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中南民族大学水域空间分布数据技术服务

一.背景介绍

       水域,是指江河、湖泊、运河、渠道、水库、水塘、滩涂及其管理范围,是人类生产生活中主要应用的水资源。水域具有吸纳多余营养物、滞留与降解污染物、保存基因库、保护生物多样性、进行水产养殖、调蓄雨洪资源和调节区域小气候等多种功能。水域是生态系统中极其重要的生态环境之一,支撑着人类的生存和社会的发展。

       研究水域空间分布状况与城市发展相结合,可以推动城市化进程,维护城市生态功能,为城市现状及规划功能提供决策帮助。如今我国水域污染严重,使得各类型水域为人类社会发展提供的水资源供给功能、生态环境功能、水景观功能等受到了严重影响,填埋侵占水域导致水域资源可利用量减少、调蓄能力降低、防洪排涝能力下降、水环境恶化、水体自净能力下降以及航运能力、自然景观和生态功能降低等一系列问题。因此,在水资源承载条件下,考虑防洪排涝、供水灌溉、水资源开发利用、水环境和生态保护等要求,研究城乡的合理水面率。水域保护的研究目前主要有水环境保护与管理方面、水域生态建设方面、空间角度的水域规划研究、基于3S水域环境监测研究和合理水面率方面。同时研究水域分布以及动态变化可以为防灾减灾提供指导。

       地理国情监测云平台应中南民族大学的要求,对湖北省2010年水域空间分布数据提供产品技术服务,以满足客户科研工作的需求。

       湖北省境内除长江、汉江干流外,省内各级河流河长5公里以上的有4 228条,另有中小河流1 193条,河流总长5.92万公里,其中河长在100公里以上的河流41条。境内的长江支流有汉水、沮水、漳水、清江、东荆河、陆水、滠水、倒水、举水、巴水、浠水、富水等。另外,湖北素有“千湖之省”之称。境内湖泊主要分布在江汉平原上。面积百亩以上的湖泊约800余个,湖泊总面积2 983.5平方公里。

二.案例详情

 

服务单位

中南民族大学

服务时间

2016.09

服务内容

湖北省201030米水域空间分布数据

 

       本次技术服务的核心是:基于Landsat TM数字影像(以地形图纠正),采用全数字化人机交互遥感快速提取方法,通过遥感信息(水体信息)提取,结合水体纹理特征以及光学特征等进行灰度值分析建立水域空间分布数据集,数据质量良好,其中包括二级类,分为河渠、湖泊、水库坑塘、永久性冰川雪地、滩涂、滩地等土地利用/覆盖类型的湖北省水域空间分布数据。本次技术服务主要流程如下:

       1.数据制作流程

       本次数据产品服务主要分为5个阶段,分别是数据准备、分类体系建立、解译标志建立、分类解译阶段和对解译结果的精度检查如图1所示。

 

            1. 数据制作流程                   

 

        2.土地利用分类体系

        按照国家土地利用分类方法,结合刘纪远等在建设“中国20世纪LUCC时空平台”建立的LUCC分类系统,将水体归结为6个二级分类,具体分类内容和含义如表1所示。

1 水域分类系统

 

一级类型二级类型

含义

4

水域

指天然陆地水域和水利设施用地

41

河渠

指天然形成或人工开挖的河流及主干渠常年水位以下的土地,人工渠包括堤岸

42

湖泊

指天然形成的积水区常年水位以下的土地

43

水库坑塘

指人工修建的蓄水区常年水位以下的土地

44

永久性冰川雪地

指常年被冰川和积雪所覆盖的土地

45

滩涂

指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮侵地带

46

滩地

指河、湖水域平水期水位与洪水期水位之间的土地

 

      3.提取方法

       水域空间分布数据是基于Landsat遥感信息源,结合实地调查和其他辅助数据,采用全数字化人机交互作业方法,主要根据对图像光谱、纹理、色调等的认识结合地形图目视解译而成;在内业建立解译判读标志与实现数据获取的基础上,结合外业实地考察验证,提高土地利用分类精度。

       4.遥感解译标志

       由于目视解译更侧重于人的知识的参与,为了减少由于不同人员的主观差异性所造成的误差,提高遥感判读精度,建立统一解译标志是十分必要的。在多个专家的参与下,根据影像光谱特征,结合野外实测资料,同时参照有关地理图件,对地物的几何形状,颜色特征、纹理特征和空间分布情况进行分析,并在综合各位专家意见后,最终建立解译标志库。

       5.质量控制与检查

       各工序过程质量按要求进行过程检查 ,需进行100%检查。土地利用数据抽样检查主要是对获取的土地利用数据产品进行空间抽样检查,验证土地利用数据类型定性是否正确。验证的方式主要依靠高分影像(要考虑影像的时效性)与野外实地验证相结合的方式作业,未达到抽样精度90%的重新修正数据。

       6.技术服务成果展示

       本次产品加工技术服务成果如图2所示:

 

湖北省2010年水域空间分布图

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