土壤盐渍化信息遥感动态监测与驱动因子分析 ——以渭干河—库车河三角洲绿洲为例

论文摘要

土壤盐渍化对社会经济、环境和农业生态系统带来破坏性效果而越来越受到引人关注。利用遥感这种具有宏观、综合、动态和快速等特点的高新技术研究盐渍化土地的性质、范围、面积、地理分布、动态变化和盐渍程度,对治理盐碱地、防止进一步扩散、退化和稳步持续发展农业、进行合理规划非常重要。本文通过大量的野外调查以及实地测点收集回来的气象,水文地质,光谱及人文资料,运用遥感图像处理分析技术、借助地理信息系统空间分析技术定量评价研究区盐渍化的土地资源。评价干旱、半干旱地区土地盐渍化,提出盐渍化土地在时间和空间尺度上的变化,综合评价了研究区土地盐渍化的驱动力,为盐渍地的治理与区域农业可持续发展决策提供了科学依据,同时也为其它干旱地区土地盐渍化的研究工作提供些经验。研究内容主要有:1.本文在土壤盐渍化动态监测方法上研究的基本思想是:首先通过可见光-近红外波段、影像图锐化和主成分分析法分别对不同时期的影像图进行合成,算出信息量最大的波段组合方式,结果表明,TM4、K-L2、K-T3是最好的波段组合方式,应用1972年MSS, 1989年TM,2001年ETM+ 30年的遥感数据,利用监督分类的贝叶斯网络分类法对三种合成技术处理后的影像图,,并分别进行分类,三期影像分类结果达到90%以上。2.充分利用遥感与GIS技术在地学分析中的优势,计算各类盐渍地面积、耕地,荒漠、水体面积变化,分析近30年来研究区土地盐渍化动态变化的规律,包括面积变化、盐渍化程度的变化,分析大范围时间尺度上土地盐渍化动态发展的整体趋势。3.土壤盐渍化的形成是多种环境因素影响和人类活动作用下的一种土地退化形式。土地盐渍化的过程和机理比较复杂,这里仅对研究区1972-2001至30年的土地盐渍化的主要驱动因子进行综合评价。（1）气候因素:渭干-库车河三角洲绿洲是我国最干旱的地区,干燥炎热,蒸发强烈,大量地下水和土壤中的盐分随着土壤毛细管不断上升至地表而积聚,造成积盐过程十分强烈并呈现了气候越干旱,积盐强度越大,积盐层越厚的规律。（2）地质条件:盆地周围分布有含盐石膏的第三纪地层,大部分含盐地层出露地表,雨后大量盐分随地表径流或地下径流向洪积扇和平原输送,更增加了局部地区的盐源.（3）水文因素:在干旱地带的低地和大陆洼地,广泛分布着不同特性的盐渍地,在这里,矿化的地下水并接近土壤表面,是盐渍地形成的最重要条件之一。在研究区地下水平衡的调节大部分不是通过出流,而是通过蒸发作用,从而使土体中溶解的盐分不断的向上运移,积聚在土壤表层。（4）人为因素:人为的土壤盐渍化是由于不正确地利用水和土地资源引起的,是由于忽视陆地盐的地球化学规律和忽视干旱区灌溉水和地下水的蒸发状况的作用而造成的,人类活动能从正反两个方面对土地盐渍化产生巨大的影响。干旱区盐渍化形成有其自身的自然因素诸如:气候、地质、地貌、水文和土壤条件而导致的盐渍化为原生盐渍化,但次生盐渍化主要是人为所致。本研究在自动提取了土壤盐渍化信息的基础上,定量研究了自然和人为因素共同作用下的干旱区土壤盐渍化动态变化并描述各个驱动因子的影响;对于自然和人为因素共同作用的变化过程的研究方法进行了探讨。土地盐渍化的研究目的是有效治理和可持续利用。导致干旱区土地盐渍化的主要原因是人类不合理利用水土资源,那么治理的根本是转变人的观念,确立“人地协调”发展的观念,以水利建设为龙头,重建良好的水循环系统,进行综合治理和分区域治理相结合,提出具有针对性和可操作性的治理对策。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 遥感监测在土壤盐渍化研究中的应用
• 1.4 土壤盐渍化遥感监测研究现状
• 1.4.1 国外研究
• 1.4.2 国内研究
• 第二章 研究区概况与盐渍化特征
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 自然地理环境
• 2.1.2 社会经济条件
• 2.2 研究区盐渍化特征
• 第三章：土壤盐渍化遥感动态监测方法研究及研究区资料
• 3.1 土壤盐渍化遥感监测方法
• 3.2 遥感动态监测
• 3.2.1 目视分析
• 3.2.2 自动处理分析
• 3.3 土壤盐渍化动态监测的特点
• 3.4 研究区数据源及野外考察
• 3.4.1 研究中使用的数据
• 3.4.2 研究区遥感影像信息特征
• 3.4.3 野外考察方法
• 第四章 研究内容与技术路线
• 4.1 研究方法
• 4.2 研究手段概述
• 4.2.1 遥感RS 技术
• 4.2.2 地理信息系统技术（GIS）
• 4.2.3 全球定位系统技术（GPS）
• 4.3 研究条件及主要研究内容
• 4.3.1 研究条件
• 4.3.2 研究内容
• 4.4 本研究的技术路线
• 第五章 遥感图象的处理
• 5.1 遥感影像预处理
• 5.1.1 遥感影像校正
• 5.1.2 遥感影像的季相模拟
• 5.1.3 研究区图像裁切
• 5.2 图像增强
• 5.2.1 主成分变换
• 5.2.2 K－T 变换
• 5.2.3 直方图变换
• 5.2.4 彩色合成
• 5.3 图像分类
• 5.3.1 贝叶斯网络分类
• 5.3.2 土壤盐渍化分类系统
• 5.3.3 分类方案
• 5.3.4 训练样本
• 5.3.5 专题信息自动提取
• 5.4 分类结果与精度评价
• 5.4.1 分类结果
• 5.4.2 精度分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 土壤盐渍化动态变化监测及驱动因子分析
• 6.1 土地盐渍化状况
• 6.2 盐渍地动态变化监测
• 6.2.1 土地类型变化转移
• 6.2.2 盐渍地变化转移
• 6.3 盐渍地变化分析图谱
• 6.4 动态变化分析
• 6.5 驱动因子分析
• 6.5.1 土地盐渍化驱动力综合评价
• 6.5.2 自然因素
• 6.5.3 人为因素
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 土地盐渍化改良建议
• 7.3 不足与展望
• 参考文献
• 发表的论文
• 致谢