环青海湖流域土壤盐分含量极化SAR反演研究

论文摘要

土壤是人类赖以生存与生活的基本自然资源之一,它制约着生态环境、社会经济和农业的可持续发展。干旱与半干旱地区的土壤盐碱化现象越来越严重,严重影响了农业与社会经济的发展。本文的研究区环青海湖流域位于我国的西北部,是青海湖流域的重要组成部分部分,该区域所处环境复杂,生态系统较脆弱,近几年该地区出现了土壤沙漠化和土壤盐碱化现象,因此加强对该地区土壤盐分的监测显得尤为重要。本文以全极化/紧致极化雷达影像为主要数据源,结合野外卫星同步实验获得的实测数据,通过H/A/α极化分解的方法提取了样本点土壤盐分的极化信息,利用PLS与GA-PLS开展了对环青海湖流域土壤盐分的反演实验,具体研究成果如下。（1）反演结果得出两个模型的建模精度都较高,进一步说明可以用极化雷达的手法对土壤盐分进行反演分析。同时GA-PLS可以更加有效地筛选出能够表达土壤盐分的极化参数,更加地省时高效,而且精度相对较好,且能够更加快捷地呈现反演图,综上所述,认为GA-PLS更适合土壤盐分的建模分析。（2）土壤盐分反演图显示,鸟岛研究区的土壤含盐量比刚察县的高,主要原因可能是:9月份鸟岛的降水量和补给水量比5月份刚察县的高,水量多导致地下水位上升,而将地下盐分带到地表上来,在9月强烈的阳光照射下,水分蒸发,盐分留在了地表,使得地表盐分增多。雷达影像对含盐量高的土壤更加敏感,这也是鸟岛研究区土壤盐分反演精度比刚察县好的原因。（3）利用反演精度较高的鸟岛研究区进行正向求解得到紧致极化数据,并对重构的伪全极化数据进行GA-PLS建模分析,结果发现,建模精度较高,能够达到0.7以上,这为未来紧致极化在土壤盐分上的研究奠定了基础。对比全极化数据的GA-PLS模型建模精度,发现重构的伪全极化数据建模精度较低,根据对筛选出的极化参数进行重构精度分析发现alpha的重构精度较低,因此认为可能是由于部分极化参数的重构精度较低造成了建模精度的降低。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 极化雷达合成孔径雷达（SAR）发展简介

1.2.2 土壤盐分研究现状

1.2.3 雷达遥感技术在探测土壤盐分的研究现状

1.3 研究内容与章节安排

第2章极化SAR反演环青海湖流域土壤盐分的基本理论方法

2.1 目标的极化分解理论

2.2.1 相干目标分解与非相干目标分解

2.2.2 H/A/α极化分解及极化信息提取

2.2 土壤盐分的介电特性

2.3.1土壤电导率与土壤体积含水量之间的关系实验

2.3.2 土壤电导率和土壤含盐量之间的关系

2.3 PLS基本原理

2.4 GA-PLS基本原理

2.5 本章小结

第3章环青海湖流域概况与数据介绍

3.1 环青海湖流域概况

3.1.1 地理位置

3.1.2 气候

3.1.3 植被

3.1.4 土壤

3.2 数据源介绍

3.2.1 PolSAR数据

3.2.2 紧致极化SAR数据

3.2.3 实测数据

3.3 本章小结

第4章基于极化数据环青海湖流域土壤盐分反演

4.1 基于PLS的土壤盐分反演分析

4.1.1 技术流程

4.1.2 离散值的剔除

4.1.3 PLS建模第一阶段

4.1.4 PLS建模第二阶段

4.1.5 两样本区综合PLS建模

4.2 基于GA-PLS的土壤盐分反演

4.2.1 技术流程

4.2.2 GA-PLS建模与分析

4.3 PLS与 GA-PLS模型反演结果及对比分析

4.4 本章小结

第5章基于紧致极化数据的环青海湖盐分反演

5.1 紧致极化SAR重建及精度评价

5.2 基于GA-PLS土壤盐分紧致极化SAR反演分析

5.2.1 极化信息提取

5.2.2 GA-PLS建模与分析

5.3 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 存在问题与展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 贾殿纪

导师: 申维,张婷婷

关键词: 环青海湖流域,全极化,紧致极化,极化分解

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家自然科学基金的重点项目“土壤盐碱化全过程微波特性测量与早期SAR预警”

分类号: S156.4

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001515

总页数: 70

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