《干旱區(qū)土壤鹽漬化時空變化特征研究》是國家自然科學基金地區(qū)基金“荒漠河岸林胡楊葉片對地下水埋深的光譜響應研究”(項目編號:31860172)與“塔里木河上游地下水動態(tài)對荒漠河岸林蒸散影響的機理研究”(項目編號:31260140)的研究成果;也是對干旱區(qū)土壤鹽漬化治理的前期基礎性研究。
《干旱區(qū)土壤鹽漬化時空變化特征研究》基于決策樹分類方法,有效地利用判別鹽漬化土壤的多種輔助特征來提高傳統(tǒng)分類方法的提取精度,并在此基礎上分析鹽漬化土壤的時空及數量變化特征,揭示鹽漬地土壤的變化規(guī)律與特征。其結果表明:①加入更多的輔助信息能有效地提高鹽漬地分類精度,同時能夠在一定程度上解決鹽漬化土壤和砂土的光譜相似性問題;②通過三個方面——數量特征、動態(tài)度、地類變化,并運用變化檢測、轉移矩陣、空間重心轉移同時結合動態(tài)度等綜合分析研究區(qū)域鹽漬地時空動態(tài)變化過程,從中發(fā)現一些干旱區(qū)土壤鹽漬地時空變化過程的基本特征;③通過研究區(qū)域土壤鹽漬地變化特征的研究,提出了一些治理對策。
本書是國家自然科學基金地區(qū)基金“荒漠河岸林胡楊葉片對地下水埋深的光譜響應研究”(項目編號:31860172)與“塔里木河上游地下水動態(tài)對荒漠河岸林蒸散影響的機理研究”(項目編號:31260140)的研究成果;也是對干旱區(qū)土壤鹽漬化治理的前期基礎性研究。
土壤鹽漬化制約干旱區(qū)農業(yè)發(fā)展,同樣也是影響綠洲生態(tài)穩(wěn)定性的重要因素。土壤鹽漬化作為土壤退化形式之一,已經成為一個全球性問題。事實證明,好的生態(tài)環(huán)境是經濟發(fā)展的基礎;同樣,沒有治理和合理利用自然資源的生態(tài)環(huán)境建設也是不可持續(xù)的。只有把土壤鹽漬化治理與發(fā)展農業(yè)結合起來,把關鍵技術與農業(yè)經濟發(fā)展結合起來,才有可能確保生態(tài)環(huán)境與區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展的相輔相成。加強西部干旱區(qū)生態(tài)研究,是我國加快西部地區(qū)經濟發(fā)展的迫切需要。
利用遙感手段分析區(qū)域尺度土地鹽漬化,前人所用的研究方法已經很多,我們可以綜合傳統(tǒng)方法的長處,通過研究更適合、更定量化的方法模型來提取鹽漬地信息,掌握鹽漬地的性質、地理分布及鹽漬程度,提出具有針對性和可操作性的土壤鹽漬化防治對策。
土壤鹽漬化信息提取研究一直是研究的熱點,也是遙感專題信息提取的難點之一。目前其提取的方法主要以人機交互目視判讀和分類的方法為主。由于“同物異譜,異物同譜”現象的存在,基于光譜特征分類的方法對于鹽漬地信息的提取也難以取得較好的效果。決策樹是遙感圖像分類中的一種類似樹狀的分層處理結構,這種方法不僅不需要依賴任何先驗的統(tǒng)計假設條件,而且可以方便地利用除亮度值以外的其他知識,結合植被、地形、實測光譜等鹽漬化土壤特征量建立土壤鹽漬地自動提取模型,實現基于知識的土壤鹽漬地專題信息的自動提取。
本書基于決策樹分類方法,有效地利用判別鹽漬化土壤的多種輔助特征來提高傳統(tǒng)分類方法的提取精度,并在此基礎上分析鹽漬化土壤的時空及數量變化特征,揭示鹽漬地土壤的變化規(guī)律與特征。其結果表明:①加入更多的輔助信息能有效地提高鹽漬地分類精度,同時能夠在一定程度上解決鹽漬化土壤和砂土的光譜相似性問題;②通過三個方面——數量特征、動態(tài)度、地類變化,并運用變化檢測、轉移矩陣、空間重心轉移同時結合動態(tài)度等綜合分析研究區(qū)域鹽漬地時空動態(tài)變化過程,從中發(fā)現一些干旱區(qū)土壤鹽漬地時空變化過程的基本特征;③通過研究區(qū)域土壤鹽漬地變化特征的研究,提出了一些治理對策。
隨著國家對生態(tài)環(huán)境的日益重視,土壤鹽漬化的治理勢在必行,因為這是提高耕地質量、擴大耕地面積的有效措施。在黨的十九大報告中提出了“建設生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念,堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策,像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境”。因此,推進綠色發(fā)展,著力解決土壤鹽漬化帶來的生態(tài)與經濟問題,加大生態(tài)系統(tǒng)保護力度,是未來必須實現的目標。
王家強,男,副教授,碩士生導師,就職于新疆塔里木大學植物科學學院,主要從事土壤生態(tài)學與信息技術方面的教學與科學研究。主持參與了多個科研項目,其中主持國家自然科學基金2項,兵團科技創(chuàng)新基金1項,塔里木大學校長基金1項;參與完成973前期研究專項3項,國家重點研發(fā)計劃項目1項。發(fā)表論文20余篇。獲兵團科技進步一等獎1項、三等獎1項,獲塔里木大學科技進步三等獎1項。
1 緒論
1.1 研究目的及意義
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意義
1.2 國內外研究綜述
1.2.1 國內土壤鹽漬化遙感監(jiān)測進展
1.2.2 國外土壤鹽漬化遙感監(jiān)測進展
1.3 研究思路、內容及技術路線
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究內容
1.3.3 技術路線
1.4 本章小結
2 研究區(qū)域概況及野外考察
2.1 研究區(qū)域概況
2.1.1 地理位置
2.1.2 氣候與水文
2.1.3 地形與地貌
2.1.4 地質土壤
2.1.5 水文地質單元分帶
2.1.6 植被
2.2 野外考察
2.2.1 野外考察的內容
2.2.2 考察點設計方案
2.2.3 土壤樣本的測定
2.3 本章小結
3 遙感圖像預處理
3.1 數據源
3.2 研究方法
3.3 輻射校正
3.3.1 基于6S模型的大氣校正
3.3.2 基于COST模型的大氣校正
3.4 COST模型算法實現及其校正結果分析
3.4.1 輻射校正對NDVI的影響
3.4.2 輻射校正光譜數據與野外測量光譜數據對比分析
3.5 幾何校正
3.6 本章小結
4 基于決策樹方法的鹽漬地信息提取
4.1 鹽漬地的形成因素
4.2 決策樹分類法概述
4.2.1 決策樹分類法的概念
4.2.2 決策樹分類法的特點
4.2.3 建立決策樹的條件
……
5 干旱區(qū)鹽漬地土壤的時空變化特征分析
6 結論與展望
參考文獻