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生态水信息指标参数土壤含水率遥感反演-以岷江上游毛尔盖地区为例

作　者: 谢兵
导　师: 杨武年
学　校: 成都理工大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 生态水（层） 土壤含水率 遥感定量反演
分类号: P237
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


关于水资源的研究越来越多，和本文所说的生态水（层）有差别，生态水（层）是和植被密切相关的水，本文主要是对生态水（层）指标参数之一的土壤含水率进行研究。许多研究者利用热惯量法及热惯量的遥感成像机理估测土壤含水率，建立NIR-Red土壤水分光谱的空间估测土壤含水率，利用NOAA/AVHRR数据估测土壤含水率，利用ASAR影像数据估测土壤含水率，采用实测光谱数据估测土壤含水率等都取得了一定成效。采用传统土壤水分测量方法速度慢，范围有限，不能快速获取土壤含水率。采用影像快速提取土壤含水率主要还是应用在农业范围，对有植被覆盖地区土壤含水率研究较少，而这部分地区的土壤水能调剂补给地表与地下水，维持树木存活起着重要作用。采用实测光谱数据建立土壤含水率与光谱之间相关关系，选定研究区的敏感波段，对TM影像拟合出研究区的敏感波段并根据土壤含水率与敏感波段之间关系反演研究区土壤含水率的研究几乎没有。本文选择岷江上游毛儿盖地区为试验区，在杨武年教授研究生态水（层）的基础之上，利用遥感和GIS等高科技手段，从生态水信息指标参数中提取土壤含水率作为研究对象，反演出研究区土壤含水率，引用此方法反演出岷江上游地区的土壤含水率，综合分析岷江水量具有重要学术意义和实用价值。本文对生态水信息指标之一的土壤含水率进行研究，取得的内容、方法和成果主要有：1)基于前人建立的生态水（层）指标参数体系，针对不同的土壤类型设计了野外土壤实测实验方案，采用ASD Field SpecPro FR全波段野外光谱仪获取土壤光谱反射率，采集不同土壤类型的土壤样本，建立研究区生态水（层）信息指标，对其中土壤含水率进行定量反演。2)根据土壤含水率和波段之间的相关关系，选择本研究区光谱各数学变换的敏感波段，采用多元逐步回归方法，从所有敏感波段中选择相关系数大的敏感波段，并且从TM影像波谱上拟合出敏感波段处的光谱反射率，然后根据选择的模型进行研究区土壤含水率定量反演。研究表明采用反射率倒数变换形式、反射率倒数的一阶微分变换形式和反射率对数的一阶微分变换形式满足要求。本文采用反射率倒数和反射率倒数的一阶微分变换形式反演研究区土壤含水率。采用反射率倒数变形形式是精度最高，相关系数为R2=0.866349。最终选择回归模型分别为Y=0.2346+0.0050x584‐0.0305x1055+0.0199x1831 Y=0.20605‐0.78472x673‐1.29663x22573)利用卫星TM数据的2、3、4、5、7五个波段提取拟合出倒数形式和倒数一阶微分变换形式的敏感波段处的反射率，根据选定的回归模型公式反演出研究区土壤含水率。反演结果表明，毛尓盖地区的土壤含水率集中在40%左右，说明毛尓盖地区土壤含水率丰富。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 引言  10-17
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 论文主要研究内容及技术路线  14-17
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 技术路线  15-17
第2章 土壤含水量遥感研究理论依据  17-24
  2.1 生态水及土壤含水量  17-18
  2.2 土壤光谱特征  18-19
  2.3 土壤含水量反演方法  19-24
第3章 数据获取与处理  24-43
  3.1 研究区概况  24-25
  3.2 野外地面实测数据  25-30
    3.2.1 野外实测光谱数据  25-27
    3.2.2 土壤样本采集与处理  27-28
    3.2.3 光谱数据预处理  28-30
  3.3 土壤光谱反射率数学变换  30-31
  3.4 土壤水分与土壤光谱反射率相关分析并确定敏感波段  31-35
  3.5 遥感影像数据预处理  35-43
    3.5.1 辐射校正  35-40
    3.5.2 镶嵌与裁剪  40-42
    3.5.3 几何校正  42-43
第4章 土壤含水率遥感反演模型建立  43-52
  4.1 多元逐步回归介绍  43-45
  4.2 光谱反射率数据预测土壤含水率  45-46
  4.3 光谱反射率倒数数据预测土壤含水率  46-47
  4.4 光谱反射率对数数据预测土壤含水率  47-48
  4.5 光谱反射率一阶微分数据预测土壤含水率  48-49
  4.6 光谱反射率倒数的一阶微分数据预测土壤含水率  49-50
  4.7 光谱反射率对数的一阶微分数据预测土壤含水率  50-52
第5章 土壤含水率遥感反演  52-61
  5.1 TM 影像数据特征  52-53
  5.2 光谱反射率倒数  53-54
  5.3 遥感影像上光谱反射率倒数  54-55
  5.4 遥感影像上光谱反射率倒数的一阶微分  55-56
  5.5 遥感反演土壤含水率  56-57
  5.6 土壤含水率遥感反演的综合评价  57-61
结论与讨论  61-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
攻读学位期间取得学术成果  69

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 摄影测量学与测绘遥感 > 测绘遥感技术
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