风蚀地表土壤颗粒图像表征及空间变异特征地研究

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1、分类号S152.3学校代码10129UDC631.4学号08204059风蚀地表土壤颗粒的图像表征及空间变异特征研究StudyonDigitalImageRepresentationsandSpatialHeterogeneityofSoilParticlesinWindErosionSurface申请人：高君亮学科门类：农学学科专业：水土保持与荒漠化防治研究方向：荒漠化防治指导教师：高永教授李玉宝副教授论文提交日期：二〇一一年五月课题资助本试验由国家林业局948项目“利用地面数值影像评价沙表粗化过程技术引进”(项目编号:2006-4-0

2、7)；国际科技合作项目（项目编号:2010DFA91930）；内蒙古农业大学科研创新团队（项目编号:NDTD2010-11）资助。摘要研究风蚀粗粒化地表土壤颗粒的空间分布状况对准确判断风蚀程度，进行荒漠化监测与评价以及科学地防治土壤风蚀具有重要的意义。本文基于数字图像处理软件与地统计学软件，对吉兰泰盐湖保护区风蚀粗粒化地表的土壤颗粒进行了半方差函数、分维数、Moran’sI系数及空间插值图分析，取得的主要结论如下：（1）应用数字图像处理技术提取风蚀地表土壤颗粒较佳的技术流程为：图像格式转换→图像裁剪→图像降噪处理→图像灰度值拉伸处理→图像

3、色彩变换→图像格式二次转换→图像分割处理→图像聚类分析→图像去除分析→栅格图像矢量化→矢量化后数据获取。（2）应用数字图像处理技术和筛分法所获取的风蚀地表土壤颗粒的百分含量之间存在极显著的线性相关关系。（3）白刺（NitrariatangutorumBobr.）灌丛不可蚀、半可蚀、高度可蚀颗粒的半方差函数模型分别为高斯模型、指数模型、球状模型；沙冬青（Ammopiptanthusmongolicus(Maxim.)Chengf.）灌丛不可蚀、半可蚀、高度可蚀颗粒的半方差函数模型分别为球状模型、高斯模型、指数模型；采样地1不可蚀、半可蚀颗粒

4、的半方差函数模型均为高斯模型，而高度可蚀颗粒的半方差函数模型为指数模型；采样地2不可蚀、半可蚀、高度可蚀颗粒的半方差函数模型均为指数模型。（4）白刺灌丛、沙冬青灌丛、采样地1以及采样地2中，不可蚀、半可蚀及高度可蚀颗粒的分维数分别为：1.663、1.902、1.608；1.678、1.769、1.617；1.824、1.787、1.881；1.886、1.956、1.929。（5）白刺灌丛、沙冬青灌丛、采样地1中，三个粒径土壤颗粒的Moran’sI系数随采样距离增大整体上均呈线性下降趋势，而采样地2中，三个粒径土壤颗粒的Moran’sI系

5、数不断在0的左右发生随机波动变化。（6）白刺灌丛和沙冬青灌丛不可蚀颗粒的百分含量由灌丛中心向外围增加；而高度可蚀颗粒的百分含量则减少，东南方向高度可蚀颗粒的百分含量显著高于其他三个方向；半可蚀颗粒的百分含量局部区域呈现斑块状分布。采样地1和采样地2中，半可蚀颗粒与高度可蚀颗粒的空间分布状况比较一致，西北部半可蚀颗粒与高度可蚀颗粒的百分含量低于东南部；不可蚀颗粒百分含量的高值区域和其他两个粒径颗粒百分含量的低值区域有较好的互补性。关键词：风蚀；粗粒化；数字图像；颗粒提取；空间异质性StudyonDigitalImageRepresentat

6、ionsandSpatialHeterogeneityofSoilParticlesinWindErosionSurfaceAbstractResearchonsoilparticles’spatialdistributioninwinderosionsurfaceisagreatimportancetopreciselyjudgewinderosiondegree,monitorandassessdesertification,andscientificallypreventsoilwinderosion.Basedonthedigit

7、alimageprocessingsoftwareandgeo-statisticssoftware,thisarticledoesresearchintosoilparticlesinwinderosionsurfaceinJartaiSaltLakereserve.Throughanalyzingsemi-variancefunction,fractaldimension,Moran’sIcoefficientandspatialinterpolationfigure,thisarticleobtainsmainconclusions

8、asfollows:(1)Thebesttechnologyflowofextractionsoilparticlesinwinderosionsurfacebasedondigitalima