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自然资源遥感  2021, Vol. 33 Issue (3): 130-137    DOI: 10.6046/zrzyyg.2020381
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多源卫星测高数据监测太湖水位变化及影响分析
魏浩翰1(), 许仁杰1, 杨强1, 周权平2
1.南京林业大学土木工程学院,南京 210037
2.中国地质调查局南京地质调查中心,南京 210016
Variation and effect analysis of the water level of the Taihu Lake based on multi-source satellite altimetry data
WEI Haohan1(), XU Renjie1, YANG Qiang1, ZHOU Quanping2
1. College of Civil Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China
2. Nanjing Center, China Geological Survey, Nanjing 210016, China
全文: PDF(4127 KB)   HTML  
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摘要 

基于Envisat与Cryosat-2卫星测高数据利用波形重跟踪算法提取2003年1月—2019年4月太湖水位信息,并对测高数据进行粗差剔除、卫星间系统误差消除,结合MODIS光学遥感影像提取太湖边界信息,得到长时间序列太湖水位数据。结合气象观测数据和城市人口变迁数据,讨论太湖水位变化规律及其对气候变化以及人类活动影响的响应。结果表明: 2003—2009年期间太湖水位呈上升趋势(0.036 m/a),2009—2019年期间太湖水位呈下降趋势(-0.014 4 m/a); 地表温度及降水均对太湖水位变化有周期性影响,其中降水的影响更为显著; 此外,随着太湖周边城市化进程加快,以2009年为节点,2009年后周边城市人口增长速度加快,城市用水需求加大,导致太湖水位呈下降趋势,表明人类活动对太湖水位变化有整体性影响。

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魏浩翰
许仁杰
杨强
周权平
关键词 卫星测高EnvisatCryosat-2太湖水位变化气候变化人类活动    
Abstract

The water level of the Taihu Lake from January 2003 to April 2019 was monitored using the waveform retracking method based on the altimetry data of Envisat and Cryosat-2 satellites. Through gross error elimination and system error correction as well as the boundary extraction of Taihu Lake using MODIS remote sensing images, the long time series of the water level of the Taihu Lake were obtained. Based on these as well as weather observation data and the data on urban population changes, the variation pattern of the water level and its response to climate change and human activities were discussed. The results are as follows. The water level of the Taihu Lake showed an upward trend (0.036 m/a) during 2003—2009 and a downward trend (-0.014 4 m/a) during 2010—2019. It was affected by the ground surface temperature and precipitation in a periodic manner, especially the precipitation. In addition, as the urbanization in the cities around the Taihu Lake accelerated, the population growth rate in the cities had increased and the water demand had notably increased accordingly from 2009. This resulted in a distinct downward trend in the water level of the Taihu Lake since 2009, indicating that human activities affected the water level of the Taihu Lake over.

Key wordssatellite altimetry    Envisat    Cryosat-2    Taihu water level change    climate change    human activities
收稿日期: 2020-12-01      出版日期: 2021-09-24
ZTFLH:  P228.3  
基金资助:江苏省测绘地理信息科研项目“基于JSCORS多源数据融合监测近地空间水环境参数”(JSCHKY201903);长江经济带地质资源环境综合评价基金“长江经济带地质资源环境综合评价项目”(DD20190260)
作者简介: 魏浩翰(1978-),男,副教授,博士,主要研究方向为卫星近地表水环境监测。Email: weihaohan@njfu.edu.cn
引用本文:   
魏浩翰, 许仁杰, 杨强, 周权平. 多源卫星测高数据监测太湖水位变化及影响分析[J]. 自然资源遥感, 2021, 33(3): 130-137.
WEI Haohan, XU Renjie, YANG Qiang, ZHOU Quanping. Variation and effect analysis of the water level of the Taihu Lake based on multi-source satellite altimetry data. Remote Sensing for Natural Resources, 2021, 33(3): 130-137.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2020381      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2021/V33/I3/130
Fig.1  太湖概况及数据分布图
Fig.2  Envisat卫星测高水位与地表实测水位对比
Fig.3  Cryosat-2卫星测高水位与地表实测水位对比
卫星 相关系数
(R)
显著性
(P)
均方根误
差(RMSE)/m
验证水
位个数
Envisat 0.822 4 P<0.01 0.083 2 75
Cryosat-2 0.822 9 P<0.01 0.107 7 39
Tab.1  卫星测高水位与地表实测水位相关性表
Fig.4  2003—2019年太湖水位时间序列图
Fig.5  太湖水位与月平均地表温度变化趋势图
Fig.6  太湖水位与月降水量变化趋势图
Fig.7  太湖水位变化与人口增长趋势图
Fig.8  太湖年水位变化与时间变化对比图
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