玛纳斯河流域土壤盐渍化遥感与近感协同反演研究

摘要

土壤盐渍化已成为生态学，农学，地理学等众多学科关注的重要问题，尤其在干旱、半干旱区域。土壤盐渍化遥感监测技术是掌握土壤盐渍化空间分布和时间演变的重要手段，然而目前遥感数据获取土壤盐渍化的精度并不能满足各学科的需求。本研究基于遥感影像和地表同步观测数据，定性和定量分析了 Radarsat-2影像对土壤盐渍化信息表达的潜力，以尺度效应原理及遥感指数构建原理，分析了Landsat8对土壤盐渍化反演的遥感指数构建及改进，以期获取更高精度的土壤盐渍化遥感反演数据，为各学科提供基础数据服务。
　　本研究主要得出以下主要结论：
　　1.通过分析Radarsat-2后向散射系数影像特征得出HH、VV同向极化与VH、HV交叉极化下的后向系数值域有明显的差异性，后向散射系数图像与光学遥感影像相比，没有明显的地物几何特征，影像破碎，不易识别地物。HH、VV、HV、VH极化模式下的后向散射系数与土壤电导率的定量关系得出后向散射系数并不能够直接用于反演土壤盐渍化。Pauli极化分解后的极化合成图中，地物的几何信息得到了增强，研究认为极化分解能够使得土壤盐渍化信息在 PolSAR影像特征上得到更好的表达。
　　2.在耕地地表特征下无土壤盐渍化的生长状况良好，在光谱曲线上也表现出健康植被的生长特征；中度盐渍化和轻度盐渍化的光谱曲线差异性并不明显，但是，中度盐渍化条件下的植被生长明显受到抑制。在非耕地地表特征下，无土壤盐渍化条件下的植被生长状况良好，在近红外和绿光波段反射率较高；轻度土壤盐渍化对植被生长影响并不明显，光谱反射率曲线特征与无土壤盐渍化的差异性不大；中度和重度土壤盐渍化条件下的绿光波段反射率有较明显的波动，这与耕地条件下的植被光谱特征一致。
　　3. Landsat8_OLI影像的波段反射率特征分析得出，无盐渍化和轻度土壤盐渍化的光谱特征上， G波段在土壤盐渍化遥感反演的指数构建中要优于B波段的特征，NIR波段是无土壤盐渍化指数构建的必选波段；在中度和重度盐渍化中，B、G、R波段的相关性显著，其中G和R的相关性高于B和R的相关性，NIR波段与其余波段之间的相关性不明显，B和R在土壤盐渍化反演遥感指数构建中优于G和R，NIR的波段特征表明在重度盐渍化反演的遥感指数构建中并不可行。
　　4.在耕地地表特征下，NDVI与土壤电导率的相关性最高，R2为0.84，SI_1与土壤电导率的相关系数R2为0.82，NDVI优于SI_1；非耕地地表特征下，NDVI与土壤电导率的相关系数R2为0.78， SI_1与土壤电导率的相关系数R2为0.85，SI_1优于NDVI，这与波段分析的结果是一致。
　　5.归一化植被指数（NDVI）和第一盐分指数（SI_1）加入G波段进行改进，结果表明，增强的植被指数（MNDVI）在耕地地表特征下与土壤电导率的相关系数R2从0.84加到0.86，增强的盐分指数（MSI_1）在非耕地地表特征下与土壤电导率的相关系数R2从0.85增加到0.87，两个指数在不同的地表特征下都实现了与土壤电导率的增强作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究思路、内容、技术路线及创新点

第二章 盐渍化遥感监测的基本理论及原理

2.1 土壤盐渍化遥感监测的基本理论

2.2 雷达遥感的基本原理

2.3土壤电导率测量的基本理论

2.4 本章小结

第三章 研究区概况及数据资料

3.1 研究区概况

3.2 数据获取及预处理

3.3同步观测野外数据

3.4 本章小结

第四章 基于全极化Radarsat-2的土壤盐渍化遥感反演

4.1土壤盐渍化的Radarsat-2影像特征

4.2全极化Radarsat-2极化分解

4.3 本章小结

第五章基于光学遥感的土壤盐渍化遥感反演

5.1 土壤盐渍化光谱响应特征

5.2 土壤盐渍化Landsat8-OLI遥感影像特征分析

5.3本章小结

第六章 盐渍化遥感反演模型建立与分析

6.1土壤电导率遥感反演的遥感指数改进

6.2 土壤盐渍化遥感反演的结果分析与精度评价

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 不足与展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

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