洞庭湖是长江中游大型通江湖泊之一，也是长江中游重要的洪水调蓄场所。近几十年来，气候变化加剧和人类活动增强使洞庭湖环境发生了很大变化。随着三峡工程的修建运行，长江水沙情势发生显著变化，洞庭湖水文及地貌环境随之快速调整演化。水情变化是造成湖泊水系结构不稳定的根本原因之一，而洲滩地貌演变则既是湖泊水沙情势改变的结果，又是湖泊水情形成的条件。洞庭湖水域和洲滩地貌的变化不仅关乎长江中游的水安全格局，也关系到区域经济社会的可持续发展。相关问题历来受到我国政府的重视，也是学术界关注的重点之一。　　本研究结合遥感、地理信息系统、水文、自然地理学和统计学的相关研究方法和理论，对近40年来洞庭湖的水域面积和洲滩地貌时空演变进行遥感监测和分析。采用多时相遥感数据对洞庭湖水体面积时序变化信息进行提取，并探讨其时空变化特征;在遥感水体边界提取的基础上，结合洞庭湖区实测水文站点的水位数据，建立1987年以来洞庭湖洲滩地貌时空演变序列，并分析洞庭湖地貌变化过程与冲淤特征;对2000-2011年湖区悬浮泥沙浓度的时空分布进行遥感反演，并分析研究时段内湖区悬浮泥沙浓度的时空变化特征;此外，基于Landsat系列数据和环境星数据对洞庭湖湿地进行了分类，探讨了各湿地类型分布格局演变特征与趋势，并结合水文、气象数据对洲滩出露的高程分布及影响因素进行分析。最后，基于反演的悬浮泥沙和提取的洲滩地形，分析了悬浮泥沙含量对地形变化的影响。主要结论如下:　　(1)基于MODIS数据采用线性光谱分解的方法提取2001-2011年洞庭湖水面面积时空变化信息。分析表明，近十年来洞庭湖水体面积呈减少的趋势，从2002年的1394km2减少为2011年的873km2;最大时期水面面积达2614km2，最小时期仅为317km2;水面面积年际年内变化大，年内变幅最大逾2000km2，年内变幅的年际差异可达约1000km2;丰水期水体面积的年际变化大，枯水期水体面积年际变化小。　　(2)基于Landsat数据建立1973-2014年丰、枯水期代表时段的洞庭湖水面时空变化序列。结果显示，在过去的40年里，丰水期水体面积总体呈减少的趋势，由1979年的2034km2减少为2013年的1626km2，年均减少面积为12km2;枯水期水体面积呈先减小后增大的趋势，由1973年的630km2减少到2002年的570km2，再增大到2014年的739km2。水体面积的变化与气候的干暖化、湖泊泥沙淤积以及人类活动的影响有关。　　(3)结合MODIS数据和实测水位数据反演了2003-2011年间洞庭湖洲滩地貌逐年时空变化过程。统计结果显示，洞庭湖地形总体上西高东低，西洞庭湖较高处高程达40m以上，东洞庭湖地形较低处高程低于25m。在2003-2011年，湖底地形总体呈降低的趋势。地形降低的区域主要集中在东洞庭湖的西部和南部，南洞庭湖北部，西洞庭湖北部和四水（湘水、资水、沅水、澧水）洪道。地形升高的区域主要位于目平湖的南部，南洞庭湖的中南部，东洞庭湖的北部和中北部。该方法提取的地形经与实测地形剖面对比总体趋势较为吻合，说明该方法能够较好反映湖泊洲滩地貌演变趋势。基于该方法提取的地形可在实测地形数据缺乏的情况下为洞庭湖地貌演变趋势分析提供依据。　　(4)基于Landsat系列数据重建1987-2011年洞庭湖洲滩地貌变化过程，数据时间间隔约5年。反演的地形信息显示西洞庭湖平均高程为31.3m，南洞庭平均高程为29.4m，东洞庭湖平均高程为27.2m，地形由西向东降低，西洞庭湖和南洞庭湖之间以及南洞庭湖和东洞庭湖之间均有平均2m的高差。1992年到2011年间洞庭湖洲滩地形总体上是淤高的;在此期间，洞庭湖洲滩地形演变经历了淤积和冲刷两个过程，1992-2002年为淤积期，2003-2011年为冲刷期，后期冲刷的速率远低于前期淤积的速率。淤积较多的区域分布在东洞庭湖藕池河出口、漉湖沿岸、飘尾洲一带，南洞庭湖北部以及东南洲一带;冲刷较明显的区域在东洞庭湖的武光洲、团洲、鲇鱼口一带以及南洞庭湖的牛头洲等地。近20年间的四个时期洞庭湖滩地冲淤随高程的分布总体上是中低位滩地以淤积为主，中高位滩地冲刷为主，随着高程增加，淤积逐渐减弱。　　(5)基于MODIS1、3波段线性组合的对数值与实测悬浮泥沙含量的对数关系，建立了洞庭湖区的悬浮泥沙浓度反演模型，开展了2000-2011年悬浮泥沙含量时空变化遥感监测。经实测站点检验，建立的模型精度可达82.7％。遥感监测结果显示，从2000年到2011年，洞庭湖年平均悬浮泥沙含量具有显著的波动降低的趋势。洞庭湖的的年平均泥沙含量主要集中在90mg/L以下，随时间的推移，含沙量60mg/L以下的区域范围在不断扩大。年际变化较小的区域分布在东洞庭湖西北部和西南部以及南洞庭湖南部，年际变化较大的区域集中于东洞庭湖中部、南洞庭湖中部以及西洞庭湖。就三个湖区来说，在2000年到2011年的12年间平均悬浮泥沙含量最高的是南洞庭湖，西洞庭湖次之，东洞庭湖最低。丰水期泥沙含量在水流中心线附近较高，枯水期则以东洞庭湖湖盆以及湘江洪道为高。　　(6)根据地形地貌遥感及水文数据综合分析，可见近20年来洞庭湖丰水期的洲滩出露面积呈现出显著增加的趋势，而枯水期的出露面积变化不明显。1973-2013年的40年间，水体和泥滩地二者总的面积减少最多，减少的面积多转变成了林地和芦苇滩地。林地面积在各湿地类型中增加最多，在过去40年间增加近500km2。草滩地面积在几种湿地类型里变化最小。各湿地类型集中分布高程由低到高依次是水体和泥滩、草滩地、芦苇滩地，林地广泛散布于芦苇滩地、草滩地甚至泥滩地的高程之间。各湿地类型分布的优势高程处在不断变化之中。　　(7)洞庭湖泥沙与地形遥感监测结果分析表明:随泥沙沉积量增大，湖底地形升高;随年平均悬浮泥沙含量增大，湖底平均高程升高，年平均悬浮泥沙含量每增加1mg/L，湖底平均高程上升约2cm。悬浮泥沙含量与洲滩地形变化的相关系数在空间分布上具有明显的区域差异性。悬浮泥沙含量与洲滩地形变化在东洞庭湖的武光洲到飘尾洲之间一带、柴下洲东部、风车拐和长洲等区域呈正相关，在南洞庭湖河道型湖泊处以及东洞庭湖下飘尾洲附近呈负相关关系。