岷江上游毛儿盖地区生态水信息指标参数遥感量化研究

摘要

“生态水(层)”指地球表面包括植被叶面、根系、腐殖层、表层植被根系土壤层以及植物体本身所截留或涵养的水量，在水文循环系统中占有重要地位。本文选择岷江上游毛儿盖地区为试验区，根据水文学、生态学、植物学、地物波谱学等理论和方法，利用遥感和GIS等高科技手段，从四维空间研究生态水(层)性质、功能、空间分布特征和动态转化过程，创建生态水(层)信息指标参数遥感反演模型，探索生态水(层)资源定量研究的理论及方法，具重要学术意义和实用价值。论文主要成果与创新点如下： 1．在前人研究成果基础上，针对不同季节对生态水(层)的影响差异，采用多时相多类型遥感图像、野外实测光谱、室内实验和常规观测等数据，初步建立了生态水(层)信息指标参数体系，对其中的植被冠层截留量、植被含水量、土壤含水量和生态水涵养模数进行了定量反演； 2．在对试验区植被叶面积指数、植被覆盖度等地表参数遥感信息反演的基础上，对生态水植被冠层截留量进行了测算。验证结果表明，植被冠层截留量与降雨状况、植被类型、植被郁闭度等因素关系密切。 3．通过对比分析各光谱指数法与植被含水量的相关关系，选用SR光谱指数作为特征参数建立了植被含水量遥感信息模型，并对植被含水量进行反演计算。通过实测值与模拟值间的对照分析表明，所建遥感信息模型比较理想，模型的反演精度较高。 4．建立了基于土壤水分光谱法的土壤含水量模型，采用实验区实测数据、2000年生态环境本底遥感调查数据以及同课题组(简季博士等，2006)的资料对其验证分析，表明该模型反演结果能反映研究区土壤含水量实际状况。 5．初步建立了生态水涵养模数遥感信息反演模型，并利用该模型和研究区不同时相、不同类型遥感图像数据对生态水进行了定量测算。综合评价表明，该模型反演结果能真实的反映生态水(层)的空间分布特征。 生态水是维持生态环境正常功能的水体，难以量化，一般方法很难获得其资源量。本文提出以植被为中心的生态水(层)遥感定量研究，不但丰富生态环境理论研究，也将推动水资源演变与水循环理论和技术方法研究，拓宽遥感技术应用研究领域，对西部大开发乃至全国生态环境研究具重要科学意义和巨大的潜在经济价值。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1选题依据及研究意义

1.1.1生态水的概念与构成特点

1.1.2生态水层在环境中的作用及研究意义

1.2国内外研究状况

1.2.1定量遥感的研究现状

1.2.2森林水源涵养机理和对径流影响的研究

1.2.3 “3S”技术在森林水文方面的研究现状

1.2.4本区域研究现状和进展

1.3论文研究内容、技术路线与创新

1.3.1研究内容

1.3.2技术流程

1.3.3论文创新点

1.4研究区概况

第2章生态水层遥感研究的理论依据

2.1生态水层遥感监测的物理基础

2.1.1黑体辐射

2.1.2地物反射波谱特征

2.2生态水层典型地物的光谱特性

2.2.1植被冠层的光谱特性

2.2.2土壤的光谱特征分析

2.2.3水体的光谱特征

第3章数据的获取和处理

3.1遥感数据特征

3.2野外地面实测数据

3.2.1野外光谱数据测量

3.2.2样本采集与处理

3.2.3光谱数据的预处理

3.3遥感影像处理

3.3.1辐射校正

3.3.2几何校正

第4章生态水信息指标量化模型参量遥感反演

4.1植被指数的遥感反演

4.1.1植被指数的主要类型

4.1.2植被指数的遥感反演

4.2植被生物物理参数遥感反演

4.2.1叶面积指数遥感反演

4.2.2植被覆盖度遥感反演

4.3其他相关参数的反演

4.3.1地表温度遥感反演

4.3.2穗帽变换中的亮度和湿度遥感反演

4.3.3叶面最大持水度

第5章生态水信息指标参数遥感量化模型建立及评价

5.1植被冠层截留模型

5.1.1植被冠层截留模型构建

5.1.2研究方法及参数计算

5.1.3植被冠层截留量反演

5.1.4模型验证及反演结果评价

5.2基于光谱指数法的植被含水量模型

5.2.1常用的光谱指数

5.2.2基于光谱指数法植被含水量模型建立与验证

5.2.3植被含水量遥感反演与综合评价

5.3基于土壤水分光谱法的土壤含水量模型

5.3.1土壤水份敏感波段选择与参数确定

5.3.2土壤含水量遥感模型建立

5.3.3土壤含水量的遥感反演与综合评价

5.4生态水涵养模数遥感反演模型的建立及评价

5.4.1生态水涵养模数的概念

5.4.2生态水涵养模数模型建立

5.4.3生态水涵养模数遥感定量反演与结果分析

5.4.4生态水涵养模数遥感反演模型的综合评价

结论与探讨

致谢

博士研究生期间参与的主要科研项目及公开发表的论文

参考文献