古湖岸线是西部地区一种特殊的地貌类型,是湖泊退缩过程中湖面水位变化的良好指示器,有效地提取古湖岸线对全球气候变化和湖盆环境演化意义重大。居延泽位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗的东南部,处于现代东亚季风边缘的中亚干旱区,气候干燥,对气温、降水变化反应敏感。作为干旱区内陆封闭湖泊,受全球气候变化影响,湖泊逐渐萎缩并干涸,留下了特征明显的多级古湖岸遗迹。为此,本文以居延泽古湖盆为研究对象,基于全极化Radarsat2数据,首先以“心肺”状影像特征作为切入点,通过滤波算法及极化目标分解技术完成各级古湖岸线的探测和提取,其次沿西居延泽南部、东居延泽北部及西居延泽南北部的剖面,对古湖盆区采样点的水分、盐分等土壤参数与光谱反射率的相互关系进行综合分析,并选择模拟精度较高的土壤介电模型,剖析居延泽古湖盆区介质的介电特性,以深入理解“心肺”状影像特征的形成机理,最后基于 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)DEM 数据.,利用 GIS空间分析工具,计算不同时期湖域的面积和体积(蓄水量),并结合古湖岸堤的精确高程与光释光测年(Optical Stimulated Luminescencedating,OSL)数据,定量化重建古湖盆区环境演变过程。主要结论如下:(1)古湖盆区Radarsat 2滤波窗口大小及滤波算法评价的结果表明,本研究中5×5滤波窗口的综合效果最好。Lee滤波边缘保持能力较高,图像的失真度较低,但该滤波算法对斑点噪声抑制较差。Gamma滤波和Frost滤波具有较强的平滑能力,图像的品质较好,但图像有一定的畸变且纹理较模糊。综合而言,非局部均值滤波效果最好,中值滤波的效果最差,全局阈值法和小波分解法适中。(2)Freeman-Durden和Cloude目标信息分解结果表明,Freeman分解中单次散射、体散射及Cloude分解中单次散射所组合的假彩色合成影像空间信息更加丰富而且可清晰地显示居延泽古湖退缩过程中形成的多级连续或断续的古湖岸线。(3)古湖盆区采样点的水分、盐分及地表粗糙度等土壤参数与光谱反射率相互关系的综合分析表明,从湖岸至湖心,含水量及含盐量整体呈现上升趋势;古湖内部光谱反射率高于外围区域,光谱反射率受到地表粗糙度、盐分及水分等因素的影响,通过对比分析认为,土壤含盐量和地表结构的差异是导致居延泽湖盆区“心肺”状影像特征的主要原因,局部区域地下水的含量对其特征形成具有一定的影响。(4)基于Dobson-S模型的土壤含水量和含盐量对介电常数实部和虚部的敏感性分析表明,土壤介电常数实部和虚部受土壤含水量的影响,且含水量直接决定土壤介电常数实部的大小。土壤含盐量与介电常数的虚部有着密切的关系,在低含水量的状况下,土壤地表含盐量高低决定介电常数虚部的大小。(5)利用GIS空间分析手段,结合典型古湖岸线剖面数据与OSL测年数据的古环境重建表明,在中晚更新世时期居延泽湖泊开始出现,湖泊不断扩张且水位历经多次波动,在全新世晚期湖泊水位达到高峰,即湖泊水位高于现代湖盆底部(约890米)37米左右,在2.0～1.0 ka期间湖泊水位出现波动,约0.3 ka之后居延泽盆地湖泊逐渐萎缩并消失。