摘要
水生植物的动态分布可以反映水域生态环境的变化，掌握水生植物的时空分布情况对湖泊的管理与监测具有重要意义。在自然因素和人为干扰下，水生植被的生存环境遭到了严重破坏，植被分布面积逐渐减少。遥感以其大范围、高响应等优势，成为监测水生植物研究的重要技术手段。本研究以东湖为研究对象，基于长时序Landsat影像数据，结合归一化水体指数、绿度指数和藻类指数，利用决策树分类方法，构建了武汉东湖水生植物的提取模型，绘制了东湖2020年挺水/浮水植物和沉水植物的季节分布图和1990-2020年31期年际分布图，同时分析了气象和水质因子与东湖水生植物的关系，探讨了东湖近30年东湖水生植物的动态变化原因。本文主要结论如下： （1）决策树模型能较为准确地获取东湖水生植物的分布情况。通过分析挺水/浮水植物、沉水植物和水体的光谱特征，构建不同水生植物的特征光谱指数，基于CART决策树算法，建立东湖水生植物提取模型，经检验，模型总体精度为82.29%，Kappa系数为72.39%。 （2）东湖水生植物的生长具有季节性变化特征。通过分析2020年东湖水生植物2月、4月、8月、10月的面积变化可知，春季水生植物开始生长，夏季东湖水生植物的生长面积逐渐扩大，秋季水生植物开始衰落，冬季水生植物的分布面积达到最低点。 （3）1990-2020年东湖水生植物的空间分布年际变化较大。1990-2020年东湖水生植物面积变化可分为3个阶段：第一阶段（1990-1996年）挺水/浮水植物的生长面积先减少后增大，而沉水植物的生长面积持续增加；第二阶段（1997-2015年）沉水植物与挺水/浮水植物的面积年际波动较大，在此期间，东湖水生植物最大面积为2.61km2，最小面积仅为0.49km2，其中1998、2001、2003、2005、2006和2010年这几年中水生植物的面积大幅度减少；第三阶段（2016-2020年）东湖水生植物逐渐恢复，挺水/浮水植物的生长面积增加了30%，沉水植物的生长面积增加了18%。在空间分布上，2011年前东湖水生植物较为零散地分布于各子湖岸边处，2011年后，东湖水生植物呈现大面积成片生长。 （4）气象因子对东湖水生植物生长的影响较小，水质因子对东湖水生植物生长的影响较大。通过分析30年来水生植物生长面积分别于年平均气温和年平均降水量的关系，发现年平均气温和年平均降水量与东湖水生植物的相关性较低。东湖中有水生植物的分布区域和无水生植物的分布区域的环境指标存在差异，总磷、总氮、水深、透明度和浊度均可能影响水生植物的生长。东湖水生植物变化原因分析表明，渔业养殖、水质变化及人工种植水生植物活动是影响东湖水生植物演变的主要原因。
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