基于遥感技术的沙质荒漠化土地类型分布的分形特征

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1、基于遥感技术的沙质荒漠化土地类型分布的分形特征-水利治理简介：在前人研究的基础上，基于ETM遥感图像的土地沙质荒漠化计算机监督分类结果，应用分形理论，对库布齐沙漠西部地区各类沙质荒漠化土地的分布进行了研究，结果表明沙质荒漠化土地的分布具有分形特征。并由分维数D得出各类沙质荒漠化土地分布的复杂程度由大到小为：中度沙质荒漠化土地＞轻度沙质荒漠化土地＞重度沙质荒漠化土地。根据分形物体的维数D总能抓住物体形态的本质，本区沙质荒漠化土地的成因特点及地质地貌具有分形结构特征等，认为各类沙质荒漠化土地的形成及发展具有共同的

2、规律，这些规律可能是那些影响沙质荒漠化土地形成发展且具有规律性的本质的内在因素的综合体现。关键字：库布齐沙漠；遥感图像；沙质荒漠化；分形理论中图分类号：P66文献标识码：A文章编号：1000-274X(2004)0045-08　　20世纪末，事物之间的相互作用受到了科学界的关心，如全球关注的环境问题就是人类与环境的相互作用。事物之间的相互作用就是相互联系的事物相互影响、相互制约、相互依存，实质是非线性的反映。与混沌联系的非线性系统是多尺度系统，寻找它的标度不变性是主要的研究方法[1]。分形在很宽的尺度范围内，

3、无特征尺度却有自相似性或自仿射性，使看起来十分复杂的事物，用仅含有少量参数的简单公式就可以表述出来，并从中提取本质的规律性的东西。它在极端有序和真正混沌之间提供了一种可能性，被誉为开创了20世纪数学研究的重要阶段，现已被广泛应用于几乎所有的领域，成为现今许多学科的前沿研究课题之一。作为当今最严重的环境问题之一的沙质荒漠化，许多学者也用分形理论对其进行了研究[2~7]，探讨了沙粒分布、沙丘分布、风沙流结构、荒漠绿洲景观镶嵌结构、沙质荒漠化过程的分形特征。本文基于ETM遥感图像的沙质荒漠化土地计算机监督分类结果，

4、以库布齐沙漠西部为例，用分形理论分析了不同类型沙质荒漠化土地分布的分形特征。1研究区概况　　研究区位于鄂尔多斯盆地西北部，黄河以南的地区，地处西北干旱区，属大陆性季风气候，以冬季较长、多风沙，夏季短促、凉爽为特点，风向以WNW，W为主，年平均气温4～15℃，年降雨量在200~350mm之间，但平均年蒸发量为2200mm。本区为库布齐沙漠的主体部分，分布有大量流沙。沙漠北部沙丘高大，仅生长一些沙米、棉蓬、沙竹等小灌木，植被覆盖度小于10％。沙漠的南部沙丘低矮，属荒漠草原地带，土壤为棕钙土，水分条件比较好，植被以

5、窄叶锦鸡儿、猫头刺、油柴为主，植被覆盖度较北部高，低覆盖度面积增大，极低覆盖度面积减少。该区经济状况较差，以牧业为主，农业次之，交通不发达。库布齐沙漠北部人类活动较少，南部较北部人类活动频繁，在南部可见很多近代人类活动的遗迹。　　本区的地质构造主要表现为大规模的地壳升降运动，褶皱与断裂构造均不发育，新构造运动比较强烈。按照构造运动的性质和特点，可将本区划分为两个大的单元：河套断陷区和东胜隆起区。河套断陷由嘎送断层与乌拉山南麓断层所控制，黄河径流偏向北侧，表明北侧断陷更深，为一个不对称的断陷盆地。在河套断陷下沉

6、的同时，东胜隆起区则发生相对的抬升运动。这种上升运动的标志有高原台地、河谷和阶地等。库布齐沙漠的基底地形主要是黄河Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级阶地。2沙质荒漠化土地类型信息的获取2.1沙质荒漠化土地分类体系　　在充分收集和分析前人研究成果的基础上，以科学性、可操作性和遥感图像的可解译性原则为出发点，即在必须充分反映土地沙质荒漠化的基本特征，同时必须通过遥感方法能准确地确定土地沙质荒漠化属性的前提条件下，根据区域流沙覆盖率或植被覆盖度的差异，把该区的土地荒漠化划分为极重度沙质荒漠化土地、重度沙质荒漠化土地、中度沙质荒漠化土地、

7、轻度沙质荒漠化土地、潜在沙质荒漠化土地5种（见表1）。本区的沙质荒漠化土地，以强度沙质荒漠化土地为主，中度沙质荒漠化土地次之，但因长期以来过渡放牧及过渡农垦的影响，土地沙质荒漠化发展强烈。2.2沙质荒漠化土地类型信息的获取　　根据沙质荒漠化土地的地物波谱及在遥感影像上的信息特征，选取2000年7月的ETM图像数据为基本信息源。本区沙质荒漠化土地类型遥感影像特征见表1。根据确定的沙质荒漠化土地分类体系和土地沙质荒漠化地质背景所涉及的主要内容在分析土地沙质荒漠化光谱信息特征的基础上，结合前人的工作成果，对校正过的

8、遥感图像进行增强、拉伸、主因子分析等处理，其中土地沙质荒漠化信息通过人机交互的方式提取，并选择合适的训练样本进行计算机监督分类，最后结合野外实地校核来验证并修编计算机监督分类结果（见图1）。表1沙质荒漠化土地分类系统及遥感影像特征Tab.1Classificationsystemofsandydesertificationlandtypesandremotesensingimagefeatures类