调查方法及技术要求

9.5.1 遥感解译

9.5.1.1 遥感数据准备

为满足工作目标及工作比例尺的要求，选择TM数据为遥感解译的主要数据源。可选择工作区多个时相的TM数据，以满足遥感解译的多时相对比要求。

9.5.1.2 数据处理

利用ENVI、ERMAPPER等图形图像处理软件，对TM和IRS数据进行几何纠正、辐射纠正和配准，以消除几何畸变和辐射畸变，进而为影像与影像、影像与地形图、其他专题图件的匹配和影像图的制作等创造条件，也为遥感信息自动提取、分类统计做好准备。

（1）几何校正多项式运算

为了消除遥感数据的几何畸变，确保分析研究结果的准确性，航空及航天遥感数据均需进行几何纠正。遥感图像几何校正一般采用间接法处理，即根据控制点解算出校正多项式系数，建立起控制点的地图空间和图像空间之间的坐标变换函数式。校正技术路线是在粗加工的遥感图像与地图上，对整个像幅，按控制点的选取规则选择控制点对，分别读出地图上或参考图像上的坐标（x, y）和被校正遥感图像上的行列号（u,v），则图像数据坐标（u,v）与地图坐标（x,y）之间的函数关系式：

u=F（x,y）

v=G（x,y）

这个关系式通常用一个多项式来表示：

海南岛东北部生态环境地质

式中：ui,vi为第i点的图像坐标（行列号）；xi,yi为第i点对应的地面坐标（可以是经纬度坐标，也可以是大地坐标）；an,bn,n=1,2,3，…为多项式系数。

用上述控制点坐标，按最小二乘法求出多项式的系数，利用求得的系数和确定了的坐标换算函数式对全区进行坐标变换，即根据变换函数解算每个像元的空间位置，以达到校正的目的。

（2）选取地面控制点

选取地面控制点是几何校正中最重要的一步，它的精度将直接影响整个数据空间的校正精度，影响将来的点位精度和面积精度。我们采用如下原则：一是地面控制点均匀地分布在图像内，没有稀疏稠密之感；二是控制点在图像上有明显的、精确定位的识别标志，以保证空间配准精度；三是控制点有一定数量的保证。对于图像与地图的校正，有15对控制点就能满足校正精度，同时也能保证计算机的运行速度。

遥感数据量很大，除了选择合适数量的控制点能保证运行速度外，如何提高坐标变换的速度和在微机上实现大幅面的几何校正，是几何校正的中心问题。卫星每次过境，有一定的偏移和旋转，即使地面站经过高斯－克吕格地图投影粗校正，粗加工的遥感图像还是偏离正北方向一个角度。相同的景位不同的过境时间有较大的偏移，目前，由于卫星本身的原因，这个偏离角和偏移程度愈来愈大，致使图像与图像之间的配准、图像与地图的校正均有较大的旋转和平移工作量。

（3）选取采样方法

几何校正的最后一步是重采样。经变换定位后的像元在图像中分布是不均匀的，需要建立起图像的新格网，对每个图像按一定的规则进行灰度插值计算来重新赋值，构成新的图像矩阵，应当看到，重采样对分类精度和图像信息会产生一定的影响。像元是一个复合信息，是一种综合亮度信息。虽然对像元亮度值重采样作为新的校正点的亮度值，像元是被校正了，但其复合信息或综合亮度系数也有所变化，信息也相应的有所变化。因此，问题是选取何种采样方法才能最大限度地减少这种变化。采样方法较多，但最常用的是最邻近法——将最邻近的光谱强度赋予新的各网点；双线性内插法—从邻近4个点进行内插；三次卷积内插法—从周围16个点进行3次卷积内插。

为了更好地保留原信息，尽量避免新混合像元的增加，从以上3个重采样的方法上看，后两种方法需要周围多个像元参与内插，得到新的亮度值，从而产生新的混合像元，而最邻近法只是将最邻近强度的光谱值赋予新点，没有运算而只是移动，没有产生新的混合像元，最邻近法对分类精度和图像信息产生最少的影响，是几何校正重采样的可靠方法。

9.5.1.3 影像图制作

（1）彩色合成处理

TM图像数据共有7个波段，它们对各种地物信息的敏感度不尽相同，其中第6波段（TM6）属热红外波段，因其分辨率较低，没有特殊需要一般不参与彩色合成处理，通常是从其余6个波段中选出3个波段进行彩色合成，可以得到20种组合方案。为了满足遥感应用研究的需要，提供最丰富的有用信息，必须根据实际需要选择最佳波段组合。最佳波段选择方法有两种：一种是实验对比法，通过多种组合图像处理，根据目视解译效果确定最佳组合方案；二是统计分析法，从波段反映的信息域宽度、波段间相关性、波段组合数据子集熵值等几个方面，进行定量分析和综合评价。其中覆盖波谱范围最宽、信息熵最好、彼此相关性最小的3个波段一般是最佳波段组合。实验表明TM5.4.3波段组合信息量最大，该波段组合图像对近红外强反射的植被呈绿色，对近红外波段强吸收的水体呈深蓝色和蓝黑色，岩石、土壤呈褐色或红褐色，白云呈白色，很近似于自然彩色的效果。因此，也被称为模拟天然彩色。选择TM5.4.3（R.G.B）波段组合进行彩色合成处理，该图像色调明快，反差适中，图像清晰，可提取的信息量丰富，解译效果很好。

（2）图像数字镶嵌处理

图像数字镶嵌处理方法：一幅高质量的遥感镶嵌图像应具备3个基本条件：信息丰富；色调和谐，浑然一体；镶嵌几何精度高。为满足这些条件，理想的做法是选择那些几何畸变小、图像质量高（无噪声、无云）、成像时间相同或相近的图像。事实上通常这种理想选择是很难实现的。由于时间、季节不同，人为活动造成地物景观的变化，几景图像无论在色调、纹理乃至地物内容上都会有变化，由此给图像镶嵌带来很大困难。我们采用了自己研究的数字镶嵌方法较好地解决了这一难题，其具体措施如下：① 最佳波段组合和彩色合成方案选择。根据前面所述，我们选择了TM5.4.3（R.G.B）波段组合，这里不再赘述。②采样间隔为全分辨率的1 ×1像元采样。可以最大限度地保证不丢失原始记录信息。③图像预处理。为保证图像质量，在镶嵌前对4景图像进行逐波段检查，对所发现的问题进行去条带、去噪声处理，并进行波段之间的几何配准。④一级色调匹配，为保证4景图像色调基本协调一致，首先在相邻图像之间进行直方图匹配，以一景图像像元灰度的均值和方差为参考标准，变换另一景图像像元灰度值，使它的均值、方差趋近，使色调接近于一致。⑤几何配准。传感器固有的扫描误差、平台飞行姿态变化和卫星轨道的偏移往往造成相邻轨道间图像的几何畸变，导致相邻图像重叠区的不配准。为此，在相邻图形重叠区内选择相同地物作为控制点，以所选控制点为基准进行追踪镶嵌，从而达到几何配准的目的。⑥最佳拼接点的选择。尽管各项处理都做得很好，由于相邻图像灰度值差异的存在很难消除接缝现象，为此，在拼接时要设法避开那些图像上灰度值差异比较大的部位，寻找灰度值最小的部位进行拼接，这样就有可能消除接缝现象。为此，采用一个滑动窗口在图像重叠区内逐线、逐像元地进行搜索，寻找灰度值差异最小的像元作为拼接点，从而使接缝现象得到最大改善。⑦二级色调匹配。通过进一步的圆滑处理，可以进一步消除经过一级色调匹配后拼接点两侧规定范围内残存的灰度差异，使接缝现象得到进一步改善。

镶嵌图像的生成和镶嵌几何精度评价：镶嵌图像几何精度取决于两景被镶嵌相邻图像重叠区上的控制点的选择精度。为了评价镶嵌图像的几何精度，我们随机选择几个子区，分别在原始图像和镶嵌图像上确定出相同的地物点，共选出40个同名地物点，根据它们的坐标值，计算出均方误差。

（3）图像编辑与输出

使用NEVI及PHOTOSHOP图像处理软件，对图面进行色彩调整、反差调整、饱和度调整，并经过注记整饰过程，使整幅图像色调一致、协调美观。其后，使用高精度的数字图像输出设备—H.P Designjet 5500 PS 5000RS型激光数码成像仪输出图像，保证了输出图像的几何精度和质量。

9.5.1.4 图像增强处理与信息提取

在进行图像解译过程中，为了提高图像的可解译性，达到提取某些有用信息的目的，我们做了以下图像增强处理。

（1）比值图像处理

利用同一地物在不同波段内光谱反射亮度值的差异，用一个波段的像元值除以另外一个波段的相应像元值，得到一幅新的图像。比值处理后灰度值最黑、最白的部分说明两个波段间光谱反射差别最大。处理后的图像，对于同一地物具有相同的比值，与日照无关，因此可以消除阴影影响。达到提取同类地物的目的。处理的TM5、4、3三个波段合成的假彩色图像，白色部分反映了沙化土地，绿色部分显示植被，蓝黑色为水体。

（2）阈值处理

对于经过线形拉伸、对数变换处理的图像或原始图像，利用直方图，选取与沙化土地有关的亮度信息，赋予一定的阈值，经处理后得到的图像更加突出了沙漠化土地类型，取得了良好的应用效果。

9.5.1.5 遥感解译

（1）遥感图像解译原则

应用遥感技术进行生态地质研究，其主要任务是通过图像解译和计算机图像处理，进行信息提取，并以线划、图形符号、文字注记等形式对各种生态地质问题的类型、性质、质量及其在空间的位置、分布规律加以描述，从而将遥感图像转化成各种类型的专业图件。

遥感影像特征识别：影像特征是识别区分各种地面物体的直接标志，主要有色调（或颜色）、形状、大小、影纹、图案、阴影、相关位置等在图像上可以直接观察测量的影像特征。某种地物解释标志的建立，往往需要根据影像波谱特征、成像季节、成像时间、各种直接标志的组合关系和野外实地验证等综合因素加以确定。

遥感图像解译原则：①影像特征综合分析。从成像原理、波谱特征、成像季节、成像时间、影像标志组合及关键解译标志等方面综合加以分析，尽量排除多解性。②从已知到未知，以进一步提高解译的可信度。③室内解译与实地调查验证相结合，影响分析与野外取样分析结果相结合，去伪存真，以揭示影像的含义。④目视解译与计算机图像处理相结合，加强图像信息增强处理与信息提取，以体现方法手段的科学性和先进性。

遥感图像解译方法：①直接解译法。根据不同资源类型在图像上的直观影像特征，抓住其主要解译标志，经对比分析，确定地物的具体类型。②逻辑推理法。根据影像标志及其周围相关的地物影像特征进行逻辑推理判断，从而达到识别具体地物的目的。③多元信息对比方法。通过多时相遥感图像对比，遥感图像与相关专业图件、相关文字资料对比，以达到对解译目标进行定性定量分析的目的。

（2）遥感解译标志

由于热带地区植被茂密，植物的区域性分布在一定程度上反映了地质地貌部位。可综合考虑地形、地貌、植被等诸多因素，并根据实际工作经验和野外实地调查情况，针对多时相的TM遥感影像建立多种要素的遥感解译标志。

①生态地质背景单元的解译标志：

花岗岩中山雨林区：暗绿色，色彩均匀，呈环形、椭圆形沿山峰、山脊分布，冲沟稀疏。

花岗岩低山雨林区：深绿色，色彩较均匀，环绕山峰山脊分布，呈现稀疏的小斑块状，高程较低处小冲沟开始发育。

花岗岩—砂页岩低山丘陵稀疏灌丛区：浅绿色，时见有呈树枝状、不规则状的浅紫、浅白色斑块，树枝水系发育，小冲沟发育一般。

花岗岩—砂页岩低山丘陵草原区：绿色、深绿色，分布有较多浅紫色的细斑块，地形起伏较小，冲沟不发育。

砂砾层台地草原区：浅紫色、绿色、白色相杂，形成不规则的花斑状，平行树枝状水系。

花岗岩丘陵灌木草丛区：浅绿色，大量浅紫色、白色花斑，小冲沟发育。

花岗岩低山丘陵人工林区：绿色，其上多见暗绿色和浅紫色两种小斑块，冲沟稀疏且不规则。

花岗岩低丘经济林园区：绿、深绿色，多见暗色斑块，另有少量浅白色斑块，树枝状水系，冲沟不发育。

玄武岩—砂砾层台地经济林园区：深绿色，以极为规则的细小网格状为明显特征，多围绕水库四周分布。

花岗岩丘陵耕作区：绿色为主，杂有浅紫、浅白等色，细小的花斑状影纹，浅紫色，常呈蠕虫状沿小河沟展布，不规则的树枝状水系，小冲沟延伸较长。

玄武岩—砂砾层台地平原耕作区：以浅绿、绿色为主，杂有大量浅紫、浅白色斑块，时呈较为规则的细网格状或斑点状、斑块状等，水系差异较大。

河流冲积平原区：浅绿色和蓝色为主，在河流两侧或河口分布处。

②地物的遥感解译标志：

河流、湖泊：呈黑色，河流为曲线形，湖泊为不规则的斑块。

道路：白色的规则的直线或曲线。

村镇：浅紫红色，其周围多浅色斑点，呈极细小不清晰的网格状，与交通线相连。

农田及种植区：浅绿色，基本上有规则地分布在村镇周围。

水产养殖区：呈深黑色，被一些较规则的构筑物所间隔。

山区：被植物所覆盖，呈绿色，在其间可看到阴影。

沙滩（海滩、河滩）：呈白色或黄白色，带状分布。

冲沟：黑白相间，呈树枝状、面状分布。

滨岸防护林带：深绿色，沿海岸带分布，杂有少量方形的浅色斑块。

红树林带：暗绿色，分布于滨岸港湾低处，表面色彩均匀，面积小，其内多蛇形小河道。

③重点问题的遥感解译标志：

水土流失区：浅绿色为主，其上分布有大量浅白色、浅紫红色斑块，呈花斑状图案，其中尤以白色斑块（无植被区）大且具不规则形状而区别于耕作地，白色斑块多在小冲沟处发育。

沙漠化区：由于沙地的反射率极高，沙化区呈十分特征的白色，仔细观察为大小不一的白色斑块聚集而成。呈斑点状图案分布于沿海。

林地退化区：绿色色调偏淡，且在绿色背景上出现较多浅紫色、紫色、白色斑块。

海岸侵蚀区：海岸线呈十分特征的向大陆方向凹进的弧形，岸线平滑，海水与陆地之间具白色细线（沿岸沙滩反射率高）分隔。

（3）野外调查与验证

野外调查与验证包括：初期野外踏勘、建立解译标志和后期实地验证两个阶段。

各个课题经过设计评审，明确调查研究内容后，在取得图像资料和进行室内初步解译的基础上，进行野外初步踏勘，目的是熟悉地理、地质环境，了解区域地质、环境地质概况及统一认识，建立解译标志，为室内图像解译和解译图的编制奠定基础。

野外检查验证工作，在室内图像解译草图编制的基础上，对重点生态环境地质问题、尚未明确的解译对象进行现场调查验证和采样工作，通过调查进一步明确各种解译标志，补充完善解译图件。

（4）专题图制作

图像比例尺：遥感解译所使用的卫星影像和野外使用的地形图的比例尺是一致的，均为1∶10万。专题图件的编制一般以影像解译为依据，以地形图为载体，在微机上使用特定的软件将解译内容转绘到1∶10万的地理底图上。而对于局部地区所进行的稍大比例尺的内容解译则依照1∶5万的卫星影像图进行。

卫星影像图的制作：卫星遥感影像图以形象、直观、信息量丰富而作为各种研究内容的解译标志，同时也是了解掌握全区面貌宏观的资料。选用多个时相（至少二个）的多景TM数据，制作1∶10万卫星遥感影像图和重点地区1∶5万的卫星影像图。

计算机辅助编制解译图：为了使遥感解译成果图件规格化、系列化和信息化，建议采用Map-GIS系统，对遥感生态地质解译内容进行计算机成图，建立相应的图形文件，为上述成果图件的再利用提供方便。采用该系统成图的过程中分别对地理底图和各种生态地质问题的解译图件分层进行数字化。形成多层数据文件，并在此基础上编辑成工作区生态地质遥感图。

9.5.2 区域生态环境地质野外调查

区域生态环境地质野外调查是生态环境地质各项内容的野外综合填图，其方法及技术要求可参考《区域生态环境地质调查技术要求》（征求意见第一稿）、中国地质调查局《1∶25万区域地质调查技术要求》的相关要求。根据我们的工作经验，区域生态环境地质调查宜在开展过同等比例尺的区域地质、区域水工环地质调查的地区开展，在此基础上采用编测结合的方法，重点调查地貌形态、第四纪地质、环境地质、土壤地质环境、旅游地质、地质灾害等内容，将调查内容绘制在地形图上，为最终生态环境地质成果编制提供资料。

野外调查前应充分收集分析已有资料，开展遥感解译工作，了解测区的生态环境地质概况和存在的问题，开展重点突出、目的明确的野外填图。

9.5.2.1 填图比例尺

1∶25万生态环境地质调查手图宜采用1∶5万地形图。在实际工作中曾采用1∶10万地形图作为野外手图，由于精度低一级，地形、地物与实地相对比存在偏差，也不利于野外路线调查。

9.5.2.2 生态地质填图单位的划分

经过综合考虑，本次生态环境地质调查采用地形地貌、岩性、植被种类三大要素组成一个生态环境地质单元，其中地形地貌为第一要素、岩性为第二要素、植被为第三要素，如某一单元，各要素组合起来命名为花岗岩低山雨林区。某一生态环境地质单元反映了自然气候、地质构造、人为活动等因素。

9.5.2.3 调查点线精度的确定

调查点、线精度：生态环境地质调查不搞平均布点，在遥感解译查明区域生态环境地质条件的基础上，在重点地区开展重点调查工作，以查明生态环境地质状况为目的。原则上，每一种生态环境地质单元必须有调查点控制，面上调查点精度平原区每100km 2 有1～2个、山地丘陵区每100km 2 有2～3个。调查路线一般以垂直地貌界线的穿越法为主，追索法为辅。

9.5.2.4 生态地质剖面的绘制

生态环境地质剖面应垂直于生态环境地质单元、地貌界线，并尽可能穿越测区的不同地貌、生态环境地质单元。剖面线可根据实际情况选择长线与短线相结合。剖面反映了地质、地貌、植物、土壤、土地利用状况等。要求全测区至少有2～3条控制性生态环境地质剖面，重点区测绘大比例尺的生态环境地质剖面。

9.5.3 土壤养分与地球化学调查

土壤养分与地球化学元素含量构成了土壤的农业基本特征，是生态环境地质调查的重要组成部分，其调查内容与生态环境地质野外调查同步开展，其调查方法及技术要求可根据《区域生态环境地质调查技术要求》（征求意见第一稿）的相关要求进行。由于热带地区雨量充足，坡残积层、风化层较厚，土壤的淋溶作用强烈，土壤环境的调查有别于其他地区。

9.5.3.1 土壤养分调查

土壤养分调查是通过布点采样测试开展的。土壤养分分布于土壤的O层或A层，深度一般为0～30cm，也即土壤的第二环境层。热带地区由于淋溶强烈，养分的分布层比一般地区略深，取样深度可适当加深。

土壤养分分析项目：有机质、铵态氮、硝态氮、有效P、速效K、缓效K、有效S、有效Si、有效B、有效Mo、有效Cu、有效Fe、有效Zn、有效Mn、有效Ca、有效Na、有效Mg、有效Li。可根据实际调查的需要增减分析项目。

9.5.3.2 土壤地球化学调查

土壤地球化学调查应与水系沉积物地球化学调查紧密结合，以为生态环境地质（地下水环境、土壤环境、医学环境）基础研究提供某些基础地球化学资料为目的。土壤化探调查应分层取样，第二环境层代表现状，第一环境层代表背景。由于热带地区淋溶作用较强，取样深度可适当加深。

土壤地球化学分析项目：硅、铝、铁、钙、镁、钛、钾、钠、锰、磷、铜、铅、锌、铬、镍、钴、钒、锶、钡、钨、硼、钼、氟、镉、铍、砷、锑、铋、氯、汞、硫、氮、硒、锂、pH 值。可根据实际调查的需要增减分析项目，选择对环境植物和环境有益和有害的元素，分析其有效态。

9.5.3.3 土壤调查采样要求

土壤样可采取单点样或多点混合样。多点混合样的测定值相当于多个点分别测定的平均值，更具有代表性，建议采用该种方法取样。各采样点的取土深度及重量应均匀一致，土样上、下层的比例也要相同。采样工具为洛阳铲或锄头。

每个混合样取1kg左右。如果采样点太多而使混合样太多时，可以把全部土样放在盘子或塑料布上，用手捏碎混匀，用四分法淘汰。四分法的方法是：将采集的土壤样品弄碎，混合均匀，铺成四方形，划分成如田字形的4份，保留对角的两份土样，混匀后留作样品，而把另外两份弃去。如果一次分取后仍嫌土样太多，可再次4分，直到重量1kg为止。土样可用布袋或广口塑料瓶盛装，在布袋或塑料瓶内、外各备一张标签，用铅笔注明采样地点、日期、采样深度、土壤名称、编号及采样人等。与此同时，根据土壤调查要求，做好采样点土壤剖面的相关描述。

9.5.3.4 采样精度要求

1∶25万生态环境地质调查，养分及化探样的采取以土壤单元（土壤亚类）为取样控制单位，取样点应与生态环境地质调查点相结合，如果土壤单元（土壤亚类）的面积较大，则采样点的精度要求与生态环境地质调查点的精度要求相一致，即每100km 2的采样点控制在1～3个为宜，且每种土壤类型至少有1个土壤样。在土壤样中采取密码样5%，进行质量监测。

9.5.4 岩矿测试

土壤有效态分析参见林业土壤分析、农业化学、农业地质、环境保护等有关标准和专著。各项评价参数和各种“浸提”办法、测试技术也有很多，针对不同的工作目的和工作对象。根据目标地球化学样品区域调查需要，参照国家标准和农业、林业、环保等有关部门的“规程”及其他有关资料，选择了以林业土壤分析方法国家标准（现改为行业标准）和（农业）土壤化学分析专著为蓝本的土壤有效态基本分析方法。

土壤主要养分全量分析，除腐殖质外，都有现成的标准分析方法。常规元素的分析方法按1∶20万区域地质调查的分析方法。

土壤有效态及主要养分全量分析方法，详见表9.4，方法检出限见表9.5。

表9.4 土壤有效态及主要养分全量分析方法表

表9.5 土壤有效态及主要养分全量分析方法检出限表

9.5.5 其他调查方法

生态环境地质调查内容广泛，只有应用多种调查方法才能较全面地调查评估测区的生态环境质量。本次琼海幅生态环境地质调查根据海南岛东北部的热带生态地质特点，在基本了解测区生态环境地质概况的基础上，重点调查了对测区影响较大的几种生态环境地质问题及土壤环境，采用的方法不够全面，可根据生态环境地质的调查内容，采用地球物理勘探、钻探等重要方法。此外，本次琼海幅调查根据自然生态特点、人类活动强度进行分区调查，突出了各分区的重点问题，如划分为城市环境地质调查区、海岸带生态环境地质调查区、热带雨林生态环境地质调查区、热带农业（作物）生态环境地质调查区。

城市环境地质调查区侧重于调查城市供水水文地质特征，岩土体工程地质与稳定性，环境地质条件与问题；地震与火山、地面变形，海洋动力灾害等地质灾害；人类工程活动对地质环境的影响；经济发展与资源的关系；废水、废气、垃圾对环境地质的影响。

海岸带生态环境地质调查区位于多年平均高潮线往内陆10～20km的范围内，该区侧重于调查第四纪地质特征、河道变迁、海岸变迁、环境地质问题；滨海旅游地质资源、潮间带地貌、红树林生态环境地质；供水水文地质条件、工程地质条件，农业地质问题。

热带雨林生态环境地质调查区侧重于调查热带雨林物种、分布范围；雨林生长区地质背景；热带雨林对生态环境质量的作用；水土流失、崩塌与环境地质灾害。

热带农业（作物）生态环境地质调查区侧重于调查热带农业、作物资源；第四纪地质及地貌，土壤类型、地球化学背景及土壤养分状况；农业水文地质条件；农业地表水资源；水土流失、土地沙化；农业灌溉水资源污染、土壤污染；作物养分与土壤养分的相互关系。

遥感影像各波段对水边线提取的效果如何

综合前述各章的不同类型湿地退化环境地质指标，结合这些指标检测与应用的难易程度，以清单的形式给出湿地退化的环境地质指标。

一、湿地景观

名称：湿地景观（Wetland Landscape）

简介：湿地景观格局是湿地中各种生态过程综合作用的结果，并且对湿地功能和过程有着显著的影响，是湿地演替监测中最为综合的一个指标。湿地景观指标包括：湿地面积，各景观类型面积，景观结构，景观破碎化程度等。其中，湿地面积是湿地景观中最重要和最直观的指标。

据估计，自1900年以来，地球上已消失了将近约一半面积的湿地。20世纪80年代以来，随着人类对湿地景观价值的认识不断提高，国际上开始热衷于湿地景观面积变化研究。对湿地面积进行观测，首先要界定湿地的边界，而湿地的界限并不是十分明显的，因此对湿地面积的观测要通过其他指标来体现。湿地面积观测指标主要包括直接指标和间接指标；其中直接指标是指湿地水面面积的变化，由于水文要素是湿地形成和演化的主要因子，因此通过湿地水面面积的变化可以直接反映湿地面积的变化。间接指标包括湿地生境和景观变化指标，或从影响湿地变化的因素中间接获得。湿地不同生境的变化主要包括季节性沼泽地、泻湖、湿草甸等生境的变化，利用生境变化来描述湿地面积以及湿地类型的改变；景观变化包括景观结构、每种景观的面积、景观破碎化程度以及观测区河流的长度等指标，它们是湿地面积变化的定量指标。对湿地面积的观测还可以通过影响湿地变化的因素中获得，例如土地利用的变化、河道沟渠化、岸堤修建、河流侵蚀与沉积速率等。

意义：当前中国开垦湿地的现象相当严重，导致湿地景观破坏、湿地面积减少、湿地功能下降的趋势不断加剧。从湿地生态系统现状来看，湿地退化的根本原因是严重的人为干扰所致，其最为直观的指标是湿地面积的变化以及相关景观格局的变化。因此，湿地景观，尤其湿地面积变化是湿地退化的一个重要指标，对其观测分析是十分必要的。

人为或自然原因：湿地景观变化、湿地面积萎缩是湿地演化过程中的一个必经阶段，但在自然条件下，这个过程常常要经历几千到几十万年的漫长周期。目前，由于人类活动的干扰，湿地退化过程加速，景观和面积的变化十分迅速。

运行环境：各类型湿地本身。

监测场地类型：由于湿地景观的观测是利用遥感影像和航空照片，其监测场地类型不予考虑。

测量方法：主要借助于航天遥感、航空相片，同时需布设野外观测样点进行相互检验或作为遥感解译的控制点。遥感数据可利用ERDAS IMAGINE、ENVI等遥感图像处理软件进行解译和分类，在此基础上利用FRAGSTAT、Patch Analysis等景观分析软件进行景观格局的分析和各类景观指数的计算。目前，大范围以及对观测精度要求不高的观测可以利用航天遥感影像解译获得；对于高精度的观测仍要利用航空相片；雷达遥感的利用也比较广泛，它的应用使观测的结果更加趋于准确。GIS的应用，使观测的数据便于储存、管理和分析，这对于庞大而复杂的观测结果来说，提供了一个十分方便快捷的平台。

测量频率：湿地景观变化趋势可以通过不同年度之间的观测指标比较得到，一般的观测频率为5～10年一次。

数据和监测的局限性：湿地边界的界定是湿地面积观测的首要问题。目前众多的测量手段在获取数据方面各有优缺点，如光学传感器有较好的时间分辨率，但是由于云层的阻挡不能探测云层下选定的地点；高光谱资料最有能力识别各种湿地要素，但是费用过高，使它仅限于全球性的观测。

过去与未来的应用：通过遥感影像和航空照片的对比分析，可直观地获得湿地退化的动态过程，并预测未来湿地变化的趋势。

可能的临界值：无。

主要参考文献：

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国家林业局.中国国际重要湿地监测技术规程（试行本）.2002，9.

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王宪礼等.辽河三角洲湿地的景观格局分析.生态学报，1997，17（3）：318-323.

张明祥，张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学，2007，5（1）：1-6.

Azous，A.L.Wetlands and urbanization.LLC：CRC Press，2001.

有关的环境与地质问题：引起湿地景观变化的原因有很多，包括气候干旱、水量减少、农用地开垦、改变天然湿地用途、城市化发展占用天然湿地和自然灾害等。

总体评价：湿地景观的变化是湿地退化最直观的指标，对湿地面积的观测能很好地预测其发展趋势，为湿地保护提供决策依据。

二、湿地水文地球化学

名称：湿地水文地球化学（Wetland Hydrogeochemistry）

简介：自然和人为导致湿地水质的恶化，是中国湿地生态系统退化的最主要原因之一。一般来说，湿地水要素是湿地形成、发育的决定性因子。湿地的水质是由土壤、搬运物质（有机质、沉积物）、岩石、地下水和大气之间相互作用决定的。湿地水质也受农业、工业、采矿业、能源开发、城市和大气输入等人类活动的影响。地表水中大多数溶质来源于土壤与地下水基流，此处水岩相互作用的影响是非常重要的。湿地水质监测指标的选择是一个复杂的问题，因为有太多的指标可供监测，这些指标在不同领域中都有各自重要的地位。从环境地质指标出发，选取以下指标：

（1）基本指标：

金属元素和示踪元素：Al、Sb、As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Se、Ag、Zn。

营养物质：铵、硝酸盐、亚硝酸盐、总氮、正磷酸盐、总磷。

主要成分和溶解固体：Ca、Mg、Na、Cl、SO4、HCO3、TDS。

直接现场测量：酸度、碱度、溶解氧、pH、温度、底泥厚度。

有机化合物：2，4-D、2，4，5-T、苯酚、氯酚、甲酚、莠去津、百草枯、对二氨基联苯、DDT。

（2）附加指标：

人体健康重要元素：Ba、Be、F、Mo、Ni、V、放射性元素。

农业重要元素：B。

热污染的问题：随着地热开发和工业热水排放，可能出现热污染问题，造成泥炭湿地中被固定的CO2的释放，因此在涉及热污染的地区，需对水温进行长期监测。

意义：湿地水体水质是湿地生物生境的决定要素。湿地水质的好坏程度会影响土壤的物理化学性质。因此，加强湿地水体水质的观测和分析，是进一步研究湿地生态系统退化的前提条件。此外，水质监测对于湿地生物保护、湿地污染的综合治理等同样具有重要意义。

人为或自然原因：在水量得到保证的情况下，湿地能通过一系列的物理、化学、生物作用，消纳一定量的污染物，但是由于工业、农业、城市等污染物排放量过高，超过湿地的自净能力，使湿地生态系统机能受损，导致湿地生态系统退化，常表现为湖泊湿地的富营养化。

运行环境：各类型湿地本身，尤其是作为水源、淡水养殖、敏感水生环境的湿地。

监测场地类型：监测场地取决于当地已知的污染源，采样地点方便与否。河流、湖泊湿地水质的采样应该在径流量器观测站或其附近进行。

测量方法：水质采样和分析随场地条件和测量要素而变。收集的样品能在横向和纵向上体现水体水质的变化，并且要有足够数量以便对照分析。具体的采样和测量方法可参考各类国家标准（GB/T 6920—1986、GB/T 7477—1987、GB/T 7480—1987、GB/T 11914—1989、GB/T 1189X—1989、GB/T 1190X—1989、GB/T 13196—1991、GB/T 13580.X—1992、GB/T 853X—1995等）。

测量频率：水体水质的变化可以是很迅速的（例如，受天气变化和洪水的影响）。因此，连续实时的监测系统能提供最全面的信息。然而，水质监测的全面分析十分昂贵。对于大多数指标，通常采用特定时间间隔采样和分析的方法，每年测量4～6次，而放射性核与有机化学品则只需每年测量两次。

数据和监测的局限性：水体水质关键指标的长期记录对预测环境质量趋势是很有价值的，但是这些指标的准确度可能由于分析取样方法或人为原因而降低。

可能的临界值：根据不同湿地水体的使用目的，由国家和国际组织确定各指标的临界值。

主要参考文献：

邓伟，胡金明.湿地水文学研究进展及科学前沿问题.湿地科学.2003，1（1）：12-20.

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吕宪国等.湿地生态系统观测方法.北京：中国环境科学出版社，2005.182-222.

王立军，田笠卿，曾北危，等.水环境化学元素研究方法.武汉：湖北科学技术出版社.1992.

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张明祥，鲍达明.湿地资源监测的方法构想.林业资源管理，2002（2）：19-22.

张明祥，张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学，2007，5（1）：1-6.

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Smith，J.A.，P.J.Witowski&T.V.Fusillo 1988.Manmade organic compounds in the United States–a review of current understanding.U.S.Geological Survey 1007.

有关的环境与地质问题：引起湿地水体水质变化的原因有很多，包括酸沉降、城市化、采矿、农业发展、土地利用、砍伐森林等。

总体评价：湿地水体水质是最基础和最重要的湿地监测指标。当执行修复措施时，水文地球化学也是湿地短期内进化或退化的有价值的指标之一。

三、湿地生物

名称：湿地生物（Wetland Biology）

简介：由于地质、气候、环境等不同，湿地生物在生态系统、物种、遗传和景观上具有丰富的多样性，并且随湿地生态系统的演替，其物种组成和生物多样性会产生较为明显的改变，可指示湿地的演替方向、过程和速度。常见的湿地生物监测指标有：

（1）湿地植物及其群落。主要包括：湿地植被的类型、面积与分布、盖度、多样性（物种多度、丰度）、生物量；挺水植物、沉水植物和漂浮植物的种类与分布；指示种；藻类的种类及生物量；植物体内有毒物质含量。

（2）湿地野生动物。主要是在湿地生境中生存的脊椎动物和该湿地内占优势或数量很大的某些无脊椎动物，包括水鸟、两栖类、爬行类、兽类、鱼类、贝类、虾类以及一些底栖动物等。另外，许多研究还经常监测动物体内有毒物质含量。

（3）外来物种。是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外的物种、亚种或以下的分类单元，包括所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。

意义：湿地生物多样性资源在生产、生活以及环境功能当中具有不可替代的作用，自有史以来人们就对其大规模的开发和利用，结果超出了生物多样性资源自我恢复的能力界限，造成有些生态系统的破坏、物种濒危和遗传多样性的消失等。因此，为了保护湿地生物多样性，湿地生物的监测是十分必要的。

人为或自然原因：湿地生物多样性是随着湿地生态系统演化而变化的，其过程一般是缓慢，渐变的。但由于人类不合理地开发湿地资源，造成生物多样性在短期内严重破坏。因此，人类活动是其破坏的主要原因。

运行环境：各类型湿地本身。

监测场地类型：湿地植物群落调查的固定样地应该具有该植物群落的典型特征，样方要布设在能够代表该植物群落典型特征的地段上。调查监测的湿地植物样地分布面积太大，工作量太大，不易操作；但面积过小，不能全面反映该群落的特征。因此推荐湿地固定样地设置的面积不要小于10hm2，同时监测位点面积不小于1hm2。动物的分布区通常很大。因此对所有分布区进行调查是不可能的，即使调查某一区域的动物数量也很难。一般根据动物的习性和统计学原理，有选择地设置若干典型样地，通过调查样地内的动物种类和数量，来估计整个区域动物的种类和数量。

测量方法：在野外进行湿地植物及其群落监测时，为了获取准确的定性和定量数据，进而对整个群落特征做出判断，必须进行样方调查。水鸟数量监测方法采用直接计数法，重要湿地应根据本地的物候特点确定最佳水鸟监测时间。兽类监测可采用样带法和样方法进行监测其种类、数量和分布。对外来物种的监测采用直接调查法，监测外来物种的种类、数量、分布、危害。

测量频率：考虑到动植物的生活史特点及季节性，每年至少调查4次，即春、夏、秋、冬各进行一次，4次调查数据的平均值为平均数据，它具有较好的代表性。水鸟监测分繁殖季和越冬季两次进行。

数据的监测的局限性：样地要具有较好的代表性，若在两个植物群落的过渡带上设置样方，就会影响调查数据的准确性。同时考虑地形地貌，要选取地势开阔，土壤、植被分布相对均一的场所，选择人为干扰相对较少的地段。

可能的临界值：无。

主要参考文献：

邓伟，胡金明.湿地水文学研究进展及科学前沿问题.湿地科学.2003，1（1）：12-20.

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有关的环境与地质问题：引起生物多样性消失的原因有很多，包括城市化，农业发展，滥捕乱猎，采矿，环境污染，土地利用等。

总体评价：湿地生物指标是从根本上反映湿地现状和发展趋势的指标，也是湿地自然因素的外在表现，是湿地生态系统的“指示剂”，能够完全地、比较直观地反映湿地生态系统的状况，并预示其发展趋势。因此，植物群落以及动物指标是湿地退化的重要指标之一。

四、湿地资源开发

名称：湿地资源开发（Wetland Exploitation）

简介：湿地资源开发主要包括湿地土地利用和生物资源利用两大类地。因人口压力增大，土地资源日益变得相对稀缺，盲目地进行农用地开垦、改变天然湿地用途，及城市建设、旅游业发展占用天然湿地，直接造成了我国天然湿地面积削减、功能下降。大型水利工程的建设也加剧了湿地的丧失速度。此外，由于生物资源的不合理利用，沿海湿地和内陆湿地都受到不同程度的破坏。

意义：人类活动是造成湿地退化的主要原因。人类对湿地的干扰强度和对湿地资源的直接开发利用程度逐步加剧，造成了湿地生态系统的出现了各种程度的退化。因此，湿地资源开发状况的监测，对湿地生态系统研究有着举足轻重的作用。

运行环境：湿地资源开发监测仅限于湿地本身。

监测场地类型：无。

测量方法：湿地资源开发的监测指标可采用直接调查法、地方统计年鉴或从相关部门获取有关数据，如环保、水产、水利等部门。

测量频率：1次/5年或根据实际需要调整调查频次。

数据的监测的局限性：一般需要通过有关部门获得，因此，数据收集有一定困难；由于人类社会经济活动影响指标不同于自然环境指标，在定量化上和可比性上也存在一定困难。

可能的临界值：无。

主要参考文献：

国家林业局.中国国际重要湿地监测技术规程（试行本）.2002，9.

吕宪国等.湿地生态系统观测方法.北京：中国环境科学出版社，2005，227-228.

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周小春.安徽湿地资源利用.安徽林业，2001（3）：13.

M.A.K.Ngoile，C.J.Horrill.Coastal Ecosystems，Productivity and Ecosystm Protection：Coastal Ecosystem Management.AMBIO.1993，22（7）：461-467.

有关的环境与地质问题：湿地土地资源的开发利用可造成湿地面积的减小、湿地景观的变化等；湿地生物资源的开发利用可造成湿地生物多样性的降低；湿地其他资源（如矿产资源）的开发利用可造成湿地土壤、水质和水文条件的改变，导致湿地退化。

总体评价：湿地资源开发属湿地退化的影响指标。在湿地退化的众多影响指标中，湿地资源的开发利用是作用于湿地本身，直接造成湿地退化的指标，对湿地生态系统的影响也最为直观和迅速。

五、污染物排放

名称：污染物排放（Discharge of Pollutant）

简介：排入湿地的污染物类型包括生活污水、工业污水、旅游业排污、农业面源污染、水产养殖业饲料投放、大气污染物沉降、底泥污染物释放等。污染物排放指标有：污染源排放口数量、污染物种类、浓度和排放总量等。其中主要是监测污染物排放总量。

近几十年来，我国社会经济快速发展，城市生活废水、工业污染和农业非点源污染等各类污染物的排放量迅猛增长，使得输入湿地生态系统的有害物质不断积累，导致湿地因水质恶化而退化，其中又以N、P污染物排放量过高所引起的水体富营养化最为常见。

意义：污染物排放是湿地水质型退化的主要原因，尤其是位于城市附近的湿地生态系统。通过对湿地污染物排放的监测，可分析湿地水环境污染的特征，研究水质污染途径和机制，进而提出有效防止湿地退化的调控措施及管理目标。

运行环境：污染物排放指标的监测主要是在湿地周边地区进行，因此应以湿地所属的自然流域作为运行环境。

测量方法：主要从环保部门获取数据，当资料不足时可进行直接调查。

测量频率：由于污染物排放与社会经济的发展密切相关，具有平缓变化的特点，因此每年调查1次即可满足湿地退化研究的需要。对于经济发展较为缓慢或监测较为困难的地区，可每5年调查1次。

可能的临界值：因不同湿地生态系统的生物、水文和地质性状不同，对污染物的净化能力和环境容量存在差异，其临界值应在计算湿地环境容量的基础上确定。

主要参考文献：

邓伟，胡金明.湿地水文学研究进展及科学前沿问题.湿地科学.2003，1（1）：12-20.

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吕宪国等.湿地生态系统观测方法.北京：中国环境科学出版社，2005.182-222.

张明祥，鲍达明.湿地资源监测的方法构想.林业资源管理，2002（2）：19-22.

张明祥，张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学，2007，5（1）：1-6.

有关的环境与地质问题：污染物质的排放，往往使湿地水体中营养物质剧增，导致湿地水体富营养化，浮游藻类爆发，水生动植物消亡，最后湿地功能损坏，湿地退化。

总体评价：污染物排放属湿地退化的影响指标，是湿地水质型退化的最主要的原因。与湿地资源的开发利用不同，污染物的排放一般不是直接作用于湿地本身，而是在湿地周边陆地产生，然后随水、土迁移进入湿地。因此，污染物排放的监测应在流域范围内进行，并且它对湿地的影响程度与流域水文密切相关。

六、地质灾害

名称：地质灾害（Geologic Hazard）

简介：湿地灾害包括：水土流失，海岸侵蚀，海平面上升，海水入侵。下面分别简述其内容和含义：

（1）水土流失是指在水流作用下，土壤被侵蚀、搬运和沉淀的整个过程。在自然状态下，纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程非常缓慢。这种侵蚀称为自然侵蚀。在人类活动影响下，由自然因素引起的地表土壤破坏和土地物质的移动，流失过程加速，即发生水土流失。目前，我国内陆湿地的泥沙淤积速度已远远超过了其自然的演替过程，导致湿地面积不断减小，成为导致湿地退化的重要原因。

（2）海岸侵蚀是全球性的自然灾害，全球气候变暖以及人类活动的影响使海岸淹没和侵蚀范围不断扩大，程度日益加剧，海岸侵蚀使得滨海湿地环境向深海环境转变，直接导致滨海湿地面积的损失。

（3）随着地球温度的升高，海平面也在不断上升，海平面上升造成的后果是盐水入侵，水质恶化，地下水位上升，海岸湿地生态环境和资源遭到破坏。海平面的上升主要影响着三角洲湿地和红树林湿地。

（4）在沿海地区，由于大量开采地下水导致地下水位大幅度下降，海水侵入沿岸含水层并逐渐向内陆渗透，这种现象被称为海水入侵。海水入侵的直接后果是地下淡水受到海水的污染、沿岸土地盐碱化、海岸湿地受到破坏。海水入侵是发生在滨海地区生态环境脆弱带一个极其敏感的资源环境问题，同时又是一种人类活动引发和加剧的自然现象。

意义：在上述地质灾害中，水土流失所造成的湿地退化具有普遍性，是目前我国湖泊湿地面临的最主要的问题之一；其他三种地质灾害虽然具有地域性，只分布在沿海地区，可一旦发生，对湿地的影响往往是毁灭性的，要恢复其原貌十分困难，并且其破坏对象是具有不可替代性的红树林湿地。对湿地退化地质灾害指标的调查能探明上述的湿地退化机理，为湿地退化的预测预警和治理对策的提出提供依据。

人为或自然原因：地质灾害往往是自然与人为共同作用而激发的。而由人类活动导致的湿地地质灾害日益增多，后果日益严重。

运行环境：水土流失一般用于内陆湿地监测；海岸侵蚀、海平面上升和海水入侵指标则用于海岸湿地，如红树林湿地。

测量方法：采用直接调查法或从相关部门获取资料。

测量频率：1次/5年或根据实际需要调整调查频率。

数据和监测的局限性：由于地质灾害发生具有不确定性和长期性，需要实时的系统监测，因此监测难度和费用较大。

可能的临界值：无。

主要参考文献：

国家林业局.中国国际重要湿地监测技术规程（试行本）.2002，9.

吕宪国等.湿地生态系统观测方法.北京：中国环境科学出版社，2005.224-227.

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谢永刚，王孟雪.扎龙湿地对水旱灾害影响问题的探讨.国土与自然资源研究，2003（4）：55-57.张明祥，张建军.中国国际重要湿地监测的指标与方法.湿地科学，2007，5（1）：1-6.

张晓龙，李培英，刘月良.黄河三角洲风暴潮灾害及其对滨海湿地的影响.自然灾害学报，2006，15（2）：10-13.

张晓龙等.中国滨海湿地研究现状与展望.海洋科学进展，2005，23（1）：88-95.

有关的环境与地质问题：全球气候变化可能导致局部水量的失衡，引起：水土流失，海岸侵蚀，海平面上升的发生。滥伐森林、不合理开采地下水等人类活动，则会加剧水土流失、海水入侵的发生。

总体评价：地质灾害属湿地退化的影响指标。通常情况下，地质灾害对湿地的影响是不可逆的。在与湿地退化相关的四类地质灾害中，水土流失分布最广，是造成湿地陆地化的主要原因；海水入侵、海平面上升和海岸侵蚀为海岸湿地或三角洲湿地所独有的影响因素，与全球气候变化及区域地下水资源的开采密切相关。

遥感影像各波段对水边线提取的效果为综述了基于遥感影像和GIS技术的瞬时水边线自动提取方法的研究进展，重点介绍了分形理论法等方法自动提取瞬时水边线，分析了各种方法的优缺点，针对其存在的不足展望了今后的研究方向，并探讨了水边线提取技术研究在近海水产养殖增殖中的应用。?

遥感影像各波段对水边线提取的使用

在ENVI中，先对图像进行数据融合然后再进行处理，以及先利用水文指数提取水体，再选阈值进行密度分割，使水陆分离，研究结果显示，利用图像分割技术提取的水边线，线条连续，流畅清晰，取得了良好的效果。

基于Landsat TM遥感影像，应用Matlab和ENVI软件实现对现代长江河口区九段沙水边线的提取，探究不同研究方法的实际效果，从而找出适合提取水边线的方法，在Matlab中，运用了不同的图像分割算法和边缘检测算子实现对水边线的提取。