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《山东农业大学》 2011年
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大棚菜区土地利用信息遥感提取及其不同方式的土壤质量效应

马群  
【摘要】:随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,自国家决定实施“菜篮子工程”以来,蔬菜事业进入了快速发展的新时期。城镇化的快速推进使人们对蔬菜的需求日趋增长。因此,快速、准确地获取大棚菜区土地利用分布信息,尤其是设施菜地的分布信息,并对不同土地利用方式下土壤质量效应进行研究,将为大棚菜区土地资源的合理利用、地力提升和无公害农产品生产等提供科学依据,对于实现蔬菜供需平衡,保障蔬菜业健康有序发展和科学合理管理具有极其重要的意义。 本文以山东省寿光市为研究区,在广泛收集资料的基础上,集成TM遥感影像的光谱和纹理信息,利用支持向量机(SVM)分类技术,进行大棚菜区土地利用信息遥感提取,准确获取研究区设施菜地、露天菜地和旱地等地类分布信息。在遥感分类结果的基础上,提取五种地类单元的土壤养分数据,采用SPSS.v16.0软件,分别计算不同土地利用方式下各土壤养分的均值、标准差、变异系数和相关系数,并利用one-way ANOVA中的LSD进行多重比较分析,系统研究大棚菜区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响,并对研究区耕地土壤培肥改良和合理利用提出了对策和建议。研究的主要结论有: (1)利用最小噪声分离法(MNF)、缨帽变换法(K-T)和归一化植被指数(NDVI)对遥感影像进行变换,选取MNF变换的前4个波段,K-T变换的3个波段和1个NDVI波段,构造成含8个波段的新数据作为光谱融合信息参与分类。研究结果表明,在训练样本分离性上,融合后的遥感影像比原始影像有明显提高。 (2)对TM遥感影像进行主成分分析,采用基于灰度共生矩阵的纹理分析方法,使用8个纹理变量指标对第一、第二主成分的纹理特征进行提取,得到包含16个纹理特征的新波段参与分类。并对纹理窗口大小的选取进行讨论,研究结果表明,5×5窗口下得到的纹理特征进行分类,可以获得较好的分类结果。 (3)通过将4层MNF数据、1层NDVI数据、3层K-T变换数据和16层5×5纹理数据共24层数据作为数据源,运用支持向量机(SVM)分类法,选取RBF核函数进行分类。研究结果表明,支持向量机可以更好地利用多源信息,具有更高的分类精度和适应能力。与单纯基于光谱数据的支持向量机分类方法进行比较,纹理信息的加入有助于分类精度的提高。 (4)土壤养分数据统计分析研究表明,在不同土地利用方式下,各养分含量分布存在明显规律。有机质均值的分布特征是设施菜地露天菜地果园旱地盐渍地;全氮、碱解氮、速效钾、有效磷和有效锌均值的分布特征是设施菜地果园露天菜地盐渍地旱地;土壤pH值、交换性镁均值的分布特征为盐渍地旱地露天菜地果园设施菜地;交换性钙为盐渍地旱地露天菜地设施菜地果园;有效硼为果园设施菜地盐渍地露天菜地旱地;有效铁为设施菜地果园露天菜地旱地盐渍地;有效铜和有效锰均为果园设施菜地露天菜地盐渍地旱地。露天菜地、设施菜地和果园在各养分含量上差异较小,旱地和盐渍地在各养分含量上较为相似。除土壤pH值外,其它12种土壤养分在不同土地利用类型下变异系数均较高,其中以有效磷的变异系数最大。土壤养分中除了交换性镁、有效硼与其它各养分之间的相关性较低外,其它养分之间基本为显著或极显著相关,其中土壤pH值与其它各土壤养分均呈现显著或极显著负相关,有机质与其它各土壤养分均呈现显著或极显著正相关。 (5)寿光市土壤养分状况总体较好,土壤养分需要培肥改良的耕地占总耕地面积的43.55%,多分布在北部和中东部地区。总体来看导致土壤培肥改良的养分是有机质、有效磷、有效硼。其中有机质、有效磷和有效硼含量都比较缺乏的耕地面积为3190.17公顷,占耕地总面积的3.70%,缺乏有效磷和有机质的耕地面积为11405.98公顷,缺乏有机质和有效硼的耕地面积为2190.03公顷。单一缺乏有机质、有效磷和有效硼的耕地面积分别为7230.72公顷、5498.08公顷和8056.41公顷。从各类型面积比例看出,寿光市耕地土壤培肥改良的主要方向为增施磷肥和硼肥,同时应注重有机肥料的施用,逐步提高土壤有机质含量。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S626

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