辽河河口湿地重要植被的遥感提取方法对比及年际变化影响因素分析研究

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我国国土辽阔,湿地面积在世界上处于前列。辽河河口湿地作为我国最大的芦苇滨海湿地,有着亚洲第一大芦苇荡的称号。河口处生长的大面积翅碱蓬在潮水褪去后形成美丽的自然景观“红海滩”。近些年由于当地自然环境的破坏以及气候变化,湿地内的芦苇与翅碱蓬面积受到较大影响。为了保护湿地生态,维持“红海滩”这一自然景观,对辽河河口湿地变化进行遥感监测是非常有必要的。由于对辽河河口湿地的研究大多采用单一方法进行地物提取,且分析湿地地物的影响因素时一般只分析翅碱蓬一种地物,因此本文选取2013年到2020年的盘锦市辽河口地区Landsat8遥感卫星影像,采用监督分类方法、决策树方法、全卷积神经网络U-Net方法分别对湿地内的芦苇与翅碱蓬进行提取。利用混淆矩阵对提取结果进行精度验证,对比三类方法提取结果细节并结合精度数据,选取出准确度最高的方法,将其提取结果与降水、温度、光照时长三种自然因素,水质、人类生产建设两种人类活动进行相关性分析。本文得出如下结论:(1)三类方法提取细节对比方面,监督分类方法在芦苇提取上受到其他无关绿色植被及富含藻类的绿色水体影响,总体精度在77%到83%之间,翅碱蓬虽然存在部分小区域误判的情况但整体上较为准确,总体精度在85%到89%之间。决策树方法虽然能够区分绿色水体但对无关绿色植物无法做到准确识别,翅碱蓬在小区域上存在提取遗漏,芦苇与翅碱蓬两者也存在相互错分的情况,因此决策树方法在芦苇方面的总体精度与监督分类方法相近,在78%到83%之间,而翅碱蓬总体精度只在74%到80%之间为三类方法中历年最低。全卷积神经网络U-Net方法可以准确的辨认出无关绿色植被与绿色水体,所以芦苇的总体精度可以达到88%,历年均高于监督分类与决策树方法,翅碱蓬方面只在小区域上存在错误提取现象,整体面积上不会出现较大错误,总体精度达到86%,有4年为最高总体精度,其他4年略低于监督分类方法。从总体上看,在本文实验中U-Net是三类方法中准确度最高的。(2)芦苇8年内的面积呈波动变化,2020年面积最大,为441.9km~2,2019年面积最小,为149.2km~2。翅碱蓬8年内的面积呈整体减小趋势,2018年面积最大,为45.5km~2,2020年面积最小,为6.3km~2。(3)降水量、平均气温、光照时长三种自然变化因素与芦苇无显著相关性。翅碱蓬面积变化受遥感影像当月降水量与光照时长影响,偏相关结果均大于0.9,成强负相关性。水质与翅碱蓬存在一定相关性,水质好的年份翅碱蓬面积增大,水质差的年份翅碱蓬面积减小,而芦苇面积变化与水质无明显联系。生产建设方面“退耕还苇”政策使芦苇的面积有所增加,修建养殖场与扩建化工厂使附近区域内的翅碱蓬几乎消失。
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