综合利用雷达影像和光学影像的泥炭沼泽（peatlands）分布遥感分类研究
发布时间：2020-09-22 18:40
泥炭沼泽是重要的湿地类型之一,其独特的生态功能对维持区域生态平衡和可持续发展具有重要的作用;同时,因其碳储量巨大在全球气候变化和生态系统平衡中也占着举足轻重的地位。目前,随着人类活动范围和强度不断的增加,大量的泥炭沼泽湿地减少和退化现象日趋严重。为更好的保护现有的泥炭沼泽资源、减少泥炭沼泽的破坏和制定科学的管理措施,确定泥炭沼泽的空间分布是其前提和基础。结合遥感技术,实现泥炭沼泽空间分布制图对泥炭沼泽的保护和管理具有重要的研究和现实意义。东北地区由于其适宜的气候、地形地貌、地质、土壤、水文等条件,泥炭沼泽广泛发育,是我国泥炭沼泽集中分布区域之一。由此,本研究选择东北地区三处泥炭沼泽典型分布区(大兴安岭、小兴安岭和长白山)为研究区,以Radarsat-2、ALOS PALSAR雷达影像和Landsat TM/OLI光学影像为主要数据源,在分析不同土地覆盖类型雷达后向散射系数特征的基础上,利用面向对象—决策树分类方法实现三个研究区的泥炭沼泽空间分布制图。首先,对比分析C波段和L波段雷达波束在不同极化方式下与L波段雷达波束在不同时相不同极化方式下所对应的不同土地覆盖类型雷达后向散射系数的特征差异;其次,对光学和雷达遥感影像进行面向对象多尺度分割,利用最优分割尺度模型确定最优分割尺度,并对分割完成对象进行特征参数计算;再次,利用J—M距离法选择最优分类波段;进而,在选取最优分类波段的基础上构建分类决策树完成泥炭沼泽空间分布制图和分类精度验证;最后,应用传统分类方法和不同数据源对各个研究区进行泥炭沼泽信息提取和分类精度验证,对比分析各种泥炭沼泽空间分布制图方案的优缺点。通过本研究,得出的主要结论如下:(1)不同沼泽类型在C波段和L波段雷达波束交叉极化方式(HV和VH)下雷达后向散射系数间差异较同极化方式(HH和VV)下雷达后向散射系数间差异更为明显,交叉极化(HV和VH)更利于泥炭沼泽与其他沼泽类型间的区分和识别。C波段的雷达影像更适于区分草本沼泽和不同泥炭沼泽类型,但不易区分郁闭型泥炭沼泽和木本沼泽;而L波段雷达影像可区分木本沼泽和郁闭型泥炭沼泽。(2)利用多时相L波段雷达影像可识别区分不同泥炭沼泽类型和其他沼泽类型。6月中旬与7月末不同泥炭沼泽类型间雷达后向散射系数的差异大于7月末与10月末两者之间的差异;6月中旬与7月末L波段HH极化方式下郁闭型泥炭沼泽与木本沼泽间的后向散射系数差异较明显,易于实现两者区分。(3)综合应用雷达和光学遥感影像数据源比仅应用光学影像实现泥炭沼泽空间分布制图的分类精度高。仅应用光学影像进行分类不同泥炭沼泽类型和泥炭沼泽与其他沼泽类型间混分错分现象严重,泥炭沼泽分类精度不足50%;而利用光学和雷达影像进行泥炭沼泽信息提取,泥炭沼泽分类精度可达80%以上。(4)应用面向对象—决策树分类方法比应用传统遥感分类方法所获得的分类精度高约5—10%。传统监督分类和非监督分类方法进行泥炭沼泽制图,精度验证两者间差异不大。
【学位单位】：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P237;P343.4
【部分图文】：
泥炭资源的分布主要集中在热带和北半球寒带地区（如图1-1 所示）。由此，基于遥感技术实现泥炭沼泽空间分布信息制图的主要研究区域也主要集中在寒带、热带和亚热带地区。例如 Boehm 和 Siegert（2000）综合应用多种遥感影像对 1991-1998 年印度尼西亚加里曼丹中部地区的热带森林泥炭沼泽进行了变化监测研究；Li 和 Chen（2005）对加拿大的全部自然湿地类型（包括泥炭沼泽）进行了遥感信息提取研究。Koh 等（2011）对热带地区泥炭沼泽被开垦为农田进行了研究。图 1-1 全球泥炭资源储量分布图（来源：The Global Peatland CO2Picture, 2009）而相对于热带、亚热带和北半球寒带地区，温带、寒温带地区与其在气温、降水、蒸发、热量条件等地理要素上具有较大的区别，由此，其泥炭沼泽发育的过程以及植被群落类型等也不同（马学慧等，2012）。例如我国东北地区的三江平
经济联系考虑，包括辽宁、吉林、黑龙江三省和内蒙古东部的呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市和赤峰市（简称内蒙古东四盟），地理坐标为东经115°30′~135°06′，北纬38°43′~53°34′（图2-1），面积约124万平方千米，是我国重要的农业和工业生产基地。该区北部和东部隔黑龙江、乌苏里江与俄罗斯相望，西部、西南部与蒙古人民共和国和河北省接壤，东南部隔鸭绿江、图们江与朝鲜民主主义人民共和国毗邻。南临渤海和黄海，是一个比较完整而又相对独立的自然地理区域（刘兴土，2005）。到2014年年末，全区共有人口1.21 108。图 2-1 东北地区位置及行政区划图
地区、长白山湿地区、三江平原湿地区、松嫩平原湿地区和辽河三角洲湿地区（刘兴土，2005）（图 2-2）。图2-2 东北地区湿地主要分区（刘兴土，2005）二、气候特征大气的温度以及热量主要是由气候条件决定的，地表的水分状况除了与地貌有关以为，很大程度上也取决于气候条件。水热条件是泥炭沼泽形成、发育的重要决定因素，直接影响到泥炭沼泽植物种类的组合及其生长发育、植物的分解强度、泥炭物质的聚集等，并且影响泥炭沼泽的水文条件，气候是形成泥炭沼泽的驱动力，也是泥炭沼泽形成的基础。本区宏观上属温带大陆性季风气候，其基本特征为：冬季漫长而严寒，夏季
本文编号：2824773
【学位单位】：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：P237;P343.4
【部分图文】：
泥炭资源的分布主要集中在热带和北半球寒带地区（如图1-1 所示）。由此，基于遥感技术实现泥炭沼泽空间分布信息制图的主要研究区域也主要集中在寒带、热带和亚热带地区。例如 Boehm 和 Siegert（2000）综合应用多种遥感影像对 1991-1998 年印度尼西亚加里曼丹中部地区的热带森林泥炭沼泽进行了变化监测研究；Li 和 Chen（2005）对加拿大的全部自然湿地类型（包括泥炭沼泽）进行了遥感信息提取研究。Koh 等（2011）对热带地区泥炭沼泽被开垦为农田进行了研究。图 1-1 全球泥炭资源储量分布图（来源：The Global Peatland CO2Picture, 2009）而相对于热带、亚热带和北半球寒带地区，温带、寒温带地区与其在气温、降水、蒸发、热量条件等地理要素上具有较大的区别，由此，其泥炭沼泽发育的过程以及植被群落类型等也不同（马学慧等，2012）。例如我国东北地区的三江平
经济联系考虑，包括辽宁、吉林、黑龙江三省和内蒙古东部的呼伦贝尔市、兴安盟、通辽市和赤峰市（简称内蒙古东四盟），地理坐标为东经115°30′~135°06′，北纬38°43′~53°34′（图2-1），面积约124万平方千米，是我国重要的农业和工业生产基地。该区北部和东部隔黑龙江、乌苏里江与俄罗斯相望，西部、西南部与蒙古人民共和国和河北省接壤，东南部隔鸭绿江、图们江与朝鲜民主主义人民共和国毗邻。南临渤海和黄海，是一个比较完整而又相对独立的自然地理区域（刘兴土，2005）。到2014年年末，全区共有人口1.21 108。图 2-1 东北地区位置及行政区划图
地区、长白山湿地区、三江平原湿地区、松嫩平原湿地区和辽河三角洲湿地区（刘兴土，2005）（图 2-2）。图2-2 东北地区湿地主要分区（刘兴土，2005）二、气候特征大气的温度以及热量主要是由气候条件决定的，地表的水分状况除了与地貌有关以为，很大程度上也取决于气候条件。水热条件是泥炭沼泽形成、发育的重要决定因素，直接影响到泥炭沼泽植物种类的组合及其生长发育、植物的分解强度、泥炭物质的聚集等，并且影响泥炭沼泽的水文条件，气候是形成泥炭沼泽的驱动力，也是泥炭沼泽形成的基础。本区宏观上属温带大陆性季风气候，其基本特征为：冬季漫长而严寒，夏季
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 何敏;张文君;王卫红;;面向对象的最优分割尺度计算模型[J];大地测量与地球动力学;2009年01期
本文编号：2824773
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