收藏本站
《东北师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长白山地区森林土壤含水量定量遥感研究

韩阳  
【摘要】:长白山地区大部分是森林生态系统,是我国东北地区和东北亚地区最重要的生态屏障,也是我国北方生态环境最好的区域之一。在长白山森林生态系统中,森林土壤是整个系统的重要基础,而土壤含水量是土壤中的一个重要组成部分,对陆地与大气间的热量平衡、陆地表面大气环流和土壤温度均产生显著的影响,同时也是评价土壤资源优劣的主要特征之一。运用遥感技术的宏观、准确、动态等显著优势来研究长白山地区森林土壤,有着常规监测方法不可替代的优点,尤其是利用多角度、多时相、高光谱、偏振信息来获取土壤在2π空间内的三维光谱特征,是当今遥感技术的重要研究发展方向。 本论文从微观角度和宏观角度出发,对长白山森林土壤同时进行研究与分析。遥感技术的基础是物体对电磁波所呈现的固有特性(包括波谱强度和偏振特性以及物体本身的集合特性特征)的描述。从微观角度出发,本文对长白山地区森林土壤进行了多角度偏振高光谱的光谱测量,充分考虑光线天顶角、光线方位角、探测天顶角、探测方位角以及波长的变化对土壤特征的影响,通过偏振反射特征获得与其对应的二向性反射信息、土壤含水量信息等,对长白山森林土壤建立土壤含水量与光谱信息的数学模型,同时把多角度遥感、偏振遥感以及高光谱遥感结合起来,为定量遥感的发展提供有力地支持。从宏观角度出发,本文利用MODIS产品数据中的NDVI与LST,建立TVDI三角形,构成三角形的“干湿边”,反演长白山地区大范围的土壤湿度,与实测数据相对比分析。论文主要工作内容与结论如下: (1)长白山森林土壤不同含水量条件下的多角度偏振高光谱特征 通过对比分析,发现干燥的森林土壤没有明显的偏振反射特性;入射角度一定时,森林土壤的偏振反射的总体趋势是随着探测角的减小而略有减小,波形变化不大,而且不会因探测角度的改变而产生不同的偏振反射特征。在不同含水量的状况下,森林土壤的偏振反射曲线发生变化,当探测角与入射角度相同时,在180°方位角时的偏振反射比时最大的;不同偏振状态下,偏振角45°(即二向性反射比)时的偏振反射比位于偏振角度为0°和90°的偏振反射曲线中间;在入射角、探测角、方位角和偏振状态一致情况下,不同含水量土壤光谱曲线产生差异,随着含水量的增大,其多角度偏振高光谱反射比减小,达到某含水量后,随着含水量的增大其反射比也随之增大。 (2)建立多角度偏振高光谱与土壤含水量之间的回归模型 经过对长白山地区森林土壤众多曲线的研究,发现森林土壤多角度偏振高光谱具有4大基本特征,其中与水分相关的是1450nm附近的吸收谷和1940nm附近的吸收谷。对这两个水分吸收谷的光谱值、吸光度、微分形式与不同偏振状态下的含水量进行回归建模,得到不同偏振状态下的模型及其相关系数;并构建1450nm附近和1940nm附近的偏振度与含水量之间的线性模型,得到相关系数,并进行统计检验,发现符合统计规律。利用偏振度与含水量之间的线性模型,确定土壤表现为非朗伯体特性的含水量临界值,并计算得之。 (3)设计正交试验,进行交互作用分析 对不同含水量条件下的森林土壤的多角度偏振高光谱进行正交试验设计与交互作用分析,设计4因素2水平正交试验表格,发现偏振角、探测角、含水量以及方位角均可以对森林土壤的多角度偏振高光谱曲线产生影响,而且这些影响是通过这4个因素之间的交互作用体现的。结果发现,偏振角与含水量的交互作用对森林土壤多角度偏振高光谱曲线影响特别显著,含水量对其曲线也同样影响特别显著,二者均起到了首要作用;探测角与含水量的交互作用对光谱曲线影响显著,而偏振角对其有一定的影响,其它因素对森林土壤多角度偏振高光谱影响不大。 (4)利用MODIS产品数据大范围监测长白山地区土壤水分状况 运用MODIS产品数据中的NDVI和LST产品,对长白山地区土壤水分进行相关研究,拟合干湿边方程,得到参数,建立TVDI模型反演长白山地区2007年3月~11月的土壤水分状况,同时使用野外采点数据进行长白山地区土壤水分验证。通过对TVDI和土壤相对湿度的线性拟合结果和T检验,发现线性回归方程为显著,说明TVDI能够反映长白山地区土壤含水量状况,根据获取的遥感信息展示长白山地区土壤水分状况的空间分布,并与具有时间序列的MODIS产品数据对比分析TVDI和地表植被覆盖类型的关系。 论文的创新之处在于综合微观角度与宏观角度的同时,分析了长白山地区森林土壤水分状况,获得不同含水量条件下的森林土壤光谱曲线与参数,突破了传统研究中仅仅利用单一指标研究和表达土壤水分信息的片面性;同时运用正交试验设计与交互实验分析的方法,展示多角度因素、偏振因素、高光谱因素与含水量因素的交互影响作用,克服传统单一因素分析光谱曲线的弊端,体现了因素间的交互作用对长白山地区森林土壤多角度偏振高光谱特征的影响。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S714;P79

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 车大为;陈圣波;吕乐婷;金晟业;杨培玉;;多角度遥感中BRDF模型研究的现状与展望[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年S1期
2 赵云升,金伦,张洪波,宋开山;土壤的偏振反射特征研究[J];东北师大学报(自然科学版);2000年04期
3 杜嘉;赵云升;宋开山;吴太夏;;偏振遥感测量中土壤偏振度随太阳高度角的变化规律初探[J];地理科学;2007年05期
4 陈超;赵永强;程咏梅;潘泉;杨铁恒;;背景偏振光谱二向反射分布函数建模分析[J];光电子.激光;2009年03期
5 乔延利,杨世植,罗睿智,王乐意,荀毓龙;对地遥感中的光谱偏振探测方法研究[J];高技术通讯;2001年07期
6 韩阳;赵云升;赵乃卓;李潜;吕云峰;;森林土壤多角度高光谱偏振反射影响研究初探[J];光谱学与光谱分析;2009年03期
7 韩阳;赵云升;张莉莉;吕云峰;;丁香叶片叶绿素含量偏振高光谱数学模型反演研究[J];光谱学与光谱分析;2009年06期
8 吴太夏;晏磊;相云;赵云升;陈伟;;水体的多角度偏振波谱特性及其在水色遥感中应用[J];光谱学与光谱分析;2010年02期
9 罗杨洁;赵云升;胡新礼;吴太夏;;偏振与多角度遥感中的太阳耀光剥离[J];光学技术;2006年02期
10 赵云升,吴太夏,胡新礼,罗杨洁;多角度偏振反射与二向性反射定量关系初探[J];红外与毫米波学报;2005年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 程街亮;土壤高光谱遥感信息提取与二向反射模型研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 姚春生;使用MODIS数据反演土壤水分研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 张莉莉;利用偏振高光谱反演植被叶绿素含量[D];东北师范大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨玉永;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;杨洁;;山东省小麦主产区旱情遥感监测系统的构建[J];山东农业科学;2009年01期
2 杨丽萍;杨玉永;;EOS-MODIS数据农业应用进展及前景[J];山东农业科学;2009年01期
3 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
4 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
5 方世明,汪新庆,刘刚;地球空间信息技术在计算机辅助区域地质调查中的应用[J];安徽地质;2000年04期
6 纪启国;;利用小波变换对图像进行像素级融合[J];安徽职业技术学院学报;2008年01期
7 罗朝霞;;浅论遥感影像在农业旅游规划中的应用[J];安徽农学通报;2008年13期
8 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
9 陈军;王洪仁;;基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期
10 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪震;洪津;张冬英;罗军;;液晶可调谐滤光片在遥感探测中的应用研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
3 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
4 黄丽虹;王龙波;;基于环境卫星的北部湾地区遥感影像制作及影像入库应用研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[C];2011年
5 王继;王训霞;;利用Landsat5 TM6数据进行城市热岛效应分析[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 郭朝辉;龚亚丽;;利用环境减灾卫星进行干旱灾害监测研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
7 傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生;;人工堤坝影响下的黄河三角洲海岸带生态特征分析[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
8 唐恒敬;李永富;李雪;龚海梅;;InGaAs探测器偏振响应特性的实验研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 刘巧巧;王伟;彭彦昆;赵松玮;张海云;欧阳文;孙云云;;基于可见/近红外图像的猪肉质量等级无损伤评价研究[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
10 张锋;李民赞;李修华;李树强;;车载式作物冠层检测装置的研发[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 任广波;基于半监督学习的遥感影像分类技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
6 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
8 孟庆霞;透射光谱成像技术在中药鉴定及快速无损检测中的应用研究[D];暨南大学;2010年
9 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
10 姚伏天;基于高斯过程的高光谱图像分类研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 秦丽;大比例尺SOTER单元划分指标研究[D];华中农业大学;2010年
3 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
4 胡海波;非诺贝特微球制备和药动学研究[D];南京医科大学;2009年
5 刘超;聚氨酯膜预防综放巷道煤层自燃技术的研究[D];山东科技大学;2010年
6 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
7 冯彦平;矿山开采影响下的环境遥感监测与评价[D];山东科技大学;2010年
8 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
9 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
10 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马蔼乃;航天信息与地理信息一体化网络系统及其在可持续发展战略信息社会中的应用研究[J];测绘科学;2000年04期
2 刘刚,邝继双,刘文菊;地理信息系统在生成田间肥力分布图上的应用[J];河北农业大学学报;1999年03期
3 袁苇,李宗谦,刘宁,王薪;基于双谱模型的被动微波遥感土壤湿度反演[J];电波科学学报;2004年01期
4 赵云升,金伦,张洪波,宋开山;土壤的偏振反射特征研究[J];东北师大学报(自然科学版);2000年04期
5 金伦,张洪波,赵云升;地物偏振反射数据的获取与数据库的建立[J];东北师大学报(自然科学版);2000年04期
6 金伦,赵云升,孙丽娜;地物偏振测量装置中控制处理系统功能设计[J];东北师大学报(自然科学版);2000年04期
7 宋开山,赵云升,金伦;不同物候期的玉米单叶偏振反射特征分析[J];东北师大学报(自然科学版);2000年04期
8 宋开山,张柏,赵云升;东北主要高大落叶乔木单叶的偏振特性研究[J];东北师大学报(自然科学版);2004年01期
9 赵虎,晏磊,赵云升;玄武岩的多角度偏振反射光谱研究[J];地理与地理信息科学;2003年04期
10 付炜;土壤类型遥感识别推理决策器研究[J];地理科学;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李云梅;水稻BRDF模型集成与应用研究[D];浙江大学;2001年
2 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 邓孺孺;青藏高原地表反照率反演及冷热源分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
4 周清;土壤有机质含量高光谱预测模型及其差异性研究[D];浙江大学;2004年
5 齐述华;干旱监测遥感模型和中国干旱时空分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
6 何挺;土地质量高光谱遥感监测方法研究[D];武汉大学;2003年
7 胥涛;利用反射光谱和热辐射探测月球表面物质的理论和方法[D];中国科学院研究生院(地球化学研究所);2004年
8 冯春;基于辐射传输模型的遥感定量化关键关键问题研究[D];中国地质大学(北京);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 黄明祥;海涂围垦区土壤高光谱特性与土地利用遥感调查研究[D];浙江大学;2004年
2 谢伯承;基于高光谱遥感不同发生层土壤的光谱信息的提取研究[D];西北农林科技大学;2004年
3 徐永明;基于实验室光谱的土壤营养元素反演研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
4 吴太夏;偏振方向反射与二向性反射定量关系研究[D];东北师范大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王燕平;;森林对环境污染的预防作用[J];内蒙古科技与经济;2006年20期
2 宫芳,王洪君,谢鹏雁,陈德祥;大青山森林土壤及林木生长研究[J];林业勘查设计;1999年01期
3 钟哲科,王人潮,江波;森林土壤有机质层中多酚类物质的生态反馈意义[J];应用生态学报;2003年03期
4 黄承标;吴仁宏;何斌;曹雄亮;黎家春;黄必庆;张传;李保平;;三匹虎自然保护区森林土壤理化性质的研究[J];西部林业科学;2009年03期
5 何光训;森林土壤氮素的岩矿来源及其重要性[J];浙江林学院学报;1987年01期
6 Fred Pearce;徐丙安;;欧洲森林的奇异衰亡[J];世界科学;1988年08期
7 王良健;贡嘎山东坡森林土壤类型、发生学基本特征的研究[J];西南师范大学学报(自然科学版);1991年01期
8 刘滨凡;;减少采伐期间土壤侵害的几种方法[J];国外林业;1995年03期
9 刘明;凤凰山林场小流域试验场森林土壤涵养水源效益研究[J];林业资源管理;1998年06期
10 庄铁诚,张瑜斌,林鹏,陈仁华;武夷山森林土壤生化特性的初步研究[J];应用生态学报;1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙清芳;刘延坤;邵英男;刘玉龙;刘广菊;田松岩;;小兴安岭森林土壤环境差异性研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2011年
2 杨承栋;焦如珍;孙启武;;森林土壤学科研究现状与发展趋势[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(面向农业与环境的土壤科学综述篇)[C];2004年
3 杨承栋;;第九章 我国森林土壤资源利用与管理的回顾及展望[A];中国土壤科学的现状与展望[C];2005年
4 王小国;朱波;;大气CO_2浓度和温度的升高对森林土壤地下过程的影响[A];庆祝中国土壤学会成立60周年专刊[C];2005年
5 史玉虎;肖文发;潘磊;王鹏程;黄志霖;王珠娜;;三峡库区典型小流域主要林分类型土壤渗透性能[A];森林可持续经营与生态文明学术研讨会论文集[C];2008年
6 李涵茂;胡正华;杨燕萍;李岑子;;模拟氮沉降对北亚热带落叶阔叶林土壤呼吸的影响[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年
7 张德强;周国逸;闫俊华;刘世忠;周存宇;刘菊秀;唐旭利;张倩媚;;南亚热带森林地表CO_2排放的季节动态及其对环境变化的响应[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
8 王杰;马红亮;高人;;添加外源氮、单宁酸和酚类化合物对森林土壤氮素的影响[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
9 孙艳红;张洪江;程金花;王玉杰;程云;石健;;重庆缙云山林地枯落物及土壤水文效应研究[A];《中国水土保持科学》第1届4次编委会会议论文集[C];2006年
10 秦晓蕾;刘苑秋;余明泉;杨清培;;退化红壤区不同重建模式森林土壤氮素矿化过程及其有效性[A];第五届中国青年生态学工作者学术研讨会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本版撰文 本报记者 邓媚;成熟森林土壤可持续积累有机碳[N];广东科技报;2008年
2 陈超;森林土壤二氧化碳监测有新手段[N];科技日报;2008年
3 记者 齐芳 通讯员 廖琼;成熟森林土壤可持续积累有机碳[N];光明日报;2006年
4 记者  任荃;成熟森林土壤是巨大“碳汇”[N];文汇报;2006年
5 本报记者 黄玉柱;全力以赴做好森林资源连续清查复查工作[N];毕节日报;2010年
6 记者  刘恕;2006年“中国基础研究十大新闻”评选揭晓[N];科技日报;2007年
7 沙琢;把碳存在森林里可靠吗?[N];中国绿色时报;2000年
8 苏青;2006年度“中国基础研究十大新闻”评选揭晓[N];大众科技报;2007年
9 林英;2006年“中国基础研究十大新闻”揭晓[N];光明日报;2007年
10 通讯员 陈胜伟;减缓气候变暖 竹子作用超过林木[N];中国绿色时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐秋芳;森林土壤活性有机碳库的研究[D];浙江大学;2004年
2 杨红;长白山自然保护区北坡森林土壤真菌种群及其多样性研究[D];沈阳农业大学;2009年
3 孙向阳;北京西山地区森林土壤中CO_2、N_2O和CH_4气体的排放通量及动态研究[D];北京林业大学;1999年
4 李德军;珠江三角洲森林和蔬菜地土壤一氧化氮排放[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
5 周育;中华杆菌科和中华单胞菌属多相分类学研究[D];南京农业大学;2008年
6 韩阳;长白山地区森林土壤含水量定量遥感研究[D];东北师范大学;2011年
7 陈引珍;三峡库区森林植被水源涵养及其保土功能研究[D];北京林业大学;2007年
8 时忠杰;六盘山香水河小流域森林植被的坡面生态水文影响[D];中国林业科学研究院;2006年
9 方颖;城市森林绿地系统的生态环境功能研究[D];南京林业大学;2006年
10 韩成;我国亚热带土壤碳氮转化微生物及其功能研究[D];南京师范大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张颖妮;过火后森林土壤黑碳的分布格局特征研究[D];福建农林大学;2011年
2 高文龙;大兴安岭北方森林土壤CH_4吸收对氮输入的响应研究[D];东华大学;2013年
3 吕海霞;森林土壤反硝化潜力及产物组成的地域性变异规律[D];西南大学;2011年
4 邢长平;华南亚热带森林土壤~(14)C年龄及~(14)C示踪研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);1998年
5 张磊;亚热带杉木林土壤温室气体排放对氮磷添加的响应[D];西南大学;2013年
6 黄俊彪;广州市典型森林土壤多环芳烃分布及其吸附性能研究[D];中国林业科学研究院;2013年
7 鞠敏睿;小兴安岭森林土壤氮形态研究[D];东北林业大学;2010年
8 林瑞余;森林土壤和枯枝落叶层DOM的研究[D];福建农林大学;2003年
9 马萧萧;化学修复与模拟氮沉降对酸化森林土壤的影响[D];清华大学;2011年
10 张财宝;三峡库区森林土壤优先流染色特征研究[D];华中师范大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026