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基于“3S”技术的塔里木河下游中段土地沙漠化监测研究

作　者: 袁林
导　师: 刘志辉
学　校: 新疆大学
专　业: 自然地理学
关键词: 遥感决策树沙漠化信息提取塔里木河
分类号: X171
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着经济、社会的快速发展和人口数量的急剧增加,人类活动对生态环境的影响日益加深,沙漠化问题已经成为人类面临的重大环境问题之一。本文以广为关注的塔里木河下游中段(大西海子至阿拉干段)为研究区,利用“3S”技术着重就沙漠化信息提取方法,时空变化特征和自然影响因素进行研究,以期为沙漠化遥感监测提供可以借鉴的技术路线与方法,并为塔里木河下游沙漠化防治、生态恢复提供有效的理论依据和决策支持。研究基于决策树分类方法,引入沙漠化土地信息提取的多种辅助特征,获取传统分类方法难以达到的提取精度;在此基础上通过若干沙漠化土地数量变化模型、变化区域检测、沙漠化土地转移矩阵以及沙漠化空间变化模型,探讨研究区1990~2006年土地沙漠化时空变化特征;基于GIS空间叠加和缓冲区分析对影响沙漠化进程的自然影响因素(海拔高度、坡度、距河道不同距离)开展定量化研究。主要结论与认识如下:1、本文基于决策树分类方法,选取MSAVI、NDWI、KT变换后的亮度分量以及纹理信息作为特征变量,完成1990年、2000年、2006年沙漠化信息提取。精度分析表明:3期总体分类精度均在90%以上,Kappa系数均在0.89以上。2、本文总结了沙漠化土地总体数量特征并通过变化幅度、单一沙漠化土地动态度、综合动态度、变化区域检测、沙漠化土地转移矩阵以及沙漠化空间变化模型,探讨了研究区1990~2006年土地沙漠化时空变化特征。3、本文运用GIS空间叠加分析、缓冲区分析功能对影响沙漠化进程的自然影响因素(海拔高度、坡度、距河道不同距离缓冲区分析)开展定量化研究。研究结果表明:海拔高度、坡度对研究区沙漠化变化影响不显著,距离河道远近对沙漠化变化影响显著。研究区沙漠化发展经历了一个由全区域恶化,近河道区域较远离河道区域更明显的阶段,向近河道区域沙漠化过程局部改善,远离河道区域继续恶化阶段转变的过程。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究目的及意义  9-10
    1.2.1 研究目的  9-10
    1.2.2 研究意义  10
  1.3 沙漠化概念  10-11
  1.4 沙漠化遥感监测研究进展  11-15
    1.4.1 国外研究进展  11-12
    1.4.2 国内研究进展  12-14
    1.4.3 小结  14-15
  1.5 研究内容和技术路线  15-17
    1.5.1 研究条件  15
    1.5.2 研究内容  15-16
    1.5.3 研究技术路线  16-17
第二章研究区概况及资料收集  17-27
  2.1 研究区概况  17-24
    2.1.1 研究区自然概况  18-23
      2.1.1.1 地形地貌  18-19
      2.1.1.2 气候  19-20
      2.1.1.3 水文  20-21
      2.1.1.4 植被  21-23
    2.1.2 社会经济活动对环境的影响  23
    2.1.3 生态输水  23-24
  2.2 数据准备  24-27
    2.2.1 遥感数据  24-26
      2.2.1.1 TM& ETM数据特征  24-26
      2.2.1.2 TM& ETM数据收集  26
    2.2.2 非遥感数据  26-27
第三章图像预处理  27-32
  3.1 遥感影像校正  27-31
    3.1.1 基于COST模型的大气校正  27-31
      3.1.1.1 遥感器光谱辐射定标  27-29
      3.1.1.2 大气校正及地面相对反射率计算  29-30
      3.1.1.3 大气校正前后对比  30-31
    3.1.2 几何精校正  31
  3.2 图像镶嵌  31
  3.3 研究区裁切  31-32
第四章基于决策树分类的沙漠化信息提取  32-46
  4.1 沙漠化土地程度划分  32-33
  4.2 决策树分类方法概述  33-35
    4.2.1 决策树方法的概念  33-34
    4.2.2 决策树分类器在遥感处理中的优势  34-35
  4.3 沙漠化土地信息提取特征变量的选取  35-39
    4.3.1 修改型土壤调整植被指数  35-36
    4.3.2 归一化差异水体指数  36
    4.3.3 K-T变换  36-37
    4.3.4 纹理  37-39
    4.3.5 特征变量的确定  39
  4.4 建立沙漠化信息提取的决策树  39-41
  4.5 决策树分类结果及精度分析  41-46
    4.5.1 分类结果图  41-43
    4.5.2 分类精度分析  43-46
第五章土地沙漠化时空变化及自然影响因素分析  46-68
  5.1 沙漠化土地数量变化分析  46-51
    5.1.1 沙漠化土地总体数量特征  46-48
    5.1.2 不同沙漠化类型土地变化幅度  48-49
    5.1.3 单一沙漠化类型土地动态度  49-50
    5.1.4 沙漠化土地综合动态度  50-51
  5.2 土地沙漠化变化检测及转移矩阵  51-55
  5.3 不同类型沙漠化土地空间变化模型  55-57
  5.4 自然影响因素分析  57-68
    5.4.1 海拔高度对沙漠化土地的影响  57-60
    5.4.2 坡度对沙漠化土地的影响  60-63
    5.4.3 距河道不同距离对沙漠化土地的影响  63-68
第六章结论与展望  68-71
  6.1 本文主要结论  68-69
  6.2 本文特色  69-70
  6.3 不足与展望  70-71
参考文献  71-76
硕士期间参加项目及发表论文  76-77
致谢  77

基于“3S”技术的塔里木河下游中段土地沙漠化监测研究

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