基于高分影像的黄土高原沟谷地自动提取及地貌形态差异分析

论文摘要

黄土高原沟壑纵横、地表破碎、地势起伏大、水土流失严重。切沟侵蚀和冲沟侵蚀是造成黄土高原水土流失的主要形式。黄土高原以沟缘线为界,可被分成正负两种地貌类型,分别是沟间地和沟谷地。沟缘线周边也是沟蚀发育最活跃的区域。提取沟缘线、划分沟间地和沟谷地是监测切沟和冲沟发育,掌握沟蚀形成机制的基础。本研究旨在研究利用高分遥感数据和面向对象方法自动提取沟缘线和沟谷地的方法。通过对比和改进已有的黄土沟谷地自动提取技术,实现沟谷地快速提取,拓展基于遥感影像的地形分析技术。进而分析黄土高原两种类型区沟谷地地貌形态差异性,力求为黄土高原地形地貌研究和生态修复提供技术支撑和科学依据。选取黄土高原不同类型区的典型小流域,基于QuickBird影像和Google影像,设计多种沟谷地自动提取方法。比较提取精度,进一步构建沟谷地地貌的特征参数指标,分析黄土高原沟谷地的地貌形态差异。主要结论如下:（1）在提取黄土高塬沟壑区沟谷地时,单纯依靠光谱数据作为输入数据,最邻近分类法的提取精度高于阈值分类法;当使用阈值分类法进行沟谷地提取时,结合光谱数据和地形数据,可以提高精度,正确率达99.4%,仅使用光谱数据提取沟谷地时,提取结果精度最低。（2）在提取黄土丘陵沟壑区中的沟谷地时,单纯依靠光谱数据作为输入数据,最邻近法提取结果的正确率低于85%;经过直方图拉伸处理的Google影像可以替代QuickBird影像,借助面向对象分类技术和区域增长算法,可以实现黄土丘陵沟壑区沟谷地半自动提取,精度较高,正确率达93%,Kappa值为0.75。（3）在沟谷地自动的基础上,分析黄土高原不同侵蚀区沟谷地的地貌形态差异。丘一区的沟缘线密度为18.08 km·km-2,沟谷地平均坡度为38.29°,流域边界高度逼近度为2.07,该区沟缘线空间分布更均匀,沟谷坡度大,发育程度更高;丘二区的沟缘线密度为7.36km·km-2,沟谷地平均坡度为35.84°,流域边界高度逼近度为1.55,该区沟谷地形状更复杂,沟谷地更平缓。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 研究背景及研究意义
•   1.2 遥感影像数据提取沟谷地的研究进展
•     1.2.1 遥感数据的类型与特点
•     1.2.2 遥感数据解译的研究现状
•     1.2.3 提取沟谷地的研究现状
•     1.2.4 当前研究中存在的问题
•   1.3 面向对象技术用于地物提取的研究进展
•     1.3.1 面向对象技术的概念和应用
•     1.3.2 提取结果的精度评价
•     1.3.3 当前研究中存在的问题
•   1.4 黄土高原不同类型区地貌形态差异的研究进展
•     1.4.1 黄土高原侵蚀类型分区
•     1.4.2 地形因子应用于地貌研究
•     1.4.3 当前研究中存在的问题
•   1.5 本文研究目的和内容
•     1.5.1 研究目的
•     1.5.2 研究内容
• 2 资料与方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 西峰区
•     2.1.2 吴起县
•     2.1.3 绥德县
•   2.2 研究方法与技术路线
•   2.3 数据来源与分析方法
•     2.3.1 数据来源
•     2.3.2 数据预处理
•     2.3.3 基于面向对象的提取方法
•     2.3.4 精度评价
•     2.3.5 沟谷地地貌参数提取方法
• 3 黄土高塬沟谷地提取方法设计与对比——以西峰为例
•   3.1 基于光谱数据提取沟谷地
•     3.1.1 标准最邻近分类法提取沟谷地
•     3.1.2 开发规则集提取光谱数据沟谷地
•   3.2 基于地形数据提取沟谷地
•     3.2.1 DSM数据近似表达DEM数据
•     3.2.2 开发规则集提取地形数据沟谷地
•   3.3 结合地形数据和光谱数据提取沟谷地
•   3.4 精度分析
•   3.5 小结
• 4 黄土丘陵沟壑区沟谷地提取方法——以吴起县合沟为例
•   4.1 基于QuickBird影像的沟谷地提取方法
•     4.1.1 基于最邻近分类法实现黄土丘陵沟谷地提取
•     4.1.2 精度分析
•   4.2 Google影像的沟谷地提取方法
•     4.2.1 预处理阶段对Google影像判读的影响
•     4.2.2 基于面向对象的沟谷地提取研究
•     4.2.3 精度分析
•   4.3 小结
• 5 黄土高原丘一区和丘二区沟谷地地貌差异分析
•   5.1 沟谷地形态差异分析
•   5.2 沟谷地地形差异分析
•   5.3 沟谷地地貌形态发育差异分析
•   5.4 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 不足与展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果清单
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 程晓鑫

导师: 张岩

关键词: 沟谷地,自动提取,黄土高原,沟谷地地貌形态

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用

单位: 北京林业大学

基金: 国家自然科学基金项目“黄土丘陵区不同尺度侵蚀沟发育过程与沟蚀预报模型”(41671272)

分类号: P931;P208

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000965

总页数: 75

文件大小: 7453K

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