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1、基于灰色模型的湖泊轮廓变化趋势预测宋秀秀贾振红(新疆大学信息科学与工程学院,新疆乌鲁木齐830046)摘要：为了预测湖泊轮廓随着时间变化的趋势，选取章江头木错湖为研究对象，对其不同时期的LandsatMSS/TM/ETM+,CBERSCCD遥感影像进行该湖泊的边界信息提取，获得该湖泊轮廓图谱。在研究区域中间选择一个原点，并以此做射线，得到预测所需的原始数据。建立灰色预测模型，对所得数据进行预测分析，得到湖泊轮廓变化的预测图，并对预测结果进行验证，最终结果表明本文的研究方法对湖泊轮廓变化趋势的预测具有一定的合理性和有效性。关键词：湖泊轮廓；趋势预测；遥感影像；射线
2、取点；灰色预测引言湖泊作为生产生活的重要水源地，是大自然赋予人类的“天然宝库”，在过去数十年间不堪重负，萎缩、污染严重。在过去的50年间，拥有近3000个天然湖泊的中国已减少了约1000个内陆湖泊，平均每年有20个天然湖泊消亡；过去的40年间，全国湖泊富营养化面积激增了约60倍。湖泊生态功能严重退化。一些地区对湖泊资源的不合理开发利用，破坏了湖泊生态系统平衡，导致湖泊生物多样性锐减，湖区植被衰退，湖周土地沙化，湿地严重萎缩，湖泊系统急剧退化，严重威胁着周边地区生态安全。日益严重的湖泊环境问题向我们敲响了警钟。近年来我国在治理一些“重症”湖泊上已投入巨资，地方政府
3、也投入了大量人力、物力、财力治理辖区内湖泊，但由于湖泊流域水资源管理体制低效，缺少系统化和高效的湖泊流域水资源管理设计，湖泊治理依然收效甚微。湖泊作为生态系统变化最重要的指标之一,研究湖泊变化对分析整个生态系统变化具有指导性的价值。目前国内外对湖泊变化的研究主要是针对湖泊的水文特征、演化特征，影响湖泊的气候特征的变化，时空格局的演变及影响因素等方面[1]万玮,肖鹏峰,冯学智,李晖.近30年来青藏高原羌塘地区东南部湖泊变化遥感分析[J].湖泊科学,2010年,22（6）:874-881.[2]李均力,盛永伟.青藏高原内陆湖泊变化的遥感制图[J].湖泊科学,2011
4、年,23（3）:311-320.，另外还有对湖泊面积变化的预测[3]朱刚,高会军,曾光.近35a来新疆干旱区湖泊变化及原因分析[J].干旱区地理,2015年,38（1）:103-110.。本文主要是从湖泊轮廓的变化进行研究，给出一个更加明确、量化的预测结果，向人们展示了湖泊下一步将要形成的轮廓，使决策者们对于湖泊进一步的演化趋势有一个更加宏观的认识。本文选取了章江头木错湖作为研究对象，该湖泊位于青海格尔木市，巴颜喀拉山的山间盆地内。水位4396.00m，长6.7km，最大宽6.6km，平均宽2.98km，面积为20.0km2。湖区属于青南高寒草原半干旱气候，年均
5、气温-4.0~-2.0℃，年降水量100~150mm。集水面积为400.0km2，补给系数为20.0。湖水主要依赖于周边小河补给，水量较小；丰水期湖水流出经由格涌曲，汇入格尔木河。章江头木错湖位于达布逊流域，是格尔木河上游季节性内陆吞吐湖。本文通过卫星获取了章江头木错湖四个不同时期的遥感影像图，对其进行水体检测并结合人工目视解译修正,从而获取其四个时期的变化信息，利用地学信息图谱方法建立该湖泊的变化图谱[4]李晖,肖鹏峰,冯学智.近30年三江源地区湖泊变化图谱与面积变化[J].湖泊科学,2010年,22（6）:862-873.。通过对湖泊的边界信息提取得到该湖的
6、轮廓图[5]蒋锦刚,李爱农,邓伟.多时相遥感影像提取湖泊边界信息的融合算法[J].湖泊科学,2009年,21（2）:264-271.[6]胡争光,王祎婷,池天河.基于混合像元分解和双边界提取的湖泊面积变化监测[J].遥感应用,2007年,3:34-38.，从而得到预测的原始数据，并建立了灰色模型对其进行预测[7]梁志林,李静.基于GM（1，1）和系统动力学模型的河南省人口模拟比较[J].中国管理信息化,2013年,16（15）:42-43.，并进行结果的检验，证明了该方法对湖泊轮廓预测的合理性和有效性。灰色模型灰色系统理论是中国著名学者邓聚龙教授在1982年创立
7、的一门新兴横断学科[8]邓聚龙.灰色系统理论教程［M］.武汉:华中理工大学出版社,1992．，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统为研究对象，主要通过对部分已知信息的生成、开发，提取有价值的信息，实现对系统运行规律的正确认识和确切描述，并进行科学预测。一般地说，社会系统、经济系统、生态系统都是灰色系统。例如物价系统，导致物价上涨的因素很多，但已知的却不多，因此对物价这一灰色系统的预测可以用灰色预测方法。所以本文对湖泊轮廓的预测也是采用的此方法，只考虑了距离因素，没有考虑其它影响因素。对灰色系统建立的预测模型称为灰色模型(Grey
8、Model)，简称GM模
