面向小流域管理的水土保持遥感监测方法研究

摘要

本论文通过深化和明确以小流域为单元的水土保持信息管理的内涵，面向区域尺度与水土保持监测业务需求，构建了水土保持监测指标体系，并以官厅水库上游宫家庄小流域为目标区域，采用遥感技术手段提取了各监测指标结果。从而从指标构建、提取方法到流域应用上实现了水土保持监测的一体化。 本论文的主要结论与创新点如下： (1)研究结果表明，以植被覆盖度与叶面积指数为代表的植被因子，不但是影响土壤侵蚀的关键环境因子，而且还是水土保持成效监测的最有效的度量因子。植被覆盖度表征了流域植被的水平密度结构，叶面积指数代表了植被垂直结构，两者综合作用构成了流域土壤侵蚀的抑制因子；而且水土保持治理措施与治理成效、尤其是生态成效又主要体现在了植被覆盖度与叶面积指数的改变上，成为水土保持监测的有效指标；同时这两个因子也隐含着破坏性极大的开发建设项目所造成的后果信息。从而两者作为水土保持监测的主要环境因子指标。 (2)构建水土保持指标体系过程中，不但要从水土保持监测内容选择指标因子，还要考虑各个监测指标的监测频率、监测空间尺度与合适的数据源。只有这样，才能构成完整、有机的水土保持监测指标体系。 (3)研究表明，由于水土保持措施的性质与表现方式的不同，并不是最小地物单元与影像像元大小相似即可基于高分辨率的影像监测所有水土保持措施。本文分析了不同水土保持措施的性质，明确了遥感监测的可行性。 (4)基于高空间分辨率的遥感影像，采用面向对象的影像分类方法，进行小流域水土保持措施与土地利用监测。监测结果精度验证表明，除流域北部存在灌木误分为乔木的情况外，其它类型的监测结果准确度均达到100％。 (5)宫家庄小流域水土保持监测结果表明，利用遥感与地理信息系统技术，构建完整的水土保持监测指标体系，可以快速实现以小流域为对象的、面向区域尺度或更大范围的水土保持治理监测。 (6)本文明确提出了面向小流域的水土保持监测信息管理的内涵，并在此基础上实现了以小流域为对象单元、面向区域尺度的水土保持管理信息系统，为区域尺度水土保持监测信息提供了多尺度、多数据源和不同分析手段的信息平台。 (7)参考水土保持“三区”划分—重点预防保护区、重点监督区与重点治理区，本文提出了进行水土保持监测时，需要根据目标小流域属于哪个类型区域，制定水土保持监测重心是水土保持治理监测、监督还是预防保护。也说明遥感技术不仅能够对重点治理区进行水土保持治理措施及其成效的监测，还可以对预防监督区进行开发建设项目的监测；从而不但为水土保持治理规划提供客观信息，还为水土保持执法部门提供开发建设项目实时信息。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和保保知识产权声明

1绪论

1.1.问题的提出

1.1.1.“两库”上游环境退化的需求

1.1.2.水土保持监测现状和发展方向

1.1.3.小流域信息管理的必要性

1.1.4.水土保持面临的机遇与挑战

1.1.5.面向小流域的水土保持监测的现实意义

1.2.相关概念及讨论

1.3.研究目标及内容

1.4.研究方法及技术流程

[参考文献]

2综述

2.1土壤侵蚀模型研究

2.1.1国外土壤侵蚀模型研究

2.1.2国内土壤侵蚀模型研究

2.1.3土壤侵蚀模型应用

2.1.4土壤侵蚀模型总结

2.2土壤侵蚀遥感监测方法

2.2.1目视解译分析方法

2.2.2基于遥感光谱反射值自动监测

2.2.3遥感监测方法总结

2.3水土保持监测与评价研究

2.4小流域管理信息系统研究

2.5环境因子遥感监测研究进展

2.5.1植被覆盖度

2.5.2叶面积指数

2.5.3土地利用

2.6本章小结

[参考文献]

3水土保持监测指标体系建立

3.1小流域信息管理内涵

3.2水土保持监测指标建立的目标及原则

3.3水土保持监测指标的建立

3.3.1环境指标

3.3.2开发建设项目指标

3.3.3土壤侵蚀指标

3.3.4小流域水土保持措施指标

3.3.5治理成效监测指标

3.4本章小结

[参考文献]

4数据准备

4.1研究区概况

4.2遥感影像数据源

4.2.1影像选择

4.2.2影像时相及目标

4.2.3遥感影像预处理

4.2.4图像融合

4.3小流域水土保持治理资料

4.4本章小结

5小流域水土保持监测指标提取

5.1环境因子提取

5.1.1植被因子

5.1.2地形因子

5.1.3土地利用遥感监测

5.2流域开发建设项目监测

5.3流域土壤侵蚀遥感监测

5.3.1基于规则模型土壤侵蚀遥感监测方法

5.3.2以部颁标准建立规则模型

5.3.3问题讨论

5.3.4改进的分级标准

5.4水土保持措施信息提取

5.4.1水土保持措施信息提取分析

5.4.2水土保持措施监测结果

5.5本章小结

[参考文献]

6小流域监测结果验证与分析

6.1监测结果验证

6.2小流域水土保持监测结论

6.3本章小结

7面向小流域管理的水土保持监测系统技术体系

7.1系统特点

7.2水土保持监测系统信息平台构建

7.2.1信息平台技术体系

7.2.2信息平台数据库建立

7.2.3数据库管理信息系统

7.2.4元数据库建立

7.3面向小流域水土保持信息管理系统实现

7.3.1系统目标

7.3.2系统功能结构

7.3.3系统功能

7.4本章小结

[参考文献]

8结论与展望

8.1结论与讨论

8.2创新与讨论

8.3展望

致谢

在读期间发表的论文

在读期间参加的项目