基于DEM与遥感影像数据的梯田信息强化表达研究

发布时间：2017-09-03 07:23

  本文关键词：基于DEM与遥感影像数据的梯田信息强化表达研究

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【摘要】：梯田作为一种自然—人工复合地形,是有效的水土保持措施,是古代劳动人民生产实践的伟大创造,黄土高原作为水土流失严重地区,梯田是该地区耕地的重要存在形式,现有DEM数据因分辨率等因素造成梯田信息表达缺失,影响梯田水土保持作用的评估。对梯田信息进行强化表达,能够突出梯田特征信息,满足地表形态表达及水土保持研究需要。以现有DEM数据梯田信息表达不充分性作为切入点,实际梯田研究区为依托,以黄龙样区梯田为例对梯田DEM快速构建法进行介绍与使用,在分析基于真实田坎梯田DEM构建方法特点的基础上提出基于田面边界的梯田DEM构建方法,使用Python脚本制作了梯田DEM构建工具。为研究不同梯田DEM构建方法对真实地表的表达效果,使用庄浪样区RTK实测数据进行模型检验,结果表明基于田面边界的梯田DEM构建方法在实现梯田DEM构建从而达到梯田信息强化表达方面具有更好效果。梯田特征研究有助于梯田信息强化表达,选择三处梯田研究区,高分辨率遥感影像上量取梯田田面宽度,并获取采样点坡度,对采样数据使用Excel软件及SPSS软件进行回归分析,获得田面宽度与坡度数学函数关系。根据函数关系以坡度因子为自变量,梯田田面宽度为因变量,进行梯田田面宽度“反演”,对田面宽度“反演”结果进行聚类分析,同时将田面宽度、高程、坡度数据进行假彩色合成表达,有效增强影像信息量,从而实现面向田面宽度特征梯田信息强化表达研究。从高分辨率遥感影像上挖掘梯田信息进而实现梯田信息强化表达,在强化表达方式上主要涉及梯田DEM构建、面向田面宽度特征梯田信息强化表达两方面研究,梯田信息强化表达研究可使得梯田信息更加丰富、表达方式更加多样,主要得到了以下几点结论：1)现有DEM数据具有梯田信息表达缺失特点,不能够有效表达梯田信息,但同时具有有效特征可应用于梯田信息强化表达；2)依据现有DEM数据对地表起伏的继承性,从高分影像获取田块数目、田面边界等信息,通过梯田DEM构建方法实现梯田DEM的构建,基于真实田坎的梯田DEM构建方法基础之上提出的基于梯田田面边界梯田DEM构建方法由于利用更多遥感信息,使得构建效果更加精确；3)从遥感影像上获取田面宽度信息,利用田面变化与坡度地形因子两者变化同步性,面向田面宽度特征进行梯田信息强化表达研究,将数学函数关系、遥感处理与表达方法应用其中,反演结果的聚类分析对梯田修建区选择具有重要意义。将田面宽度、高程、坡度数据进行假彩色合成,能有效提高梯田信息表达效果,实现DEM梯田信息增强,实现多数据结合表达。
【关键词】：梯田DEM 梯田信息强化表达 基于田面边界梯田DEM构建方法 遥感影像 坡度
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P208;P237
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究目的与意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 DEM构建方法及精细表达研究14-16
• 1.2.2 梯田DEM表达研究16-17
• 1.2.3 梯田相关特征信息表达及强化表达的其他方面17-18
• 1.3 研究内容及特点18-20
• 1.3.1 研究内容18-19
• 1.3.2 研究特点19-20
• 1.4 论文组织结构20-22
• 第二章 研究基础与方法22-34
• 2.1 实验样区及数据基础22-27
• 2.1.1 实验样区选择22
• 2.1.2 实验样区介绍22-26
• 2.1.3 样区梯田特征26-27
• 2.2 相关理论基础27-31
• 2.2.1 梯田信息强化表达27-28
• 2.2.2 等高线隔断线及其地理意义28-30
• 2.2.3 梯田DEM快速构建方法30
• 2.2.4 基于田面边界的梯田DEM构建方法30-31
• 2.3 技术路线31-33
• 2.4 实验环境及支持33-34
• 第三章 现有DEM数据梯田信息表达的不充分性及有效特征保留34-46
• 3.1 现有DEM数据梯田信息表达不充分性定性研究34-36
• 3.1.1 从数据生成过程探究现有DEM数据对真实梯田地表面的表达特点34-35
• 3.1.2 以黄龙样区梯田为例探究等高线数据的分布特征35-36
• 3.2 现有DEM数据梯田信息表达不充分性定量研究36-43
• 3.2.1 基于等高线隔断线的现有等高线数据特征的探查分析36-41
• 3.2.2 梯田分布区等高线隔断线统计特征分析41-42
• 3.2.3 梯田区域等高线特征分析42-43
• 3.3 现有DEM数据信息对梯田信息强化表达的有效特征分析43-45
• 3.3.1 等高线数据对地表变化起伏趋势的保留43-44
• 3.3.2 田面变化与现有DEM数据关系探讨44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 基于梯田DEM构建梯田信息强化表达研究46-61
• 4.1 实验相关数据46-47
• 4.2 梯田DEM构建47-52
• 4.2.1 快速梯田DEM构建47-49
• 4.2.2 基于田面边界的梯田DEM构建49-52
• 4.3 梯田DEM构建方法的Python实现52-58
• 4.3.1 快速梯田DEM构建Pyhon脚本实现53-56
• 4.3.2 基于田面边界的梯田DEM构建方法的Pyhon脚本实现56-58
• 4.4 结果与分析58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 不同梯田DEM构建方法的精度研究61-69
• 5.1 基于“真实”梯田地表面5m分辨率DEM构建及特征分析61-63
• 5.1.1 Hutchinson插值方法构建“真实”梯田表面61-62
• 5.1.2 5m分辨率DEM数据的生成62
• 5.1.3 5m分辨率DEM数据对梯田信息的表达62-63
• 5.2 基于5m分辨率DEM数据的不同梯田DEM构建方法研究63-65
• 5.2.1 快速梯田DEM构建63-65
• 5.2.2 基于田面边界的梯田DEM构建65
• 5.3 基于不同遥感影像信息的梯田DEM地形信息增强效果的比较分析65-67
• 5.4 本章小结67-69
• 第六章 面向田面宽度特征梯田信息强化表达研究69-77
• 6.1 研究区域及样点采集69-70
• 6.2 田面宽度与坡度数学关系的统计分析70-73
• 6.3 田面宽度反演结果及分析73-74
• 6.4 ISODATA分类及假彩色合成结果74-75
• 6.5 本章小结75-77
• 第七章 结论与讨论77-78
• 7.1 结论与讨论77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果83-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：783641