基于高分一号卫星数据的冲积扇砾石覆盖区自动提取方法研究

发布时间：2020-04-07 23:48

【摘要】：我国近三分之二的土地是丘陵和山区,冲积扇多分布在山前,它与人们的生活生产密切相关,同时冲积扇与泥石流在成因上紧密联系,极易发滑坡和泥石流等地质灾害,并且冲积扇分布区域通常存在松软土,其分布范围对工程地质选址影响较大;在油气方面,可以通过地表冲积扇的勘测进而推测地下冲积扇有利储层。因此在遥感上快速确定冲积扇砾石分布范围,对地质灾害防治、油气勘测及工程地质选址具有重要意义。论文研究了高分一号卫星数据在冲积扇砾石覆盖区自动提取中的应用,在了解冲积扇光谱特征以及研究区特点基础上,提出了一种冲积扇砾石分布区提取模型“FGDM”(Alluvial Fan Gravel Distribution area extraction Model)。其基本原理是,先选择冲洪积扇指数AFI、土壤亮度指数NDSI、植被指数NDVI三个指数作为主要因子,AFI指数通过红和近红波段的比值增大了冲积扇与其他地物的光谱差异;NDSI突出沙地信息;NDVI指数排除植被区域。将三个指数计算结果合成一个新的多波段影像,并对其进行主成分分析选取第一主成分。然后再利用多峰值直方图阈值确定冲积扇群砾石覆盖区域,并利用数学形态学滤波去除细小的杂点和空洞;接着,通过研究区DEM数据提取冲积扇之间的扇间凹地,并最终确定单个冲积扇砾石覆盖区范围。论文以新疆巴音郭楞蒙古自治州和硕地区重点冲积扇为例,在自动配准、图像融合等预处理的基础上,采用FGDM对其进行了提取;此外,作为对比,还采取结合目视解译和野外工作对冲积扇覆盖区提取精度进行分析。最后将提取结果与野外验证及目视解译进行对比,FGDM提取的冲积扇与目视解译以及野外验证的结果符合。通过野外验证和目视解译对比分析可以得出结论,本文设计的自动提取方法切实可行,效果良好,并实现了在冲积扇群划分单个冲积扇边界。该技术有两个创新点,一是提出了冲积扇砾石覆盖区提取的综合指数,二是高分地貌分析技术提高了冲积扇砾石覆盖区的提取精度。
【图文】：

城市分布,分布带,新疆,冲洪积扇

并分布着大量城市及人口；但同时也是地质灾害频发的区域（如图1-1 所示，全国主要冲洪积扇分布带数据来自中国国家地理，地质灾害数据源自2016 年全国地质灾害通报）。从图中可看出新疆的冲洪积扇分布最为广袤，作为研究区极其合适。新疆位于亚欧大陆中部，幅员辽阔，面积约 166 万平方公里，同时新疆的山地面积在我国也是最大省份之一，约为 75 万平方公里（卢刚等，2005），占据新疆总土地面积 45%左右。北部的阿尔泰山脉，南部的昆仑山脉，其中天山横贯新疆中部，准格尔盆地在天山北，塔里木盆地在其南，形成“三山夹两盆”的格局。地貌以山地、盆地周边平原、盆地中部广阔的沙漠等三大类型为主（张同良，2006）。天山山麓分布着辽阔的一系列冲洪积扇群相连接的扇群，新疆大部分城市分布其上，如天山中段北麓的乌鲁木齐、天山北麓中段的石河子市以及天山南麓和硕、和静等城市；以及广大的瓜果蔬菜棉花等生产基地，大都都分布在天山山麓山前冲、洪积扇平原上。同时冲洪积扇与泥石流在成因上密切相关，因此山前冲、洪积扇是泥石流、滑塌等地质灾害频发的区域，一旦发生泥石流等地质灾害往往造

冲积扇相

图 1-2 冲积扇相带划分（据张纪中，1985）扇根：处在沟头和冲积扇顶端断崖处，其坡度一般较大，一般为 5°-10°流沉积为止（陈建强等，2004）。当湍急的水流冲出沟口，其搬运能力下石最先停留下来；同时还发育有主槽，山口方向正对着其顶端，流沟布满，展布呈放射状，沟间滩在其间分布，略高于流沟，，沉积物为漫洪期物质分选差、粒径大泥质砾石。扇顶的一侧或两侧分布着的是侧缘槽，沉积物和流沟及沟间滩相似；扇凸起部分是漫洪带，在特大洪流时沉积，沉积物粒径比主槽和侧缘槽小，质砂砾岩或含砂泥岩（张纪中，1985）。扇中：扇中占冲积扇大部分面积，占据冲积扇中部，多为漫流沉积，砂增大。主槽至扇中部位有多个分支，称辫流线，其也是流沟的归并，和扇槽中流沟一样呈放射状展布；辫流砂岛位于辫流线中部或边缘，呈砾石滩展
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P237

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