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洞庭湖和鄱阳湖是中国最大的两个淡水湖,也是长江中游仅有的两个通江湖泊。洞庭湖和鄱阳湖具有非常相似的地理环境,但它们的湿地植被格局却存在显著的差异。由于湖泊的形成和湿地植被的演变是一个非常复杂的过程,不同时间尺度的影响因子侧重点会有些不同。从长时间尺度来看,构造沉降和湖盆演化起决定性作用;从中时间尺度来看,人类活动的加剧、上游植被破坏引起的水土流失,以及泥沙淤积等是湖泊演化和湿地植被演替的主要影响因素;从短时间尺度来看,湿地生态水文过程则是导致湿地植被格局变化的主要原因。本研究拟利用2000~2012年时间序列MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)影像数据探索湿地植被格局与洪水水情要素的时空关联,找出影响湿地植被格局的主导因子,并定量分析这些主导因子对两湖湿地植被格局差异的贡献率。论文的主要研究内容和成果如下: 1.利用MODIS遥感影像获取了洞庭湖和鄱阳湖长时间序列(2000~2012年)的水面范围,并对其时空动态特征进行了分析。洞庭湖和鄱阳湖水面范围的年际变化和季节变化均十分显著。在洞庭湖,2000年、2002年和2003年洪水规模较大,但2006年和2011年洪水规模较小;最大水面范围主要出现在6~9月,最小水面范围主要出现在12月至翌年3月;MODIS数据提取的水面范围与降水量、径流量在年尺度上和月尺度上的变化趋势一致。在鄱阳湖,2000年、2012年、2002年、2010年和2003年洪水规模较大,但2006年和2011年洪水规模较小;最大水面范围主要出现在6~9月,最小水面范围主要出现在12月至翌年3月;MODIS数据提取的水面范围与降水量、径流量在年尺度上的变化趋势大体一致,但在月尺度上的变化趋势有一定的差异。 2.基于各湿地类型在MODIS影像上的光谱特征差异对2000~2012年洞庭湖和鄱阳湖湿地植被格局进行了提取。两湖湿地植被格局具有显著差异,芦苇树林滩地在洞庭湖分布广泛,在鄱阳湖却很少:洞庭湖芦苇树林滩地、草滩地和水域泥滩的面积比例分别为40.30%、29.64%和30.06%;而鄱阳湖上述三类湿地类型的面积比例分别为4.49%、46.53%和48.98%。 3.利用2000~2012年时间序列MODIS数据对洪水水情要素(包括洲滩出露天数、最大淹没范围、洪水淹没概率、最大洪水历时、最大洪水开始日期和最大洪水结束日期)进行了表征和提取,并分别对洞庭湖和鄱阳湖各洪水水情要素的时空变化特征进行了分析和对比研究。结果表明洞庭湖适宜芦苇树林滩地分布的区域要多于鄱阳湖,而鄱阳湖适宜水域泥滩分布的区域要多于洞庭湖。 4.利用GIS空间分析方法对2000~2012年洞庭湖和鄱阳湖湿地植被格局与洪水水情要素进行了时空相关性分析,并对2000~2012年洞庭湖和鄱阳湖各湿地类型的面积与水文、气象观测数据进行了相关性分析。在此基础上,我们对影响湿地植被格局的相关因子进行了空间主成分分析,结果表明:在洞庭湖,影响湿地植被格局的第1主成分的贡献率为80.805%,主要综合了最大淹没范围、洪水淹没概率(或洲滩出露天数)和最大洪水历时的信息,为水位梯度因子,反映了洪水规模及其持续时间、洲滩高程对湿地植被格局的影响;第2主成分的贡献率为8.553%,主要综合了最大洪水开始日期和最大洪水结束日期的信息,为生长节律因子,反映了最大洪水对处于不同生长期湿地植被的影响。在鄱阳湖,影响湿地植被格局的第1主成分的贡献率为70.740%,主要综合了最大淹没范围、洪水淹没概率(或洲滩出露天数)和最大洪水历时的信息,为水位梯度因子;第2主成分的贡献率为14.096%,其在最大淹没范围上有较大的载荷,为洪水胁迫因子;第3主成分的贡献率为8.858%,主要综合了最大洪水开始日期和最大洪水结束日期的信息,为生长节律因子。此外,我们在分析湿地植被格局与洪水水情要素之间关系的基础上对这些主导因子在洞庭湖和鄱阳湖间的差异进行了对比分析,发现两湖各主导因子间存在显著的差异:洞庭湖高位洲滩的面积比例约为鄱阳湖的3倍;洞庭湖最大洪水时出露洲滩的面积比例约为鄱阳湖的3倍,最大洪水时出露高位洲滩的面积比例约为鄱阳湖的4倍;洞庭湖低洪水淹没概率的面积比例超过鄱阳湖的2倍;洞庭湖最大洪水历时短的面积比例超过鄱阳湖的2倍;最大洪水开始/结束日期对洞庭湖湿地植被的影响范围相对较小,而对鄱阳湖湿地植被的影响范围相对较大。洞庭湖和鄱阳湖各主导因子间的上述差异导致了两湖湿地植被格局的显著差异。 5.在探讨湿地植被格局与洪水水情要素之间关系的基础上,通过MODIS数据提取的时间序列水面影像建立湿地植被与水位波动相关变量之间的联系,提出了一种基于水位梯度特征的湿地植被格局获取方法,以此提取了2000~2012年洞庭湖和鄱阳湖的湿地植被格局,并将此方法与基于影像光谱特征的湿地植被格局获取方法进行了比较研究。这13年间洞庭湖和鄱阳湖湿地植被格局的发展趋势十分相似,主要表现在:水域泥滩的面积呈下降的趋势;苔草和虉草滩地的面积稳步增加,这个趋势在整个湖区都有体现;芦苇树林滩地的面积波动、略有下降,这个趋势仅局限在部分湖区;各湿地类型趋向于向湖心发展。与基于影像光谱特征的湿地植被格局获取方法相比,基于水位梯度特征的方法更适用于高动态湖泊湿地植被格局的时空变化研究,其结果更符合湿地植被群落沿水位梯度呈带状分布的自然规律,且便于进行多年间比较。