GEE平台支持的长江中下游湖泊水生植被提取

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水生植被作为浅水湖泊生态的重要组成部分,其丰度和盖度的变化影响着湖泊生态系统的平衡。长江中下游流域是中国湖泊分布最为集中的地区之一,也是中国经济水平最为发达的地区之一,湖泊生态环境恶化会对湖泊周边城市居民生活造成影响,同时制约着周边城市的经济发展。因此,对长江中下游流域内湖泊进行水生植被监测以及构建长江中下游湖泊的历史水生植被分布尤为重要。遥感技术是湖泊水生植被提取的有效手段,利用遥感影像可以快速有效地获取地面信息,借助卫星遥感数据对湖泊进行水生植被提取是目前主流的一种水生植被提取方法。然而长时序、大尺度范围的遥感监测所需的卫星数据量过于庞大,传统的遥感技术手段难以快速有效地处理如此海量的数据。随着网络和计算机技术的快速变革,云存储和云计算技术得到了迅速的发展,Google Earth Engine(GEE)云平台集成了Landsat、MODIS和Sentinel等常用的遥感数据集,并能够利用这些数据集在云平台中直接进行计算,从而省去了大量的下载数据、预处理数据等前期工作,极大地提高了遥感数据处理的效率。基于GEE平台,提出了一种能够适用于不同地区、不同时间的水生植被光谱特征指数FVZI,获取了1988年-2010年共23年的Landsat-5TM的地表反射率数据,采用决策树方法提取了长江中下游地区28个大于50 km2湖泊的水生植被覆盖图,并结合空间、时间因素分析了这28个湖泊的水生植被变化过程。通过研究,得出了以下结论:(1)在GEE平台下,能够快速有效地获取海量遥感数据进行并行运算,相比传统的遥感数据处理方法,极大地提高了效率。(2)对长江中下游地区典型湖泊的水生植被面积进行时序分析可知,洞庭湖和鄱阳湖的水生植被面积最大,变化也十分显著,而太湖和巢湖平均水生植被面积较小,变化也较小。(3)对长江中下游地区典型湖泊的水生植被盖度变化进行驱动因子分析得知,鄱阳湖水生植被盖度与鄱阳湖水位相关性较高,且呈负相关;洞庭湖水生植被盖度与洞庭湖面积相关性较好,呈负相关;太湖水生植被面积与湖泊营养物含量相关性较低,在1998年之后与时间变化相关性较高。巢湖水生植被变化较小,无明显驱动因子。(4)长江中下游湖泊根据水生植被盖度大小可以分为东、中、西三部分,其中东部水生植被盖度最低,中部次之,西部水生植被盖度最高。(5)1998年特大洪涝灾害对整个长江中下游地区湖泊产生了巨大影响,期间多数湖泊水生植被盖度显著减少,并在其后几年慢慢回归正常值。
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