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摘要：湿地作为地球上生物多样性最丰富的生态系统之一，在全球的生态服务功能方面起着至关重要的作用。测绘技术特别是以3S技术集成为代表的现代测绘技术的不断发展，其在湿地环境监测中逐渐显示出广阔的应用前景。本篇文章以微山湖湿地监测为例，对湿地监测中3S技术的应用进行研究。文章首先简述了对微山湖湿地进行研究的背景、现实意义及研究现状，根据该地区地理概况，分析了3S技术的具体应用，阐述了3S技术在湿地监测中的理论方法，对湿地监测过程中的一些技术优势与发展方向进行了简单讨论。最后获得结论，3S技术应用于湿地监测中能获得良好效果，对湿地管理具有重要意义。
关键词：3S技术；湿地监测；微山湖湿地
1.研究背景和现实意义
湿地是处于开放水域与陆地之间过渡的生态系统，它兼有水域和陆地生态系统的特点，具有独特的结构与功能，是自然界最富生物多样性的生态景观。湿地广泛分布于世界各地，它所具有的强大生态净化功能，对生物多样性的形成具有重要意义。近几十年来，随着城市化进程的不断加快，工、农业的迅速发展，以及对湿地资源的不合理开发利用，都导致了湿地的退化，使湿地的功能处于严重的威胁之中。湿地遭到了严重的破坏，包括我国在内的世界各国都在保护湿地方面不断加强举措。湿地的生态环境质量评价、保护等问题已经成为近年来国际社会普遍关注的热点问题之一。应用3S技术对湿地资源进行调查、分析，建立湿地地理信息系统，可以及时准确地查清湿地资源现状，并对湿地资源的分布规律和变化趋势进行分析研究，提出湿地开发利用的原则和建议，其具有快速、经济、高效的优势。
2.国内外研究现状
3S技术在湿地研究领域中的应用起始于80年代，美国、荷兰等发达国家在遥感技术和计算机技术方面比较先进，而且境内湿地资源丰富，湿地研究开展的广泛而深入。位于美国伯克利大学的环境资源评估和监测中心将3S集成技术用于环境监测研究，该中心能为湿地监测与建模，流域建模，生态环境变化、各种资源条件变化、区域结构变化等监测的最新理论与高精度资源分布图等方面提供实践性支持。
我国近年来，随着计算机和GIS技术水平的不断提高，3S技术在资源、环境和可持续发展决策等研究领域的应用也越来越广泛，如在资源调查、土地利用、城市规划、自然灾害和环境问题的监测及预报方面都取得了可喜的成果。3S技术在湿地研究领域的应用也有所开展，如王宪礼等曾利用TM影像对辽河三角洲进行过景观生态学分析，张树清等曾利用遥感技术对三江平原湿地分类进行过有益探讨。
3.微山湖湿地概况
微山湖属于淮河流域泗河水系，其形成主要受大地构造和鲁中山区自然地貌的阻攔及泗河等东部山水的影响，而逐渐演变成河流堰塞型浅水湖泊。微山湖位于东经116°34′，北纬34°27′，全湖南北长126公里，东西宽5至25公里，最大面积约1266平方公里，是山东省最大的湖泊，亦是我国著名的大型淡水湖泊，其单位面积渔产量居大型湖泊首位。其植被以禾本科，菊科，莎章科，豆科，寥科和眼子菜科为主，水生植被盖率达89.9%。微山湖流域属于暖温带、半湿润季风区大陆性气候，年均气温13.7℃，年均日照2530小时左右。年均降水量湖西约700毫米，湖东750-850毫米，降雨较集中，多为气旋雨或台风雨，易造成洪涝灾害。
4.3S技术的构成及各自优势
遥感技术（RS）的特点是探测范围广、信息量大、获取信息的手段多、速度快、周期短、受地面条件限制少。实践证明，在宏观、快速、准确、动态性等方面遥感具有其他技术不能替代的优越性。湿地类型复杂多样，不同类型的湿地植被在光谱特征、物候景观及其地域生境等方面存在差异，而这些差异可通过多时相遥感影像和辅助的数据加以提取。近些年研制的高精度（VHR）卫星传感器使湿地类型的种群分类更加精确。
利用全球定位技术（GPS）能对得到的遥感图像来进行精确的位置矫正。湿地信息系统的建立可以由GPS提供控制数据及小范围的精密数据，并为其提供系统所需的基本数据框架。轻便化的GPS设备，对湿地工作中需要补测的数据能够灵活应变，既能够对湿地的野外验证和修改做出及时的处理，也能对湿地区域的地形地貌进行测量，亦可直接建立GPS监测网，对湿地的情况进行实时监控。
利用地理信息系统（GIS）可以建立湿地专题地理信息系统，有助于对湿地的海量数据实现描述、存储、分析和输出等，同时可利用空间信息查询、量算和分类、叠加分析、网络分析、缓冲区分析等新技术来优化对湿地的管理和维护。
5.3S技术在微山湖湿地研究中的综合应用
3S技术不是RS、GIS、GPS技术的简单相加，而是三者的有机结合，在线的连接，实时的处理和系统的整合。在湿地资源调查中，有关湿地资源相关信息及数据由RS技术来提供，选择合适的影像后，经过各种图像处理分析，能够反映湿地的环境变化状况，同时能够深入研究湿地与周边气候、地形地貌、土地利用规划情况、植被变化特征、湿地区域生物多样性以及社会经济发展之间的关系；而GIS技术凭借其强大的空间分析功能和数据管理功能，对RS和GPS数据进行空间分析和管理，以此为湿地资源的开发利用、保护规划、管理研究，提供直观、准确和科学的依据；RS和GIS中所需要的定位数据可以凭借GPS高精度的定位技术来实现。利用3S技术能克服传统方法野外采样覆盖范围小、耗时长、时效性差、需耗费大量人力和财力、且对湿地有破坏性等缺点。
考虑到图像含云量，微山湖湿地监测最终以2002年、2006年、2012年每年7月Landsat TM影像为基础资料，TM4波段波长0.76-0.90，分辨率为30m，用于估算生物量，此波段可以从植被中区分出水体，分辨潮湿土壤，但对道路辨认效果不如TM3。TM3波段波长0.63-0.69，处于叶绿素吸收区域，用于观测道路，裸露土壤，植被种类效果很好。为了更好的研究微山湖湿地的变化，最终确定TM图像多波段彩色合成方案为TM5、TM4、TM3波段彩色合成方案。 本次实验各类影像均从地理空间数据云网站获取和下载。充分利用3S技术，根据一定的湿地分类原则和遥感上的可操作性，确立一定的湿地遥感分类系统；然后选取适当的波段组合，处理遥感图像，以准确地判读所有的湿地类型。对微山湖进行了宏观监测，并对该区域这段时间内变化进行分析。本次监测以计算机图像目视解译为基础，结合先前所做的基础工作，拟定湿地分类系统。然后，对TM图像进行图像增强等处理和初步解译，并建立影像解译标志，之后编制湿地遥感解译图，将所有信息数字化，输入GIS系统，进行数据处理分析、各种面积量算和地物统计，最后编制分类湿地面积统计表。
6.图像处理软件ENVI
ENVI图像处理软件可以轻松读取、显示和分析各种类型的遥感数据、矢量数据和通用格式影像数据，并提供了从影像预处理、信息提取到与GIS整合所需要的各种功能。而其特有的向导式处理流程及影像自动配准、DEM自动提取、高保真融合、目标探测、植被分析等工具大大简化了复杂的处理程序，提高了影像处理速度。
ENVI具有强大的影像信息分析、提取工具，齐全的遥感影像处理功能连同丰富的可供两次开发调用的IDL函数库，组成了非常全面的图像处理系统，ENVI拥有领先的波谱分析工具，并加入了遥感领域的最新科研成果，本次实验中ENVI在图像处理环节当中展现了出色的客户使用体验，为本次实验的顺利完成提供了有力支持。
7.结论与展望
1）微山湖近年来面积呈上升趋势，蓄水能力进一步提升。分析认为，一是源自草甸的减少，二是滩涂的逐渐萎缩，其中人为因素居多。
2）微山湖周邊建筑群呈明显增加，研究认为原因是当地第三产业的迅速发展，这也是当地经济结构转变的一个重要标志。
3）农业在微山湖区域依旧占有相当比重，从近些年来分析，草甸、滩涂的减少有部分变为湖泊，但也有一部分被填湖造田，形成了农业用地。
4）据资料显示，随着国家湿地公园的开园建设，生态停车场、亲水绿岛、新薛河自然湿地、观鸟绿洲、天然芦苇荡等景点建设，能起到保护和改善湿地生物栖息环境，保护和恢复生物多样性的作用。
3S技术在湿地研究中已被广泛应用，并解决了许多问题，但还存在一些应用上的问题，如湿地遥感分类精度问题和3S集成技术问题等。随着3S技术的不断发展，结合湿地遥感专家分类模型，从而实现湿地信息自动分类提取，将使湿地遥感的分类精度大大改善。应用3S技术集成的方法来对湿地环境质量进行监测是一种卓有成效的方法。利用充足的资料，可以进一步建立动态的湿地生态环境质量监测与评价系统。从而对湿地生态环境质量现状做出预测，提前对湿地生态环境问题发出预警。
参考文献：
[1]潘辉，罗彩莲，谭芳林3S技术在湿地研究中的应用[A].福建省林业科学研究院生态环境研究所
[2]刘兴土.湿地研究近10年的进展与展望[A].中国地理学会，世纪之交的中国地理学[C].北京：人民教育出版社，1999：141-156
[3]任宪友，王学雷，薛怀平，吴胜军，王 茜.3S技术在江汉平原湿地监测中的应用.世界科技研究与发展.2004，2
[4]刘涛，胡友健，肖本林.3S技术在湿地生态环境保护中的应用综述[B].地理空间信息 2007.8
[5]张志锋，宫辉力，赵文吉等.北京湿地分析与监测[J]，地球信息科学，2004，6（1）：53-57
[6]谭继强，吴守来.现代测绘技术与产品在湿地工作中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2005，28（6）：27-30
关键词：3S技术；湿地监测；微山湖湿地
1.研究背景和现实意义
湿地是处于开放水域与陆地之间过渡的生态系统，它兼有水域和陆地生态系统的特点，具有独特的结构与功能，是自然界最富生物多样性的生态景观。湿地广泛分布于世界各地，它所具有的强大生态净化功能，对生物多样性的形成具有重要意义。近几十年来，随着城市化进程的不断加快，工、农业的迅速发展，以及对湿地资源的不合理开发利用，都导致了湿地的退化，使湿地的功能处于严重的威胁之中。湿地遭到了严重的破坏，包括我国在内的世界各国都在保护湿地方面不断加强举措。湿地的生态环境质量评价、保护等问题已经成为近年来国际社会普遍关注的热点问题之一。应用3S技术对湿地资源进行调查、分析，建立湿地地理信息系统，可以及时准确地查清湿地资源现状，并对湿地资源的分布规律和变化趋势进行分析研究，提出湿地开发利用的原则和建议，其具有快速、经济、高效的优势。
2.国内外研究现状
3S技术在湿地研究领域中的应用起始于80年代，美国、荷兰等发达国家在遥感技术和计算机技术方面比较先进，而且境内湿地资源丰富，湿地研究开展的广泛而深入。位于美国伯克利大学的环境资源评估和监测中心将3S集成技术用于环境监测研究，该中心能为湿地监测与建模，流域建模，生态环境变化、各种资源条件变化、区域结构变化等监测的最新理论与高精度资源分布图等方面提供实践性支持。
我国近年来，随着计算机和GIS技术水平的不断提高，3S技术在资源、环境和可持续发展决策等研究领域的应用也越来越广泛，如在资源调查、土地利用、城市规划、自然灾害和环境问题的监测及预报方面都取得了可喜的成果。3S技术在湿地研究领域的应用也有所开展，如王宪礼等曾利用TM影像对辽河三角洲进行过景观生态学分析，张树清等曾利用遥感技术对三江平原湿地分类进行过有益探讨。
3.微山湖湿地概况
微山湖属于淮河流域泗河水系，其形成主要受大地构造和鲁中山区自然地貌的阻攔及泗河等东部山水的影响，而逐渐演变成河流堰塞型浅水湖泊。微山湖位于东经116°34′，北纬34°27′，全湖南北长126公里，东西宽5至25公里，最大面积约1266平方公里，是山东省最大的湖泊，亦是我国著名的大型淡水湖泊，其单位面积渔产量居大型湖泊首位。其植被以禾本科，菊科，莎章科，豆科，寥科和眼子菜科为主，水生植被盖率达89.9%。微山湖流域属于暖温带、半湿润季风区大陆性气候，年均气温13.7℃，年均日照2530小时左右。年均降水量湖西约700毫米，湖东750-850毫米，降雨较集中，多为气旋雨或台风雨，易造成洪涝灾害。
4.3S技术的构成及各自优势
遥感技术（RS）的特点是探测范围广、信息量大、获取信息的手段多、速度快、周期短、受地面条件限制少。实践证明，在宏观、快速、准确、动态性等方面遥感具有其他技术不能替代的优越性。湿地类型复杂多样，不同类型的湿地植被在光谱特征、物候景观及其地域生境等方面存在差异，而这些差异可通过多时相遥感影像和辅助的数据加以提取。近些年研制的高精度（VHR）卫星传感器使湿地类型的种群分类更加精确。
利用全球定位技术（GPS）能对得到的遥感图像来进行精确的位置矫正。湿地信息系统的建立可以由GPS提供控制数据及小范围的精密数据，并为其提供系统所需的基本数据框架。轻便化的GPS设备，对湿地工作中需要补测的数据能够灵活应变，既能够对湿地的野外验证和修改做出及时的处理，也能对湿地区域的地形地貌进行测量，亦可直接建立GPS监测网，对湿地的情况进行实时监控。
利用地理信息系统（GIS）可以建立湿地专题地理信息系统，有助于对湿地的海量数据实现描述、存储、分析和输出等，同时可利用空间信息查询、量算和分类、叠加分析、网络分析、缓冲区分析等新技术来优化对湿地的管理和维护。
5.3S技术在微山湖湿地研究中的综合应用
3S技术不是RS、GIS、GPS技术的简单相加，而是三者的有机结合，在线的连接，实时的处理和系统的整合。在湿地资源调查中，有关湿地资源相关信息及数据由RS技术来提供，选择合适的影像后，经过各种图像处理分析，能够反映湿地的环境变化状况，同时能够深入研究湿地与周边气候、地形地貌、土地利用规划情况、植被变化特征、湿地区域生物多样性以及社会经济发展之间的关系；而GIS技术凭借其强大的空间分析功能和数据管理功能，对RS和GPS数据进行空间分析和管理，以此为湿地资源的开发利用、保护规划、管理研究，提供直观、准确和科学的依据；RS和GIS中所需要的定位数据可以凭借GPS高精度的定位技术来实现。利用3S技术能克服传统方法野外采样覆盖范围小、耗时长、时效性差、需耗费大量人力和财力、且对湿地有破坏性等缺点。
考虑到图像含云量，微山湖湿地监测最终以2002年、2006年、2012年每年7月Landsat TM影像为基础资料，TM4波段波长0.76-0.90，分辨率为30m，用于估算生物量，此波段可以从植被中区分出水体，分辨潮湿土壤，但对道路辨认效果不如TM3。TM3波段波长0.63-0.69，处于叶绿素吸收区域，用于观测道路，裸露土壤，植被种类效果很好。为了更好的研究微山湖湿地的变化，最终确定TM图像多波段彩色合成方案为TM5、TM4、TM3波段彩色合成方案。 本次实验各类影像均从地理空间数据云网站获取和下载。充分利用3S技术，根据一定的湿地分类原则和遥感上的可操作性，确立一定的湿地遥感分类系统；然后选取适当的波段组合，处理遥感图像，以准确地判读所有的湿地类型。对微山湖进行了宏观监测，并对该区域这段时间内变化进行分析。本次监测以计算机图像目视解译为基础，结合先前所做的基础工作，拟定湿地分类系统。然后，对TM图像进行图像增强等处理和初步解译，并建立影像解译标志，之后编制湿地遥感解译图，将所有信息数字化，输入GIS系统，进行数据处理分析、各种面积量算和地物统计，最后编制分类湿地面积统计表。
6.图像处理软件ENVI
ENVI图像处理软件可以轻松读取、显示和分析各种类型的遥感数据、矢量数据和通用格式影像数据，并提供了从影像预处理、信息提取到与GIS整合所需要的各种功能。而其特有的向导式处理流程及影像自动配准、DEM自动提取、高保真融合、目标探测、植被分析等工具大大简化了复杂的处理程序，提高了影像处理速度。
ENVI具有强大的影像信息分析、提取工具，齐全的遥感影像处理功能连同丰富的可供两次开发调用的IDL函数库，组成了非常全面的图像处理系统，ENVI拥有领先的波谱分析工具，并加入了遥感领域的最新科研成果，本次实验中ENVI在图像处理环节当中展现了出色的客户使用体验，为本次实验的顺利完成提供了有力支持。
7.结论与展望
1）微山湖近年来面积呈上升趋势，蓄水能力进一步提升。分析认为，一是源自草甸的减少，二是滩涂的逐渐萎缩，其中人为因素居多。
2）微山湖周邊建筑群呈明显增加，研究认为原因是当地第三产业的迅速发展，这也是当地经济结构转变的一个重要标志。
3）农业在微山湖区域依旧占有相当比重，从近些年来分析，草甸、滩涂的减少有部分变为湖泊，但也有一部分被填湖造田，形成了农业用地。
4）据资料显示，随着国家湿地公园的开园建设，生态停车场、亲水绿岛、新薛河自然湿地、观鸟绿洲、天然芦苇荡等景点建设，能起到保护和改善湿地生物栖息环境，保护和恢复生物多样性的作用。
3S技术在湿地研究中已被广泛应用，并解决了许多问题，但还存在一些应用上的问题，如湿地遥感分类精度问题和3S集成技术问题等。随着3S技术的不断发展，结合湿地遥感专家分类模型，从而实现湿地信息自动分类提取，将使湿地遥感的分类精度大大改善。应用3S技术集成的方法来对湿地环境质量进行监测是一种卓有成效的方法。利用充足的资料，可以进一步建立动态的湿地生态环境质量监测与评价系统。从而对湿地生态环境质量现状做出预测，提前对湿地生态环境问题发出预警。
参考文献：
[1]潘辉，罗彩莲，谭芳林3S技术在湿地研究中的应用[A].福建省林业科学研究院生态环境研究所
[2]刘兴土.湿地研究近10年的进展与展望[A].中国地理学会，世纪之交的中国地理学[C].北京：人民教育出版社，1999：141-156
[3]任宪友，王学雷，薛怀平，吴胜军，王 茜.3S技术在江汉平原湿地监测中的应用.世界科技研究与发展.2004，2
[4]刘涛，胡友健，肖本林.3S技术在湿地生态环境保护中的应用综述[B].地理空间信息 2007.8
[5]张志锋，宫辉力，赵文吉等.北京湿地分析与监测[J]，地球信息科学，2004，6（1）：53-57
[6]谭继强，吴守来.现代测绘技术与产品在湿地工作中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2005，28（6）：27-30