土地退化評價中土壤因子的遙感信息提取研究.pdf

1、土地退化研究目前已成為國內外土壤學、農(nóng)學、環(huán)境科學以及全球變化研究學界共同關注的熱點。其中，遙感成為土地退化綜合評價中獲取基礎評價因子數(shù)據(jù)不可或缺的技術。及時了解國內外土地退化研究的最新動向，并結合我國實際開展土地退化的遙感監(jiān)測指標提取與評價技術的研究工作，具有重要的學術價值和現(xiàn)實意義。本研究在對土地退化、土壤遙感研究涉及的理論和方法研究進展進行總結和綜述的基礎上，基于遙感技術，以干旱區(qū)環(huán)境為試驗基礎，探索土地退化評價中與土壤相關的評價

2、因子的信息提取方法，以期獲取具有現(xiàn)實意義和應用價值的基礎數(shù)據(jù)。 論文的主要成果與創(chuàng)新點包括：(1)以新疆艾比湖為實驗區(qū)進行了土壤遙感分類研究為了便于方法的建立和驗證，論文以具有典型干旱區(qū)特征的新疆艾比湖地區(qū)為實驗區(qū)，在現(xiàn)場調查和土壤發(fā)生學分類輔助數(shù)據(jù)的支持下，分析了實驗區(qū)土壤～景觀的遙感信息特征，建立了便于遙感分類的實驗區(qū)土壤分類系統(tǒng)和基于土壤-景觀模型的土壤遙感分類方法，并分析和評價了試驗效果。 實驗中，實驗區(qū)土壤遙感

3、分類系統(tǒng)的建立主要基于土壤發(fā)生學分類系統(tǒng)的土壤亞類，但為了便于遙感分類，根據(jù)遙感信息特征為主的分類特征J-M距離分析結果，對可分類別進行了合并整理。將待分的17類土壤進行刪除、合并，最終確定為9類，其中合并較多的主要是農(nóng)田植被景觀中的幾類土壤。 遙感數(shù)據(jù)采用ASTER和SPOT圖像，考慮其提供的遙感信息較豐富、空間分辨率較高，故分類方法采用高光譜遙感圖像分類常用的方法—光譜角度制圖，并以最大似然法監(jiān)督分類作為對比。分類結果經(jīng)混淆

4、矩陣分析表明，由于光譜與空間分辨率不足等原因引起光譜混合效應的限制，光譜角度制圖分類的總體精度(85.68﹪)比最大似然法(91.08﹪)稍差。但3種鹽堿化土壤類型因光譜特征差異明顯，其光譜角度制圖分類精度稍好于最大似然法，誤分和錯分誤差較小。 (2)土壤遙感分類方法在新疆區(qū)域的試驗應用以具有相似景觀環(huán)境特征、區(qū)域范圍更大的新疆為研究區(qū)進行了土壤遙感分類方法的應用試驗，探討較大范圍區(qū)域內該方法應用的效果。分類方法以艾比湖實驗區(qū)建

5、立的方法為參照，遙感數(shù)據(jù)采用了相應尺度的MODIS數(shù)據(jù)，輔助數(shù)據(jù)為1：100萬土壤數(shù)據(jù)庫。 考慮到土壤類型較多造成分類較復雜，試驗采用了土壤發(fā)生學分類系統(tǒng)的土類為基本分類單元。根據(jù)分類特征J-M距離分析，對景觀相似的黑氈土和黑鈣土、草甸土和潮土、草氈土和冷鈣土等進行了合并，待分類型最終確定為26類。 分類方法同樣采用了光譜角度制圖和最大似然法。分類結果經(jīng)混淆矩陣，最大似然法的效果明顯好于光譜角度制圖，總體分類精度分別為：

6、69.95﹪和40.61﹪。分類效果較實驗區(qū)降低的主要原因為：未進行詳細的基于遙感的土壤分類系統(tǒng)研究、訓練數(shù)據(jù)可靠性較低等。(3)基于土壤分類的土壤質地和土壤鹽堿化專題信息提取研究 在兩個尺度的區(qū)域土壤分類試驗的基礎上，重點對與土地退化關系密切的荒漠風沙土和鹽堿化土壤類型進行了深入分析，并對基于土壤分類的土壤質地和土壤鹽堿化專題信息提取的可行性進行探討，并取得了相應尺度的應用性數(shù)據(jù)成果。 對艾比湖實驗區(qū)實地采樣數(shù)據(jù)和輔助

7、土壤樣本數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，土壤類型和土壤質地分類在一定程度上存在對應關系，在沒有其他適合的方法進行大范圍土壤質地的調查的情況下，基于土壤類型提取的土壤質地專題數(shù)據(jù)具有一定的應用價值。研究通過分析新疆三個主要沙漠的遙感信息發(fā)現(xiàn)，三沙漠存在明顯的景觀和土壤質地差異。 在新疆范圍的區(qū)域鹽堿化信息提取中，采用了基于實驗區(qū)的光譜角度制圖方法，取得了總體分類精度為68.61﹪的鹽堿土亞類分類結果。但與其他調查數(shù)據(jù)對比，分類結果的面積較大，具

8、體誤差有待于進一步驗證。 (4)實驗區(qū)范圍的土壤鹽堿化遙感信息定量提取試驗及其應用研究借助于已進行的較詳細的地面調查數(shù)據(jù)，以新疆艾比湖實驗區(qū)為基礎，探索性地進行了基于地表景觀分析的區(qū)域土壤鹽堿化遙感信息定量提取試驗，并結合目視解譯方法獲取的實驗區(qū)多期土地利用數(shù)據(jù)，對實驗區(qū)土地利用動態(tài)規(guī)律和鹽堿化影響進行了分析。 土壤鹽堿化遙感信息定量提取試驗建立在分析實驗區(qū)鹽堿化量級和景觀關系基礎上，并將光譜角度制圖方法用于高分辨率多源

9、遙感數(shù)據(jù)和地形參數(shù)組成的高維特征集分類，通過區(qū)分鹽堿化控制下的景觀類別，間接提取了土壤鹽堿化的定量信息。該方法在小范圍的試驗區(qū)內取得了較好的效果，但因景觀差異、景觀—量化鹽堿信息不確定關系等因素的限制，在其他區(qū)域的推廣應用和定量化水平方面有待于深入研究。 土地利用動態(tài)研究采用了多年遙感解譯數(shù)據(jù)動態(tài)矩陣等方法，并結合2004年土壤鹽堿化遙感定量數(shù)據(jù)分析。結果表明，艾比湖地區(qū)近30年來土地利用變化最明顯的是進行了規(guī)模較大的人為墾荒和