北京市大兴区沙化土地信息提取与动态变化研究

论文摘要

大兴区是北京市五大风沙危害区中土地沙化最严重的地区,严重威胁着首都的生态环境建设。本文在前人研究成果的基础上,选取了线性光谱分离技术对大兴区进行沙化土地信息提取与动态分析研究,解决单个象元混和地类的问题,以达到精确分类的效果。主要内容如下:(1)以1989年及2007年夏季TM遥感影像为数据源,运用Chavez模型对影像进行大气校正、运用二次多项式模型进行几何纠正。通过对影像统计特征分析得出:TM遥感影像各波段间相关系数高,波段间的冗余度高。因此,在运用线性光谱分离技术时,对研究区影像进行主成分分析,去除各波段间的相关性。(2)线性光谱分离技术成功的关键在于终端端元选取,通过对研究区遥感影像进行光谱特征分析得出:1989年选择沙化土地、两类植被、水为终端端元;2007年选择沙化土地、农田植被、林草地、水为终端端元。2007年林地能作为终端端元参与影像的光谱分离,说明2007年林地的面积比1989年有较大幅度增加。通过对线性光谱分离技术进行适用性评价得出:与穗帽变换、植被指数(MSAVI)反映的总体趋势相近。并且线性光谱分离技术具有对植被及沙化土地定量计算的特点。本文以实地考察及辅助图件为基础,对分类结果进行总体精度分析。1989年与2007年总体精度达到84.05%与77.58%,分类精度较高。(3)运用遥感技术直接进行沙化土地程度评价具有客观性、准确性等特点。本文采用线性光谱分离技术得出的沙化土地分量为基础来建立研究区的沙化程度的评价指标。分成4个不同的等级,即包括未沙化土地、轻度沙化、中度沙化以及重度沙化。1989年在大兴区沙化面积为203.797 km~2,其中重度沙化面积最多,为97.073 km~2。2007年大兴区沙化面积为160.661 km~2。其中轻度沙化面积最多,为97.967 km~2。与1989年相比,2007年沙化土地面积总体呈现减少趋势,减少43.136 km~2。其中重度与中度沙化面积有大量减少,轻度沙化面积增加。(4)土地沙化是由多种因素综合作用的结果。土地利用变化是人为影响土地类型最直接的反映。因此利用土地利用类型的变化,分析研究区域沙化土地动态变化的成因。结果表明:第一:从1989年到2007年,大兴区林地面积增加了43.311 km~2。林草地面积增加的位置主要是在土地沙化严重的永定河周边以及南部的榆垡镇地区。第二:沙化土地分布在耕地及滩地面积减少,且分布在耕地及滩地的重度与中度沙化面积减少了115.863 km~2,沙化程度有好转趋势。第三:在1989年属于重度沙化土地,在2007年已演变成了轻度沙化的林地及草地。甚至有些区域经过多年植树固沙治理已经转变成了植被覆盖度达到80%以上的林地,且以乔木为主,这些沙地在一段时间内不可能再退化,所以将这些土地归类到非沙化土地的林地里。综上所述,大兴地区沙化土地面积减少,风沙活动受到抑制。多年来,政府进行了造林为主的植被建设,使沙化地区林地面积有了大幅度的增加。政府防沙治沙取的措施取得了明显成效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 沙化土地信息提取研究进展
• 1.2.1 目视解译方法
• 1.2.2 分类方法
• 1.2.3 光谱混合分离方法
• 1.3 沙化程度评价研究进展
• 1.3.1 综合指标评价方法
• 1.3.2 遥感评价方法
• 1.4 研究目的与研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 技术路线
• 第二章 研究区域的概况
• 2.1 地貌与地形
• 2.2 气候特征
• 2.3 土壤分布
• 2.4 植被分布
• 2.5 水资源分布
• 2.6 社会经济发展状况
• 2.7 风沙治理状况
• 第三章 数据预处理
• 3.1 数据选取与预处理
• 3.1.1 遥感数据的选取
• 3.1.2 辐射校正
• 3.1.3 几何校正
• 3.2 影像的统计特征分析
• 第四章 北京大兴区沙化土地信息提取
• 4.1 线性光谱分离技术
• 4.1.1 模型原理
• 4.1.2 技术流程
• 4.1.3 终端端元确定
• 4.1.4 LSMM分解结果
• 4.2 线性光谱分离技术适用性评价
• 4.2.1 与穗帽变换对比分析
• 4.2.2 与修改型土壤调整植被指数对比分析
• 4.3 精度验证
• 第五章 沙化程度评价与动态分析
• 5.1 土地沙化程度评价方法
• 5.2 土地沙化程度评价结果
• 5.3 沙化土地动态变化的成因分析
• 5.3.1 土地利用变化分析
• 5.3.2 沙化土地与土地利用关系分析
• 第六章 结论与讨论
• 参考文献
• 附图
• 致谢