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《新疆大学》 2011年
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干旱区典型绿洲盐渍地地物光谱特征研究

张飞  
【摘要】:随着经济的发展,人口的增长,不合理的利用土地资源导致了土地质量退化等生态问题的出现,而土壤盐渍化问题正是干旱、半干旱地区土地质量退化的主要问题,因此及时、精准、动态地获取盐渍土理化特征信息,对治理盐渍土、防止其进一步退化和进行农业可持续发展至关重要。地物的光谱特征研究是现代遥感技术的重要组成部分,地物的光谱特征也是识别地物的主要标志之一。光学遥感的最重要特征是图谱合一,光谱信息是多光谱技术的重要优势,其应用过程需要地面实测光谱和图像光谱相结合。因此,地物光谱的采集获取与处理至关重要,光谱数据质量直接影响到应用结果。 研究盐渍化土壤的光谱特性是利用遥感技术实现在区域尺度上进行土壤盐渍化监测和评价的工作基础,是建立地面数据和遥感数据关系的桥梁。本文以新疆塔里木盆地北缘地区——渭干河–库车河三角洲绿洲为研究区域,采用光谱学技术以及遥感技术相结合的方法,在对遥感机理和地物光谱理论深入理解的基础上,研究干旱区典型绿洲盐渍地地物的光谱特征,并建立光谱模型与定量反演方法,开展多源光谱数据在土壤盐渍化监测方面的应用示范研究。本研究主要得出以下结论: (1)详细阐述了COST模型的理论及其算法,模型参数的确定及其获取途径。COST模型在完成TM卫星遥感数据大气辐射纠正的同时实现了地表反射率反演,为TM卫星遥感数据的应用研究奠定了基础。结果表明:用野外实测的准同步光谱数据与之进行比较分析,得到影像光谱值与实测光谱的相关系数R=0.9249,相关性较好。因此,可以将经过大气校正后的影像光谱值代替实测地物的光谱值进行分析。 (2)使用ASD光谱仪进行地物光谱数据测量,并对光谱数据的进行预处理,以消除仪器本身噪声及外界条件的影响。然后,论述了光谱数据转换的几种方法,并对现有的光谱匹配处理技术如二值编码匹配、光谱角度匹配、光谱吸收指数、光谱特征匹配、光谱匹配滤波等进行阐述,重点分析了光谱吸收特征参数。又将实测高光谱数据重采样到TM数据的波段范围,建立两者关系。然后将重采样后的数据映射到该空间中,得到二维散点图。实现光谱数据从光谱曲线空间到光谱特征空间的映射变换。并从光谱曲线的本身出发,利用提取光谱维特征模型,给出了控制干旱区盐渍地,盐生植物光谱特征的特征位置。进一步分析了在不同干燥和不同粒径条件下的盐渍地光谱曲线特征。 (3)对遥感数据的光谱特征和地物光谱理论作了深入的阐述,并结合几种典型的地物对遥感信息光谱数据和测量光谱数据进行比较分析。采用光谱线性算法建立端元光谱与遥感图像像元光谱的转换模型,实现了从实测端元光谱尺度向遥感多光谱像元尺度的定量光谱转换,同时对TM图像的光谱波段进行细划分,利用波谱知识库的数据支持来模拟获取具有更高光谱分辨率的细分光谱光学遥感图像的方法。依据波谱数据库等先验知识的支持,通过遥感成像时辐射传输的模拟运算,在宽光谱光学遥感数据提供的图像纹理信息和地类信息的基础上,获取细分光谱波段的模拟光学遥感图像,同时避免了难以接受的计算量。细分光谱模拟图像的实验结果表明:本方法能够较为可靠的模拟出真实高光谱分辨率图像的信息,模拟方法可信。而且,围绕高光谱土壤信息的特征提取,着重研究了土壤的光谱特性与土壤理化特征参数(八大离子,电导率,含盐量,pH,TDS以及紧实度数据等)的关系,建立盐渍土理化特征与野外实测光谱数据之间的定量回归模型。 (4)将.NET和SuperMap平台相结合,用SQL Server数据库存储数据,采用B/S模式,使用C#语言设计并开发了地物光谱信息系统,并针对干旱区绿洲的特点建立了典型地物光谱数据库。该系统实现了对研究区典型地物光谱信息及其相关属性数据的分类存储和管理;地图与属性数据的可视化双向查询;地物光谱响应曲线的绘制;导数光谱数据处理,包络线,归一化及曲线绘制,初步具备了简单的光谱数据挖掘和分析能力,为该地区后续土壤盐渍化研究提供了一个高效、可靠、便捷的数据管理和应用平台。 总之,本研究的工作成果对于干旱区典型绿洲盐渍土,盐生植物的光谱特征研究有着重要指示意义。为发展和完善我国盐渍土理化特征的可见光-近红外反射光谱分析理论奠定科学积累,并进一步为干旱区土壤盐渍化、沙漠化灾害等环境恶化问题的解决提供新的科学技术手段。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S156.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 买买提·沙吾提;干旱区土壤盐渍化遥感监测与预警网络传输系统研究[D];新疆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 周正;天山北坡典型研究区融雪期积雪光谱特征分析[D];新疆大学;2012年
2 姚远;干湿季节下基于遥感和电磁感应技术的绿洲土壤盐渍化评估与尺度效应分析[D];新疆大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张凯;郭铌;王润元;司建华;王小平;;西北荒漠草甸植被光谱反射特征研究[J];地球科学进展;2006年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 肖青;机载遥感数据的定量化研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 白继伟;基于高光谱数据库的光谱匹配技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 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
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5 江红南;基于3S技术的干旱区土壤盐渍化时空演变研究[D];新疆大学;2007年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭宽伟;岑国平;马文轩;李强;;ArcGIS在机场土方计算中的应用分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
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3 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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10 任升莲;蔡昊;杨伟沃;肖延松;;基于GIS的网络电子地图系统开发与研究[J];安徽地质;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
5 张雷;李刚;孟庆江;刘少杰;张欣卉;;GIS技术应用在找矿预测中的历史趋势及主要功能分析[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
6 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
7 张宗可;许矿华;陈鹏;;TIN的生成方法与应用研究[A];河南地球科学通报2010年卷(下册)[C];2010年
8 张立宾;郭新霞;徐化凌;常尚连;;耐盐蔬菜碱蓬的耐盐能力及其对滨海盐渍土的改良效果[A];山东园艺学会第七次会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2011年
9 孙男;李青;袁小环;;不同沙土配比基质对青绿苔草生长的影响[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
10 袁玏;;基于ArcIMS的房产信息发布系统的设计研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集[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 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 林颖;基于水平集方法的图像分割关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 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
5 冯福学;不同耕作措施对绿洲灌区冬小麦“根土系统”的影响[D];甘肃农业大学;2010年
6 贺春燕;施肥对枸杞产量和品质的影响及效应研究[D];甘肃农业大学;2009年
7 吴启涛;城市抗震防灾规划空间决策支持系统研究[D];中国海洋大学;2010年
8 刘文全;基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
9 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[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
3 苏伟;油菜轻简化生产中几项养分管理关键技术的初步研究[D];华中农业大学;2010年
4 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
5 宋东峰;基于WebGIS的矿井瓦斯地质信息网络管理技术与应用[D];河南理工大学;2010年
6 王晨亮;基于工作流的资源环境建模框架的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
7 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
8 冯彦平;矿山开采影响下的环境遥感监测与评价[D];山东科技大学;2010年
9 张宗营;SAR影像配准方法研究[D];山东科技大学;2010年
10 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[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
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4 李燕;近40a来新疆河流洪水变化[J];冰川冻土;2003年03期
5 罗岩;王新辉;沈永平;王顺德;;新疆内陆干旱区水资源的可持续利用[J];冰川冻土;2006年02期
6 蒋熹;;冰雪反照率研究进展[J];冰川冻土;2006年05期
7 姜腾龙;赵书河;肖鹏峰;冯学智;张运;胡伟;;基于实测数据的不同雪粒径光谱分析[J];冰川冻土;2009年02期
8 冉有华;李新;;基于块克里金的土壤水分点观测向像元尺度的尺度上推研究[J];冰川冻土;2009年02期
9 郝晓华;王建;车涛;张璞;梁继;李弘毅;李哲;白云洁;白艳芬;;祁连山区冰沟流域积雪分布特征及其属性观测分析[J];冰川冻土;2009年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
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4 林芬芳;不同尺度土壤质量空间变异机理、评价及其应用研究[D];浙江大学;2009年
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7 房世峰;新疆融雪径流预报及其不确定性研究[D];新疆大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王少华;基于多源遥感数据的矿山开发占地信息提取技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 乔鹏;干旱区双层分布式融雪径流模型研究[D];新疆大学;2011年
3 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
4 王云丰;人类活动对季节性积雪融化的影响[D];新疆大学;2007年
5 江红南;基于3S技术的干旱区土壤盐渍化时空演变研究[D];新疆大学;2007年
6 何祺胜;星载雷达图像在干旱区盐渍地信息提取中的应用研究[D];新疆大学;2007年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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2 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 张远东;荒漠绿洲过渡带植被与绿洲稳定性研究[D];东北林业大学;2002年
4 胡庆荣;含水含盐土壤介电特性实验研究及对雷达图像的响应分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
5 张连蓬;基于投影寻踪和非线性主曲线的高光谱遥感图像特征提取及分类研究[D];山东科技大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 柴艳妹;多源遥感图像融合技术研究[D];西北工业大学;2004年
6 张旭;EOS/MODIS影像处理及其在塔里木河下游植被变化中的应用[D];新疆大学;2004年
7 龙永清;基于对象的地理信息元数据研究[D];长安大学;2004年
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9 史晓霞;基于CA模型的长岭县土壤盐渍化时空演变可视化模拟[D];东北师范大学;2005年
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4 李园园;宋于洋;陈兵;张建新;孙跃飞;黄视俸;;荒漠公益林中典型灌木树种光谱特征研究[J];西北林学院学报;2011年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 周忠发;闫利会;喻琴;李波;;喀斯特石漠化光谱特征与通感解译关系探讨——以贵州省毕节市鸭池示范区为例[A];现代地理科学与贵州社会经济[C];2009年
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10 高光耀;狭序唐松草化学成分研究及系统学意义初探[D];中国协和医科大学;1999年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闻兵工;地物光谱特征分析技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 李红;地物光谱特征分析及其在矿化蚀变信息提取中的应用研究[D];中南大学;2010年
3 杨国防;岩芯光谱测量与蚀变矿物信息提取[D];东华理工大学;2012年
4 何美梅;结合地面高光谱遥感与卫星遥感监测崇明东滩互花米草的入侵[D];复旦大学;2008年
5 夏涛;生态水遥感定量研究中野外地物光谱数据采集及处理[D];成都理工大学;2007年
6 胡军杰;铀矿区植物的光谱特征分析[D];东华理工大学;2012年
7 李假广;东昆仑岩矿光谱数据测量方法研究及特征分析[D];成都理工大学;2010年
8 刘云鹤;植被覆盖不同结构各层的光谱特征分析[D];西北大学;2013年
9 李少鹏;新疆典型荒漠植物光谱数据库系统设计与实现[D];新疆农业大学;2013年
10 李福山;酞菁掺杂SiO_2凝胶玻璃的光谱特征及非线性光限幅性能研究[D];福州大学;2002年
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