基于光学和雷达遥感的季节性湖泊水情要素高精度变化检测研究

It is important to accurately observe and detect spatial-temporal variations of water situation for the lake’s water resources distribution and ecological security assessment. Typical hydrologic station and any single satellite sensor cannot provide continuous data in space and time. Therefore, integrating multi-source remote sensing images and ground data to monitor water situation accurately and continuously is a tendency and research topic in the future. Aiming at water resource and environment problems arising from the complex water situation changes in many lakes, this project will take the Poyang Lake as target and first study how to acquire accurate water situation information of water area and water level through the methods of data fusion, scale transformation, and error analysis. Based on the acquired series data of water situation, the project will then study spatial-temporal change patterns of each water situation factor through mathematical statistics and GIS spatial analysis methods. Specifically, the difference of spatial changes in water situation between water-raising period and water -falling period will be deeply explored. The results of this project can provide technology and method reference for similar lakes with complex water situation. Meanwhile, it can also provide a deep insight to the water situation change characteristics of the complex lake, which would support the management of water resource, ecological environment protection and regional sustainable development.

针对全球变化背景下湖泊复杂水情变化所引发的诸多水资源环境问题，以及单一遥感数据在水情连续精确监测方面的局限性，本项目以鄱阳湖为研究对象，在系统收集研究区光学、雷达遥感与地面实测数据的基础上，采取数据融合、尺度转换和误差分析等方法，实现湖泊水面面积和水位的遥感联合精确获取。进而结合构建的水情要素时序数据，利用数理统计和GIS空间分析等手段，研究各水情要素的时空变化过程及规律，深入揭示不同水文条件下（涨水期、退水期、丰水期、枯水期）湖区水情空间变化的差异性特征。通过本项目的研究，可以为全球变化趋势下其它湖泊复杂水文情势的全面认识提供方法上的借鉴，同时对于研究区周边水资源优化配置、生态环境保护以及区域可持续发展研究也具有积极的现实意义。

针对全球变化背景下湖泊复杂水情变化所引发的诸多水资源环境问题，以及单一遥感数据在水情连续精确监测方面的局限性，本项目以鄱阳湖为研究对象，在系统收集研究区光学、雷达遥感与地面实测数据的基础上，采取数据融合、尺度转换和误差分析等方法，实现了湖泊水面面积和水位的遥感联合精确获取。进而结合构建的水情要素时序数据，利用数理统计和GIS空间分析等手段，研究各水情要素的时空变化过程及规律，深入揭示了不同水文条件下（涨水期、退水期、丰水期、枯水期）湖区水情空间变化的差异性特征。主要研究结果包括：（1）在湖泊水情要素遥感提取研究方面，构建了一种简单高效的水面信息降尺度和精度验证的新方法，提出利用DEM-水边线叠合方法，开展了季节性大湖泊水位空间分布的遥感制图研究，进而重建了鄱阳湖2000年以来水面覆盖和水位空间分布的数据集；（2）在复杂湖泊水情时空动态监测研究方面，通过构建水面覆盖频率和水面变化速率两个指标，首次全面阐释了鄱阳湖区水位分布的空间复杂性及其季节性变化规律，揭示了典型年份湖区水位梯度的空间变化特征，以及极端干旱条件下水面的生消发展过程。通过本项目的研究，可以为全球变化趋势下其它湖泊水文情势的全面认识提供方法上的借鉴，同时对于研究区周边水资源优化配置、生态环境保护以及区域可持续发展研究也具有积极的现实意义。