东川大白泥河小流域泥石流迹地遥感探测分析研究

论文摘要

泥石流灾害是威胁着人类生命财产安全和生存环境的一项重大自然灾害,对于山地泥石流来说,泥石流的暴发不仅造成了经济财产损失,泥石流发生过后,迹地的扩张对当地的土地利用和生态环境也造成了严重的负面影响。遥感探测技术以其安全高效快捷的特点在地质灾害勘探调查、信息识别提取、泥石流灾后应急调度方面具有不可比拟的优势,同时,GIS强大的空间分析和数据处理功能使得环境脆弱性空间分析更加方便可靠。云南省东川区是我国乃至世界上一处典型的泥石流多发区,本文以东川区典型泥石流支沟——大白泥沟为研究区,以多时相遥感影像数据、DEM数据、地理要素数据为基础,应用多尺度的研究思想,在大、中、小三个不同的研究层次上对泥石流沟进行分析研究:在大尺度——流域层次上,以小流域作为研究对象,利用不同分类方法结合不同分类特征对大白泥河流域进行遥感信息解译,对小流域地表覆被进行监测,选取最适合高原山区泥石流小流域的地物信息提取方法;在中尺度——迹地层次上,以泥石流迹地作为研究对象,根据评价模型与评价因子进行山地环境脆弱性评价,得出重度脆弱区即泥石流迹地的基本范围,再以遥感解译的土地利用分类作为限制因素划分出泥石流迹地的准确范围,综合泥石流区段地质特征和光谱特征进行区段划分;在小尺度——区段层次上,以区段作为研究对象,从时间特征和空间特征两个方面探讨泥石流各区段变化的趋势,并探究其影响因素。最终获得以下研究结果:(1)开展了面向典型泥石流小流域地表覆被空间信息提取的遥感分类技术应用探测方法研究:以Landsat影像为数据源对山区小流域进行地表覆被监测,分别采用基于Band Ratios的支持向量机分类、基于PCA的支持向量机分类、基于Band Ratios的面向对象分类、基于PCA的面向对象分类四种分类方法进行分类,并进行精度评价。对比支持向量机与面向对象两种分类方法,面向对象分类方法总体分类精度较低,甚至出现了“孔洞”,存在椒盐效应,说明在地形复杂、地表破碎的微观泥石流沟谷小流域,面向对象的分类方法并不适用于Landsat影像。在支持向量机分类下,基于PCA的支持向量机总体分类精度较高,说明基于PCA的支持向量机分类方法整体分类效果较好,结果的一致性较好。因此最适合高原山区泥石流小流域地物信息提取的方法是基于PCA的支持向量机分类方法。(2)开展基于流域环境脆弱性评价分析并综合地表覆被遥感解译分类结果进行修正的泥石流迹地探测研究:针对区域自然灾害环境脆弱性,采用坡度、沟壑密度、NDVI、土壤亮度指数、人口密度5个指数,利用图层叠置模型进行评价及空间差异分析,根据层次分析法确定权重,经过空间叠加分析确定重度脆弱性的范围,再结合遥感解译分类结果修正重度脆弱性评价范围,以此确定泥石流迹地范围,最后综合泥石流区段地质特征和光谱特征进行区段划分。(3)开展典型沟谷型流域的泥石流迹地区段划分及其区段动态变化特征分析研究:从泥石流区段变化的时间特征来看,24年间三个区段都呈现出增长的模式,扩张趋势最为明显的是物源区,为37.56 ha,而扩张幅度最小的是堆积区,为14.09 ha,增长速率因影响因素的不同而有所差异;从泥石流区段变化的空间特征来看,物源区在正东方向的扩张幅度最大,质心向西偏南方向移动了19.61米,流通区在正北方向的扩张幅度最大,质心总体向西偏北方向移动了19.71米,堆积区在西北方向的扩张幅度最大,质心向西偏北方向移动了31.39米。泥石流迹地在时间和空间上的变化受诸多因素的影响,但主要因素有三:沟床纵比降,降水,物源。综合遥感分类技术与GIS空间分析技术开展典型泥石流迹地探测分析应用研究,对于深化高原山地泥石流迹地的动态变化及驱动因素认识具有现实指导作用与科学意义。但如何利用更丰富的多源数据、运用更多样化的研究方法、引入更科学的因子、构建更合理的模型方法是我们下一步需要深入的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景与研究意义
•   1.2 3S技术应用于泥石流监测研究进展
•     1.2.1 国外研究进展
•     1.2.2 国内研究进展
•     1.2.3 存在的问题
•   1.3 论文研究内容
•   1.4 论文技术路线
• 第二章 小流域地表覆被遥感探测分析研究
•   2.1 地表覆被遥感监测技术方法概述
•   2.2 研究区概况
•   2.3 遥感数据及预处理
•     2.3.1 遥感数据
•     2.3.2 图像融合
•     2.3.3 辐射定标与大气校正
•     2.3.4 图像增强
•   2.4 参与分类光谱特征选取
•     2.4.1 遥感多光谱特征分析
•     2.4.2 波段比值（Band Ratios）
•     2.4.3 主成分分析（PCA）
•   2.5 面向像元的分类方法
•     2.5.1 支持向量机分类（SVM）
•     2.5.2 不同特征下的SVM分类结果
•   2.6 面向对象的分类方法
•     2.6.1 分割算法
•     2.6.2 规则创建
•     2.6.3 不同特征下的创建规则分类结果
•   2.7 精度评定
• 第三章 基于环境脆弱性评价的泥石流迹地综合探测研究
•   3.1 基于环境脆弱性评价的泥石流迹地探测方法概述
•   3.2 小流域生态环境脆弱性评价
•     3.2.1 评价方法选取
•     3.2.2 评价指标选取
•     3.2.3 评价结果分析
•   3.3 综合遥感土地利用分类的迹地范围修正
•   3.4 综合泥石流区段特征的区段划分方法
•     3.4.1 物源区
•     3.4.2 流通区
•     3.4.3 堆积区
• 第四章 泥石流迹地时空特征动态变化分析研究
•   4.1 泥石流迹地时间变化特征分析
•     4.1.1 面积统计
•     4.1.2 指标选取
•     4.1.3 速率分析
•   4.2 泥石流迹地空间变化特征分析
•     4.2.1 空间象限
•     4.2.2 质心转移
•   4.3 泥石流迹地变化影响因素分析
•     4.3.1 不同区段的沟床纵比降对比分析
•     4.3.2 降水影响因素分析
•     4.3.3 物源区有关物源量的探讨分析
•     4.3.4 其他影响因素探讨
•     4.3.5 防治措施
• 第五章 结论与展望
•   5.1 主要结论
•   5.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A（攻读学位其间发表论文目录）
• 附录 B

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于辉

导师: 甘淑,费联君

关键词: 泥石流迹地,遥感解译,脆弱性评价,区段变化,大白泥河

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 自然地理学和测绘学,地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 昆明理工大学

基金: 国家自然科学基金项目“东川小江泥石流迹地的多尺度遥感探测试验分析研究”

分类号: P642.23;P237

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.000301

总页数: 94

文件大小: 7655K

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