基于多源遥感的石漠化地区土壤水分反演研究

发布时间：2020-03-23 15:40

【摘要】：土壤水是生态系统维系中不可或缺的组成部分,由于喀斯特地区特有的二元三维空间结构系统,使得地表土壤水尤其珍贵,对喀斯特地区土壤水的监测具有重要意义。研究以关岭-贞丰花江示范区所属的喀斯特高原峡谷区为研究对象,基于Sentinel-1A和Landsat 8 OLI遥感影像,利用“水云模型”剔除地表植被层对土壤水遥感监测的影响,结合野外实测数据,构建土壤水遥感反演模型。并运用多源遥感中不同极化方式与不同指数参数的结合,对比不同组合下的反演结果;其中通过对比不同覆盖度下的不同组合方式,得到土壤含水量反演模型中最佳组合方式,使反演结果更具全面性,最终进行精度验证。反演得到研究区内整体土壤含水量的分布情况,结合不同季节、不同石漠化等级,分析研究区土壤含水量的时空变化,结果表明:(1)“水云模型”能够较好去除植被层对土壤水反演的影响,基于Sentinel-1不同极化反演的土壤后向散射系数分别和Landsat 8 OLI数据计算得到的三种指数进行反演,即六种组合下的反演模型。结果发现,六种组合均有显著性,对比之下VV极化反演效果要优于VH极化。其中VV+NDVI、VV+NDWI、VV+NDWI2整体反演程度非常相近,VV+NDWI2反演得到的相关性系数相对较高,R=0.59;VV+NDVI反演结果次之,相关性系数R=0.58。而VH+NDVI、VH+NDWI、VH+NDWI2反演后R值都偏低。(2)结合研究区地表植被覆盖情况,将研究区根据不同覆盖类型分为:低覆盖度(裸地、复垦地)、中覆盖(园地、草地、低灌木林等)、高覆盖度(有林地、高密度灌木等)三大区域。采集样点按不同覆盖度及不同植被类型进行拟合分析,结果显示在不同覆盖度下VV+NDVI最为稳定,进行精度评价R值为0.66。(3)将研究区内土壤表层中含水量占比情况分为7层:0~10%、10~20%、20~30%、30~40%、40~50%、50~60%、60%,区内土壤表层中含水量大部分区域土壤表层含水量处于30~40%,土壤水较高的区域(除水体外)主要分布在低海拔地区,而山顶处的土壤含水量处于20%以下;除受海拔影响之外,区内沟谷周围的土壤水分较高,呈垂直于海拔梯度分布,空间格局上具有随海拔的梯度变化以及不同微地貌类型分布的双重影响。对比不同季节发现,9月份土壤含水量整体数值较高。(4)根据不同石漠化等级分析土壤含水量的变化情况,发现其存在明显的变化特征。无石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化的土壤含水在20~50%之间,部分地区土壤含水量在50~60%之间;重度石漠化、极强石漠化,相对含水量比较分散;非喀斯特区域土壤含水量相对较高且较为稳定,主要分布在30~50%之间。(5)探究不同石漠化治理工程与不同季节下土壤含水量的变化特征发现,在生态环境极脆弱易破坏难修复的喀斯特石漠化地区,人为干预的治理工程石漠化显得尤为重要。其中,防护林、坡改梯土壤含水量季节变化相对稳定;人工草地、水保林、经果林土壤含水量随季节性变化明显、人为干扰程度较大;封山育林区受季节影响程度显著,在一定时间内仍需加强保护。
【图文】：

行政区划图,关岭,贞丰,示范区

究区概况与数据预处理研究区概况1 地理范围花江峡谷石漠化综合治理示范区（105°36′30″-46′30″E、25°39′13″-41′00″N）省关岭县和贞丰县交界处的北盘江流域花江峡谷两侧，以高原峡谷为主的喀斯特地貌单元，2016），山高坡陡，喀斯特发育典型，河流溶蚀冲刷明显，基岩裸露率高，植被覆盖度瘠薄，生境干旱，生态脆弱，地表土壤侵蚀和地下漏失突出，石漠化严重，光热资源丰富的喀斯特干热河谷生态环境，面积为 5161.65hm2（图 2-1）。

关岭,示范区,贞丰

关岭-贞丰花江示范区DEM图
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP79;S152.7

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