水位變化下水庫消落帶濕地植被演替的遙感探測

《水位變化下水庫消落帶濕地植被演替的遙感探測》是依託首都師範大學，由宮兆寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水位變化下水庫消落帶濕地植被演替的遙感探測
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宮兆寧
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

水庫消落帶是季節性或人為控制性水位消漲在庫周形成的反覆淹沒和出露的區域，是生態脆弱的敏感帶。消落帶適生植物演替機制研究是水庫消落帶生態恢復和重建的重要基礎。消落帶植被結構和功能退化引起的邊岸侵蝕和庫區淤積已是官廳水庫面臨的首要問題。本課題擬從巨觀表征和內在作用機制方面，藉助於野外定位實驗、多源遙感數據和歷史觀測數據，基於遙感變化檢測技術和三維雷射雷達測量技術，探測近四十年官廳水庫消落帶的歷史動態變遷過程，分析在長期蓄水和非季節性控制水位的方式下，消落帶的有效緩衝區寬度及功能分區；在深入分析植物生化組分光譜吸收特徵和相應物理機制的基礎上，定量分析和模擬水位變化下，植物內部生理生化組分和形態結構特徵的適應性機制；針對消落帶不同的功能分區，研究在長期或階段性的水位漲落下，消落帶濕地植物群落的演替模式和數量特徵，定量揭示水文格局和植被格局的耦合關聯特徵，綜合分析水庫消落帶生態環境問題的形成機制

結題摘要

水庫消落帶是季節性或人為控制性水位消漲在庫周形成的反覆淹沒和出露的區域，是生態脆弱的敏感帶。消落帶植被結構和功能退化引起的邊岸侵蝕和庫區淤積已是官廳水庫面臨的首要問題。本課題從巨觀表征和內在作用機制方面，藉助於野外定位實驗，在分析官廳水庫庫區1979-2013年月均和年均水位變化特徵的基礎上，選擇1979-2013年長時間系列的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI豐枯水月的影像為數據源，探測了水位變化下近三十五年官廳水庫消落帶的消漲特徵及其歷史動態變遷過程，分析在長期蓄水和非季節性控制水位的方式下，消落帶的有效緩衝區範圍及功能分區；研究發現1979-2013年長時間研究序列中，消落帶變化可分為三個階段，1979-1996年間隔漲落階段、1996-2007持續萎縮階段和2007-2013年頻繁漲落階段；最終確定水庫消落帶有效緩衝區範圍為118.31km2，永久淹水範圍為25.26km2。以中、高解析度的遙感影像和地面實測高光譜數據為數據源，並針對不同空間解析度的數據源制定了與其對應的濕地植被分類體系，利用面向對象分類、反向傳播人工神經網路（BP-ANN）和Fisher線性判別分析，對消落帶內的濕地植被進行了分類提取；然後，利用從5期中解析度Landsat影像上提取的消落帶濕地植被空間分布格局圖，同時結合消落帶的分區數據，基於景觀格局和CA-Markov（元胞-馬爾可夫）的分析方法，揭示了消落帶不同分區內濕地植被的時空演替規律，並對未來消落帶不同分區內濕地植被的空間分布格局進行了預測；最後，利用野外採集的濕地植被地面實測高光譜數據、水質數據和室內測定的濕地植被生化參數數據，利用數理統計方法和物種分布統計模型-GAM（結合空間分布預測模組GRASP），分析濕地植被光譜特徵及其與生理生化組分的相互作用機制、植被分布對環境因子的適應性機制，揭示了水庫消落帶濕地植被的適生機制，從而綜合分析水庫消落帶生態環境問題的形成機制。