渭干河—库车河三角绿洲土壤盐渍化遥感与近感协同监测方法研究

发布时间：2020-09-14 08:31

　　随着经济的发展,人口的增长,对土地资源的过度开发及不合理利用导致土地质量退化问题愈发凸显。土壤盐渍化是干旱、半干旱地区土地质量退化的主要问题之一,对区域粮食安全、经济发展和生态环境都将造成直接威胁。因此,实时、精准地获取盐渍土动态变化信息,对治理盐渍土、防止其进一步退化和进行农业可持续发展至关重要。传统的土壤盐渍化监测采用野外定点调查方式,耗时费力而且测点少,代表性差,无法实现大面积实时监测。目前,利用现代遥感技术实现对盐渍化土壤大面积的实时动态监测已经成为主流趋势。但光学遥感手段存在一定的局限性,它依赖于地物的光谱响应特征。微波遥感能够全天候进行探测,具有穿透性,对土壤水分敏感。电磁感应仪EM38在土壤电导率获取方面有快速,大范围测量,测量精度高等优势。土壤含水量,土壤电导率是盐渍化监测中的重要地表参数,获取这两个参数对于盐渍化监测研究至关重要。因此,结合雷达及EM38数据可以弥补光学遥感在盐渍化监测研究当中的不足。本文以新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区域,分析研究区域内不同土壤含水量,土壤电导率,土壤盐分之间的相互制约性。利用雷达遥感的优势提取了土壤水分信息,利用精确及快速测量土壤电导率的电磁感应仪EM38并结合可见光遥感数据反演获得较准确的土壤电导率信息,将这些数据与盐分指数一起共同建立了多平台,多元数据结合的遥感与近感协同反演模型。主要研究成果包括以下几方面： (1)比较几种植被散射模型,根据研究区地势平坦,植被稀疏等特点,选择了较适合研究区的,能够比较好的刻画研究区地表散射特征的“水—云”模型,去除植被散射的影响,研究了地表散射特征,得到地表后向散射系数。比较四种极化方式的土壤后向散射系数与土壤含水量的相关性,结果显示,HH极化方式对土壤含水量较为敏感。最后利用HH极化方式土壤后散射系数结合实测土壤含水量数据,得到了土壤水分反演模型。 (2)根据电磁感应技术电导率测量仪EM38所测得水平模式表观电导率及垂直模式电导率与二上壤含盐量之间的关系,选择垂直模式所测得表观电导率进行后续的研究。引进综合光谱响应指数COSRI,并根据电导率与COSR[之间的相关关系,建立土壤电导率反演模型。 (3)计算土壤盐分指数,结合土壤含水量,土壤电导率建立盐渍化监测遥感与近感协同反演回归模型。 (4)利用野外定位实测的土壤含盐量,对所建模型进行精度验证,结果显示,Person值相关系数为0.842,通过了0.01的置信区间,为显著性相关。将该结果与前人研究的SI-ALBEDO特征空间盐渍化监测方法进行比较,Person值0.842大于0.788,且其标准差0.04也小于0.10。因此断定协同监测模型是可行的,具有更高的盐渍化信息提取精度。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S156.41;S127
【部分图文】：

分布图,盐渍土,全球,分布图

全球盐渍土分布图(源自MiddletonandThomas,1997)

磁场矢量,电场矢量,相互垂直,传播方向

电磁波的传播Fig2.1Thepropagationoftheelectromagneticwave

电磁波谱

遥感使用的电磁波波长主要在紫外，红外，可见光和微波波段，其中成像雷达使用的微波波段大约在Imm-lm波长范围之间。（图2.2)在常用的遥感电磁波波段范围以内，可见光的产生来源于物质外层电子的激励，红外线的产生来自于物质的分子振动和晶格振动，而微波的波长更长，这是由于物质的分子旋转和反转、电子自转与磁场之间的相互作用而引起的，这决定了地物和工作在微波波段的成像雷达之间具有其固有的相互作用机理[66]。10 '1 10 1()0 10 ‘ 10 6 10 ^ 10 ^ 10 3 ]0 ^ 10' 1 10—I—I—I—I—I—1—1—I—I—I—I—I 1 ■I I ！ 1I I -^-J I I线I X射线 W, j 红外 j 微波 IIi ‘ i光丨 i1笛达使tfl的波段Mill I2.4cm 3.8cm 7.5cm ISon 30ati HiOcm■ l2.5MH/.> (8MiiZ''3.SMiiZ)<2MIIZ)< L\01Z> (.VXJMHZ)图2.2电磁波谱Fig2.2 The electromagnetic spectrum(二）雷达方程雷达是主动式微波遥感传感器，它是利用传感器向地面发射微波后，接受其散射或反射波，其过程可以用雷达方程来表示[67]:12

【参考文献】