基于GIS及WSNs的不透水表面扩张对滇池水体表面温度影响研究

Lake surface water temperature is an important factor in ecological environment, which is directly affects the ecosystem and biodiversity of watershed. Exploring the lake surface water temperature changing mechanism is an important approach to control and improve local environmental quality. The foreign scholars research results show that lake surface water temperature changing due to urbanization processing accompanied by impervious surface area expansion is significantly. The main reason for the lake surface water temperature changes and the aquatic ecological environment of Dianchi Lake have not been improved thoroughly is the expansion of impervious surface area in Dianchi lake watershed. Therefore, Geographic Information System(GIS), Remote Sensing(RS), Wireless Sensor Networks(WSNs) and visual analysis technique are used as the technique support, in order to study the mechanisms of the effect of impervious surface area on lake surface water temperature of Dianchi. Firstly, spatial structure of impervious surface area in Dianchi Lake watershed will be analyzed quantitatively; secondly, the correlations between impervious surface area and Dianchi Lake surface water temperature will be explored; thirdly, spatial-temporal evolution rules of Dianchi Lake surface water temperature based on impervious surface area of Dianchi watershed will be revealed; finally, dynamic simulation and prediction model will be built. Then, Dianchi lake surface water temperature change process can be recreation and simulation, and Dianchi Lake watershed change trand can be realized. Through these researches above all, the research results will be beneficial to explore and research a series of related scientific problems and provide theoretical basis and scientific guidance for the region sustainable development.

湖泊表面水温是水生态环境的重要因子，直接影响流域生态系统及生物多样性，探索湖泊表面水温变化机理是控制和改善流域水环境的有效途径。国外相关研究结果表明，不透水表面扩张对湖泊表面水温的变化作用明显。而高速城镇化过程中导致的滇池流域不透水表面扩张正是滇池表面水温变化的直接原因，也是滇池水环境未根本改善的重要因素。为此，本研究拟在地理空间分析、无线传感器网络及遥感技术支撑下，基于流域尺度，开展流域不透水表面对滇池表面水温影响的机理研究工作，定量分析不透水表面空间结构属性及变化特征属性，探讨不透水表面与湖泊表面水温变化的时空相关性，揭示不透水表面对湖泊表面水温影响的时空演变规律，构建滇池表面水温短期、长期动态模拟预测模型，实现湖泊表面水温历史变化过程的情景再现和未来变化过程的情景模拟，进而掌握滇池流域生态环境改变趋势，为全面地定量研究其它流域相关问题奠定基础，为区域可持续发展提供理论依据和科学指导。

湖泊表面水温是水生态环境的重要因子，直接影响流域生态系统及生物多样性，探索湖泊表面水温变化机理是控制和改善流域水环境的有效途径。国外相关研究结果表明，不透水表面扩张对湖泊表面水温的变化作用明显。而高速城镇化过程中导致的滇池流域不透水表面扩张正是滇池表面水温变化的直接原因，也是滇池水环境未根本改善的重要因素。为此，本研究基于流域尺度开展了流域不透水表面对滇池表面水温影响的机理研究工作，构建了近20年来滇池表面水温及透明度数据集，定量分析了不透水表面空间结构属性及变化特征属性，探讨不了透水表面与湖泊表面水温变化的时空相关性，揭示了不透水表面对湖泊表面水温影响的时空演变规律，构建滇池表面水温短期、长期动态模拟预测模型，实现湖泊表面水温历史变化过程的情景再现和未来变化过程的情景模拟。研究结果表明，滇池流域高强度城区由 2001年的1个变为2017年的4个，高强度城区面积比例由0.06%增加到了12.05%，不透水表面从47.45km2增加到649.86 km2，自然地表面积向不透水表面转移了35%，在2004至2017期间，不透水表面增长速率达到了38km2/a；滇池表面水温、总体呈显著上升趋势，增温率为0.5℃/10a，通过了α = 0.01的显著性检验，1月、5月、9至11月平均升温率达到了1.01℃/10a；滇池流域不透水表面扩展与滇池表面水温间存在明显的空间相关性，不仅受不透水表面覆盖率的影响，同时受不透水表面空间位置的影响；人类活动将成为影响滇池表面水温变化的重要因素，也是造成滇池污染的主要因素，随着城镇化的不断推进，若不进行合理的城市规划、实施有效的保护措施，滇池湖泊表面水温将继续快速上升，水质难以得到改善。