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吉林大学地球探测科学与技术学院
博士学位论文开题报告
论文题目:盐碱化土地遥感监测机理与方法研究
学科专业:地学信息工程
研究方向:遥感技术及应用
学生姓名:马驰
导师姓名:姜琦刚
入学时间:2005年9月10日
开题报告时间:2016年6月10日
一,选题的科学依据(包括:1.课题所属研究领域,课题的理论意义和应用价值,2.国内外的研究动态及发展趋势3.本人的学术观点,具体研究内容和重点要解决的问题4.预期达到的成果和学术价值)(字数不少于2000字)1,课题来源
本课题源于中国地质调查局,由国土资源部航空物探遥感中心主持,吉林大学,沈阳地质矿产研究所,黑龙江地调院,河北院松辽平原经济区第四系基础地质遥感调查
3,课题的理论意义
土地的盐碱化作为一种自然环境灾害,导致了土壤的退化,削弱和破坏了土地的生产力,使农业区粮食产量下降,严重威胁着生态及国民经济的可持续发展.我国盐碱化土地的面积约2.7*107hm2,占可利用土地的4.88%.其中,松辽平原盐碱土面积约为3.42×106hm2,占该平原面积的19.4%.因此,对盐碱化的监测与治理越来越受到重视.随着遥感技术的兴起,由于遥感具有适时,宏观,动态等特点,而将遥感技术应用于获取地表土壤荒漠化信息,并以GIS技术作为处理空间信息的技术平台,这种遥感和GIS技术的结合,为人们实时,动态的监测大区域土壤荒漠化提供一条良好的方法.
松嫩平原位于大兴安岭以东,东部山地以西,北由小兴安岭隔断,南与辽河平原接壤,地貌主要冲积,湖积低平原气候类型属中温带大陆性季风气候,四季分明,春季干燥多大风,夏季炎热雨集中,秋季凉爽温差,冬季寒冷雪少.年平均降水量毫米,蒸发量毫米.二,研究内容和方法(包括:1.拟采取的研究方法与技术路线2.研究过程中可能遇到的困难和解决关键技术问题的初步设想,3.预期达到的目标和技术创新(字数不少于2000字)
1,研究方法
阅读国内外有关盐碱化土地监测的期刊和书籍,了解国内外研究的现状与发展趋势,为本研究目标与研究方法的确立奠定基础.收集,购买80年代TM影像以及2000年以后的ASTER遥感影像.
对不同年份春季TM与Aster遥感影像进行几何校正,辐射校正,图像裁切,反射率计算等图像预处理,来提高遥感数据的精度和应用效果.通过多波段合成得到研究区假彩色RGB合成图像.
对研究区内盐碱土进行采样,并用差分GPS对采样点精确定位,同时记录采样过程中如地形,地质,土壤类型,气候等观测资料.
用电导仪测定5:1水土比例25℃时溶液的电导率EC,同时测定浸出液Ca2+,Na+,Mg2+,K+,SO42-,Cl-,HCO3-,CO32-8大盐基离子含量.PH值的测定是按2:1水土比例,以PH计测定.
根据实测土壤含盐量数据ASTER遥感影像,对盐碱化土壤在ASTER影像上表现的光谱特征进行分析,探求盐基离子的光谱特征及诊断光谱,建立地物光谱特征与土壤盐碱化之间的量化关系,从而反演研究区盐碱土含盐量,
研究气候,地形,水文,地质及土壤母质等理化参量对盐碱土光谱的影响,及研究区内沙质化土壤的特征光谱,联合沙质土壤与地下水,植被等先验关系,分离沙化土壤与盐碱化土壤,提高盐碱化土壤含盐量的反演精度.
利用数学分析方法分析盐碱土壤含盐量差异所引起的ASTER遥感影像光谱特征差异,建立定量反演模型,对研究区内土壤含盐量填图.
鉴于TM与ASTER数据在光谱波段设置方面的相关性,依据与TM影像同时期的土壤含盐量资料,进行TM数据含盐量反演,并与ASTER反演结果对比,研究该区域内盐碱化的进展与逆转情况.
2,技术路线
3,研究中可能遇到的困难
(1)盐碱土光谱特征除了土壤本身理化性质之外,还受植被,土壤水分和有机质等因素的影响.从遥感图像上提取的土壤光谱特征是多种因素的综合反映.对盐碱土含盐量的干扰因素可能会影响遥感反演含盐量的精度.
(2)本研究所用ASTER数据为2002年至2004年春,夏数据,而采样时间为2007年6月,采样数据与影像数据的时间差异,对土壤含盐量的反演经度可能会造成影响.
(3)本研究拟用6S模型进行大气辐射校正,模型中涉及到的遥感影像获取时刻的气溶胶,能见度等难以精确获得,对大气辐射校正的精度可能造成影响.
4,预期要达到的目标
(1)获得盐碱土的特征光谱及研究区土壤含盐量与其表现出的光谱反射特征的关系机理,
(2)基于ASTER遥感影像与采样数据的研究区内土壤含盐量定量反演模型,填图研究区内土壤含盐量.
(3)基于TM遥感影像与土壤普查资料研究区内土壤含盐量定量反演模型,填图80年代土壤含盐量
(4)对比两期土壤含盐量分布图,直观地表现近20年来研究区土壤含盐量的变化趋势.三,开题条件(包括:1.学术条件,2.仪器设备条件,3.经费的概算和落实情况4.导师及本人对该课题的研究基础)(字数不少于1000字)1,学术条件
本人亲自参与了"松辽平原经济区第四系基础地质遥感调查"项目中的部份工作,对松辽平原土壤盐碱化调查情况有较深入了解,积累了大量与研究内容相关的资料.另外经过几年的学习,撑握了一些遥感动态分析的技术方法.
遥感应用研究所提供了高性能计算机,功能强大的文献检索工具等.导师姜琦刚教授在定量遥感,环境遥感,地质学等方面丰富的科研知识,技术水平以及实验室同学较强的科研能力,为本设计提供了强大的支持.
2,仪器设备条件
配置高效的计算机:Pentium(R)CPU3.0GHz,1.00GB的内存,300G的硬盘,打印机,扫描仪.
专业处理软件:ENVI,ERDAS,MAPGIS,SPSS,ARCGIS等.
3,经费的概算和落实情况
(1)工作区范围
研究区位于松辽平原西部,涉及吉林,黑龙江两个省区.盐碱土采样点主要分布在大庆,白城和松原地区.
(2)主要实物工作量
收集资料:Aster,TM遥感影像数据,研究区盐碱土土样33个,水样25个,80年代土壤普查资料,以及前人有关松辽平原盐碱地资料和盐分遥感反演成果等.
(3)经费
本课题基于中国地质调查局
四,相关资料收集与阅读情况(国外论文至少5篇)序号作者,文章题目(书目)期刊名称(出版单位),时间J.Farifteh.Assessingsalt-affectedsoilsusingremotesensing,solutemodelling,andgeophysics[J].Geoderma,2006,130:191–206.TiborCserha′ti,EstherFa′cs,GyulaOros.EffectofsaltconcentrationandpHonthehydrophobicityparametersofsurfactantsstudiedbyTLCandspectralmappingtechnique.[J].Biochem.Biophys.Methods,1999,38:1–15.SharmaRC,ByhargavaGP.LandsatImageryforMappingSalineSoilsandWetlandsinNorth-westIndia[J].InternationalJournalofRemoteSensing,1988,9(1):39-44.R.L.Dehaan,G.R.Taylor.Field-derivedspectraofsalinizedsoilsandvegetationasindicatorsofirrigation-inducedsoilsalinization[J].RemoteSensingofEnvironment,2002,80:406-417.SinghAN,DwivediRS.Delineationofsalt-affectedsoilsthroughdigitalanalysisofLandsatMSSdata[J].InternationalJournalofRemoteSensing,1989,10(1):83-92.N.Ferna′ndez-Buces.Mappingsoilsalinityusingabinedspectralresponseindexforbaresoilandvegetation:AcasestudyintheformerlakeTexcoco,Mexico[J].JournalofAridEnvironments,2002,65:644-667.RaoBRM,SankarTR,DwivediRS,etal.Spectralbehaviourofsalt-affectedsoils[J].InternationalJournalofRemoteSensing,1995,16(12):2125-2136.DwivediRS,RaoBRM.TheSelectionoftheBestPossibleLandsatTMBandCombinationforDelineatingSalt-affectedSoils[J]
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