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《成都理工大学》 2006年
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生态水遥感定量研究

简季  
【摘要】:“生态水(层)”是近年本课题组提出的新概念,它是大气降水转化后的一个层次,由植被、植被腐殖层、根系土壤层所储存,形成以植被为中心的“生态水层”。有如“地下水含水层”,它能对降水进行截流,并向地表河流、地下水储层补给输水,是水文循环研究的重点和难点。本文综合应用遥感等新技术新方法,选择岷江上游为实验区,根据生态学、植物学、水文地质学、森林水文学及地物遥感信息成因机理,研究“生态水(层)”的性质、功能、空间分布特征及变化规律,建立“生态水”信息指标体系并探索计算“生态水”资源量的模型与方法。利用遥感等高科技手段从多维空间研究“生态水”性质及其功能和动态转化过程,探索“生态水”资源遥感定量研究新技术新方法,在国内外还无先例。 “生态水”信息指标体系主要包括生态水涵养模数、生态水迳流模数、植被水分含量指数、土壤水饱和系数与土壤含水率等五项指标。建立完善的“生态水(层)”信息指标体系是一个复杂的系统工程,限于时间和经费,本文仅把土壤含水率、土壤水饱和系数以及植被含水率等三个指标的遥感信息提取、模型建立和定量测算作为重点研究内容。本论文主要成果和创新有以下方面: (1)针对不同季节对“生态水(层)”的影响因素不同,本文采用多时相多类型遥感图像数据对“生态水(层)”的相关指标系数进行了反演。结果表明,不同时相和不同类型的遥感数据对各“生态水”指标系数的反演结果均能真实反映实验区“生态水”的分布特征。 (2)实验区属中山地貌,地形起伏对遥感反射波谱信息影响较大,主要表现在阴、阳坡对阳光反射不同,从而使传感器接收到的地物辐射值产生畸变。研究中在分析对比多种地面起伏校正算法后,结合实验区实际情况,选取余弦地面起伏校正算法对实验区数据进行了校正,较好地消除了地面起伏对遥感信息的影响。 (3)通过分析对比各种土壤含水率遥感模型,结合“生态水(层)”研究的需要,采用地表温度/归一化植被指数斜率法对实验区遥感数据进行了土壤含水率测算,测算结果与实验区2000年生态环境本底遥感调查数据基本吻合。 (4)土壤水饱和系数遥感反演是一直未得到解决的难题。作者通过分析地物与穗帽变换所得湿度和土壤亮度的关系,发现土壤水饱和系数与湿度及土壤亮度高度相关,从而建立了土壤水饱和系数遥感反演模型,并用该模型对实验区遥感数据进行土壤水饱和系数测算,测算结果与实验区2000年生态环境遥感本底调查数据基本吻合。 (5)植被含水率遥感反演模型是本论文建立的另一个“生态水”信息指标遥
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