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《中南大学》 2008年
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土地开发整理工程的遥感评价方法研究与应用

郭云开  
【摘要】: 土地整理是人类文明用地的产物,是人类利用自然和改造自然的措施,是社会经济发展到一定阶段解决土地利用问题的必然选择。从目前我国开展土地开发整理的实践看,较普遍的存在重数量、轻质量和生态,开发整理规划、可行性研究、整理工程量计算、整理后的土壤质量评价等事项主要以图纸、人工为主,较少采用遥感、地理信息系统等先进高效的技术方法。对土壤的质量验收鉴定及整理后的成果管理等方面缺乏先进有效的方法,而开发整理出的耕地质量较差很难形成一定的生产能力甚至造成丢荒,这不仅没有实现真正意义上的耕地整理开发,而且造成了资源的破坏和开发资金的浪费。 随着土地整理实践的开展,目前已有大量项目竣工验收进入运行阶段,这些项目决策是否正确、预期目标和效益是否实现等尚不明确,急需进行后评价。 遥感(RS,Remote Sense)用于大范围、高分辨率、快速信息获取,将“RS”技术应用于土地开发整理项目信息采集、处理和分析,可以进一步规范土地开发整理规划编制,对土地开发整理工程设计与实施动态监测、工程验收、特别是评价工程效果,可以极大提高技术含量,从而提高项目质量和效率。为此,我们以湖南省国土资源厅重点资助项目“基于遥感反演的土地开发整理评价”研究课题为带动,开启了国内用遥感这一当今先进手段评价土地开发整理之先河。 综合运用多种研究方法,包括静态分析与发展动态预测相结合、政策规程与实际工程需要相结合的评价体系研究、遥感定性分析与定量计算相结合、传统技术与现代新技术方法相结合等科学的综合分析方法。通过较为系统的研究主要取得了如下成果: (1)依据《中华人民共和国土地管理法》及国土资源部《土地开发整理项目验收规程》等相关法律、法规,结合湖南省土地开发整理之省情和试验区实际情况,在研究高分辨率遥感信息特点和定量遥感解译理论的基础上,提出了用定量遥感方法,按土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程、其他工程(防风林工程等)等四个方面的指标评价土地开发整理工程的工程量。项目区实验表明,该方法速度快、效率好、精度高、劳动强度极低、反应工程完成情况全面,分类提取的指标信息与实际情况情况很吻合。 (2)在研究了土壤含水量、土壤有机质含量、地表温度、植被指数及其植被状态指数和条件温度植被指数等方面用遥感直接或间接评价了土壤质量,充分说明了其具有较好的、开创性的、发掘性的应用遥感技术能够评估或评价土壤质量和土壤农作潜力的基础上。指出,目前还没有建立土地开发整理工程及其土壤质量改善等方面有机结合系统评价土地开发整理工程的评价体系,更是没有建立用遥感方法评价土地开发整理工程评价体系。本研究在前人遥感应用的基础上,从多个遥感数据源预处理、分析入手,提出了用遥感方法评价开发整理工程的工程量,采用修正土壤调整植被指数、植被覆盖度、土壤含水量、土壤潜育化指标、LBV变换等比较关键性的指标对土地开发整理工程影响土壤质量情况进行较为科学客观的评价评价。 (3)通过分析遥感信息物理机理、遥感图像处理解译原理及土壤遥感信息特征和提取特点之后,首先研究了对用于整理工程量评价的高分辨率Quickbird影像,在国产软件TITAN Image 6.5进行切割(根据评价的区域进行)和二维三次卷积内插法(4个单色波段及1个全色波段)融合;其次,为了保证精度,采用了GPS实测地面控制点,以多项式为几何纠正模型,对融合后的影像进行影像空间像元位置的变换,再用双三次插值法计算变换后各像元的亮度值,即像元亮度值的重采样。计算结果表明:点位误差均小于1m,,若换算成像元,点位误差在1个像元左右,完全满足整理工程量信息提取要求;其三,提出并采用ISODATA(自组织分类)方法,有效提取项目区内不同地块的面积值,沟渠和道路等线状物的长度值。面积提取精度在97%以上,线状物长度提取精度在98%以上。利用分类图及结合现场数据,还可以有效的进行灌排系统布局合理性分析、防护林分布合理性分忻、道路网布局合理性分析。 (4)分析研究了土壤含水量与土壤质量的相关关系、土壤水分的光谱特征、土壤湿度与相对反射率,探讨了作物缺水指数法、距平植被指数法、微波遥感监测土壤水分、热惯量法、数据同化法等遥感方法提取土壤含水量的适应性,提出用光学植被盖度遥感分析土壤水分,利用样本统计和相关分析相结合的方法,建立了光学植被盖度的TM模型及不同深度土壤水分与遥感植被绿度指数之间的回归模型,对试验区各个时像的TM影像进行了土壤三个不同层次的含水量信息提取和分析。同时用其模型提取了项目区IKONOS影像、中巴资源一号卫星影像三个层次的土壤含水量信息。依据提取的信息分析了项目区土地开发整理后土壤质量改善提高情况,分析成果与实地情况一致,量化了土地整理效果。 (5)研究了植被指数、植被覆盖度与土壤质量的定量关系。综合分析了比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI、差值植被指数DVI、土壤调节植被指数SAVI、增强植被指数EVI以及植被覆盖度等与土壤质量之间的关系特征;提出了MSAVI(称为“修正型土壤调整植被指数”)模型,像元二分植被盖度模型;通过试验区多种遥感影像MSAVI指数、像元二分模型参数提取分析,证实了它们是适合评价试验区土壤质量的指标。 (6)通过研究土壤潜育化与土壤质量相关关系的特性,潜育化土壤热力学特征及其遥感解译机理,指出了涝渍灾害土壤的热惯量概念模型、数值解算模型,得出了用遥感的方法研究农田涝渍灾害致使土壤潜育化理论和实际可行性。 研究指出,卫星遥感影像上存在着三个重要的地物遥感特征,即地物的总辐射水平L、可见光-红外光辐射平衡B和地物辐射随波段变化的方向和速度—向量V,进而提出用遥感图像LBV数据变换法进行试验区IKONOS等遥感影像的变换与信息提取,试验和证实了所建立的LBV变换方程。成果证明试验区开发复垦之前土地荒芜、积水严重、潜育化厉害,与实际情况相同。 通过本文的系统研究和项目区实际检验,证实了定量遥感能很好地应用于土地丌发整理的工程量评价和土壤质量评价,其研究成果,能为国土局以及相关部门对土地复垦项目的验收提供有力支持;充分说明了遥感反演技术用于评价土地丌发整理项目的工程量完成情况真实、可靠、可行,为遥感的应用开辟了新途径;有力证明了应用定量遥感----遥感反演监测评价土地整治质量准确、有效,动态性强、时效性高。本研究在大规模的土地开发整理工程评价中大有发展潜力。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P237;F301

【引证文献】
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6 晏磊;童庆禧;;可见光遥感作业新途径——以中国贵州无人机超低空遥感试验为例[A];中国感光学会第七次全国会员代表大会暨学术年会和第七届青年学术交流会论文摘要集[C];2006年
7 于天燕;成效春;刘定权;张凤山;;ZnSe窗口长波红外宽光谱增透膜的研制[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 曾琪明;黄雄韬;焦健;;多模式数字航空遥感图像的几何预处理[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
9 曾琪明;贾建瑛;;一种根据图像时空统计来检测和校正CCD遥感成像缺陷的新方法[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
10 单新建;叶洪;;星载SAR图像与多源数据融合在地质构造识别中的应用[A];中国地震学会第七次学术大会论文摘要集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 丁全利;国产低空无人飞行器航测遥感系统初露锋芒[N];中国国土资源报;2009年
2 记者 王玉玲;我国将推广基于国产低空无人飞行器航测遥感系统[N];中国测绘报;2009年
3 本报记者 李响;“电子眼”,从空中观测大地[N];中国国土资源报;2006年
4 特约记者 魏哲 通讯员 王开书;多用途无人机遥感系统首飞成功[N];中国航空报;2005年
5 魏哲 王开书 侯少华;中国第一个商端多用途无人机遥感系统首飞成功[N];大众科技报;2005年
6 伍克樵 郭浩;专业人士共同研讨我国遥感技术发展战略[N];中国航空报;2005年
7 李安利;自主产权超轻型飞机低空数码遥感系统研制与应用项目荣获2007年测绘科技进步一等奖[N];中国测绘报;2007年
8 本报记者 王飞;巡天遥“感”九百六[N];科技日报;2011年
9 李安利;超轻型低空数码遥感系统服务西部大开发工程[N];中国测绘报;2007年
10 中国测绘科学研究院 王贵敏 丁晓波;固定翼轻型无人机航测遥感系统研制与产业化推广[N];中国测绘报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐兵;珊瑚礁遥感监测方法研究[D];南京师范大学;2013年
2 杨红娟;遥感腾发模型研究及其在干旱区平原绿洲的应用[D];清华大学;2009年
3 王小敏;独立分量分析及其在遥感动态监测中的应用研究[D];南京理工大学;2008年
4 赵恒凯;辐射散射组合遥感系统关键技术研究[D];上海大学;2006年
5 秦军;铁路泥石流多时相遥感技术及动态信息提取[D];西南交通大学;2005年
6 卫征;多模态CCD相机系统(MADC)构像方式和数据处理研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
7 田丰;全波段(0.35~25μm)高光谱遥感矿物识别和定量化反演技术研究[D];中国地质大学(北京);2010年
8 王安琪;大尺度被动微波辐射计土壤水分降尺度方法研究[D];首都师范大学;2013年
9 钟若飞;神舟四号飞船微波辐射计数据处理与地表参数反演研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
10 曹庆先;北部湾沿海红树林生物量和碳贮量的遥感估算[D];中国林业科学研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李卓;崇明湿地遥感空间信息管理系统的设计与实现[D];华东师范大学;2012年
2 梁刚;大型藻类遥感监测方法研究[D];大连海事大学;2011年
3 王勇;基于光谱相似尺度的遥感矿化蚀变信息提取方法研究[D];成都理工大学;2011年
4 钱尊岩;低空无人机遥感在油田测量中的关键技术应用研究[D];中国石油大学(华东);2012年
5 杨冉冉;基于ALOS数据的遥感森林分类研究[D];首都师范大学;2013年
6 郭景放;卫星遥感商业化与国际合作法律问题浅析[D];中国政法大学;2010年
7 刘晓婧;基于TM数据的延河流域土壤水分反演研究[D];西北农林科技大学;2010年
8 芮涛;大口径长焦距扫描成像光学系统像质研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
9 闫立娟;GIS和RS在盐湖动态变化研究中的应用[D];中国地质科学院;2010年
10 李迁;低空无人机遥感在矿山监测中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2013年
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