基于bj-1多光谱数据土地沙化信息定量提取技术的研究

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1、学位论文基于BJ-1多光谱数据的土地沙化信息定量提取技术研究学位论文作者吴俊君指导教师姓名高志海研究员申请学位级别硕士专业名称森林经理学研究方向遥感技术与应用论文答辩日期2012年6月21日中国·北京万方数据DissertationfortheDegreeQuantitativeExtractionofLandSandificationInformationUsingBJ-1Multi-SpectralDataCandidate:WuJunjunSupervisor:GaoZhihaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:F

2、orestManagementDateofDefence:2012/06/21Degree-Conferring-Institution:ChineseAcademyofForestry万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得本研究生培养单位或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本

3、学位论文作者完全了解中国林业科学研究院有关保留、使用学位论文的规定，中国林业科学研究院有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国林业科学研究院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日学位论文作者毕业联系方式工作单位：中国林业科学研究院资源信息研究所联系电话：010-62889193电子邮件：wujunjunlinkeyuan@126.com通讯地址、邮编：北京市海淀区东小府一号中国

4、林业科学研究院资源信息所220万方数据摘要土地沙化是土地退化的一种特殊表现形式，也是土地严重退化导致的一种表层土壤结构及其相应植被变化的过程，严重影响社会经济的发展。经几十年的努力，我国的防沙治沙形势依然十分严峻，需要进一步采取有效措施切实做好防沙治沙工作。随着遥感技术的应用，沙化信息提取和沙化土地动态变化监测进入了一个全新的阶段，遥感作为一门新兴技术，具有信息量大、观测范围广、精度高、速度快以及实时性和动态性等特点，在全国沙化土地监测中已经发挥了重要作用，利用遥感技术进一步探索土地沙化信息准确提取的理论和方法，对沙化土地监测和评估至关重要。本文以沙化过程中表层土壤的物

5、理、化学特征变化引起的反射光谱变化为切入点，在实地调查的基础上，利用实测光谱数据和多光谱遥感数据对沙化指标因子进行定量反演，提出了沙化土地土壤特征参数遥感反演的定量方法，对土壤是否发生了沙化现象以及对沙化程度的评价具有指导性作用。首先，对土壤信息特征参量进行分析，区分这些参量在沙化土地和非沙化土地中的差异；其次，利用实测光谱数据进行沙化特征参量和反射率的相关性分析，确定较为敏感的响应波段，并建立相关的反演模型；再次，基于多光谱遥感数据的波段反射率对土壤有机质(SoilOrganicMatter-SOM)和土壤粒径组成(SoilParticleComposition-SP

6、C)进行反演；最后，在反演结果的基础上，确定指标因子阈值，进行沙化土地信息提取。主要研究结果如下：（1）土地沙化过程中地表土壤特征参量的变化。通过分析沙化过程中土壤有机质、全氮、全磷、全钾、粒径组成等的变化发现，土壤养分中有机质含量随着土地的沙化不断下降，非沙地的有机质含量大约为沙地的3倍；其次在沙地和非沙地中的含量差异较大的是全氮，全磷和全钾的差异不显著。在粒径组成中，粉砂和黏粒含量是土地沙化的重要指示因子，二者在沙化土地中的含量急剧下降。随着土壤逐渐退化，这些差异显著的指标因子均呈现出递减的规律，对有效区分沙地和非沙地具有重要指示作用。（2）基于实测光谱的土壤地表参

7、量定量反演。通过实测光谱与土壤养分的相关性分析得知，有机质和全氮与实测光谱的相关性最高，并且反映它们的敏感光谱波长范围为600nm-800nm；粒径组成中，黏粒含量和粉砂含量与实测光谱的相关性最高，其次为加I万方数据权粒径和粗砂，石粒和细砂与其相关性则较低。粉砂和黏粒最敏感的波长范围为1000nm-1900nm。可见光谱段内，二者在中心波长550nm处有一个次优峰值，是可见光谱段内反演波段选择的指示性标志。利用各个反演波段对有机质、全氮、黏粒、粉砂分2别建模和验证，有机质和全氮的反演模型R较高，高达0.8以上，相比之下，粒径的反2演模型R