基于MODIS遥感数据的干旱区土地覆被分类和湖泊监测的研究

【摘要】：0 摘要 MODIS作为Terra上的传感器之一，从一升空就开始受到众多关注。其免费使用的优惠政策和本身的波段特点，对于开展全球和地区的生态环境监测、气候变化分析和地表覆被变化研究，都较过去使用的NOAA—AVHRR有较多的优势。EOS／MODIS数据是世纪之交国际上最受瞩目的星载数据源之一，其广泛的区域覆盖率及良好的时间分辨率使得其在应用中有广阔的前景。因而很多国家相继建立了MODIS地面接收站。我国对MODIS的研究利用在近几年才开始，对其研究利用较少，大多还处于起步阶段。 此研究以新疆为研究区域，将促进以新疆为代表的中国西部干旱区绿洲科学研究，对西部生态环境建设更具有长期特别的重要意义。 本文根据EOS／MODIS数据的格式和波段特点，详细论述了MODIS数据来源、目前在国内外的利用现状。利用地面接收站接收到的MODIS 1B数据和库存MODIS数据，按照每8天的时间段，在遥感软件支持下，通过数据挑选、格式转换、拼接，再投影，裁剪等一系列资料预处理流程，得到研究区域的可用分波段的MODIS遥感数据，并利用其第一(红波段)、第二波段(近红外)合成空间分辨率为250m，时间分辨率为8天的NDVI影像。采用目前国际上普遍采用的植被预处理方法，以此为荣d中NDVI的最大值来代表这一时段的NDVI即多时相最大值合成法(MVC)，生成相应分辨率的新疆地区NDVI数据产品，时间段选择为2001年至2003年，共合成138期新疆地区NDVI产品。 对于处理好的NDVI影像做了如下两方面的分析处理： (1)．在遥感影像处理软件ERDAS中利用影像叠加和主成分分析等方法，将2003年的1-12月的影像叠加，生成NDVI时序影像；利用此时序影像提取出2003年新疆NDVI第一主成分：用ISODATA算法对NDVI第一主成分非监督分类：结合1：400万植被类型矢量图和DEM数据进行了分类合并。将新疆地表分类分成10大类，其中水体、积雪、盐碱地、沙漠等地表类型分类精度教高，达90％以上。 (2)．由于新疆地貌具有典型干旱区的特点，对于研究干旱区环境演替具有很好的代表性。基于此，在对水体分类结果的基础上，选择研究区的一个典型点——艾比湖，提取出艾比湖在2001年到2003年连续三年的湖面遥测面积，对次数据应用时间序列分析方法。分别提取出湖面变化时间序列分析的长期趋势变动、季节变动、周期波动和不规则变动因子，推导出干旱区内陆盐湖的湖面变化模型。 本文得到了以下研究成果： 基于Ml〕015遥感数据的干早区土地搜被分类和湖面监侧的研究 (1)、用MODIs作为一种新的遥感数据源，合成的NDvl用来对地表搜被进 行分类，对地物识别具有较强的识别能力，达到近90%的精度。证明可以利用MODIS 合成NDVI对土地覆被进行分类。 植被筱盖度小于巧o/o，植被的NDVI略大于裸土; 植被覆盖度15叭七25%，植被的NDvl随植被段盖的增加呈近于线性的增长; 植被覆盖度大于80%，检测到的植被的NOVI灵敏度降低. (2)、通过对艾比湖湖面在整个研究期限内(三年)和一个周期内(一年)的 变化规律做了研究，对其变化原因进行了分析，认为艾比湖作为内陆湖泊，其变化 显著地受到了全球气候变化和人为改善生态环境的影响。年内变化是因为周围邻近 地区用水变化造成来水变化和当地自然条件共同作用的结果。这对开展干早区湖泊 变化研究提供了一种新思路、新方法。 (3)、利用主成分分析法和时间序列法对遥感影像数据进行分析，探索了一种 新的数据处理方法和遥感影像信息提取方法，对日后从事科研教学积累了一定的研 究经验。 此研究对荒漠化极广的新祖，具有极其特别的意义。荒漠化土地分布遍布全获， 非荒漠化土地分布在天山、阿尔泰山的中高山部分，呈带状分布(除部分绿洲区)， 其它地域均有不同程度荒漠化。林地、耕地荒摸化不可忽视而且区域分布明显。充 分利用遥感数据和更加适用的解译方法，不但可以解决监测数据的定性解译，同时 可以定量分析，查出局部的荒淇化的变化量，取得更深层次的数据.利用植被指数 和植被盖度之间的关系，在基于 MODIS的NDVI数据荒漠化监侧巾，使用植被盖 度因子一一一NOvl，可以描述植被搜盖数量和空间分配状况，也可以通过比较不同时 间以及年份季节变化的植被盖度因子的变化的分配状况来评价植被的环境质量的变 化，并跟踪荒漠化的发展趋势一治理方向和生态环境工程建设成效.

【关键词】：MODIS NDVI 地表分类 艾比湖 时间序列 湖面监测
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X830
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