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湿地生态系统是陆地与水域之间水陆相互作用形成的特殊的自然综合体。湿地生态系统支持了全部淡水生物群落和部分盐生生物群落,它兼有水域和陆地生态系统的特点,具有极其特殊的生态功能,是地球上最重要的生命支持系统。湿地也因此被誉为“地球之肾”、“天然水库”和“天然物种库”。联合国环境署2002年的权威研究数据显示,1公顷湿地生态系统每年创造的价值高达1.4万美元,是热带雨林的7倍,是农田生态系统的160倍。根据《湿地公约》,全世界的湿地面积占陆地面积的6.4%。我国大约有湿地总面积50万km2。我国湿地面积仅次于加拿大和俄罗斯,居世界第三位。
近年来,由于盲目开垦湿地资源,修建水利工程,人为地切断了下游泡沼湿地汛期洪水的补给,破坏了湿地水文过程,以及天气持续高温、干旱等,造成我国湿地生态系统发生了严重的退化,湿地面积减少,质量与功能持续下降,对湿地进行保护已经成为刻不容缓的工程。作为一个与水资源息息相关的生态系统,对湿地进行水位监测在湿地保护和重建中显得尤为重要。
黄河三角洲湿地是世界少有的河口湿地生态系统,位于山东省东北部的渤海之滨。在湿地存在形态上,黄河三角洲湿地以常年积水湿地为主,占总面积的63%,且滩涂湿地在其中占优势地位;季节性积水湿地占湿地总而积的37%。水是湿地系统的基本生态因子和主要控制因素,水位变化对湿地结构和特征具有明显的雕塑作用,湿地水分条件和水位的变化直接影响到湿地植物物种组成、物种多样性和群落演替.
目前监测湿地水位变化主要是依靠湿地系统内分布有限的水文站点的数据。但这种方法也存在很多的问题,最重要的是由于水文站点数量有限,这种方法很难对于大而积的水位变化进行有效监测。星载合成孔径雷达(SAR)具有高重访频率及能覆盖较大区域的特点,在湿地水位变化监测方面具有较大的潜力。近年来SAR湿地水位监测的方法及合成孔径雷达干涉测量(InSAR)湿地水位变化监测已成为湿地研究新的热点。为了充分揭示合成孔径雷达干涉测量技术在中国湿地水位变化监测的潜力,本文以黄河三角洲湿地为试验区,开展了如下工作:
(一)利用合成孔径雷达干涉测量技术进行了黄河三角洲湿地水位变化监测:以黄河三角洲湿地为试验区,基于Alsdorf等提出的合成孔径雷达干涉测量湿地水位变化监测方法,利用获取的ASAR及PALSAR数据,完成了湿地水位变化监测试验,并与地面水文站点监测结果进行了对比,证明了合成孔径雷达干涉测量技术在湿地水位变化监测领域的应用潜力。
(二)提出了使用小基线子集方法进行黄河三角洲湿地水位变化时序监测的方法:在已有的基于合成孔径雷达干涉测量进行湿地水位变化监测的方法上,提出了利用小基线子集方法进行湿地水位变化时序监测的方法,并以黄河三角洲湿地为试验区,利用获取的ALOSPALSAR数据进行了试验,获取了黄河三角洲湿地水位时序变化结果,证明了利用L波段SAR数据进行小基线子集湿地水位变化监测的可行性。