發(fā)布時間：2020-08-01 16:37

【摘要】： 中國是世界上受風沙危害最嚴重的國家之一。盡管目前沙化狀況總體比上世紀90年代有了明顯改善，沙化整體擴展的趨勢得到初步遏制，但局部地區(qū)仍在擴展，土地沙化的總體形勢仍然很嚴峻，進一步采取有力措施，切實做好防沙治沙工作是一項長期的、艱巨的任務(wù)。 從1994年起已經(jīng)先后開展了三次全國性的沙化土地監(jiān)測工作，基本掌握了沙化土地類型、程度、面積、分布及消長狀況，分析了動態(tài)變化原因，為防沙治沙宏觀決策提供了可靠的依據(jù)。在全國沙化土地監(jiān)測中遙感技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了積極有效的作用，基于遙感技術(shù)的信息量大、觀測范圍廣、精度高、速度快以及實時性和動態(tài)性等特點，進一步探索沙化土地遙感監(jiān)測的技術(shù)、理論和方法，強化沙化土地監(jiān)測成果的分析和評價，將更加有利于沙化土地監(jiān)測的順利實施。 本文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外對沙化土地遙感監(jiān)測研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，以代表干旱半干旱地區(qū)的風沙危害典型區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)磴口縣為主，涉及到甘肅省民勤縣和青海省共和縣，探求沙化土地光譜特征變異規(guī)律，建立沙化土地現(xiàn)狀信息提取和變化檢測的技術(shù)體系，通過動態(tài)變化、景觀格局和粒度效應(yīng)分析揭示沙化發(fā)展的過程和規(guī)律。通過本文研究加深了對沙化土地遙感信息機理的認識，解決了沙化土地監(jiān)測范圍廣和耗工耗時的問題，提高了信息獲取的時效性，加強了對沙化發(fā)展過程分析的能力，為沙化土地治理決策提供了有力的技術(shù)支撐。研究主要取得了以下幾方面的成果： (1)沙化土地光譜特征分析。采用ASD(Analytical Spectral Devices)FieldSpec Pro FR光譜儀，對沙化過程主要指示因子以及不同地表覆蓋類型和不同程度沙化土地進行野外光譜測定，建立地物光譜特征與土地沙化間的數(shù)量關(guān)系，找出地物光譜特性的變異規(guī)律，從光譜角度為遙感中沙化土地類型劃分和定量分析提供基礎(chǔ)。提出了沙化土地光譜測量針對兩種地物類型，即單一地物類型級，如不同植被類型和不同土壤類型等，以及復(fù)合地物類型級，如不同植被覆蓋度沙地和不同鹽漬化程度鹽堿地等，分別采取相應(yīng)的采樣方法。光譜特征分析表明，沙化土地光譜數(shù)據(jù)表現(xiàn)出隨植被覆蓋度、植被類型、土壤、地類等的變化規(guī)律。沙化土地光譜特征受植被和土壤影響，隨著植被覆蓋度增大，沙化土地整體反射率降低，受植被和土壤水分的影響，中紅外波段1300～2500nm的反射率逐漸低于近紅外波段750～1300nm的反射率，不同植被覆蓋度沙地之間的反射率差別增大。 (2)沙化土地現(xiàn)狀信息提取。對沙化土地采取分步提取的方法，即先提取沙化土地，再對沙化土地進行類型劃分。采用Landsat ETM+多季相綜合影像，避免高估和低估沙化土地。在影像分析和地類光譜特征分析的基礎(chǔ)上，采用分層分離的方法使知識在不同層次以不同形式介入，簡化各種土地類型之間的關(guān)系，并且使分類過程中的各種層次關(guān)系一目了然，有效地實現(xiàn)沙化土地和其它土地類型的分離。沙化土地類型劃分采用最基本依據(jù)，即植被覆蓋度，具體以全國沙漠化普查地類劃分中的植被覆蓋度為標準。依據(jù)沙化土地植被覆蓋度，通過建立NDVI和植被覆蓋度之間的相關(guān)關(guān)系，用NDVI閾值來確定沙化土地等級是沙化土地程度評價的有效方法。 (3)沙化土地變化檢測。為了快速識別沙化土地的發(fā)展或逆轉(zhuǎn)，對10年的土地覆蓋變化應(yīng)用兩期Landsat ETM+／TM影像，采用主成分分析和監(jiān)督分類相結(jié)合的方法，綜合兩者的優(yōu)勢進行沙化土地變化檢測，用主成分分析方法產(chǎn)生變化范圍，用監(jiān)督分類方法提供具體的變化類型信息，及時準確地識別沙化土地的發(fā)展或逆轉(zhuǎn)，為采取相應(yīng)治理措施提供科學(xué)依據(jù)。該方法也有利于沙化土地分布圖更新，在現(xiàn)有基期影像分類圖的基礎(chǔ)上，只需對識別的變化部分進行分類，避免了大量的地面調(diào)查和驗證工作，減少了工作量，提高了工作效率。主成分分析中采用多時相多波段數(shù)據(jù)合成法，即將兩個時相影像合成為12個波段影像，對新合成影像做主成分變換，通過對主成分分量影像的分析，選取反映變化效果最好的主分量，采用閾值法分離出變化和未變化部分。監(jiān)督分類對變化部分進行分類的過程中劃分了變化類型，并去除了偽變化信息。 (4)沙化土地動態(tài)和景觀格局變化分析�；趦善�30米分辨率的景觀類型分布圖，通過馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣模型和景觀指數(shù)對沙化土地動態(tài)和景觀格局進行分析，揭示沙化發(fā)展的過程和規(guī)律。馬爾科夫模型表明了不同程度沙化土地之間以及沙化土地與其他景觀要素之間的轉(zhuǎn)化狀況，表明整體沙化土地面積減少了，但流動沙地面積增加了，磴口縣防沙治沙仍然面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，要重視防沙治沙綜合治理，避免形成新的沙化土地。在斑塊類型水平和景觀水平上選取斑塊數(shù)、平均斑塊面積、最大斑塊指數(shù)、面積加權(quán)平均斑塊形狀指數(shù)、面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)、Shannon多樣性指數(shù)和Shannon均勻度指數(shù)進行計算，表明固定沙地和農(nóng)田趨于破碎化，景觀異質(zhì)性增加；半固定沙地、流動沙地、水體、鹽堿地破碎化程度和景觀異質(zhì)性降低；在景觀水平，景觀整體破碎度降低，異質(zhì)性減弱，景觀格局向非均勻化方向發(fā)展，斑塊形狀趨于簡單化。 (5)沙化土地景觀粒度效應(yīng)。通過優(yōu)勢規(guī)則和獨立聚合的尺度轉(zhuǎn)換方法進行重采樣，獲得30～300米粒度范圍的景觀類型分布圖，分析景觀指數(shù)和空間自相關(guān)系數(shù)Moran’s I系數(shù)隨粒度的變化，反映粒度效應(yīng)對景觀格局分析的影響，以利于根據(jù)研究目的選擇最佳尺度，對不同尺度的研究成果進行相互轉(zhuǎn)換和比較，深入理解景觀格局和過程的變化規(guī)律。研究區(qū)內(nèi)平均斑塊面積較小、分布比較分散的水體和鹽堿地分別在粒度為240米和210米時被合并入周圍較大面積的景觀類型，水體和鹽堿地景觀類型消失。景觀指數(shù)隨粒度變化的效應(yīng)表明，隨著粒度增大，各種景觀類型的斑塊數(shù)、面積加權(quán)平均斑塊形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均斑塊分維數(shù)呈冪函數(shù)下降，平均斑塊面積單調(diào)增加；最大斑塊指數(shù)整體上增加但有起伏。Moran’s I系數(shù)隨粒度變化的分析表明，粒度在30～180米之間，景觀斑塊聚集分布；210～300米之間，景觀斑塊分散分布。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X87
【圖文】：

3.1.1.1地理位置內(nèi)蒙古自治區(qū)瞪口縣地處內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾盟西南部，東經(jīng)10609%107010’，北緯4009’礴0057’之l’ed(圖3一l)。南北長約92公里，東西寬約65公里，總面積4166.6平方公里(其中縣轄面積3553.6平方公里)183】。筍筍筍筍筍筍筍筍筍筍筍筍筍筍嘴嘴嘴 嘴嘴中中 中國.。泣夕 夕夕圖3一l瞪口縣地理位置圖Fig.3一 1GeograPhieloeationmaPofDengkouCounty

3.1.1.2地形地貌縣境地形地貌復(fù)雜。北及偏北是高聳巍峨的狼山山脈，西部是聞名于世的烏蘭布和大沙漠，南面是奔騰咆哮的古老黃河，東部為一望無垠的黃河沖積平原(圖3一2)。海拔最高2046米，最低1030米，中西部屬牧區(qū)、半農(nóng)半牧。瞪口縣有“七分沙、二分山、一分平原”之說。山地地貌:圖3一2瞪口縣地貌類型圖Fig3一 2GcomorphologicaimaPofDengkouCoUnty瞪口山地屬陰山山系。境內(nèi)狼山占地145.3萬畝，為全縣總面積的23.2%。山地坡度最小為3o，最大為500以上，一般為200一300。南陡北緩，坡形多為凸形直線坡，少數(shù)為直線凹形坡。山地相對高差800米，海拔最高點2046米。山地有大小溝414條

Fig.4一 1Spectraleurvesofsan勿 landusingdifferentmetheds4.2.2不同植被覆蓋度沙化土地的光譜特征圖4一2是在瞪口縣測得的不同植被覆蓋度沙地的光譜曲線.、植被覆蓋度8%的沙地上主要植被有沙篙、沙竹、沙米。植被覆蓋度20%的沙地上主要植被有沙篙、白刺、沙竹。植被覆蓋度45%的沙地上主要植被為沙篙，還有少量白刺、沙冬青。植被覆蓋度52%的沙地上主要植被有白刺、梭梭。沙地的光譜特征受植被和土壤影響，并且影響程度隨植被覆蓋度而變化。沙地反射率在350一600nm持續(xù)增加，600一690nm比較平緩，690一750nm增加較快，之后呈波浪式變化，在142onm和1940nm有兩個水分吸收帶。沙化土地植被覆蓋度的變化反映了沙化程度的變化，從不同植被覆蓋度沙地光譜曲線可以看出，隨著植被覆蓋度增大，也即沙化程度減輕，整個沙地反射率降低，受植被和土壤水分的影響，中紅外波段1300一250Onm的反射率逐漸低于近紅外波段750一1300nm的反射率

【參考文獻】

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本文編號：2777720