市湖泊面积时空演变及驱动力分析
实
验
报
告
成员：
一、实验背景
曾经，市数百个大小湖泊星罗棋布，遍布三镇，当之无愧地被称为“百湖之市”，湖泊成为市民的骄傲。然而，据2010年市水务局的调查数据显示，近几十年来的湖泊面积减少了228.9平方公里，五十年来近100个湖泊人间“蒸发”，中心城区仅存的38个湖泊，还面临着继续被侵蚀的危险。
众所周知，气候变化等自然因素是导致湖泊面积缩小和消亡的原因之一。但对市消亡的近百湖泊而言，这一因素几可忽略。随着经济的发展，社会的进步，在利益的驱使下，大量的湖泊被填，用以养殖或者建造城市用地。
客观地说，湖泊的大面积缩小和消亡，有着特殊的历史原因。市水务局的统计数据表明，市缩减的湖泊面积有六成是由于上世纪五六十年代填湖造地和围湖养鱼造成的，市的各大湖泊几乎均受波及。特别是面积较大的湖泊，在这一阶段面积剧减，有的甚至完全消失或转化为人工精养鱼池，如东西湖、汊湖等；有的则被切割成若干小湖泊，如沙湖、东湖等。
进入上世纪90年代，随着城市建设的发展，市逐渐加快旧城改造和城市道路建设，旧城的改造和城市的兴建，使得土地的价值不断上升，道路的规划和商品房、工厂厂房的兴建，在巨额利益趋势下，填埋湖泊的惩罚已经不被人所重视，填埋的湖泊特别是一些被污染了的湖泊上长起了繁华的街市，大量的湖泊在城市的喧嚣中流干了最后一滴眼泪。
二、实验意义
湖泊在生态系统中占据着重要的地位，是重要的国土资源，具有调节河川径流、发展灌溉、提供工业和饮用的水源、繁衍水生生物、沟通航运，改善区域生态环境以及开发矿产等多种功能，在国民经济的发展中发挥着重要作用同时，湖泊及其流域是人类赖以生存的重要场所，湖泊本身对全球变化响应敏感，在人与自然这一复杂的巨大系统中，湖泊是地球表层系统各圈层相互作用的联结点，是陆地水圈的重要组成部分，与生物圈、大气圈、岩石圈等关系密切，具有调节区域气候、记录区域环境变化、维持区域生态系统平衡和繁衍生物多样性的特殊功能。湖泊的消亡将对陆地水文系统产生重要影响,它的主要危害是加剧洪涝、干
旱、风沙以及土地沙漠化等灾害,进而破坏土地资源、水资源和生物资源,导致生态环境恶化。
湖泊与我们的生活质量息息相关，面对日益萎缩和消失的湖泊，我们应该具有一种责任感，树立保护湖泊的意识。本次实验就是从自身的专业知识出发，运用RS技术和GIS技术相结合，对湖泊空间数据和属性数据进行分析和输出，分析湖泊数量和面积的变化以及湖泊面积减少的驱动力，希望对市湖泊的综合治理和保护开发提供理论依据，并以真实的数据警醒呼吁大家在日常生活中注意保护湖泊，保护水资源。
三、实验方案
1、数据准备与处理
本次实验所用到的主要数据有：1980--2010年的遥感影像数据，市行政区划边界SHP文件，75年~2010年气温、降雨等气象数据，市社会经济因素数据。数据处理过程主要包括波段合成、影像纠正、影像拼接和影像裁剪四个部分，最终结果是得到各个年份的市遥感影像图。波段合成就是用ERDAS的layer stack功能模块将包含于每幅影像中的四个tif文件合成为一幅img影像；影像纠正是利用AOI裁剪的原理去除合成后影像的彩色条纹边缘部分，有些影像边缘较纯净，则不需要进行这一步骤；影像拼接是将每个年份的四幅img影像通过erdas的mosaic功能拼接得到一整幅图像；在影像裁剪之前，首先要将市行政区划边界SHP文件转化为img格式，利用mask功能用边界影像在各年份的拼接影像中裁剪出属于的行政区划的部分。
2、基于空间分析的湖泊面积时空演变分析：
a、监督分类
监督分类（supervised classification）又称训练场地法，是以建立统计识别函数为理论基础，依据典型样本训练方法进行分类的技术。即根据已知训练区提供的样本，通过选择特征参数，求出特征参数作为决策规则，建立判别函数以对各待分类影像进行的图像分类，是模式识别的一种方法。要求训练区域具有典型性和代表性。判别准则若满足分类精度要求，则此准则成立；
反之，需重新建立分类的决策规则，直至满足分类精度要求为止。本实验中根据不同的用地类型，将市整体共划分为湖泊、河流、农田、林地、城镇、无用地6个类别。
b、聚类分析
聚类分析的目标就是在相似的基础上收集数据来分类。监督分类之后的影像中存在很多细小的斑点，精度较差，这将对后续的分析工作产生很大的影响，本实验中聚类分析的目的是尽量减少这些小斑点，使湖泊的围更为明了，更加符合实际情况。
c、专题地图制作
将处理好的影像在arcgis中制作成市四个年份的湖泊专题地图，在图中用蓝色高亮显示湖泊的围，以便可以更清楚地观察湖泊数量的变化。
d、计算湖泊的面积和湖泊面积动态度
湖泊面积=像元数*分辨率^2
湖泊面积动态度=（A2-A1）*1/A1*1/T
（注：A1、A2分别是前后两个时间的湖泊面积，T是时间间隔）
e、湖泊面积数据的处理与分析
数据处理工作在Excel表格中完成，主要是制作湖泊面积随年份变化的折线图。
3、基于自然与社会因素的湖泊面积减少驱动力分析
a、自然因素分析：气温、降水
自然因素主要是通过控制湖泊的降水量与蒸发量来控制湖泊水域围的变化，这种变化比较缓慢，需要通过一段时间的作用才能显现出影响。
b、社会因素分析:人口数量、生产总值、农林水事务投资、房地产投资
社会因素对湖泊面积的影响比较明显，影响围较大，后果比较严重。
C、主成分分析
在很多情形下，影响使同一个因变量发生变化的变量之间是有一定的相关关系的，当两个变量之间有一定相关关系时，可以解释为这两个变量反映此课题的信息有一定的重叠。主成分分析是对于原先提出的所有变量，建立尽可能少的新变量，使得这些新变量是两两不相关的，而且这些新变量在反映课题的信息方面尽可能保持原有的信息。
四、实验结果
1、湖泊面积时空演变分析结果
市湖泊的年际变化可以从数量和面积两个方面来衡量。
——数量上
