干旱半干旱区植被盖度信息提取技术研究

为系统地研究干旱半干旱区植被盖度提取方法,比较了目前常用的几种高光谱影像植被盖度提取技术。结果表明:采用NDVI建立的像元二分模型对植被盖度的估测能力低于直接采用NDVI建立的回归模型;4种处理的PCR模型植被盖度估测的建模精度由高到低为:CR>NO>FD>SD;4种处理的PLSR模型植被盖度估测的建模精度由高到低为:FD>NO>SD>CR;FCLS分解的结果明显优于LS模型;综合分析后,认为基于FD的PLSR模型对研究区植被盖度估测效果最佳。文中研究旨在为干旱半干旱区植被盖度的更深入研究提供参考。     

基于高光谱与电磁感应技术的干旱区绿洲土壤含水量反演研究

为实现干旱区绿洲土壤含水量的快速、准确监测,利用采集自渭干河-库车河绿洲的84个表层(0~10cm)土壤样本,通过利用电磁感应仪(EM38)将所测解译后数据代替实测土壤含水量数据,将高光谱反射率重采样为Landsat8卫星遥感波段反射率,在选取光谱特征参数、提取敏感波段的基础上,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立土壤含水量模型,将最优估算模型应用于遥感影像,实现研究区土壤含水量遥感反演。研究结果表明:(1)利用EM38所测水平模式土壤表观电导率与土壤含水量拟合效果最优,能够代替实测土壤含水量进行后续建模分析。(2)相比3种单一的光谱特征指数,利用多种光谱特征指数所建土壤含水量估算模型的建模效果更优,其干、湿各季建模集决定系数R~2大于0.7,均方根误差(RMSE)均小于0.5%,RPD均大于2,能够作为有效手段估算干旱区绿洲土壤含水量。(3)不同季节土壤含水量遥感反演值与实测值决定系数R~2均大于0.6,均方根误差(RMSE)均小于0.6%,显示了较高的预测精度,证明利用电磁感应技术与高光谱相结合能够实现对干旱区绿洲土壤含水量的精准、高效监测。     

基于野外实测高光谱数据的干旱区耕作土壤含水量反演研究

利用2011年3月野外实地采集的不同含水量土壤的高光谱数据,研究了南疆地区耕作土壤草甸土含水量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了一元线性回归与多元逐步回归的土壤含水量预测模型.结果表明,土壤含水量在380～ 1080 nm波段与反射率呈负相关关系;反射率经倒数(1/R)、对数(logR)、一阶微分(R’)变换后可提高其与含水量的相关性;以50个建模样本所建立模型的相关系数均达到极显著水平,所有模型通过对37验证样本进行预测,比较决定系数、均方根误差、相对误差后,表明多元逐步回归模型的预测能力要优于一元线性回归模型,从所有模型中优选出以698、702、703、746、747 nm波段反射率倒数(1/R)建立的多元逐步回归模型为最优模型,该模型实测值与预测值之间的R2为0.9199,RMSE为1.6026,RE为0.6517,可用于基于野外高光谱数据的土壤含水量的估测.     

干旱半干旱区土壤风蚀评价方法

土壤风蚀是导致干旱半干旱地区土地退化和区域环境恶化的最重要的原因之一。本文从区域土壤风蚀评价与监测需要出发 ,提出了一套土壤风蚀评价的指标体系和制图方法 ,其特点是 :(1 )充分利用 3 S技术 ;(2 )把耕地、沙丘地同其它土地类型区分开来 ,使用不同的指标体系 ;(3 )分别提取每一图斑的各指标因子 ,并建立相应的数据库 ;(4)强调限制性因子。     

基于条件植被温度指数的干旱监测研究

以黑龙江军川农场为研究区域,应用Landsat TM卫星遥感数据计算和反演归一化植被指数和地表温度,采用条件植被温度指数(VTCI)的方法对该区域进行土壤表层水分监测.通过与同一时期的LST和NDVI模型的反演结果进行对比,结果表明:VTCI与该模型的纹理特征相似,干旱的分布规律几乎一致.应用土壤表层含水量数据对干旱监测结果进行验证,验证结果表明VTCI与土壤表层含水量有较好的线性相关性,进一步证实了VTCI是一种实时的干旱监测方法.     

极端干旱干扰下松嫩草原土壤含水量与植物的反映

自然干旱是一种干扰。本文研究了极端干旱干扰松嫩草原土壤含水量和植物的反映。结果表明 :极端自然干旱下 ,羊草地上生物量、株高与植物根系集中分布土层的含水量呈显著线性相关 ,相关系数分别为 0 .98和 0 .94;不同生境羊草群落、不同植物群落间土壤含水量和干旱深度差异明显。最后 ,提出了评价自然干旱干扰强度的指标 :当地优势植物群落在典型生境下的地上生物量和根系集分布土层的含水量     

基于实测高光谱和电磁感应的绿洲土壤含水量估测

以新疆渭-库绿洲为研究区,利用电磁感应和高光谱技术并以地形因子作为辅助参量,构建土壤含水量的支持向量机回归(Support Vector Regression,SVR)预测模型,采用泛克里金法(Universal Kriging)将预测的土壤含水量进行插值在地图上实现空间可视化。结果表明:1)表层土壤含水量与表观电导率具有良好的相关性,两种模式相结合建立的土壤含水量解译模型的拟合优度达到0.853。2)原始反射率光谱经微分变换后更能凸显出细微差异,利用原始一阶微分建立的SVR土壤含水量模型,预测集决定系数(R2)为0.913,相对分析误差(RPD)为2.06,该模型具有较高的预测精度和稳定性。3)表层含水量空间分布不均,由绿洲内部到荒漠-绿洲交错带再到荒漠呈现逐渐减少的趋势。综上所述,利用该支持向量机模型对绿洲土壤含水量的预测具有实际与理论意义。     

黑河流域土壤含水量遥感反演及不同地类土壤水分效应分析

利用NASA提供的MOD IS数据产品和黑河流域的野外实测数据,在充分考虑研究区的下垫面特征、数据的时间特性和遥感反演土壤含水量的模型与算法的基础上,采用了热惯量法,计算了表观热惯量,并与实测数据进行回归分析建模,反演了整个黑河流域的土壤含水量。随后构建了三个区域土壤水分效应评价指标:土壤水分单元权重指数、区域土壤水分单元权重指数和土壤水分效应贡献度,结合黑河流域的土地利用状况,定量评价了不同土地利用类型的土壤水分效应。研究表明:利用MOD IS数据产品,反演参量获取简单,可降低反演土壤含水量的复杂性,有利于大、中尺度的实际应用;利用当地积累的季节标准日变化曲线将温差修正到最大值,使反演的表观热惯量更接近真实,可提高模型精度;用多个地面采样点的土壤含水量均值与一个像元对应建模,能改善因MOD IS数据空间分辨率低而存在大量混合像元致使反演精度降低的问题;在黑河流域,中覆盖度草地、有林地、高覆盖度草地、水田等用地类型的土壤水分效应最为明显,贡献最大。     

中国干旱半干旱地区土壤凝结水研究综述

中国北方干旱半干旱地区的气象条件有利于土壤凝结水的形成。从20世纪60年代以来,相继开展了一系列土壤凝结水的实验与研究。土壤凝结水特指地面温度和表层地温达到露点时,大气水汽和土壤孔隙水汽由汽态水凝结而成的液态水。近地气温、地温、相对湿度、下垫面性质、地下水埋深等因素都会影响凝结水形成的速度、深度和数量。土壤凝结水的水汽来源主要是近地表大气和包气带孔隙中的水汽。土壤凝结水是土壤水和地下水水分平衡不可忽缺的因素。土壤凝结水也是干旱半干旱地区的主要水源之一,具有重要的生态与环境意义。     

基于Landsat8吉林中北部地区土壤有机质定量反演研究

以Landsat 8 OLI遥感影像为数据源,以吉林省中北部黑土过渡区为研究对象,对研究区进行土壤实地采样并化验土壤有机质含量,采用多元回归分析的方法,建立土壤有机质含量的反演模型,反演研究区土壤有机质含量。结果表明:研究区土壤反射率与有机质含量呈负相关,其中,第5波段达到最大值,为-0.827;将反射率进行倒数、对数等变换后可以显著提高与有机质含量的相关性;以第4、第5、第6波段反射率倒数为自变量,利用多元回归分析方法建立起来的反演模型,模型判定系数R2=0.860,总均方根误差RMSE=0.229,反演研究区土壤有机质含量获得了良好的效果。本研究成果实现土壤有机质含量监测的准确性与时效性,为我国黑土区土壤光谱分析提供借鉴,为区域土壤生态环境监测提供数据支持。     

干旱半干旱区地下水引起的表生生态效应及其评价指标体系研究

干旱半干旱地区地下水具有重要的生态价值.本文从这一地区地下水与生态环境之间关系出发,以地下水资源永续利用并与社会经济和生态环境协调发展为目标,探讨了地下水生态价值的定义,分析了地下水引起的表生生态效应及其驱动力,建立了地下水引起的表生生态效应递阶层次评价指标体系.这些研究不仅丰富了水资源生态价值理论,而且对这一地区水资源合理开发利用并与社会经济、生态环境协调发展具有参考价值.     

六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应

在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m³·m^-3)。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m³·m^-3]>中坡[(0.158±0.045)m³·m^-3]>下坡[(0.146±0.034) m³·m^-3],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同...     

甘肃省干旱、半干旱地区可持续发展定量评价研究

针对甘肃省干旱、半干旱区可持续发展综合评价问题 ,建立了评价指标体系 ,以及定量评价模型 ;并运用该模型 ,对该地区各县 (市、区 )可持续发展水平作了定量化评价 ,计算出了每县 (市、区 )从属于“可持续发展”的隶属度 ,有关结果可为该地区区域发展决策提供依据。     

基于SPA-MLR方法的土壤含水量光谱预测模型研究

以人工调配的不同含水量土壤的高光谱数据为基础,运用11种常规的变换方法对原始光谱反射率进行变换,使用连续投影算法(SPA)提取特征波段,然后建立多元线性回归(MLR)模型,并对不同模型进行评价比较,旨在选择监测土壤含水量的最佳高光谱模型,实现土壤含水量高光谱监测。结果表明,随着土壤含水量的增加光谱反射率先升高后降低;使用SPA提取的特征波段为3~5个,且不同变换处理后提取的特征波段存在差异。利用特征波段建立MLR回归模型,表明原始光谱经一定数学变换处理可以提高土壤含水量高光谱监测精度,其中对数的一阶微分变换处理(T_8)后建立的SPA-MLR模型监测精度最高,其校正模型表现为R~2=0.957,RMSE=2.16,RPD=4.74,验证模型表现为R~2=0.903,RMSE=3.41,RPD=2.95。故基于反射率对数一阶微分变换处理所建立的SPA-MLR模型可以更好地实现土壤含水量的高光谱监测。     

应用高光谱数据定量反演查干湖水质参数研究

湖泊水质下降和富营养化问题日益严重,传统监测方法已经日益不能满足水质监测的需要。该文通过野外高光谱仪器测定查干湖水体反射光谱,分析研究水体反射光谱特征与水质参数叶绿素a含量、透明度和浊度之间的关系,运用多种半经验算法建立反演模型。结果表明:单波段光谱反射率与叶绿素a和浊度的相关系数较小,但与透明度相关系数较高;光谱反射率通过对数、比值转换,可以有效的提高叶绿素a和浊度估测模型的精度,却对透明度作用不大。总体来说,叶绿素a和浊度估测模型效果较好,透明度高光谱估测模型相对较差,需进一步研究。     

万荣县麦田土壤干旱研究

万荣县气象局1964-2008年0～100 cm各旬旱地麦田土壤湿度资料分析表明,小麦生育期的耕作层土壤相对湿度有下降趋势,特别是拔节抽穗期土壤相对湿度下降4.9％ ·10a-1,作物旱情指标Kd和作物水分亏缺率G也显示拔节抽穗期干旱化明显.另外,冬前和越冬期分蘖数增大.土壤干旱的综合原因是降水量(特别是夏季)减少、冬前和越冬期作物系数增大和四月日照不显著增多引起的参考作物蒸散增加.拔节抽穗期有明显的干旱化趋势.     

土壤有效含水量的经验估算研究——以东北黑土为例

土壤有效含水量(AWC)是评价土壤抗旱性、水资源规划和管理以及指导灌溉的重要依据。对土壤AWC进行经验估算,是一种有效方法。文章首先介绍了土壤有效含水量(AWC)的概念、计算方法、经验估算建模的依据及意义,并分析了土壤AWC与土壤其它特征因子如土壤质地、土壤有机质、土壤容重等的相互关系,对国外已有的经验估算的统计模型及其建模思路进行了介绍。其次,运用统计技术,对我国东北黑土土壤AWC进行了经验估算研究并建立相应的估算模型。结果表明,土壤质地组成及有机质含量为与东北黑土AWC有着密切关系的理化参数,运用它们所建立的土壤AWC估算模型是比较简单而且可行的。     

基于GIS的绿洲土壤含水量空间变异性研究

干旱区降水稀少 ,气候干燥 ,土壤水分成为维持地表植被的重要因素之一。由于不同区域受地形、土壤特性、地下水位等的影响不同 ,其土壤含水量的分布也有很大的差异性。因此 ,为深入分析干旱区绿洲土壤含水量的空间变异性及其分布趋势 ,通过实测土壤含水量数据 ,利用地理信息系统的空间分析方法 ,研究了三工河流域土壤含水量的空间变异特征 ,并对其分布规律进行了探讨和评估 ,其目的是为了深入了解干旱区土壤水分变化规律及其对植被的影响。     

中子仪测定苜蓿田土壤含水量的标定研究

通过一次安装,免灌水,点聚图资科筛选和对容积含水率三点平滑的一套标定方法,应用中子仪对苜稽田土壤含水量的标定进行了研究,得到了土壤不同深度的三条标定直线:20～60 cm土层标定直线为y=82.772x-3.007(R2=0.9353,R=0.9671);60～120 cm土层标定直线为y=77.822x 0.1032(R2=0.8283,R=0.9101);120～200 cm土层标定直线为y=83.327x-2.2304(R2=0.8871,R=0.9419).中子仪法相对于土钻法所得含水量的平均相对误差为0.81%,说明所得标定方程精度较高,完全可以用中子仪法代替土钻法测定土壤含水量.