發(fā)布時間：2017-12-14 18:16

  本文關(guān)鍵詞：基于多源多尺度數(shù)據(jù)的東北典型黑土區(qū)侵蝕溝遙感監(jiān)測體系研究

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【摘要】：東北黑土區(qū)是我國重要的商品糧基地,也是土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)之一,而溝蝕是該地區(qū)最主要的侵蝕類型。溝壑侵蝕與時空尺度密切相關(guān),多源多尺度遙感數(shù)據(jù)有助于全面反映不同時空尺度上的溝蝕演變特征。本文以吉林省九臺區(qū)為研究區(qū),基于現(xiàn)場調(diào)查、連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位參考站(CORS)、無人機(jī)、高分辨衛(wèi)星、地理國情普查成果等多源數(shù)據(jù),從地面-低空-航天、溝頭-區(qū)域、二維-三維、數(shù)月-數(shù)十年等不同時空尺度對侵蝕溝的分布和動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測,構(gòu)建多源多尺度的侵蝕溝遙感監(jiān)測體系。研究成果將為黑土區(qū)全面有效監(jiān)測土地退化及其對環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)的影響提供技術(shù)支撐,為土地管理者制定合理的土地利用規(guī)劃政策提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)結(jié)合地面測量、高分辨率衛(wèi)星、低空無人機(jī)遙感,可以對研究區(qū)的侵蝕溝現(xiàn)狀進(jìn)行全面監(jiān)測,包括侵蝕溝的位置、數(shù)量、長度、面積、體積以及3D信息。無人機(jī)遙感能夠提供侵蝕溝在不同空間范圍內(nèi)的厘米級正射影像和數(shù)字表面模型,這些成果能夠展示出農(nóng)田區(qū)被人類活動和土壤侵蝕影響的細(xì)節(jié)信息。無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)比衛(wèi)星數(shù)據(jù)詳細(xì)程度更高,比傳統(tǒng)的野外工作更有效率、空間上更完整。無人機(jī)遙感監(jiān)測尺度能夠有效地填補(bǔ)野外測量尺度和衛(wèi)星監(jiān)測尺度的空隙。(2)相比傳統(tǒng)測量方法獲取的2D侵蝕溝數(shù)據(jù),基于照片的三維重建(3D-PR)技術(shù)可以利用普通相機(jī)拍攝的相片快速地獲取侵蝕溝的稠密點(diǎn)云和三維模型,利用更詳細(xì)的3D數(shù)據(jù)展示侵蝕溝形態(tài)特征�；�于無人機(jī)影像的三維模型能夠較完整地展現(xiàn)侵蝕溝頭的三維結(jié)構(gòu),但某些部位(比如陡峭的溝壁)仍然會出現(xiàn)點(diǎn)云空洞,而地面影像生成的點(diǎn)云可以填補(bǔ)該數(shù)據(jù)空洞�；�于3D-PR技術(shù),無人機(jī)影像和地面影像的結(jié)合能夠提供一個更加全面的高分辨率侵蝕溝模型。(3)2013年侵蝕溝在三岔河流域內(nèi)分布廣泛,東北區(qū)域侵蝕尤為嚴(yán)重,整體處于中度侵蝕。從面積上看三岔河流域坡面土壤侵蝕以輕度侵蝕和微度侵蝕為主,但從輕度侵蝕到極強(qiáng)烈侵蝕都是造成研究區(qū)水土流失主要侵蝕類型。高精度的地理國情普查成果改善了整個土壤侵蝕模型的運(yùn)算,提高了部分模型因子的精度。坡-溝侵蝕的地形分異特征并不完全一致:坡-溝侵蝕主要發(fā)生在中海拔的坡地,但溝蝕峰值出現(xiàn)的高程要低于坡面侵蝕峰值出現(xiàn)的高程;坡-溝侵蝕主要發(fā)生在陽坡。(4)遙感影像分辨率的提高會使得侵蝕溝的影像輪廓特征和內(nèi)部細(xì)節(jié)更清晰,但也會在一定程度上增加對侵蝕溝的遙感識別和信息提取工作的干擾性噪聲;2m及以上分辨率的影像能夠在目視解譯下有效識別大型枝杈狀溝壑系統(tǒng)和切溝,而對淺溝的有效識別則需要1m及以上分辨率的影像;發(fā)展溝尤其是淺溝的遙感識別對影像空間分辨率的變化更為敏感;亞米級影像相比常用的2m級影像在發(fā)展溝尤其是淺溝的提取精度上有比較顯著的提升。(5)高分衛(wèi)星影像和低空無人機(jī)遙感能夠分別對侵蝕溝在大尺度(大范圍、長期)和小尺度(小范圍,短期)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。從1965~2013年48年間三岔河流域侵蝕溝數(shù)量、長度和面積顯著增加,空間上溝蝕變化最為劇烈的區(qū)域集中在流域的東北部。其中一條侵蝕溝的溝頭在2015~2016年一年內(nèi)前進(jìn)了1.6m,面積和體積分別增加了7.4 m2和3.36 m3。(6)多源多尺度的侵蝕溝遙感監(jiān)測體系能夠?qū)崿F(xiàn)對侵蝕溝在不同時空尺度上的現(xiàn)狀有效識別、動態(tài)變化監(jiān)測和風(fēng)險預(yù)警。該監(jiān)測體系中的數(shù)據(jù)源和監(jiān)測方法對整個東北黑土區(qū)的溝蝕監(jiān)測具有較強(qiáng)的實(shí)際操作性和較廣的應(yīng)用范圍。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S157.1;S127

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本文編號：1288878