 高原湿地 E O S / M O D I S 方法 1 引言 世界上面积最大的高原湿地位于川西北高原的若尔盖阿坝红原三县境内面积 6 1 . 8 万公顷 1 - 3 1 9 9 8 年 8 月我国设立若尔盖湿地国家级自然保护区保护区面积 1 6 . 7 万公顷约占若尔盖湿地总面积的 2 7 % 若尔盖湿地的平均海拔约 3 5 5 0 米基本地貌特征为浅丘宽谷高差一般不超过 2 0 0 m 谷宽大多在 5 2 0 k m 之间 川西北高原属大陆性高原寒温带湿润气候根据最近五年的气候资料统计若尔盖年平均气温1 . 87 月平均气温最高为 1 1 . 51 月最低为- 9 . 4年平均降水量 6 2 0 m m 降水量主要集中在夏季6 至 8 月占全年降水量的 5 0 . 0 % 5 至 1 0 月占全年的 8 7 . 7 % 调查和研究表明近三十年以来若尔盖的湿地面积显著减小沙化严重 4 - 6 结果认为人工开沟排水过度放牧等人类活动是导致湿地面积减小沙化严重的重要原因 及时了解若尔盖湿地的演变规律和现状非常重要国家每 4 5 年进行一次大规模的湿地调查投资大周期长E O S / M O D I S 卫星具有 2 5 0 m的中分辨率成像光谱遥感信息虽然它的分辨率远远不及资源遥感卫星但其重复周期却大大短于资源卫星在中高纬度地区每天都可以获得遥感信息E O S / M O D I S 已经成功地广泛应用于洪水监测笔者曾提出利用 E O S / M O D I S 卫星进行高原湿地的准动态遥感 6 研究若尔盖湿地的特征和规律为及时掌握湿地情况增加一些参考数据这对于生态环境保护科学利用湿地资源和可持续发展具有实际意义 2 数据及其处理 研究区位置在北纬 3 3 3 4 度东经 1 0 2 1 0 3 度之间包括若尔盖县中部西部和南部阿坝县在该区域的西南部红原县在东南部黄河以西为玛曲县见图 1 至图 3 所用的三个时次的 M O D I S 数据在 2 0 0 3年的 1 月3 月和 6 月分别代表冬季春季和夏季卫星过境日期和时刻见表 1 使用国家卫星气象中心遥感处理软件进行 E O S / T E R A A / M O D I S 数据的辐射校正和几何校正预处理数据重采样植被指数的计算和统计等使用的是自编计算机软件 选用第 1 2 和 6 波段的数据其中第 1 2 波段的空间分辨率为 2 5 0 m 第 6表 1 卫星过境一览表 序 号 卫 星 日 期 时 间 1 T E R A A 2 0 0 3 - 1 - 3 1 1 : 4 0 2 T E R A A 2 0 0 3 - 3 - 2 8 1 2 : 1 5 3 T E R A A 2 0 0 3 - 6 - 2 7 1 1 : 5 5 2 波段的分辨率为 5 0 0 m 对 5 0 0 m分辨率的数据采用双线性插值法重采样为 2 5 0 m 与 2 5 0 m 分辨率的数据再次进行相互配准后使用 根据一般概念湿地包括河流湖泊沼泽泥炭湿地等由于夏季湿地的植被指数与草原的 植被指数相差明显本文采用归一化植被指数 N D V I 作为湿地的判识因子N D V I 的计算式为 N D V I N I R - V I S / N I R + V I S 式中 V I S 代表可见光波段N I R 为近红外波段分别是 M O D I S 的第 1 2 波段 为尽可能地提高客观性 采用三波段彩色合成图目视解译与 N D V I 阈值的计算机人工交互方法判 识湿地首先确定 N D V I 的阈值得到湿地的大概范围图象再将此图象与彩色图上目视解译的湿地 作比较然后调整 N D V I 的阈值直到二者最接近时用其判识的湿地作为初步结果最后用目视方法 消除 N D V I 湿地图像上云的干扰 3 高原湿地的基本状况 3 . 1 湿地的判识图象 用以上方法判识出 2 0 0 3 年 6 月 2 7 日的湿地 并与三波段彩色图迭加后的结果见图 1 图上黄 河及主要支流的图象清晰 沼泽的分布特征明显 由此可见利用 M O D I S 数据和上述方法能够较好 地反映夏季若尔盖高原湿地的基本状况 受冬季高寒地区气候影响高原湿地的表观 特征与夏季相比有很大不同 随着草原植被枯萎 高原湿地水位降低水面冻结遥感光谱特性变 化此时湿地与草原的植被指数非常相近难以 用 N D V I 方法将二者区分开在 2 0 0 3 年 1 月 3 日 和 3 月 2 8 日的图上无论是通过 N D V I 判识还是 三波段彩色图目视解译除了比较宽阔的河流和 个别较大面积的湿地外 只有零星的湿地图斑 见 图 2 和图 3 图 1 2003 年 6 月 27 日湿地分布图 图 3 2003 年 3 月 28 日湿地分布图 图 2 2003 年 1 月 3 日湿地分布图 3 3 . 2 湿地统计结果 表 2 是湿地面积的统计结果由于条件所限没有与地面调查试验点或资源卫星遥感数据做 同步分析和订正处理该统计数值肯定与其它方面的调查研究结果存在较大差距但这并不会对 湿地的相对变化趋势分析带来显著影响 由表 2 可知高原湿地的面积具有明显的季节差别冬季湿地面积小夏季面积大从湿地面 积的季节变化趋势来看河流面积与其它湿地面积的变化特点明显不同1 月3 月和 6 月的河流面 积分别为 1 . 7 6 2 . 5 2 和 2 . 9 7 万公顷夏季的面积是冬季的近 1 . 7 倍是春季的近 1 . 2 倍季节差 别不大其它湿地面积分别为 0 . 3 4 2 . 3 9 和 1 7 . 6万公顷夏季的面积是冬季的 5 1 . 4倍是春季 的 7 . 4 倍季节差别显著这表明与河流相比其它湿地存在更加明显的季节变化特点 关于湿地的上述统计结果只能表示其季节变化趋势1 月和 3 月的面积很可能与真实状况存在 较大差别这是由于若尔盖冬半年1 1 月至次年 4 月的降水量只有 7 6 m m 仅占全年的 1 2 . 3 % 日 平均气温通过 0 的日期分别在 3 月底和 1 0 月下旬 冬季草原植被枯萎 湿地水位降低 水面冻结 湿地与草原的遥感光谱特性相似植被指数相近虽然冬季湿地面积会有缩小但冬夏季之间几 十倍的面积差别不大可能出现或尚需实地观测证据加以证明因此认为N D V I 判识方法不适用于 川西高原冬半年的湿地判识 4 结语 川西北高原湿地具有季节变化特点使用 M O D I S 数据采用 N D V I 判识因子与目视解译相结合的 湿地判识方法在夏季进行若尔盖高原湿地的准动态遥感监测是可行的 N D V I 判识方法不适用于川西高原冬半年的湿地判识 用 N D V I 作为判识因子只是 E O S / M O D I S遥感高原湿地的初步探讨 将继续对计算机判识湿地的方 法和指标作深入研究 致谢文中所用的 E O S / M O D I S 局地数据由樊昌尧戚娟提供黄明碧帮助收集了气象资料谨 此致谢 参考文献 1 若尔盖县地方志编撰委员会. 若尔盖县志北京民族出版社1996121314. 2 四川省红原县志编撰委员会. 红原县志成都四川人民出版社199674120. 3 阿坝县志办公室阿坝县志. 北京民族出版社19945191. 4 杨永兴. 若尔盖高原生态环境恶化与沼泽退化及其形成机制J. 山地学报1999174318323. 5 张秋劲王庆安方自力等. 若尔盖高原可持续发展制约因素浅析 J . 四川环境2 0 0 2 2 1 3 3 6 3 8 . 6 但尚铭 但玻. 气象卫星遥感若尔盖高原环境和实地考察后的思考 M . 中国气象学会2003年学术年会论文集 6新世纪气象科技创新与大气科学发展地球气候和环境系统的探测与研究北京气象出版社2003 年 10 月9 7 9 9 表 2 2003 年 MODIS 遥感湿地面积统计结果单位公顷 序 号 项 目 1 月 3 日 3 月 2 8 日 6 月 2 7 日 1 河流面积 1 7 6 0 9 2 5 1 7 1 2 9 7 4 9 2 其它湿地面积 3 4 2 2 2 3 8 6 8 1 7 6 0 2 3 3 面积合计 2 1 0 3 1 4 9 0 3 9 2 0 5 7 7 2