论文推荐｜基于多源遥感影像的三江平原水域覆盖变化特征

摘要：简介：曾星雨，女，河南淮阳人，助理研究员，硕士，从事景观生态学研究。*通信作者，副研究员，博士，从事生物多样性保护及区域规划研究。

*，张弘强，罗春雨，李海燕，崔玲，周博奇

单位：黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室

简介：曾星雨，女，河南淮阳人，助理研究员，硕士，从事景观生态学研究。*通信作者，副研究员，博士，从事生物多样性保护及区域规划研究。

基金项目：黑龙江省省属科研院所科研业务费项目（CZKYF2023-1-C023）；黑龙江省重点研发项目（GA23C003）；黑龙江省省属科研院所科研业务费项目（ZNJCB2023ZR04）。

来源：《安徽农业科学》2025年1期

引文格式：曾星雨,曲艺,张弘强,等.基于多源遥感影像的三江平原水域覆盖变化特征[J].安徽农业科学,2025,53(1):76-79.

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三江平原是由松花江、黑龙江和乌苏里江的不断迁徙和泛滥所形成的冲积平原，是中国最大的淡水沼泽集中分布区。在长期农业开垦等人类活动干扰的影响下，三江平原湿地大面积减少，湿地间水文联系被割断，湿地生境斑块破碎化，其间的物理连通、化学连通、水文连通、生物连通受到明显扰动。及时监测水域覆盖变化是评价平原湿地景观连通性、分析农业开垦对湿地影响的基础。冲积平原易受周期性洪水淹没，洪泛区分布广泛，具有季节性水流变化特点，难以通过局部短期观测所得。而卫星遥感可以针对区域内河流进行季节性观测分析，从而解决这一问题。通常关于湿地分布及水文连通的研究大多以Landsat TM影像为基础解译获得，虽然其具有较高的空间分辨率为（30m×30m），但影像获取重返周期较长且大多数影像有云干扰，会产生信息的遗漏，很难反映湿地一年内不同时期的水淹范围、频率及其动态变化情况。MODIS数据虽然空间分辨率低于LandsatTM影像，但具有较高的时间分辨率，如逐日影像（MOD09GA/MYD09GA）、8d合成影像（MOD09A1/MYD09A1），可以弥补Landsat在时间分辨率方面的缺陷。

目的

为三江平原水文连通空缺分析、湿地生态功能水文驱动机制等研究奠定基础。

方法

结合LandsatTM影像的高空间分辨率和MODIS影像的高时间分辨率优势，通过建立LandsatTM影像提取的水域分布比例与MODIS波段及衍生指标之间的关系，构建水域分数覆盖模型（FCWM），模拟形成水域覆盖时空序列，分析三江平原水域分数覆盖变化特征。研究区地理位置见图1。

图1 三江平原地理位置

结果

◆高分辨率水域分数覆盖提取

样地1~5所覆盖的LandsatTM遥感影像通过NDWI计算公式提取的水域分数覆盖分布如图2所示。经验证，样地1~5的水域分数覆盖分布精确度分别达到98.4%、97.8%、99.1%、98.2%、97.6%。从空间一致性上可以看出，利用NDWI公式提取的水域分数覆盖能比较精确地反映出水体分布特征。

图2 样地1～5中基于NDWI计算公式提取的水域分数覆盖分布

◆水域分数覆盖模型构建

依据不同回归方法的R2、估计标准误差（SE），对比不同的回归方法，最终选取逐步回归方法进行模型构建。比较1~3号样地7月与9月影像回归结果，发现2号样地9月影像回归分析的R2最高，为0.92（表1）。最终确定关系函数：YNDWI=66.6+0.035B3-0.006B5-0.024B6-106.927NDVI-76.839NDWI

利用4、5号样地对此回归方程进行精确程度验证，4号样地2013年7月验证精度为97.22%，9月验证精度为91.22%，5号样地2013年7月验证精度为97.58%，9月验证精度为92.56%，检验结果均高于90.00%，在可接受范围内。

◆三江平原水域分数覆盖时空变化特征分析

从三江平原2002年与2020年水域分数覆盖分布（图3）可以看出，与2002年相比，2020年三江平原整体水域分数覆盖平均值下降了23.63百分点，主要是较低、中等2个等级大量减少，其次较高等级的水域分数覆盖也有一定程度的降低；高等级增加了0.23百分点，较高等级面积减少了0.95百分点，中等、较低等级分别减少了19.90百分点、9.06百分点，低等级覆盖面积增加了29.68百分点。