基于遥感的海河流域下垫面变化研究

发布时间：2017-03-31 07:05

  本文关键词：基于遥感的海河流域下垫面变化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海河流域是全国7大水系中近2000年来下垫面变化最大的流域。下垫面条件改变,导致流域入渗、蒸发、径流过程改变,影响了流域水资源时空分布格局,从而影响区域水资源评价。基于入渗环节的海河流域下垫面变化情况研究是进一步研究其蒸发、径流过程的前提与基础。传统流域下垫面采用地面样点调查,空间分辨率有限,且难以全面描述下垫面异质性特征,数据更新困难。遥感技术的高空间分辨率、动态的植被盖度和不透水面等生态水文信息,为全面综合开展流域尺度下垫面监测提供可能。 本文利用卫星遥感信息宏观、动态、客观的优势,提取下垫面要素遥感信息,分析各要素变化情况；综合利用土壤数据、地形数据和地表覆盖数据,构建综合水文下垫面模型估算土壤饱和导水率,分析海河流域土壤饱和导水率变化。全文主要研究成果如下： (1)海河流域下垫面要素分析。 面积最大的坡度等级为缓斜坡,其次为陡坡和微斜坡；面积最小的坡度等级为平原,其次为垂直壁。海河流域各坡向中,正东坡向面积最大,其次为东南、正南坡向。 1980至2010年,耕地、草地和其他用地总减小面积分别为2.47万km2、0.48万km2、0.09万km2,年变化率分别为0.52%、0.39%和0.38%；林地、水域和建设用地增加面积分别为1.35万km2、0.23万km2和1.42万km2,年变化率分别为0.49%、1.56%和2.97%。 1980年至1990年,以中等植被覆盖度分布为主,1980年、1990年植被覆覆盖度为31%-70%的区域分别占流域总面积的35.9%和40.5%。2000年至2010年,高植被覆盖度区域逐渐占优,2000年、2010年植被覆盖度为71%-100%的区域分别占流域总面积的46.5%和45.0%。 1980年至2010年,不同等级的不透水面面积呈明显的上升趋势,不透水面面积所占流域面积的比例,由1980年的0.43%增加到1990年的0.91%,2000年该比例为1.08%,2010年该比例增加到2.88% (2)构建综合水文下垫面模型。 参考已有研究成果,分析土壤数据(砾石、砂粒、容重)、地形数据(坡度、坡向)、地表覆盖数据(植被覆盖度、不透水面盖度)对土壤饱和导水率的影响,构建关系方程进行数据转换并标准化处理,通过因子分析法构建综合水文下垫面模型,估算土壤饱和导水率。模型经评价具有较高精度。 (3)估算土壤饱和导水率,分析土壤饱和导水率变化情况。 根据综合水文下垫面模型估算1980年、1990年、2000年和2010年四期土壤饱和导水率,分析可知山前平原地带和北部山区土壤饱和导水率高,其他区域土壤饱和导水率较低。1980年至2010年,流域总体饱和导水率呈先减少后增加趋势。 本文构建的综合水文下垫面模型引入坡度坡向、植被覆盖度、不透水面盖度等遥感数据,既提高了土壤饱和导水率空间分辨率,且反映了土壤饱和导水率的空间差异特性。该模型能够通过更新遥感数据快速更新土壤饱和导水率数据,进而及时反映出土壤饱和导水率的时间变化。构建的综合水文下垫面模型经分析评价具有较高精度。利用遥感数据构建综合水文下垫面模型估算土壤饱和导水率,具有数据易获取、更新快、分辨率高等优势；同时,模型参数基于数据自身规律通过因子分析法确定,具有较为广泛的适用性。
【关键词】：遥感土地利用 植被覆盖度 不透水面盖度 Saxton模型 综合水文下垫面模型 海河流域
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P237;P333
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 1 引言12-26
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究目的和意义13-14
• 1.3 国内外研究进展14-22
• 1.3.1 地形数据研究进展14-16
• 1.3.2 土地利用/覆盖变化监测研究进展16-20
• 1.3.3 植被覆盖度监测研究进展20-21
• 1.3.4 不透水面盖度研究进展21-22
• 1.3.5 土壤饱和导水率研究进展22
• 1.4 研究的主要内容、重点及创新点22-24
• 1.4.1 研究的主要内容22-23
• 1.4.2 研究的重点23
• 1.4.3 研究的创新点23-24
• 1.5 研究方法和技术路线24-26
• 1.5.1 研究方法24
• 1.5.2 技术路线24-26
• 2 研究区概况、技术方法及数据预处理26-33
• 2.1 研究区概况26-27
• 2.2 流域分析的技术方法27-29
• 2.2.1 流域下垫面要素分析的技术方法27-28
• 2.2.2 土壤饱和导水率的传统技术方法28
• 2.2.3 综合水文下垫面模型构建的技术方法28-29
• 2.3 数据预处理29-33
• 2.3.1 数据差异分析29-31
• 2.3.2 数据一致性处理31
• 2.3.3 矢量数据预处理31-32
• 2.3.4 栅格数据预处理32
• 2.3.5 野外数据预处理32-33
• 3 基于遥感的海河流域下垫面信息提取与分析33-52
• 3.1 海河流域坡度坡向分析33-38
• 3.1.1 坡度坡向33-35
• 3.1.2 海河流域坡度分析35-37
• 3.1.3 海河流域坡向分析37-38
• 3.2 海河流域土地利用变化分析38-43
• 3.2.1 土地利用分类体系38
• 3.2.2 土地利用分类方法38-40
• 3.2.3 分类结果及精度评价40-41
• 3.2.4 海河流域近30年土地利用变化分析41-43
• 3.3 海河流域植被覆盖度变化分析43-47
• 3.3.1 植被覆盖度反演方法43-44
• 3.3.2 利用NDVI估算植被覆盖度44-45
• 3.3.3 海河流域近30年植被覆盖度变化分析45-47
• 3.4 海河流域不透水面盖度变化47-52
• 3.4.1 海河流域不透水面盖度提取47-49
• 3.4.2 海河流域近30年不透水面盖度变化分析49-52
• 4 海河流域土壤饱和导水率变化分析52-63
• 4.1 传统土壤饱和导水率估算方法52-53
• 4.2 综合水文下垫面模型构建53-59
• 4.2.1 Saxton模型估算土壤饱和导水率53-56
• 4.2.2 下垫面要素处理方案56-58
• 4.2.3 标准化处理58
• 4.2.4 综合水文下垫面模型58
• 4.2.5 精度评价58-59
• 4.3 海河流域近30年土壤饱和导水率变化分析59-63
• 4.3.1 估算结果及野外观测值59-61
• 4.3.2 空间分布61
• 4.3.3 时间过程61-63
• 5 结论与讨论63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 讨论63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文73

【参考文献】

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本文编号：279101