《干旱区土壤盐渍化时空变化特征研究》是国家自然科学基金地区基金“荒漠河岸林胡杨叶片对地下水埋深的光谱响应研究”(项目编号:31860172)与“塔里木河上游地下水动态对荒漠河岸林蒸散影响的机理研究”(项目编号:31260140)的研究成果;也是对干旱区土壤盐渍化治理的前期基础性研究。
《干旱区土壤盐渍化时空变化特征研究》基于决策树分类方法,有效地利用判别盐渍化土壤的多种辅助特征来提高传统分类方法的提取精度,并在此基础上分析盐渍化土壤的时空及数量变化特征,揭示盐渍地土壤的变化规律与特征。其结果表明:①加入更多的辅助信息能有效地提高盐渍地分类精度,同时能够在一定程度上解决盐渍化土壤和砂土的光谱相似性问题;②通过三个方面——数量特征、动态度、地类变化,并运用变化检测、转移矩阵、空间重心转移同时结合动态度等综合分析研究区域盐渍地时空动态变化过程,从中发现一些干旱区土壤盐渍地时空变化过程的基本特征;③通过研究区域土壤盐渍地变化特征的研究,提出了一些治理对策。
本书是国家自然科学基金地区基金“荒漠河岸林胡杨叶片对地下水埋深的光谱响应研究”(项目编号:31860172)与“塔里木河上游地下水动态对荒漠河岸林蒸散影响的机理研究”(项目编号:31260140)的研究成果;也是对干旱区土壤盐渍化治理的前期基础性研究。
土壤盐渍化制约干旱区农业发展,同样也是影响绿洲生态稳定性的重要因素。土壤盐渍化作为土壤退化形式之一,已经成为一个全球性问题。事实证明,好的生态环境是经济发展的基础;同样,没有治理和合理利用自然资源的生态环境建设也是不可持续的。只有把土壤盐渍化治理与发展农业结合起来,把关键技术与农业经济发展结合起来,才有可能确保生态环境与区域经济可持续发展的相辅相成。加强西部干旱区生态研究,是我国加快西部地区经济发展的迫切需要。
利用遥感手段分析区域尺度土地盐渍化,前人所用的研究方法已经很多,我们可以综合传统方法的长处,通过研究更适合、更定量化的方法模型来提取盐渍地信息,掌握盐渍地的性质、地理分布及盐渍程度,提出具有针对性和可操作性的土壤盐渍化防治对策。
土壤盐渍化信息提取研究一直是研究的热点,也是遥感专题信息提取的难点之一。目前其提取的方法主要以人机交互目视判读和分类的方法为主。由于“同物异谱,异物同谱”现象的存在,基于光谱特征分类的方法对于盐渍地信息的提取也难以取得较好的效果。决策树是遥感图像分类中的一种类似树状的分层处理结构,这种方法不仅不需要依赖任何先验的统计假设条件,而且可以方便地利用除亮度值以外的其他知识,结合植被、地形、实测光谱等盐渍化土壤特征量建立土壤盐渍地自动提取模型,实现基于知识的土壤盐渍地专题信息的自动提取。
本书基于决策树分类方法,有效地利用判别盐渍化土壤的多种辅助特征来提高传统分类方法的提取精度,并在此基础上分析盐渍化土壤的时空及数量变化特征,揭示盐渍地土壤的变化规律与特征。其结果表明:①加入更多的辅助信息能有效地提高盐渍地分类精度,同时能够在一定程度上解决盐渍化土壤和砂土的光谱相似性问题;②通过三个方面——数量特征、动态度、地类变化,并运用变化检测、转移矩阵、空间重心转移同时结合动态度等综合分析研究区域盐渍地时空动态变化过程,从中发现一些干旱区土壤盐渍地时空变化过程的基本特征;③通过研究区域土壤盐渍地变化特征的研究,提出了一些治理对策。
随着国家对生态环境的日益重视,土壤盐渍化的治理势在必行,因为这是提高耕地质量、扩大耕地面积的有效措施。在党的十九大报告中提出了“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策,像对待生命一样对待生态环境”。因此,推进绿色发展,着力解决土壤盐渍化带来的生态与经济问题,加大生态系统保护力度,是未来必须实现的目标。
王家强,男,副教授,硕士生导师,就职于新疆塔里木大学植物科学学院,主要从事土壤生态学与信息技术方面的教学与科学研究。主持参与了多个科研项目,其中主持国家自然科学基金2项,兵团科技创新基金1项,塔里木大学校长基金1项;参与完成973前期研究专项3项,国家重点研发计划项目1项。发表论文20余篇。获兵团科技进步一等奖1项、三等奖1项,获塔里木大学科技进步三等奖1项。
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.1.1 研究目的
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究综述
1.2.1 国内土壤盐渍化遥感监测进展
1.2.2 国外土壤盐渍化遥感监测进展
1.3 研究思路、内容及技术路线
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
1.3.3 技术路线
1.4 本章小结
2 研究区域概况及野外考察
2.1 研究区域概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 气候与水文
2.1.3 地形与地貌
2.1.4 地质土壤
2.1.5 水文地质单元分带
2.1.6 植被
2.2 野外考察
2.2.1 野外考察的内容
2.2.2 考察点设计方案
2.2.3 土壤样本的测定
2.3 本章小结
3 遥感图像预处理
3.1 数据源
3.2 研究方法
3.3 辐射校正
3.3.1 基于6S模型的大气校正
3.3.2 基于COST模型的大气校正
3.4 COST模型算法实现及其校正结果分析
3.4.1 辐射校正对NDVI的影响
3.4.2 辐射校正光谱数据与野外测量光谱数据对比分析
3.5 几何校正
3.6 本章小结
4 基于决策树方法的盐渍地信息提取
4.1 盐渍地的形成因素
4.2 决策树分类法概述
4.2.1 决策树分类法的概念
4.2.2 决策树分类法的特点
4.2.3 建立决策树的条件
……
5 干旱区盐渍地土壤的时空变化特征分析
6 结论与展望
参考文献