基于特征空间的土壤盐渍化遥感应用研究

发布时间：2020-07-07 09:59

【摘要】： 土壤盐渍化是干旱半干旱区土地退化的主要形式之一,其发生发展是一个气候、水文、母质、植被等诸多因素耦合的复杂动力学过程。通常在气候干旱、土壤蒸发强度大、地下水位高且含有较多可溶性盐类的地区,容易导致土壤盐渍化的发生。土壤盐渍化直接和间接地影响人类生存、社会稳定、农业生产、资源与环境可持续发展。正确评价或预防土壤盐渍化对促进农业生产和区域可持续发展具有重要的现实意义。遥感具有客观反映土壤盐渍化时空变化的监测能力,遥感监测土壤盐渍化研究取得了很大进步。然而随着定量遥感应用研究的发展,对盐渍化土壤像元尺度信息的定量化提取,已不能满足需求。同时,国内外盐渍化土壤遥感监测研究也表明,在复杂的地表环境下,单纯采用土壤光谱特征无法全面、准确的反映土壤盐渍化信息,其方法在土壤盐渍化监测中暴露出诸多问题,如盐分信息提取的不确定性、土壤盐分监测的滞后效应等,不能适应全面、动态的盐渍化土壤监测与盐分信息提取的迫切需求。因此有必要对图像识别算法加以修改或发展新的方法,以适应定量提取区域尺度盐渍化土壤信息的新要求。研究基于波谱分解技术基础,有效利用作为盐渍化土壤遥感监测中三个关键指标—土壤盐渍化光谱特征、植被覆盖特征和土壤水分含量特征,同时解决以往传统遥感监测土壤盐渍化的弊端—混合像元问题;在特征空间理论支持下尝试构建了二、三维特征空间土壤盐渍化遥感监测模型,并利用实测数据验证分析,结果表明: 1.研究土壤盐渍化分布区域内盐分含量、植被和土壤水分三者之间的相互制约性,在此基础之上构建VF-SF特征空间、SWC-VF空间及SWC-SF特征空间等二维特征空间,在分析散点图特征与土壤盐渍化过程的关系之后建立相应的土壤盐渍化遥感监测模型VSSI、SVSI和SSSI。利用野外土壤盐分采样点,提取出相应遥感图像上模型预测值,将两者进行相关分析,结果显示,1)三种土壤盐渍化监测模型能够较好的指示地表A层(0-10cm)土壤盐渍化程度,反演精度较高。其中SVSI模型对表层土壤盐分含量较为敏感,VSSI模型和SSSI模型次之。2)对于B层(10-30cm)和C层(30-50cm),三种土壤盐渍化遥感监测模型效果总体上低于A层,B层土壤盐分相关性要高于C层,相关性最低的为C层。2.深入挖掘多维遥感信息,同时考虑土壤盐渍化过程中多重响应参量,在三维特征空间下构建SVWSI和SDI土壤盐渍化遥感监测模型模型,通过试验对比与分析,对不同程度盐渍化土壤敏感性要高于VSSI、SVSI、和SSSI ,A层(0-10cm)相关系数达到R2=0.8325和R2=0.8646。基于不同维数特征空间构建的土壤盐渍化遥感监测模型能反映盐渍化土壤地表盐量组合及其变化信息,具有明确的生物物理意义,并且指标简单、易于获取、有利于土壤盐渍化的定量分析与监测,对今后干旱区盐渍地信息提取以及动态监测研究具有重要意义。
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S156.4
【图文】：

遥感图像,三维空间

域、特定的应用目标以及特定的遥感图像r、多少数量的Endmember、取什么样的成败的关键。通常以均方根误差RMS和残0≤f≤1的标准，来评价Endmember选择决定最终分析精度的关键。混合像元是实地测量或者直接从光谱库获得。二inimum Noise Fraction,MNF)变化进行数进行像元纯度计算(Pixel Purity index，Endmember[66]。置(即，端元坐标)，遗憾的是，只通过查，所以

端元,实景,盐霜

viualizer in2006 viualizer in 2007灰色土壤盐渍地端元盐霜植被图4-14 端元实景图Fig.4-14 Pictures of endmembers2006年-端元反射率00.050.10.150.20.250.30.350.40.451 2 3 4 5 6波段射率反水体农田盐霜灰色盐壳2007年-端元反射率00.050.10.150.20.250.30.350.41 2 3 4 5 6波段射反率水体农田盐霜灰色盐壳图4-15 2006年7月地物端元反射率图图4-16 2007年7月地物端元反射率图Fig.4-15 The reflectance of four endmembers Fig.4-16 The reflectance of four endmembersin 2006 in 2007经过设定阈值，选取“纯净像元”，显示于MNF变换后前3个波段构建的三维空间。图4-12为2006年N维散点图，其中红色散点为植被端元，绿色散点的为

端元,像元,植被丰度,亮区

将选取的端元带入到模型中，进行约束限制求解，得到研究区内不同地物类型丰度图和 RMS 误差图，各地物丰度图以灰度图像显示，图中较亮的区域代表某一种地物在此像元所占比例较高，反之暗色区域代表该地物在此像元分布所占比例较小。在 RMS 误差图像中，较亮区域说明误差较大，较暗区域说明误差较小，以下是研究区内的带有约束条件分解后各端元丰度图。a.水体、湿地丰度 b.植被丰度

【参考文献】