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《武汉大学》 2003年
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土地质量高光谱遥感监测方法研究

何挺  
【摘要】:土地资源作为资源与生态环境系统中的重要要素和诸多生态环境问题的集中体现者,土地资源利用是可持续发展最重要的组成部分。要进行土地资源的高效管理,必须进行土地质量的监测。随着土地资源管理从数量管理向质量管护和生态管护方向发展,对土地动态监测也提出了更高的要求,土地动态监测将从以往单一的土地数量监测向土地质量监测发展。通过采集、分析和解译一系列时相的定量化数据,获取土地质量的及时可靠的信息,探测土地质量的变化,而这些变化可能正是土地开始进化或退化的信号。及早识别土地质量变化上的任何不利趋势,对于土地资源管理决策,最终实现可持续土地利用具有重要意义。高光谱分辨率遥感将反映地物性质的光谱与确定其空间和几何关系的图像革命性地结合到了一起,在获取研究对象的影像的同时获得每个像元的光谱分布,定量分析地球表面生物物理化学过程和参数,为土地质量监测提供了一种新的技术手段,使得土地质量监测各指标的定量反演成为可能。 本研究将高光谱分辨率遥感技术引入到土地质量监测中,探索将其应用于土地质量监测中的潜力。根据高光谱遥感的技术特点结合土地质量指标光谱特点,运用多元统计分析技术、基于光谱位置变量的分析技术等方法,通过对试验区不同土样的地面光谱特征分析和理化特性分析,选择高光谱遥感技术手段所能监测的若干直接或间接反映土地质量状况的光谱指标,初步建立土地质量指标的光谱指标模型,进行高光谱遥感土地质量监测的潜力研究,希望借助高光谱遥感这一新兴技术,达到提高土地质量监测的水平,扩展监测内容,降低调查成本,缩短调查周期,提高调查成果的科学性、客观性和稳定性的目的。 从针对土地“维持生物活动、多样性和生产力”这一功能的土地质量出发,论文重点研究了利用高光谱遥感技术监测土壤有机质含量、水分含量、氧化铁含量等土地质量指标的方法。论文主要研究内容包括:第二章进行了野外波谱测量及其影响因素研究。论述了地物光谱测试时太阳高度角、太阳方位角、云、风、相对湿度、入射角与探测角、仪器扫描速度、仪器视场角、仪器的采样间隔和光谱分辨率、坡向、坡度、目标本身光谱特性等等各种因素对测量结果影响;第三、四、五章利用光谱特征提取、多元统计回归、光谱微分等技术分别对土壤有机质含量、水分含量、氧化铁含量这三个指标与土壤光谱反射特性之间进行了研究,分析了反射率的各种变换形式对这三个土壤理化指标的敏感程度,建立了反演模型;第六章进行了OMIS影像几何校正、辐射纠正和参数成图研究。与卫星遥感传感器相比,机载成像光谱仪具有平台姿态稳定性差、飞行高度低、视场角较大等特点,这些因素的结合使得图像几何畸变的图案十分复杂化,在详细分析OMIS图像存在的主要几何畸变的基础上提出了OMIS图像几何校正的处理流程。利用OMIS影像的辐射校正后生成的反射率图像,进行土壤有机质含量、水分含量、氧化铁含量指标的参数成图,并将建立的地面模型应用到影像中。 论文的主要研究结论和创新点总结如下: 卜王壤有机质含量与土壤光谱反射特性的关系及其有机质含量反演 有矶质左研究的350一250Onm波长范围内并不存在吸收峰,但在这一波长范围内,光谱反射 率与有机质含量呈负相关关系,在675nm附近的相关性最强。总体而言,在进行微分变换以前, 可见光波段的有机质含量探测能力要比近红外波段要强,最敏感的区域在675nln附近:光谱微分 变换以后,近红外波段要更敏感一些,反射率对数的一阶微分在2187nm处与有机质的相关性可 达0.89,在本研究同类相关系数中的最大值。在研究的反射率的各种变换形式中,反射率的对数 的一阶数分对土壤有机质含量最为敏感,这是由于反射率的对数变换减少了因光照条件变化的乘 性因素豹影响,而光谱微分能去除部分线性或接近线性的背景、噪声光谱对目标光谱的影响。最 后建立由849nm、168Inln、2187nm三个波段的反射率对数的一阶微分为自变量的回归方程,预 测能力较强。 2、土壤表面含水量与土壤光谱反射特性关系及其含水量反演模型 在预测土壤含水量时,145Onln吸收峰比1925吸收峰要更为敏感有效,而.且前者的吸收峰位 置与含水量高度相关,随着土壤含水量的增加吸收峰位置有向中红外方向偏移的现象,而19扑 黝近的吸收峰则没有这种现象。研究结果发现土壤含水量与145Onm处的光谱吸收特征峰面积、 位置和深度均存在良好的线性回归关系,说明利用地物光谱仪直接测量土壤光谱,从而对土壤表 层含水量进行测定是可能的,可考虑将地物光谱仪进行改造,建立一种新型的专门用于测定土壤 表层含水量测定仪器,有望达到野外实时、实地、全天候、大面积快速测量的目的。研究结果还 表明,反射率的对数的一阶微分这一变换能大幅度增强光谱数据与土壤含水量之间的相关性,变 换后担关系数的最大值从变换前的一0.52482提高到为一0.90068。 3土壤氧化铁含量与土壤土壤光谱反射特性关系及其反演模型 士_壤中氧化铁的含量与反射率呈负相关,氧化铁含量的增加,会导致土壤反射率一F降,这跟 有澎I质是一样的,但是氧化铁对反射率的
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P237

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乔璐;陈立新;张杰;黄兰英;;哈尔滨市土壤有机质高光谱模型[J];东北林业大学学报;2010年07期
2 李春蕾;许端阳;陈蜀江;;基于高光谱遥感的新疆北疆地区土壤砂粒含量反演研究[J];干旱区地理;2012年03期
3 王小攀;郑晓坡;刘福江;李登朝;李婵;;高光谱遥感土壤有机质含量信息提取与分析[J];地理空间信息;2012年05期
4 蒙莉娜;李志建;郑新奇;;基于HRS和GIS的城市污染场地动态监测原理分析[J];环境监测管理与技术;2009年02期
5 姚艳敏;魏娜;唐鹏钦;李志斌;余强毅;许新国;陈佑启;何英彬;;黑土土壤水分高光谱特征及反演模型[J];农业工程学报;2011年08期
6 刘焕军;张柏;赵军;张兴义;宋开山;王宗明;段洪涛;;黑土有机质含量高光谱模型研究[J];土壤学报;2007年01期
7 李巨宝,田庆久,吴昀昭;滏阳河两岸农田土壤Fe、Zn、Se元素光谱响应研究[J];遥感信息;2005年03期
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9 赵振亮;塔西甫拉提·特依拜;张飞;买买提·沙吾提;雷磊;桂东伟;;塔里木河中游典型绿洲土壤含盐量的光谱特征[J];自然灾害学报;2012年05期
10 于士凯;姚艳敏;王德营;司海青;;基于高光谱的土壤有机质含量反演研究[J];中国农学通报;2013年23期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘磊;沈润平;丁国香;;基于高光谱的土壤有机质含量估算研究[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 刘顺喜;高光谱遥感土地利用信息提取技术研究[D];北京林业大学;2005年
2 徐金鸿;粤西新生代红土组分特征与定量遥感研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
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4 吴昀昭;南京城郊农业土壤重金属污染的遥感地球化学基础研究[D];南京大学;2005年
5 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
6 任红艳;宝山矿区农田土壤—水稻系统重金属污染的遥感监测[D];南京农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋韬;基于光谱分析和数字图像处理技术的土壤信息检测研究[D];浙江大学;2010年
2 孙俊;基于环境一号卫星的那曲地区青藏铁路沿线区域土壤含水量反演研究[D];南京信息工程大学;2011年
3 王维;土壤全氮及重金属铜含量的高光谱反演研究[D];南京信息工程大学;2011年
4 张磊;基于RS的黄河三角洲石油开采区土壤石油污染检测研究[D];中国石油大学;2011年
5 李春蕾;新疆北疆裸土土壤有机质与机械组成遥感反演研究[D];新疆师范大学;2011年
6 杨萍;基于实验室高光谱反射数据的土壤成分含量估算研究[D];南京农业大学;2007年
7 许宁;基于RS和GIS的土地退化程度信息挖掘及评价研究[D];中国地质大学(北京);2008年
8 梁瑞华;农用地标准地块的设定与应用[D];河北师范大学;2008年
9 祝文华;基于ASTER影像的土壤有机质含量反演[D];吉林大学;2010年
10 刘津怿;基于Hyperion数据的农田土壤有机质含量提取方法[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 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
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7 王宁;李九玉;徐仁扣;;土壤酸化及酸性土壤的改良和管理[J];安徽农学通报;2007年23期
8 林元敏;;福州市绿地公园土壤肥力调查与评价[J];安徽农学通报;2008年07期
9 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
10 崔颖;高敏华;;克拉玛依市土地利用动态变化研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔淑卿;赵来;吕成文;;黄山市土地利用变化及其对生态环境影响[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
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6 周全;吴刚;王秋平;石春;佟亚军;马智宏;;高分辨率推扫式成像光谱仪的设计及其田野应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 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
8 王静;武杰;袁学文;;新华门绿地内玉兰叶片失绿、焦叶原因调查及防治技术措施[A];2011北京园林绿化与生物多样性保护[C];2011年
9 李萌;白中科;文乐琴;潘健;;基于像元二分模型榆神府矿区植被覆盖度研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 李鹏山;谢跟踪;苏珊;孟相彩;于蕾;;基于GIS的海口市滨海旅游区土地利用的生态环境效应研究[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[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 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 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
4 穆振侠;高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
5 高艳鹏;半干旱黄土丘陵沟壑区主要树种人工林密度效应评价[D];北京林业大学;2011年
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9 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
10 李爱民;基于遥感影像的城市建成区扩张与用地规模研究[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 舒丽娜;锌胁迫下CO_2浓度升高对三种不同光合途径植物生长发育和锌积累的影响[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
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6 江雪飞;除草剂阿特拉津和氯磺隆对土壤微生物多样性和活性的影响[D];华中农业大学;2009年
7 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
8 王洪跃;巴东县土地资源可持续利用评价研究[D];华中农业大学;2010年
9 郭方方;内蒙古太仆寺旗沙子沟钼矿床地质特征[D];河南理工大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘占宇;周湾;张莉丽;;入侵植物加拿大一枝黄花的高光谱特性研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年07期
2 周长江;赵俊;;乌鲁木齐市耕地非农化多驱动力因素分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期
3 徐效军;张鹰;;土壤含水率与光谱反射率的灰色关联分析[J];安徽农业科学;2006年07期
4 程彬;姜琦刚;湛邵斌;;利用可见光/近红外-短波红外光谱预测土壤总氮含量的研究[J];安徽农业科学;2007年10期
5 杨志荣;韦仕川;靳相木;;基于比较优势理论的快速城市化区域耕地保护分区研究——以浙江省为例[J];安徽农业科学;2008年24期
6 张水清;黄绍敏;郭斗斗;杨尊玉;;基于主成分分析法的土壤肥力评价[J];安徽农业科学;2011年02期
7 卢霞;;沿海滩涂棉花叶片叶绿素含量高光谱遥感估算模型研究[J];安徽农业科学;2011年12期
8 姚慧;吕成文;刘程海;方萍;;宣城市岗坡地土壤有机质含量光谱预测分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年05期
9 邢晓娜;高松峰;;国内外耕地保护研究进展[J];现代农业科技;2011年02期
10 梁继;王建;;Hyperion高光谱影像的分析与处理[J];冰川冻土;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘运宪;欧小鸥;;怀化市农户行为与耕地非农化关系研究[A];21世纪中国土地科学与经济社会发展——中国土地学会2003年学术年会论文集[C];2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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8 黄慧萍;面向对象影像分析中的尺度问题研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
9 衡彤;小波分析及其应用研究[D];四川大学;2003年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张增光;基于过程模型的松材线虫灾害的遥感早期识别[D];北京林业大学;2011年
2 伍漫春;绿洲区域尺度水盐遥感研究[D];新疆大学;2011年
3 潘佩芬;生态水信息指标参数植被含水量遥感反演模型研究[D];成都理工大学;2011年
4 杜华强;荒漠化地区高光谱遥感数据预处理及地物光谱重建的研究[D];东北林业大学;2002年
5 侯华丽;卧龙区耕地标准样地设计与应用[D];中国农业大学;2004年
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7 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
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9 董广军;高光谱与高空间分辨率遥感信息融合技术研究[D];解放军信息工程大学;2004年
10 蒙琳;县级土地沙化信息遥感动态监测与分析[D];河海大学;2005年
【二级引证文献】
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2 王天培;;国内外遥感技术在非点源污染模拟中的应用[J];安徽农业科学;2011年21期
3 马宏瑞;党楠;范春辉;;红外光谱法在土壤重金属·有机质关系预测分析中的应用[J];安徽农业科学;2011年33期
4 徐金鸿;;粤西不同母岩型红土野外光谱特征[J];测绘科学;2009年S2期
5 吴健生;宋静;郑茂坤;谢婧;李俊杰;黄秀兰;;土壤重金属全量监测方法研究进展[J];东北农业大学学报;2011年05期
6 乔璐;陈立新;张杰;黄兰英;;哈尔滨市土壤有机质高光谱模型[J];东北林业大学学报;2010年07期
7 顾晓鹤;王堃;潘瑜春;蔡玉梅;黄文江;王慧芳;;基于HJ1A-HSI超光谱影像的耕地有机质遥感定量反演[J];地理与地理信息科学;2011年06期
8 胡文生;任红艳;庄大方;史学正;刘绍贵;黄耀欢;于信芳;;土壤有机质含量估测及其影响因素的光谱分析[J];地球信息科学学报;2012年02期
9 林晨;周生路;吴绍华;;基于MODIS影像的农用地自然质量动态快速监测研究[J];地域研究与开发;2011年01期
10 陈增文;陈光水;钟羡芳;杨玉盛;;基于高光谱遥感的土壤有机碳含量估算研究进展[J];亚热带资源与环境学报;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 龚绍琦;王鑫;沈润平;刘振波;李云梅;;滨海盐土重金属高光谱遥感研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
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3 刘焕军;宇万太;沈善敏;张璐;马强;周桦;;黑土反射光谱特征影响因素分析[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(中)[C];2008年
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1 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
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7 张东彦;基于高光谱成像技术的作物叶绿素信息诊断机理及方法研究[D];浙江大学;2012年
8 陈三明;锡矿山锑矿田多元地学综合信息成矿预测研究[D];中国地质大学(北京);2012年
9 徐金鸿;粤西新生代红土组分特征与定量遥感研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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2 刘慧平,陈志军,温良,潘耀忠;城市扩展的土地动态监测[J];北京师范大学学报(自然科学版);1999年02期
3 寇有观,吴敏;全国土地动态监测系统总体研究——全国耕、林、草地总量和土地动态监测分析决策支持系统[J];国土资源遥感;1999年01期
4 娄国胜,王秋林;GPS在土地测绘中的应用[J];三晋测绘;2001年04期
5 陈春希;祝晓坤;张海涛;;应用遥感技术开展土地动态监测方法评述与定量评价研究[J];北京测绘;2009年02期
6 王海燕;李庆东;;卫星影像数据在土地动态监测中的应用[J];测绘标准化;2010年01期
7 白聚波;王世军;周铭;;GIS系统在土地动态监测中的应用[J];科技广场;2006年01期
8 刘洋;大比例尺卫片在土地动态监测中的应用──以黑龙江省阿城市监测区为例[J];中国农业资源与区划;1998年05期
9 黄昶;林莉;;多源遥感影像融合技术在土地动态监测中应用[J];铁道勘察;2011年04期
10 李君洲;;全省[J];国土资源导刊;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李海涛;张继贤;王静;何挺;;成像光谱技术及其在土地动态监测中的应用[A];地理空间信息技术与应用——中国科协2002年学术年会测绘论文集[C];2002年
2 李海涛;张继贤;王静;何挺;;成像光谱技术及其在土地动态监测中的应用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
3 黄菁;;广东省土地动态遥感监测应用研究[A];2006年中国土地学会学术年会论文集[C];2006年
4 周红斌;何蓉花;左长宝;;3S技术在第二次土地调查中应用的可行性研究[A];吉林省测绘学会2008年学术年会论文集(下)[C];2008年
5 张铁良;闫利;刘经南;;空间数据基础设施中框架数据的研究[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
6 高炳浩;曲会霞;;基于遥感影像数据的土地动态监测[A];吉林省测绘学会2008年学术年会论文集(下)[C];2008年
7 佟丽娜;李昭;赵慧;李敏;;GPS定位技术在地籍测绘中的应用研究[A];创新发展——河南省第五届学术年会论文选集[C];2009年
8 王瑞江;郭小方;吴俊;谭永杰;刘纪选;王静;王润生;杨清华;;对地观测技术在国土资源调查中的应用进展[A];全国国土资源与环境遥感技术应用交流会论文文集[C];2004年
9 刘春智;王建国;黄琼;;浅谈遥感影像质量对数字测图的影响[A];吉林省测绘学会2008年学术年会论文集(下)[C];2008年
10 钱晓钟;张华发;李世蕴;刘瑞;;试谈土地利用现状调查成果在土地利用规划中的作用[A];中国土地学会首届青年学术年会论文集[C];1992年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘晓军;我遥感技术大规模用于土地动态监测[N];科技日报;2000年
2 本报记者 李响;从数量监测向质量监管拓展[N];中国国土资源报;2006年
3 桑田;对地观测调查技术成熟了[N];中国国土资源报;2005年
4 记者吴坤胜、丁伟;治沙效果与政绩挂钩[N];人民日报;2002年
5 记者 于德福;对地观测技术助国土资源调查[N];地质勘查导报;2005年
6 栾城县国土资源局局长 张俊杰;栾城着力打造国家级示范名区[N];中国县域经济报;2007年
7 沈保才 左少文;霍市把土地交易引入“阳光地带”[N];通辽日报;2006年
8 马志贵王辉方 邢惠月 王姗;严守耕地红线 共谋科学发展[N];中国国土资源报;2008年
9 记者 丁乐平 余元锋 实习生王慧;提供更加有力的保障和服务[N];湛江日报;2011年
10 记者 张阳成;河北局服务 国土资源建设[N];中国测绘报;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵京黔;3S技术在土地动态监测中的应用[D];吉林大学;2012年
2 于涛;基于模糊识别的土壤有机质高光谱估测模型研究[D];山东农业大学;2013年
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相关机构
>吉林大学
>山东农业大学
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