土地退化評(píng)價(jià)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(nèi)外土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及全球變化研究學(xué)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)。其中，遙感成為土地退化綜合評(píng)價(jià)中獲取基礎(chǔ)評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)不可或缺的技術(shù)。及時(shí)了解國內(nèi)外土地退化研究的最新動(dòng)向，并結(jié)合我國實(shí)際開展土地退化的遙感監(jiān)測指標(biāo)提取與評(píng)價(jià)技術(shù)的研究工作，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本研究在對(duì)土地退化、土壤遙感研究涉及的理論和方法研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)和綜述的基礎(chǔ)上，基于遙感技術(shù)，以干旱區(qū)環(huán)境為試驗(yàn)基礎(chǔ)，探索土地退化評(píng)價(jià)中與土壤相關(guān)的評(píng)價(jià)

2、因子的信息提取方法，以期獲取具有現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 論文的主要成果與創(chuàng)新點(diǎn)包括：(1)以新疆艾比湖為實(shí)驗(yàn)區(qū)進(jìn)行了土壤遙感分類研究為了便于方法的建立和驗(yàn)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(shí)驗(yàn)區(qū)，在現(xiàn)場調(diào)查和土壤發(fā)生學(xué)分類輔助數(shù)據(jù)的支持下，分析了實(shí)驗(yàn)區(qū)土壤～景觀的遙感信息特征，建立了便于遙感分類的實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)了試驗(yàn)效果。 實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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(xué)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(jié)果，對(duì)可分類別進(jìn)行了合并整理。將待分的17類土壤進(jìn)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(duì)比。分類結(jié)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(yīng)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(cuò)分誤差較小。 (2)土壤遙感分類方法在新疆區(qū)域的試驗(yàn)應(yīng)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(jìn)行了土壤遙感分類方法的應(yīng)用試驗(yàn)，探討較大范圍區(qū)域內(nèi)該方法應(yīng)用的效果。分類方法以艾比湖實(shí)驗(yàn)區(qū)建

5、立的方法為參照，遙感數(shù)據(jù)采用了相應(yīng)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(fù)雜，試驗(yàn)采用了土壤發(fā)生學(xué)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(duì)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(jìn)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(jié)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(shí)驗(yàn)區(qū)降低的主要原因?yàn)椋何催M(jìn)行詳細(xì)的基于遙感的土壤分類系統(tǒng)研究、訓(xùn)練數(shù)據(jù)可靠性較低等。(3)基于土壤分類的土壤質(zhì)地和土壤鹽堿化專題信息提取研究 在兩個(gè)尺度的區(qū)域土壤分類試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)與土地退化關(guān)系密切的荒漠風(fēng)沙土和鹽堿化土壤類型進(jìn)行了深入分析，并對(duì)基于土壤分類的土壤質(zhì)地和土壤鹽堿化專題信息提取的可行性進(jìn)行探討，并取得了相應(yīng)尺度的應(yīng)用性數(shù)據(jù)成果。 對(duì)艾比湖實(shí)驗(yàn)區(qū)實(shí)地采樣數(shù)據(jù)和輔助

7、土壤樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，土壤類型和土壤質(zhì)地分類在一定程度上存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，在沒有其他適合的方法進(jìn)行大范圍土壤質(zhì)地的調(diào)查的情況下，基于土壤類型提取的土壤質(zhì)地專題數(shù)據(jù)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。研究通過分析新疆三個(gè)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(zhì)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(shí)驗(yàn)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(jié)果。但與其他調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)比，分類結(jié)果的面積較大，具

8、體誤差有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。 (4)實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍的土壤鹽堿化遙感信息定量提取試驗(yàn)及其應(yīng)用研究借助于已進(jìn)行的較詳細(xì)的地面調(diào)查數(shù)據(jù)，以新疆艾比湖實(shí)驗(yàn)區(qū)為基礎(chǔ)，探索性地進(jìn)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(yàn)，并結(jié)合目視解譯方法獲取的實(shí)驗(yàn)區(qū)多期土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)規(guī)律和鹽堿化影響進(jìn)行了分析。 土壤鹽堿化遙感信息定量提取試驗(yàn)建立在分析實(shí)驗(yàn)區(qū)鹽堿化量級(jí)和景觀關(guān)系基礎(chǔ)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(yàn)區(qū)內(nèi)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(guān)系等因素的限制，在其他區(qū)域的推廣應(yīng)用和定量化水平方面有待于深入研究。 土地利用動(dòng)態(tài)研究采用了多年遙感解譯數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)矩陣等方法，并結(jié)合2004年土壤鹽堿化遙感定量數(shù)據(jù)分析。結(jié)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(jìn)行了規(guī)模較大的人為墾荒和