-野鸭湖实习报告

PAGEPAGE14野鸭湖湿地3S技术综合实习报告姓名：李含伦学号：1070900082年级：2007级3班专业：地理信息系统实习分组：第5组实习时间：2010年7月16日-26日首都师范大学资源环境与旅游学院目录一、 前言（描述实习目的、意义） 3二、实习区概况 31. 实习区气候特征 32. 实习区地形地貌特征 4三、实习工作方法与技术流程 5四、实习区主要优势植物群落及其光谱特征 7五、实习区湿地植被格局图和土地利用图件制作 10六、结论 12致谢 14参考文献 14前言2007级3班全体师生和院系其它老师及生科院的胡东老师于2010年7月16日前往北京市延庆县康庄镇野鸭湖湿地自然保护区进行野外3S综合实习并与2010年7月26日返回。由于老师的悉心指导和同学的无私帮助，我达到了实习的目的也额外收获了不少东西。实习目的：我们2007级GIS班同学已经进行了三年的GIS理论学习，但缺少3S实际工作经验，我们将实习目的设置如下：1.1巩固3S综合技术的基本理论，基本知识，和基本的实验技能1.2熟悉并熟练使用3S的主要支撑设备和常用软件，能够熟练运用3S技术解决实际的问题1.3培养野外开展实际工作的能力，进一步了解3S技术的主要应用领域和发展方向1.4熟悉3S工作的基本流程，强化应用3S解决实际问题的思路实习意义：2.1确确实实了解了3S工作的基本流程，并夯实了3s的基本知识。2.2锻炼了应用3S技术解决实际问题的能力2.3开拓了自己的视野，了解并学会使用植物光谱测定仪器，并知道了植物光谱曲线的用处。2.4增进了整个班级的集体意识，在这十几天的共同学习生活中，我们加深了同学之间，师生之间，以及我们班同学和研究生学哥学姐之间的友谊。二、实习区概况1.实习区气候特征野鸭湖保护区，位于北京市延庆县西北部的延庆镇、康庄镇、张山营镇和延庆农场交界处，地理位置东经115°46′’16″～115゜59′48〞，北纬40゜22′04〞～40°30′31〞之间。北、东、南三面环山，西南临官厅水库。本区原为延庆盆地东部妫水河、蔡家河下游，1955年建成官厅水库，形成巨大的人工湖泊湿地。野鸭湖大陆性季风气候特征明显，其四季分明，春季干旱，夏季雨热同季，降雨多集中于7、8、9三个月，年平均降水500mm左右；秋季天高气爽，冬季寒冷干燥，年平均气温9.0摄氏度，一月份平均气温-8.8摄氏度，7月份平均气温23.2摄氏度，极端最高气温39摄氏度。全年无霜期165天。2.实习区地形地貌特征野鸭湖湿地位于北山隆起构造区的延庆-昌平活动断裂区，海拔470~600米，其地势东北高，西南低，区内有大面积的酸性基岩出露，岩体的侵入受区域断裂方向的控制，中生代地壳活动剧烈。从地貌类型上来看，属于堆积构造地貌类型，主要由妫水河洪冲击形成，也称妫水平原，地势平坦，其下伏地层是湖相层和河相砂砾质互层，与延庆周围的洪积扇呈连续分布。野鸭湖湿地属于永定河水系，由妫水河冲洪积而成。妫水河发源于延庆县黑汉岭西北的大吉祥村，在香村营以南与古城河汇合，最终在西南大路村流入官厅水库。野鸭湖保护区湿地由官厅水库和妫水河干支流、河流上的库、塘及其周边沼泽、季节性泛滥地组成，这些湿地由妫水河相连或通过泛滥而形成。因此，野鸭湖的各块湿地实际上是由妫水河连接的一个整体。保护区为三面环山的盆地，在北京市的土壤改良利用分区中，属延庆盆地褐土、潮褐土、褐土性土区，母质为洪积物、洪积冲积物及黄土母质。土壤为褐土、褐土性土及潮褐土、中部有部分潮土和盐潮土，土壤肥力较低。图1实习区地理位置3.水文特征：野鸭湖湿地属于永定河水系，由妫水河冲洪积而成。妫水河发源于延庆县黑汉岭西北的大吉祥村，在香村营以南与古城河汇合，最终在西南大路村流入官厅水库。野鸭湖保护区湿地由官厅水库和妫水河干支流、河流上的库、塘及其周边沼泽、季节性泛滥地组成，这些湿地由妫水河相连或通过泛滥而形成。因此，野鸭湖的各块湿地实际上是由妫水河连接的一个整体。现在野鸭湖湿地水资源不甚丰富，据介绍现在湿地中水分多来自官厅水库。4.植物资源：野鸭湖湿地广泛分布着各种水生、湿生和陆生植物。据统计野鸭湖湿地高等植物有89科231属389种，占北京市科、属、种数的52.7%、26.6%和18.9%。其中苔藓植物16种，隶属9科9属；蕨类8种，隶属5科5属；裸子植物7种，隶属3科5属；被子植物358种，隶属72科212属[1]。本组工作区内的康西草原，气候比较干旱，植物种群较少，主要有（牛鞭草，猪毛菜，旱生芦苇，在东部耕作区，植物以粮食作物玉米为主，树种主要是经济林木加拿大杨，小叶杨，和部分果树（主要是杏树，苹果树等）。5.社会经济状况：实习区内经济状况一般。西部有两个旅游景点——康西草原、野鸭湖湿地公园。东部时典型的华北农村，主要是依靠农业，夏季种植作物主要是玉米，果树，和牧草。东部其它组的工作区内也有几个养殖场，东部第五组工作区内有一个养马场。三、实习工作方法与技术流程1.数据源：GeoEye-1高分辨率商业卫星于2008年9月6日成功发射，该卫星具有分辨率高、测土能力强、重访周期短等特点。该卫星在实现大面积成图项目、细微地物解译与判读等方面优势突出。该卫星有五个波段分别是：红（分辨率1.65米）、绿（分辨率1.65米）、蓝（分辨率1.65米）、近红外（分辨率1.65米）、全色（分辨率0.41米）。重访周期2~3天。幅宽15Km*15Km。轨道周期98min。数据采集能力700000km2/天。遥感数据波段组合为：RGB分别对应遥感影像的1、4、2波段。即：将蓝波段赋予红色，绿波段赋予蓝色，近红外波段赋予绿色。由于水体对蓝色波段反射较强，随着波长的增加水体吸收波的能力增加，到近红外波段几乎以吸收为主，故在处理后的影像上水体呈现红色。植被对近红外波段的反射能力最强，近红外波段又被赋予绿色，故植被在遥感影像上呈现绿色。2.硬件工具：GPS，笔记本电脑，光谱仪。3.软件工具：ArcMap、ArcCatalog、光谱仪自带软件、office办公软件。4.参考坐标系统：WGS-1984-UTM-Zone-50N。5.本组路线：图2五组考察植物群落所行走路线图3：考察植物利用行走路线图4：光谱反射测定行走路线图6.本组工作流程：我们组第一天和第二天和其它组一样跟着老师跑图、记录各种植物，晚上回来整理并识记各种植物。在第二天晚上我们组开始设计路线和进行路线分工。第三天便开始了野外样点数据采集（主要是定点、记录属性、画图、拍照等）。然后我们应用ArcGIS软件，根据遥感图像和我们采集的数据开始对植被和土地利用进行矢量化处理，并对矢量的结果进行拓扑纠错，属性录入。最后编辑成图。另外我们组从第四天开始进行植被光谱测定，我们先向唐明师兄学习光谱测定知识和基本方法，然后轮流测定20余种植物光谱和岩石光谱、水光谱、土壤光谱，最后用老师配备的电脑将测定的结果输出成文本文档格式然后使用excel表格软件进行图件制作和分析。图5：第五种工作流程7.土地利用现状分类体系：表1土地利用现状分类体系一级类二级类一级编码名称二级编码名称01耕地011水田01耕地012水浇地01耕地013旱地02园地021果园02园地022茶园02园地023其它园地03林地031有林地03林地032灌木林地03林地033其它林地04草地041天然牧草地04草地042人工牧草地04草地043其它草地05商服用地051批发零售用地05商服用地052住宿餐饮用地05商服用地053商务金融用地05商服用地054其它商服用地06工矿仓储用地061工业用地06工矿仓储用地062采矿用地06工矿仓储用地063仓储用地07住宅用地071城镇住宅用地07住宅用地072农村宅基地08公共管理与公共服务用地081机关团体用地08公共管理与公共服务用地082新闻出版用地08公共管理与公共服务用地082科教用地08公共管理与公共服务用地083医疗慈善用地08公共管理与公共服务用地084文体娱乐用地08公共管理与公共服务用地085文体娱乐用地08公共管理与公共服务用地086公共设施用地08公共管理与公共服务用地087公园绿地08公共管理与公共服务用地088风景名胜设施用地09特殊用地091军事设施用地09特殊用地092使领馆用地09特殊用地093监教场所用地09特殊用地094宗教用地09特殊用地095殡葬用地10交通运输用地101铁路用地10交通运输用地102公路用地10交通运输用地103街巷用地10交通运输用地104农村道路10交通运输用地105机场用地10交通运输用地106港口码头用地10交通运输用地107管道运输用地11水域及水利设施用地111河流水面11水域及水利设施用地112湖泊水面11水域及水利设施用地113水库水面11水域及水利设施用地114坑塘水面11水域及水利设施用地115沿海滩涂11水域及水利设施用地116内陆滩涂11水域及水利设施用地117沟渠11水域及水利设施用地118水工建设用地11水域及水利设施用地119冰川和永久积雪12其它用地121空闲地12其它用地122设施农用地12其它用地123田坎12其它用地124盐碱地12其它用地125沼泽地12其它用地126沙地12其它用地127裸地四、实习区主要优势植物群落及其光谱特征我们组大概测了20余种植物光谱和水体反射光谱，土壤反射光谱，岩石反射光谱，每种植物光谱选定不同地方测定三次，每次测出10条光谱，先导出这些光谱曲线，求平均，然后进行分析。我们发现我们测定的所有植物光谱都符合三峰两谷的特征，但不同的植物，同种植物不同含水量、植物的不同生长期都会造成植物光谱的不同，下面举几个例子展示一下我们测定光谱的成果。野爱蒿光谱反射曲线：图6：野爱蒿光谱反射率如图我们组测定的野爱蒿光谱曲线，野爱蒿在<520nm（蓝紫波段）吸收能力强反射能力差，在520nm~600nm（绿色光谱波段）吸收能力减弱反射能力增强形成反射峰，在600nm~720nm（红橙光）波段吸收能力增强反射能力减弱又形成一个反射低谷。在近红外波段植物对光谱反射率突然升高形成反射陡坡。图7：枯黄白草和嫩绿白草光谱对比白草2白草1如图上下两条曲线都是白草的反射率曲线，上面是白草1、下面是白草2。白草1叶子枯黄干燥含水量低，白草二叶子嫩绿，含水量高。从上图可以看出同种植物涨势越好对光谱的反射能力越差，对光谱的吸收能力越强。白草2白草1旱生芦苇水生芦苇旱生芦苇水生芦苇图8：水生芦苇和旱生芦苇光谱对比如图：旱生芦苇和水生芦苇对比。水生芦苇比旱生芦苇三峰两谷特征更明显。在小于720nm的波段水生芦苇比旱生芦苇反射率低，说明在该波段水生芦苇吸收光波的能力比较强。在大于720nm水生芦苇陡坎比旱生芦苇更明显。五、实习区湿地植被格局图和土地利用图件制作我们组组员采取先外业后内业，遥感影像数据和实地考察相结合的方法收集植物群落分布和土地利用现状的信息，对遥感影像进行了细致入微的矢量化和录入属性工作。本组同学共记录267个GPS样点；康西草原植物群落部分共138个多边形，区分27种植物群落；土地利用部分共矢量化了443块多边形，区分了17种土地利用类型。成果如下图：图9：第五组植物群落分布格局图图10：土地利用分布格局六、结论我们组的群落分布的工作区主要集中在康西草原的南半部分，由于东西长，南北短我们将康西草原的（我们的工作区部分）上下分成两部分，去的时候走上部分，回来的时候走下部分。对于上下两部分我们采用“Z”字型的走法，以求用最简单的方法、最省体力的方法遍历工作区的每一个部分，实验证明我们采用的方法时卓有成效的。对于小的斑块部分，我们记录了斑块的几何中心点，并简单记录了它的形状、方位和半径，记录优势种群（2-4个）、伴生种群、高度、覆盖度、坐标等信息，并在图上大概勾勒其轮廓。对于大的斑块我们采用定边界的方法，记录明显的拐点坐标，记录东西南北四个方向的优势种群、伴生种群、高度、覆盖度等，用这样的方法大致定出各个植物群落的边界，这样的方法测出的结果和遥感影响的吻合较好。在我们组的康西草原工作区部分有明显的紫色条带，我们经考察发现这些是植被覆盖率非常低的道路，因此我们初步的判定图上的紫色程度和地面的裸露程度有关，地面裸露程度越高越高紫色程度就越高。后来我们有在图上找了几个紫色的，边界明显的斑块得到的结果跟我们预测的结果一直，因此我们建立解译标志，非常窄的紫色长条就当作道路。在康西草原我们的工作区东侧有边界明显的泛紫的斑块，我们考察发现这里是植被覆盖率较低土壤裸露程度较高的区域，主要物种时猪毛菜。而猪毛菜又是碱性植物，说明这里的土壤碱性较强并不太适合植物生长。同样我们也发现了大面积的稀疏的柽柳，柽柳下植被覆盖率也很低，同样在遥感影像上呈现紫色较强。这也验证了我们的假设。另外我们在图上也发现了紫色很弱，呈现暗绿色的区域，这些地区的植被覆盖率比较高，但是植被绿色并不强，亮度较差。经考察这里都是页面呈绿黑色的小叶杨、柽柳等。造成这样的结果是由植被覆盖率高，植被叶面反射率有很低造成的。在我们组，康西草原上比较偏北的地方有一条东西延伸的亮绿色的呈现树枝状的条带。如图：这个区域与其他区域有非常明显的不同。我们对这个区域进行了重点的考察。该地区植被高度都在80cm以上，非常茂密，覆盖率接近100%，主要植被有鹅绒藤、苘麻、大刺菜、芦苇、披碱草等，非常茂密。这种现象的出线说明该区域的土壤水分含量高。我们重点考察也发现该区域地势中间低，两侧高。我们推测这个区域可能曾经是干涸的河道，或者曾经是湖底或库地地势低洼的沟槽。图11：树枝状的亮绿色的条带，地势中间低两侧高经过以上的考察和我们已经获得的经验，在耕作区我们做了如下的推断，较规则的绿色区域可能时玉米，大面积紫色的规则区域可能是植被覆盖率低其它作物。但是经过我们的实地考察发现实际的情况并不是这样。大面积的规则的紫色区域时玉米，而大面积的亮绿色区域是植被覆盖率很高的加拿大杨。后来我问了其他同学我们的数据获取的日期——一个月以前，我们才恍然大悟。一个月以前，该区域小麦刚刚收割，而玉米还没有长起来，玉米的幼苗不能将大面积的土地覆盖，故呈现紫色。而对于大面积的加拿大杨四十天以前也是绿色故在图像上呈现亮绿色。图12：绿色区域是加拿大杨，紫色区域是长满玉米的的耕地在这块区域内又有非常细的绿色条带，经考察发现这些很细的条带大部分是田间小道或是地坎，上面无农作物覆盖，无人管理长满了杂草像鹅绒藤、地肤、苘麻、的报告、灰绿藜等（也有的地坎或道路旁边是人工种植的树木）。如图：图13