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土壤盐碱化已经成为一个严重的世界性问题,加强土壤盐碱化的监测研究具有极其重要的价值。传统调查方法有实地土壤调查和传统遥感监测:传统的野外定位观测法不仅费时、费力,而且观测点少,代表性差,无法实现大面积动态监测。光学遥感不论是目视判读还是计算机自动分类,都要依赖于盐碱土的光谱响应特征,而单纯通过光谱响应来提取土壤盐碱化信息,具有一定局限性。然而在微波波段,土壤盐分变化会影响土壤的导电性,进而影响土壤介电常数、以及土壤表面后向散射系数。这就为通过雷达遥感监测土壤含盐量的变化提供了可能。
黄河三角洲具有丰富的自然资源,是我国重要的能源、化工和农牧渔业基地。但是黄河三角洲生态环境很脆弱,70%以上的土地发生了不同程度的盐碱化,土地盐碱化成了制约黄河三角洲农业发展的主要因素。开展盐碱地雷达遥感监测研究,对于黄河三角洲盐碱地治理和农业可持续发展具有重要的理论指导意义和生产实践价值。而雷达遥感对盐碱地信息的提取存在较多的理论空白,就应用而言也无成熟的应用模式。本文以黄河三角洲为研究区,旨在研究含盐含水土壤的介电特性和雷达响应性质,以及利用雷达图像提取盐碱地信息的可能性与方法。
研究内容有:
1.总结雷达遥感监测盐碱地的原理,详细分析了土壤的理化特性及其与雷达响应的关系;总结了盐碱地遥感监测的研究进展,提出多时相多极化SAR监测盐碱地具有巨大的潜力。
2.盐碱化土壤理化特性和微波介电特性研究。通过微波网络分析仪,对实验室配置的1组具有不同含水含盐量的土壤,在频率范围0.2-20GHz(频率取样间隔0.05GHz)进行介电常数测量,来研究介电常数的实部和虚部随微波频率变化的关系,以及介电常数虚部随盐度及含水量变化的关系;
3.盐碱地土壤介电虚部模型和雷达响应。通过关系公式推导,建立土壤介电常数虚部与盐度的关系,并利用实测数据通过最佳拟合的方法确定其待定参数,即得到土壤介电虚部经验模型;接着利用野外采集的黄河三角洲地区60个含盐土壤样品进行模型验证;然后,利用相近时间过顶的ASAR和PALSAR雷达图像获得土壤采样点的后向散射系数,分析后向散射系数与土壤盐分和介电常数的相关关系,为利用微波遥感进行土壤盐碱化程度监测,提供方法可能性和实验依据。
4.最后,结合野外考察盐碱地地物特征和介电性质,确定盐碱地提取信息特征方案;并提出融合多波段多极化的SAR影像来提取盐碱地信息的方法;使用非监督分类、监督分类和神经网络信息提取等方法来进行盐碱地信息提取实验,发现使用ISODATA非监督分类法和最大似然法监督分类相结合的综合分类法进行三角洲盐碱地提取实验效果最佳。
研究证明,多极化多时相SAR监测盐碱地是完全可行的。