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崇明是上海21世纪发展的战略空间,崇明生态岛建设的目标是把崇明建成环境和谐优美、资源集约利用、经济社会协调发展的现代化生态岛区。
崇明生态岛建设过程中需要及时了解生态环境的变化,通过科学的理论和技术对建设进程加以引导、调控和保障,以更好地保护生态环境资源、完善城镇建设规划管理、实现区域的健康与可持续发展。
RS和GIS集成技术是区域生态环境监测的有效手段,通过对遥感影像的变化分析可以实现动态监测,及时把握城镇化进程的时空分布、人口流动、资源利用、生态环境变化等各种信息。崇明县目前已建成了全县共享的基础地理信息系统,数据采集更新机制也初步建立,但针对崇明岛的动态监测系统目前还是空白。随着隧桥通车及生态岛建设强度的加大,迫切需要对基于多源遥感数据的生态环境监测研究,解决动态监测涉及的关键技术问题,如遥感影像的预处理、数据融合、土地利用/土地覆盖分类、特定目标的变化检测等,并建立崇明岛的动态监测系统,为未来实现生态环境监测的自动化、集成化、实时化提供技术支撑,也为科学家、管理者、决策者和不同领域的专家之间的相互交流起到桥梁作用,为崇明生态岛的可持续发展提供辅助决策依据。
论文在分析遥感数据处理研究进展的基础上,结合崇明生态岛建设的实际需求,重点研究了不同层次的遥感影像融合、遥感图像分类以及地物变化检测等技术。
不同类型遥感数据的融合可以综合各自的特点,发挥数据的综合效应。论文在总结了PCA融合算法和基于小波PCA融合算法以及融合结果的评价方法基础上,对生态岛建设中相关数据进行融合分析,并对不同融合方法的融合效果进行比较分析。
论文重点分析了贝叶斯方法在遥感图像分类中的应用,包括朴素贝叶斯分类、贝叶斯网络、最小错误率的贝叶斯分类以及最小风险的贝叶斯分类等,并基于最小风险贝叶斯方法对2008年TM数据进行崇明岛土地利用分类,分为耕地、林地、建设用地、水域以及未利用土地5种类型。经抽样检验,分类总精度为84.70%,Kappa值为79.04%。分类结果表明,基于最小风险的贝叶斯分类方法对宏观上掌握崇明岛的土地利用分布情况是有效的。
植被覆盖、地表生物量是生态环境的重要组成部分,及时、准确地掌握其动态变化,分析其发展趋势对维护区域生态平衡有着重要作用。归一化差值植被指数(NDVI)作为一种很好的植被状态表征指数,已广泛地应用于植被变化研究和生态环境质量的评价中,并取得较好的效果。论文利用1997年和2008年的Landsat TM数据对祟明岛地表植被覆盖的动态变化进行研究。研究结果表明全岛植被覆盖增加约69.66k㎡,约占全岛总面积的5.39%。从分布上来看,植被覆盖的增加主要是岛的北面和东面新围垦土地上原先的水域转换成农田以及湿地植被,植被覆盖的减少主要是一些建设工程使得原先的农田转换成居住用地、工业用地等非植被覆盖用地。
为了能更好地推进遥感技术在崇明生态岛建设中的应用,结合最新的数据处理网络服务技术,基于ArcGIS Server软件开发了崇明遥感影像在线服务平台,除在线发布遥感数据外,用户还可以通过该平台对遥感数据进行主成分分析、最大似然分类等操作,并基于该平台对崇明县基础地理信息系统中的数据进行在线更新。