论文总字数：19970字

摘 要

陆表水体是水资源的重要组成部分，在气候调节、生物多样性保护等方面都起到了极大的作用。目前经济发展迅速，城市化程度越来越高，陆表水体的分布也随之受到影响，水资源的总体生态环境受到极大挑战，例如水源污染，水资源储量不断缩减等。因此，长时序的陆表水体分布获取并分析其演变及变化驱动因素对水资源保护决策具有重要参考意义。

本文以长三角地区为研究区域，针对目前遥感影像存在的占用存储空间大、处理速度慢等问题，基于Google Earth Engine平台，利用高速云处理能力获取了1987-2016年间部分年份的Landsat影像，制作最小云量影像集。为获取最佳水体提取效果，本文通过对单波段阈值法、NDWI、MNDWI、NWI指数法、监督分类法五种方法，以及不同的阈值选择方法，综合各个精度指标，最终选定NDWI方法，并使用大津阈值法确定其水体提取阈值。

通过对长三角1987-2016年间陆表水体时空变化的分析以及结合气候和人类活动对水体演变的驱动力分析，发现长三角陆表水体面积整体呈缩小趋势，人类活动的加强是连续大面积陆表水体减少的主要原因，而小范围的陆表水体变化为气候和人类活动共同作用的结果。在长三角西部地区，陆表水体变化受气候影响较大；在长三角东部地区，陆表水体变化受人类活动影响较大。

关键词：陆表水体 Google Earth Engine 水体指数 面积变化

Remote sensing monitoring of surface water in the Yangtze river delta region based on Google Earth Engine

Abstract

Open surface water is an important part of water resources, which plays a pivotal role in climate regulation and biodiversity protection. At present, the special distribution of open surface water body is affected by the rapid economic development and the increasing degree of urbanization. The overall ecological environment of water resources is greatly challenged, such as water source pollution, reduction of water resource reserves and so on. Therefore, it is of great significance for the decision-making of water resources protection to obtain and analyze the evolution of long-term land surface water distribution and find out the main driver of water evolution.

We select the Yangtze River Delta as the research area. In consideration of the problems of large storage space requirements and slow processing speed of remote sensing image. We obtained Landsat images of some years between 1987 and 2016 based on Google Earth Engine, a cloud platform with high performance processing capacity. These images were used to produce the data set of minimum cloud image. To obtain the best result of water extract, we selects the NDWI method and use the OTSU threshold method to determine its water extraction threshold by synthesizing five methods including single-band threshold method, NDWI, MNDWI, NWI index method and supervised classification method as well as different threshold selection methods.

By the analysis of the temporal and spatial changes of surface water in the Yangtze River Delta from 1987 to 2016 and the influence of climate and human activities on surface water changes, we found that the overall surface water of the Yangtze River Delta was shrinking. What’s more, the enhancement of human activities was the main reason for the decrease of a large and continuous area of surface water, while the change of a small area of surface water was the result of the joint action of climate and human activities. In the western part of Yangtze River Delta, the change of surface water is greatly affected by climate, and in the eastern part of the Yangtze River Delta, the changes of surface water are greatly affected by human activities.

Keywords：open surface water body mapping; Google Earth Engine；water index；area change

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与研究意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究目标与研究内容 2

1.4 技术路线 3

第二章 研究区概况与数据预处理 4

2.1 研究区概况 4

2.2 数据及预处理 5

2.2.1 Landsat影像数据 5

2.2.2长三角水体真值数据 6

2.2.3 气候数据及人类活动数据 6

第三章 基于GEE与Landsat影像的陆表水体提取 7

3.1 Google Earth Engine平台概况 7

3.2 基于遥感影像的水体提取方法 7

3.2.1 单波段阈值法 7

3.2.2 指数法 7

3.2.3 监督分类 9

3.3 精度评定方法 9

3.4 实验与分析 10

3.4.1 实验设计 10

3.4.2 水体提取结果 11

3.4.3 精度评价结果 12

第四章 长三角陆表水体演变时空分析 14

4.1水体及驱动因素变化检测 14

4.1.1 水体变化判断 14

4.1.2 长三角地区气候及人类活动变化 14

4.1.3 水体区域变化监测及驱动因素的不确定性 15

4.2 水体变化及驱动因素分析 16

4.2.1 多时相水体变化 16

4.2.2 水体空间分布与演变 16

4.2.3 陆表水体变化驱动力分析 17

第五章 结论与展望 19

5.1 研究成果与总结 19

5.2 不足与展望 19

5.2.1本文不足 19

5.2.2研究展望 19

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

我国陆地表面上广泛的分布着各种江河湖泊等水体，其中湖泊约有24800多个，面积在1平方公里以上的天然湖泊就有2800多个^[1]。我国最大的淡水湖群在东部季风区，且长三角地区分布较多。和其他自然资源相比，淡水的重要性和稀缺性不言而喻。水体一方面保障了人们的生活生产，同时为动植物提供栖息地，在生态环境保护、气候调节、生物多样性保护各方面具有重大意义^[2]。然而近年来，我国水体环境受人类生产活动和气候环境变化等影响，水生态环境总体上呈恶化趋势，集中表现为水资源储量及分布范围不断缩小、水体污染造成水源性疾病、水灾等。因此，对陆表水体状况进行准确快速地时空变化监测迫在眉睫。

请支付后下载全文，论文总字数：19970字