基于多时相遥感影像的盐渍化农田表层土壤水分反演研究
发布时间：2021-05-18 22:44
土壤水分对农业生产具有重要意义,对其监测一直是人们十分关注的问题,遥感技术以其频繁和持久的提供地表区域信息的优势,将成为区域土壤水分监测的主要手段。本文以盐渍化灌区—河套灌区为研究区,采用2013年多时相Landsat8遥感影像数据,结合野外采样和室内试验,应用决策树分类法对研究区域土地利用类型、主要作物和林草地的植被结构和盐渍化程度进行分类。研究年内不同植被覆盖区域下表层土壤水分反演方法的适用性,确定年内不同植被覆盖区域下表层土壤水分时空分布格局。研究结果对河套灌区遥感监测表层土壤水分的时空变化具有理论意义和应用价值。通过室内试验和野外观测,首先分析确定了农田与盐荒地表层土壤盐渍化类型,农田表层土壤的盐渍化类型以硫酸盐—氯化物为主,盐荒地表层土壤的盐渍化类型以氯化物为主,主要成分以氯化钠为主。并分析了土壤质地、土壤水分、土壤盐分对土壤反射率的影响,探明了影响土壤反射率的主要因素为土壤水分和土壤盐分,发现春季返盐高峰期,盐分是影响土壤反射率的主要因素。以多时相Landsat8遥感影像为数据源,采用决策树分类法提取不同作物生育阶段遥感影像的植被覆盖区域,通过叠加分析确定了研究区域完整植被...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.1.1 我国粮食生产的自然资源制约因素
1.1.2 灌区灌溉现状及存在的问题
1.1.3 农田土壤水分监测的重要性
1.2 国内外研究进展
1.2.1 土壤光谱特性的影响因素研究进展
1.2.2 裸露或低植被覆盖下土壤水分反演研究进展
1.2.2.1 基于可见光-近红外波段的土壤水分光谱法
1.2.2.2 基于NIR-RED特征空间的垂直干旱指数法
1.2.2.3 基于热红外波段的热惯量法
1.2.3 植被覆盖下土壤水分反演研究
1.2.3.1 基于可见光-近红外波段反射率的植被指数法
1.2.3.2 基于可见光-近红外与热红外波段的温度-植被指数法
1.2.3.3 温度植被干旱指数法TVDI的研究进展
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况、野外调查和室内试验
2.1 研究区概况
2.1.1 解放闸灌域基本概况
2.1.2 地形地貌及水文地质条件
2.1.3 自然条件
2.1.4 土壤条件
2.1.5 农作物种类
2.2 野外调查
2.2.1 农田盐渍化程度调查
2.2.2 野外光谱测量
2.2.3 作物种植结构调查
2.3 室内试验
2.3.1 土壤理化性质的测定
2.3.2 土壤室内光谱的测定
3 遥感数据的处理
3.1 LANDSAT8间介
3.2 辐射定标与表观反射率的转化
3.2.1 辐射定标
3.2.2 表观反射率转换
3.3 大气校正
3.3.1 太阳辐射和地球辐射
3.3.2 大气吸收与大气散射
3.3.3 大气校正
3.3.4 6S模型简介及应用
3.3.4.1 6S模型简介
3.3.4.2 6S模型的应用
3.3.5 大气校正前后图像比较
3.3.5.1 反射率比较
3.3.5.2 NDVI比较
3.3.5.3 原因分析
3.3.6 大气校正后图像与野外实测光谱比较
4 土壤盐渍化特征分析
4.1 土壤含盐量及盐分组成分析
4.1.1 土壤全盐量
4.1.2 土壤盐分阴离子构成分析
4.1.3 土壤盐分阳离子构成分析
4.1.4 土壤盐分构成分析
4.2 土壤全盐量与电导率的关系
4.3 土壤阳离子交换量分析
4.4 土壤碱度分析
4.5 小结
5 土壤质地、盐分、水分对土壤光谱的影响
5.1 风干土壤质地对土壤光谱的影响
5.1.1 土壤质地分析
5.1.2 土壤粘粒、粉粒、砂粒含量与土壤光谱反射率的相关性分析
5.1.3 粘粒、粉粒、砂粒含量与光谱反射率各种变换形式的相关性分析
5.2 风干土壤盐分对土壤光谱的影响
5.3 对风干土壤模拟不同含水率对土壤光谱的影响
5.4 土壤水分、盐分对土壤野外光谱的影响
5.5 小结
6 地物分类
6.1 遥感图像分类简介及图像融合
6.1.1 基于专家知识的决策树分类
6.1.2 遥感图像融合
6.2 决策分类树
6.3 植被覆盖区域与非植被覆盖区域的区分
6.3.1 NDVI阈值(判别是否有植被生长)的确定
6.3.1.1 纯裸土像元的原始NDVI_(soil)的确定
6.3.1.2 纯植被像元的原始NDVI_(veg)的确定
6.3.1.3 NDVI阂值(判别是否有植被生长)的确定
6.3.2 解放闸灌域2013年有无植被覆盖区域分类
6.4 无植被覆盖土地利用分类
6.5 植被覆盖下土地利用分类
6.5.1 农田种植结构分类
6.5.2 不同程度盐渍化农田分类
6.5.2.1 盐渍化土壤图像及光谱特征
6.5.2.2 不同程度盐渍化农田分类
6.6 分类图像精度评价
6.6.1 分类图像精度评价方法
6.6.2 分类图像精度评价
6.7 小结
7 裸地或低植被覆盖农田表层土壤水分反演
7.1 缨帽变换
7.2 SMMRS土壤水分监测模型
7.2.1 SMMRS土壤水分监测模型简介
7.2.2 土壤线简介
7.2.3 土壤线的提取
7.2.4 SMMRS土壤水分监测模型计算
7.3 湿度与SMMRS土壤水分监测模型的关系分析
7.3.1 4-6农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.2 5-22、6-7农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.3 10-29农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.4 裸地或低植被覆盖农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.4 农田土壤湿度分量、SMMRS值与土壤含水率的关系分析
7.5 小结
8 植被覆盖农田表层土壤含水率反演
8.1. TVDI法原理介绍及计算流程
8.1.1 TVDI法原理介绍
8.1.2 TVDI计算流程
8.2 地表温度的反演
8.2.1 地表温度的反演方法
8.2.2 植被覆盖度的计算
8.2.3 地表比辐射率的估计
8.2.3.1 地表比辐射率的估计方法
8.2.3.2 地表比辐射率的估计
8.2.4 温度为T_s的黑体辐射亮度计算
8.2.5 地表温度的反演
8.3 植被指数NDVI、EVI、GVI关系分析
8.4 TVDI的计算
8.4.1 植被指数与地表温度特征空间散点图
8.4.2 特征空间散点图干湿边提取
8.4.3 干湿边方程拟合
8.5 TVDI值与土壤含水量的关系
8.5.1 由NDVI计算的TVDI值与土壤含水量的关系
8.5.2 由EVI计算的TVDI值与土壤含水量的关系
8.6 小结
9 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3194611
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.1.1 我国粮食生产的自然资源制约因素
1.1.2 灌区灌溉现状及存在的问题
1.1.3 农田土壤水分监测的重要性
1.2 国内外研究进展
1.2.1 土壤光谱特性的影响因素研究进展
1.2.2 裸露或低植被覆盖下土壤水分反演研究进展
1.2.2.1 基于可见光-近红外波段的土壤水分光谱法
1.2.2.2 基于NIR-RED特征空间的垂直干旱指数法
1.2.2.3 基于热红外波段的热惯量法
1.2.3 植被覆盖下土壤水分反演研究
1.2.3.1 基于可见光-近红外波段反射率的植被指数法
1.2.3.2 基于可见光-近红外与热红外波段的温度-植被指数法
1.2.3.3 温度植被干旱指数法TVDI的研究进展
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况、野外调查和室内试验
2.1 研究区概况
2.1.1 解放闸灌域基本概况
2.1.2 地形地貌及水文地质条件
2.1.3 自然条件
2.1.4 土壤条件
2.1.5 农作物种类
2.2 野外调查
2.2.1 农田盐渍化程度调查
2.2.2 野外光谱测量
2.2.3 作物种植结构调查
2.3 室内试验
2.3.1 土壤理化性质的测定
2.3.2 土壤室内光谱的测定
3 遥感数据的处理
3.1 LANDSAT8间介
3.2 辐射定标与表观反射率的转化
3.2.1 辐射定标
3.2.2 表观反射率转换
3.3 大气校正
3.3.1 太阳辐射和地球辐射
3.3.2 大气吸收与大气散射
3.3.3 大气校正
3.3.4 6S模型简介及应用
3.3.4.1 6S模型简介
3.3.4.2 6S模型的应用
3.3.5 大气校正前后图像比较
3.3.5.1 反射率比较
3.3.5.2 NDVI比较
3.3.5.3 原因分析
3.3.6 大气校正后图像与野外实测光谱比较
4 土壤盐渍化特征分析
4.1 土壤含盐量及盐分组成分析
4.1.1 土壤全盐量
4.1.2 土壤盐分阴离子构成分析
4.1.3 土壤盐分阳离子构成分析
4.1.4 土壤盐分构成分析
4.2 土壤全盐量与电导率的关系
4.3 土壤阳离子交换量分析
4.4 土壤碱度分析
4.5 小结
5 土壤质地、盐分、水分对土壤光谱的影响
5.1 风干土壤质地对土壤光谱的影响
5.1.1 土壤质地分析
5.1.2 土壤粘粒、粉粒、砂粒含量与土壤光谱反射率的相关性分析
5.1.3 粘粒、粉粒、砂粒含量与光谱反射率各种变换形式的相关性分析
5.2 风干土壤盐分对土壤光谱的影响
5.3 对风干土壤模拟不同含水率对土壤光谱的影响
5.4 土壤水分、盐分对土壤野外光谱的影响
5.5 小结
6 地物分类
6.1 遥感图像分类简介及图像融合
6.1.1 基于专家知识的决策树分类
6.1.2 遥感图像融合
6.2 决策分类树
6.3 植被覆盖区域与非植被覆盖区域的区分
6.3.1 NDVI阈值(判别是否有植被生长)的确定
6.3.1.1 纯裸土像元的原始NDVI_(soil)的确定
6.3.1.2 纯植被像元的原始NDVI_(veg)的确定
6.3.1.3 NDVI阂值(判别是否有植被生长)的确定
6.3.2 解放闸灌域2013年有无植被覆盖区域分类
6.4 无植被覆盖土地利用分类
6.5 植被覆盖下土地利用分类
6.5.1 农田种植结构分类
6.5.2 不同程度盐渍化农田分类
6.5.2.1 盐渍化土壤图像及光谱特征
6.5.2.2 不同程度盐渍化农田分类
6.6 分类图像精度评价
6.6.1 分类图像精度评价方法
6.6.2 分类图像精度评价
6.7 小结
7 裸地或低植被覆盖农田表层土壤水分反演
7.1 缨帽变换
7.2 SMMRS土壤水分监测模型
7.2.1 SMMRS土壤水分监测模型简介
7.2.2 土壤线简介
7.2.3 土壤线的提取
7.2.4 SMMRS土壤水分监测模型计算
7.3 湿度与SMMRS土壤水分监测模型的关系分析
7.3.1 4-6农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.2 5-22、6-7农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.3 10-29农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.3.4 裸地或低植被覆盖农田土壤湿度分量与SMMRS值关系分析
7.4 农田土壤湿度分量、SMMRS值与土壤含水率的关系分析
7.5 小结
8 植被覆盖农田表层土壤含水率反演
8.1. TVDI法原理介绍及计算流程
8.1.1 TVDI法原理介绍
8.1.2 TVDI计算流程
8.2 地表温度的反演
8.2.1 地表温度的反演方法
8.2.2 植被覆盖度的计算
8.2.3 地表比辐射率的估计
8.2.3.1 地表比辐射率的估计方法
8.2.3.2 地表比辐射率的估计
8.2.4 温度为T_s的黑体辐射亮度计算
8.2.5 地表温度的反演
8.3 植被指数NDVI、EVI、GVI关系分析
8.4 TVDI的计算
8.4.1 植被指数与地表温度特征空间散点图
8.4.2 特征空间散点图干湿边提取
8.4.3 干湿边方程拟合
8.5 TVDI值与土壤含水量的关系
8.5.1 由NDVI计算的TVDI值与土壤含水量的关系
8.5.2 由EVI计算的TVDI值与土壤含水量的关系
8.6 小结
9 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
本文编号：3194611
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3194611.html
