土壤盐碱化遥感监测方法_扶卿华

土壤侵蚀评价遥感研究进展

收稿日期：2008-12-30；修订日期： 2009-04-12基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目 （KZCX1-YW-08-03）和水利部，官厅密云水库上游水土保持遥感监测二期工程（HW-STB2004-03）资助 作者简介：张喜旺（1979），男，河南辉县人，博士生，主要从事遥感与地理信息系统在水土保持方面的应用研究。E-mail:zxiwang@https://www.360docs.net/doc/cd11523315.html, * 通讯作者： E-mail:wubf@https://www.360docs.net/doc/cd11523315.html, 土壤侵蚀评价遥感研究进展 张喜旺，周月敏，李晓松，袁超，闫娜娜，吴炳方* （中国科学院遥感应用研究所，北京100101） 摘要：土壤侵蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，对全世界范围内的农作物产量，土壤结构和水质产生负面影响，因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。以遥感在土壤侵蚀中的应用为主线，介绍国内外多种土壤侵蚀评价方法，包括定性的判断和定量的计算。认为虽然遥感因其具有大面积重复观测能力，已经渗透到各种研究方法中，但无论是定性的方法还是定量的方法，遥感往往仅作为数据进行输入，而遥感的潜力并没有得到充分的发挥，遥感多源多时相的能力并没有得到充分的应用。目的是使今后的研究更加重视遥感的空间分析和动态监测能力，以及多源多时相的特性，使遥感真正在方法论上发挥其在土壤侵蚀监测中的重要作用。 关键词：土壤侵蚀；遥感；DEM ；GIS 中图分类号：TP 79：S157 文献标识码：A 文章编号：0564-3945（2010）04-1010-08 Vol.41,No.4Aug.,2010 土壤通报 Chinese Journal of Soil Science 第41卷第4期2010年8月土壤侵蚀是发生在特定时空条件下的土体迁移过程，受到多种自然要素和人类活动的综合影响。水 蚀是世界范围内最重要的土地退化问题，已经成为全球性的公害，通过减少表土层的有机质和养分含量而降低土壤生产力[1]，它通过对农作物产量、土壤结构以及水质[2,3]剧烈地影响着环境，并产生大量的经济损失，直接影响着人们的生活，通过沉积作用淤积江河、湖泊，损害基础设施，威胁人类安全。此外，侵蚀导致土壤以CO 2，CH 4的形式向大气中散射有机碳，从而影响全球变暖[4]。而全球变暖又反过来增强土壤侵蚀率[5]。因此，对侵蚀进行适当评估，了解其空间分布以及侵蚀程度，对政策的制定、治理措施的实施都具有非常重要的指导作用。自从研究土壤侵蚀一个多世纪以来[6]，国内外学者进行了大量的研究，提出了各种各样不同的侵蚀评价方法，包括定性的判断[7,8]以及定量的计算[9,10]。区域尺度的土壤侵蚀评价主要的困难在于数据的可获得性以及数据的质量[11]。遥感具有规则重复观测能力，可以提供了大区域的同质数据[12,13]，是进行环境和灾害动态监测的先进有效的技术手段，可以深刻地了解地表的特征及其变化。而侵蚀退化标志如地表裸露程度、地形地貌、植被覆盖度和土地利用方式的改变等是能够被遥感技术所记录和获取的，因此自20世纪70年代以来，遥感技术就被应用于土壤侵蚀调查。许多研究已经全面或部分地利用卫星遥感数据以许多不同的方式进行侵蚀评估，为方法的完善提供支 持，如光学影像对侵蚀特征[14]、植被[15]的研究，SAR 对地形[16]、 地表粗糙度[17]以及光学影像与SAR 结合对耕作方式的探测[18]等。而传统的土壤侵蚀遥感研究中主要是为了探测侵蚀特征和获取模型输入数据，遥感多源多时相的能力并没有得到发挥，空间分析和动态监测的能力并没有得到很好的应用。本文的目的是对土壤侵蚀评价中遥感的应用方法进行综述，并展望遥感在土壤侵蚀评价中发展趋势。 1 定性方法 1.1 目视判读 目视判读法(目视解译)主要是通过对遥感影像的判读，对一些主要的侵蚀控制因素进行目视解译后，根据经验对其进行综合，进而在叠加的遥感图像上直 接勾绘图斑(侵蚀范围)， 标识图斑相对应的属性(侵蚀等级和类型)来实现的。目视解译是土壤侵蚀调查中基 于专家的方法中最典型的应用。这一方法利用对区域情况了解和对水土流失规律有深刻认识的专家，使用遥感影像资料，结合其它专题信息，对区域土壤侵蚀状况进行判定或判别，从而制作相应的土壤侵蚀类型图或强度等级图，其实质是对计算机储存的遥感信息和人所掌握的关于土壤侵蚀的其它知识、经验，通过人脑和电脑的结合进行推理、判断的过程[19]。我国水土保持部门于1985年使用该方法，采用M SS 影像在全国范围内进行第一次土壤侵蚀遥感调

心得体会：遥感技术在防汛抗旱中的应用

心得体会：遥感技术在防汛抗旱中的应用 遥感技术作为现代地球空间信息的重要手段，在水利行业具有广泛的应用前景，特别是能为防汛抗旱减灾提供有效的空间信息与技术支持。与常规信息获取手段相比，遥感具有监测范围大、监测周期短、获取资料及时、可全天候工作以及经济、客观等优势。不受地域、灾害和恶劣天气限制的特点使其有能力进行连续不断的动态监测。随着航天技术和地球空间数据获取手段的不断发展，遥感技术正在进入一个全新的飞速发展阶段，已具备全方位为防汛抗旱提供动态、快速、多平台、多时相、高分辨率监测的平台基础和技术条件。 遥感技术在防洪减灾中的应用 洪涝灾害监测评估 洪涝灾害的监测在本质上是对水体面积的监测，灾害发生时水体面积与水体本底面积（正常状态时的面积）之差就是受淹面积。水体提取是基于水体在可见

光波段的反射率随着波长的增大而急剧下降，在红外波段反射率降到最低，在微波段则是由于水面镜面反射导致后向反射少的电磁波响应特征，这是遥感影像提取水体的主要依据。本底水体主要用可见光影像提取，而灾害发生时的水体主要依靠可全天候全天时监测的微波影像提取。目前，可供水体提取的遥感卫星数据有很多种，空间分辨率从几百米到米级甚至亚米级，可视实际需要选用。航空遥感，尤其是无人机具有更高的自主性，是实时监测的重要手段。 由于遥感数据，尤其是国产数据源的不断丰富，实现洪涝灾害全过程监测是可行和必要的，以利于防洪救灾的决策。 目前洪涝灾害评估的主要内容是各行政单元内受淹总面积和各类土地利用的面积，特别是耕地和居民地面积，重要工矿企业、大型商场、医院、学校、受淹历时、水深、影响人口、受淹铁路和公路的长度。 洪涝灾害评估一个很重要的基础是空间展布的社会经济数据库，受淹范围与行政界线是不一致的，以行政单位统计的社会经济数据必须展布到空间上。受淹范围内的耕地、交通、重要工矿企业等一般比较明显，可直接提取。但受淹房屋间数和受影响人口要通过受淹居民地面积估算。同样的居民地面积上，居住的人

遥感变化监测 流程

多时相土地利用/覆盖变化监测研究 方法及数据选取 土地是一个综合的自然地理概念，它处于地圈-生物圈-大气圈相互作用的界面，是各种自然过程和人类活动最为活跃的场所。地球表层系统最突出的景观标志就是土地利用和土地覆盖( Land Use and Land Cover)。由于土地利用和土地覆盖与人类的生活、生产息息相关，而人类活动正以空前的速度、幅度和空前规模改变着陆地环境。人类对土地资源的利用引起的土地利用和土地覆盖的变化是全球环境变化的重要因素之一，也是地球表面科学研究领域中的一个重要分支。因此，土地利用和土地覆盖的动态监测（Land Use and Land Cover Monitoring）是国内外研究的热点，也是当前全球变化研究计划的重要组成部分。 由多时相遥感数据分析地表变化过程需要进行一系列图像处理工作，大致包括：一、数据源选择，二、几何配准处理，三、辐射处理与归一化，四、变化监测算法及应用等。 一、遥感数据源的选取 不同遥感系统的时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率不同，选择合适的遥感数据是变化监测能否成功的前提。因此，在变化监测之前需要对监测区域内的主要问题进行调查，分析监测对象的空间分布特点、光谱特性及时相变化的情况，目的是为分析任务选择合适的遥感数据。同时，考虑到环境因素的影响，用于变化监测的图像最好是由同一个遥感系统获得，如果由于某种原因无法获得同一种遥感系统在不同时段的数据，则需要选择俯视角与光谱波段相近的遥感系统数据。 1时间分辨率 这里需要根据监测对象的时相变化特点来确定遥感监测的频率，如需要一年一次、一季度一次还是一月一次等。同时，在选择多时相遥感数据进行变化监测时需要考虑两个时间条件。首先，应当尽可能选择用每天同一时刻或者相近时间的遥感图像，以消除因太阳高度角不同引起的图像反射特性差异；其次，应尽可能选用年间同一季节，甚至同一日期的遥感数据，以消除因季节性太阳高度角不同和植物物候差异的影响。 2空间分辨率 首先要考虑监测对象的空间尺度及空间变异的情况，以确定其对于遥感数据的空间分辨率的要求。变化监测还要求保证不同时段遥感图像之间的精确配准。因此，最好是采用具有相同瞬时视场（IFOV）的遥感数据，如具有同样空间分辨率的TM图像之间就比较容易配准在一起。当然也可以使用不同瞬时视场遥感系统获取的数据，如某一日期的TM图像（30m ×30m）与另一日期的SPOT图像（20m×20m），来进行变化监测，在这种情况下需要确定一个最小制图单元20m×20m，并对这两个图像数据重采样使之具有一致的像元大小。 一些遥感系统按不同的视场角拍摄地面图像，如SPOT的视场角能达到±27°，在变化监测中如果简单采用俯视角明显不同的两幅遥感图像，就有可能导致错误的分析结果。例如，对一个林区，不均匀地分布着一些大树，以观测天顶角0°拍摄的SPOT图像是直接从上向下观测到树冠顶，而对于一幅以20°观测角拍摄的SPOT图像所记录的是树冠侧面的光谱反射信息。因此，在变化监测分析中必须考虑到所用遥感图像观测角度的影响，而且应当尽可能采用具有相同或相近的俯视角的数据。 3光谱分辨率 应当根据监测对象的类型与相应的光谱特性选择合适的遥感数据类型及相应波段。变化监测分析的一个基本假设是，如果在两个不同时段之间瞬时视场内地面物质发生了变化，则不同时段图像对应像元的光谱响应也就会存在差别。所选择的遥感系统的光谱分辨率应当足

基于GIS的洪涝灾害遥感评估系统_冯锐

基于GIS的洪涝灾害遥感评估系统 冯锐　张玉书　陈鹏狮　张淑杰　纪瑞鹏 　(中国气象局沈阳大气环境研究所　沈阳　110016) 摘　要　利用NOAA/AVHRR气象卫星实时监测到的洪涝灾害数据与GIS技术相结合,以地理信息系统软件ArcView3.1为依托建立洪涝灾害遥感评估系统。系统可提供洪涝区域内居民区的受淹数据,并进行受淹区域的比例系数计算,提供水田、旱田、林地、灌丛、果树和草地等淹没面积的信息。 关键词　洪涝灾害　遥感数据　评估系统 洪涝灾害是辽宁省的主要自然灾害之一,对工农业生产和人民生命财产影响严重,其发生频率高,造成的损失严重。因此,在洪涝灾害发生后能迅速对灾害损失做出评估,为政府及有关部门提供及时准确的信息,具有十分重要的意义。目前卫星遥感和地理信息系统技术在洪涝灾害遥感监测、评估领域的应用越来越广泛。辽宁省洪涝灾害遥感评估系统应用NOAA气象卫星重复周期短、时间分辨率高的优点,将其与G IS技术结合,可在洪涝灾害发生后快速、准确地提供淹没区的空间及属性信息,并利用新开发的应用程序,可以在短时间内对大范围地区进行相关研究,为宏观决策提供科学依据。 1　系统设计 1.1　系统开发目标 系统开发目标是将监测到的洪涝区域显示结果与地理信息叠加显示,在此基础之上实现这些结果与地理信息之间在空间上的相关查询和分析功能。 1.2　系统结构 1.2.1　数据库的建立 1.2.1.1　地理信息数据库　根据洪涝评估所需的地理信息,归纳整理成一定结构的数据库[1]。系统的数据兼容性好,不仅可利用其他软件生成的空间、属性数据,同时系统生成的数据也同样可被其他软件使用。 1.2.1.2　灾情实时监测数据库　灾情实时监测为DBASE数据格式数据,利用N OAA气象卫星数据转换的洪涝区域数据[2]。 1.2.2　系统功能规划 虽然ArcView具备地理信息的显示、查询和分析功能,但发生洪涝灾害后,对财产损失的评估属于一些特殊功能的组合,这样就必须利用A rcV iew提供的Avenue编程语言进行再开发。系统调用ArcView库函数开发了应用程序。程序提供了系统与用户之间的界面,可以根据用户使用菜单、对话框等形式给出指令完成上述功能。 2　系统数据库 2.1　地理信息数据库 地理信息数据库是地理信息系统的基础部分。一般来说,在GIS数据库中的数据为两类,即描述研究对象空间位置的空间数据以及反映研究对象特征的属性数据。 系统开发过程中选择在进行财产损失评估时所需要的地理信息建立数据库。各有关部门现状信息以数据专题层的形式进行存储,包括图形数据库和属性数据库。如表1。 表1　财产损失评估地理信息背景数据库 数据库类型空间数据形式包含的主要属性数据信息 居民区数据库面状名称、范围 水田数据库面状面积 旱田数据库面状面积 林地数据库面状面积 果树数据库面状面积 灌丛数据库面状面积 草地数据库面状面积 行政区划数据库面状面积、各市名称 2.2　实时监测灾害数据库 转换的图形数据与属性数据,在进行财产损失评估时用于叠加、显示。 3　系统损失评估功能的开发 在及时监测到洪涝灾害发生区域后,如果能快速、准确地统计出洪涝灾区的居民区、水田、旱田等淹没情况,对有关部门实施救灾决策具有重要意义。 在进行系统开发时,将财产损失评估分为全省范围内的财产损失评估和各市的财产损失评估。在调用此功能模块时,首先显示全省范围内的地理信息背景数据,包括显示辽宁省行政区划,居民区、水田、旱田分布等图层;其次调入洪涝灾害实时监测图层,并可根据所需评估的区域不同,在视窗内显示全省或者各市的数据图层,在此之后即可对有关区域进行财产损失评估。在进行财产损失评估时,通过对弹出式对话框的调用,对要评估的项目(居民区,水田、旱田、林地、灌丛、果树和草地等)进行选择后,即可对有关区域内所选择的各个项目受淹数据进行统计分析。 在进行受淹数据统计时,一个重要的内容就是进行各个项目受淹区域的比例系数计算。进行比例系数计算是由于发生洪涝灾害时,如果某一旱田或水田面积较大,那么落在洪涝区域内的并不是此块旱田或水田的全部,这时需要将落在洪涝区域内的面积与此块旱田或水田的全部面积的比值计算,以便精确洪涝区域内的受淹项目的面积。这一部分通过链接V isual C++编程语言实现[3]。 (下转第43页) 收稿日期:2003-12-03;修订日期:2004-03-18

土壤侵蚀监测新方法的新技术

土壤侵蚀监测新方法的新技术 (一)中国土壤状况 土壤是地球的皮肤, 在自然力和人类活动的作用下土壤或其他地面组成物质被剥蚀、分离、搬运、沉积, 形成土壤侵蚀。土壤侵蚀不仅造成诸如土壤养分流失、土地退化等原生问题, 还带来诸如洪水泛滥、河道淤积、水体面源污染等次生环境问题, 是当今世界普遍关注的环境问题。中国是土壤侵蚀最为严重的国家之一,全国的土壤侵蚀面积高达492万km2,占国土面积的51.2%.在漫长的时间里,由于遭到人类不当经济活动的干扰破坏,致使土壤侵蚀加剧.随着人口增长、资源缺乏、能源危机、粮食不足等问题的出现,人们为了满足人类社会发展之需,对土地资源的破坏越来越严重,破坏了生态环境的平衡,制约着经济的快速发展和社会的安定团结,土壤侵蚀问题显得更为严峻. （二）土壤监测的意义 土壤侵蚀监测对土壤侵蚀发生、发展、危害及水土流失防治效益进行调查、观测和分析, 为认识水土流失现状、研究土壤侵蚀规律、制订水土流失防治规划、设计水土保持措施、评价水土保持效益和行政监督执法提供指导。 （三）土壤监测的方法及特点 自开始土壤侵蚀研究以来, 土壤侵蚀监测技术不断发展。1882 年德国土壤学家建立了微型径流观测小区, 开拓了土壤侵蚀定量监测的历史。径流观测小区的出现和迅速发展, 积累了大量的观测数据, 为土壤侵蚀预报模型的提出奠定了基础。常规土壤侵蚀监测方法主要包括调查法、径流小区法、侵蚀针法、水文法、模型估算法和遥感解译法等。常规方法野外工作量大、效率低、周期长, 不能适应现代土壤侵蚀监测高时效性、自动化、系统化的发展趋势。随着现代认识和技术水平的发展, 土壤侵蚀监测技术出现多学科的交叉结合, 监测精度也由定性到半定量、定量和精确定量的提升。先进的多元数据遥感监测、航拍技术、多孔径雷达技术、光电探测技术等开始融入土壤侵蚀监测领域。这里主要介绍现代地形测量、核素示踪、沉积泥沙反演和现代原位监测等现代土壤侵蚀监测方法

遥感监测技术方案(特选参考)

农业生态遥感监测的内容为2014年北京市1期冬小麦面积监测，2014年北京市2期玉米（春、夏玉米）面积监测，2014年北京市4期设施农业占地面积，2014年秋季露地菜面积监测。具体的生产流程如下： 1、专题信息获取 专题信息主要指北京市冬小麦、玉米、设施农业、秋季菜田四类专题，具体监测方法和生产流程如下： 1.1专题监测方法 （1）小麦、玉米监测 小麦监测北京市2014年冬小麦数据，以2014年4-5月遥感影像为主；玉米监测2014年北京市玉米，以2014年6-9月遥感影像为主，具体的技术方法如下：在综合考虑北京市地形特点，小麦、玉米种植结构特点的基础上，经过对小麦、玉米种植物候，遥感生产的经验总结和对多种数据的对比、分析，提出一套基于“分目标、分区域、分数据、分技术”的“四分”技术方法，融生产标准规范、质量控制体系和用户响应机制为一体的小麦、玉米播种面积统计统计遥感调查方法。该方法按照一定的分层指标将北京市行政村进行划分，再对不同层级的村执行不同的数据计划和技术对策，最后采取分层抽样法评估信息提取结果的精度，并对未满足精度要求的区域进行成果修订（图1-1）。

业务需求与 统计制度 基于行政村成果的分层抽样 数据 采集 及预 处理 综合信息数据库 基于行政村的种植规模分区 分区现势影像数据采集与处理 信息 提取 及修 订 基于种植规模的不同提取方法 外业调查和内业修订 满足内业信息提取精度 成果 精度 评估外业调查及精度评估 成果 整理 矢量数据和统计报表标准化 分析反推修订 达标 未达标 分 目 标 ， 分 区 域 ， 分 数 据 ， 分 技 术 标 准 规 范 与 质 量 控 制图1-1 总体技术路线图 为提高小麦、玉米播种面积统计遥感调查精度，充分发挥多源数据及人机交互解译的能力，研究出基于“四分”总体技术方法的小麦、玉米专题统计遥感生产流程。“四分”技术：指“分目标、分区域、分数据、分技术”。四分技术是对按照一定标准划分的区域，分别采取不同的目标、数据和技术策略，使信息提取更具有针对性、有效性，达到提高精度的目的。具体包括两大关键技术：解译分区技术体系和精度评估技术。 1）人机解译分层技术 根据北京市小麦、玉米分布范围，结合北京市地形特点和小麦、玉米种植特点，将分布区分为三大带：“山区带、丘陵带、平原带”。继而根据所分的三大区域，进一步研究小麦、玉米的种植特点和光谱纹理特征，结合地形地势、分布趋势、地块破碎程度、地块大小、占耕地面积以及解译难易程度等多方面指标，通过定性定量相结合将北京市小麦、玉米种植区域进一步细化区分，针对不同区域采用不同的目标、数据和技术策略，抓住重点、难点，优化目前提取方法，提高小麦、玉米统计遥感调查精度。

土壤侵蚀

名词解释 1土壤侵蚀：土壤或其他地面组成物质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。 2水土流失：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失。 3水土保持：防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。 4搬运作用：是指地表和近地表的岩屑和溶解质等风化物被外营力搬往他处的过程，是自然界塑造地球表面的重要作用之一。 5剥蚀作用：各种外营力作用（包括风化、流水、冰川、风、波浪等）对地表进行破坏，并把破坏后的物质搬离原地，这一过程或作用称为剥蚀作用。 6土壤侵蚀程度：是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截止到目前为止的发展状况。 7土壤侵蚀强度：所指的是某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生可能性的大小。 8容许土壤流失量：是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。 9泥石流：实际上是水体和土体及土体中部分空气（极少量，可忽略不计）相互充分作用后，在沟谷内或坡地上沿坡面（含自然坡面和压力坡）运动的流体。 10混合侵蚀：指在水流冲击力和重力共同作用下形成的一种特殊侵蚀类型。 11沙尘暴：是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于一千米的严重风沙天气现象。 12水力侵蚀：是在降水、地表径流、地下径流的作用下，土壤、土体或其它地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。它是土壤侵蚀的重要类型。

09洪涝灾害雷达遥感监测方法

09洪涝灾害雷达遥感监测方法 洪涝灾害遥感监测方法：光学遥感方法使用最多的是美国NOAA气象卫星和陆地资源卫星，也使用风云气象卫星开展洪涝灾害的监测；微波遥感的方法主要是利用主动成像的雷达遥感方法进行洪涝灾害的监测。 水体光谱特征，CH3小于图像平均值为洪水期，反之为非洪水期；CH1相对减小，CH2相对增加，有向陆地逐渐过渡的趋势，往往该部分水体被陆地包围或覆盖在陆地上。 水体空间特征，水体相对于陆地或云层等呈现出较为均一的图斑，无明显纹理特征；水体图斑边界相对云层较稳定，河流的现状特征（湖泊、海洋的面状特征）较明显。气象卫星高时间分辨率、成像范围大等特征使其成为大范围洪涝动态监测的重要手段。 洪涝灾害雷达遥感监测：雷达遥感具有全天候、全天时的数据获取能力和对一些地物穿透的能力，成为监测洪涝灾害最为有效的遥感技术之一。多颗在轨运行的航天雷达卫星在时相互补，可对同一地区形成连续观测。灵活、机动的机载雷达系统可用于特殊时期的快速监测，这些从技术上保证了采用雷达监测洪涝灾害的可能性与有效性。水体由于镜面反射回波强度较小，在图像上呈现出暗色或黑色，而陆地的回波强度较大，呈现灰白色或黑灰色，故在雷达图像上水陆界线分明，可以清晰地看到洪水到达地段及其淹没范围，利用雷达孔径图像能很快地监测受灾地区的情况。发展SAR图像与其他图像的融合势在必行，受灾中的SAR 图像和灾前的TM或ETM、SPOT等多光谱光学图像数据具有很强的互补性。基于DEM的SAR图像洪水水体的提取，在地形数据的支持下，实现星载SAR图像洪水水体的半自动提取。 洪涝灾害SAR图像斑点滤波方法：斑点滤波方法的主要目的是从含有斑点的SAR图像中恢复SAR图像；进行反演工作需要图像像元值的可信度，感兴趣的信息是面目标，如果还考虑边缘保持的情况则没有多少意义；而如果进行边缘信息提取等工作，主要考虑的是边缘信息，这种情况下考虑其他标准是不必要的。 基于半变异函数的SAR图像地表淹没程度分析：SAR由于具有一定的穿透性，在一定条件下能穿透植被冠层，在植被冠层和水面之间形成双向散射，因而能监测到植被覆盖下的水体，从而在一定程度上获取植被覆盖下的淹没范围。完全被淹没的水域呈镜面反射，植被覆盖的半淹没区呈双向散射，而未被淹没的区域呈漫散射。空间自相关特性，在SAR图像上的表现就是图像灰度值之间的空间自相关性和图像的纹理特征。不同淹没程度下的地表在图像表现出不同空间自相关性和纹理特征，而半变异函数能充分反映图像数据的随机性和结构性，即充分反映了图像数据的空间自相关性和纹理特征。 半变异函数理论：变程，描述了当观测变量的空间依赖性达到最大时的地面距离，它和图像中地物的大小有关，反映随机变量的影响范围。基值，定义了从数据中获取到的最大的半变异值，和被地物覆盖的区域范围有关。基台值，表征了观测数据之间的随机方差或者是空间独立变量，不受位置改变的影响。 基于纹理与成像知识的高分辨率SAR图像水体检测：由于SAR侧视成像，根据像素灰度值很难将地物阴影和水体分开，采用DEM来模拟雷达图像，从中获取山体阴影，将水体和山体阴影分开，实现水体检测，也可以对光学图像和SAR图像融合来提取水体，小目标往往以纯像元形式存在，能够反映小目标的散射特征、位置特征和结构特征等复杂信息。基于知识的目标检测是根据目标成像机理、拓扑关系、几何形状与结构信息、目标纹理特征等进行检测。 试验结果分析：面向对象方法，不再以单独像元为研究对象，而是以地物对象为研究对象，可以灵活地利用地物本身的光谱、形状等信息，从而可以大大提高分类精度。通过多尺度分割技术将图像分割成代表图像信息的对象，再利用对象本身所包含的信息（光谱、形状等）对对象进行分类。其采用模糊分类法，对类进行描述时采用了隶属度函数的方法，代替

基于遥感数据的流域土壤侵蚀强度快速估测方法_谭炳香

收稿日期:2004-07-12;修订日期:2005-01-18 基金项目:北京市自然科学基金重点项目“官厅库区土壤水分承载量及植被恢复机理研究”(6011003)。 作者简介:谭炳香(1966-),女,副研究员,研究方向为遥感在林业中的应用,现主要从事遥感和GIS 技术的森林资源监测与评估,森林参 数遥感估测等方面的研究。 基于遥感数据的流域土壤侵蚀强度快速估测方法 谭炳香1,李增元1,王彦辉2,于澎涛2,柳立兵3 (1.中国林业科学研究院资源信息研究所,北京　100091;2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护 研究所,北京　100091;3.北京市延庆县水利局水土保持工作站,北京　102100) 摘要:以北京延庆县境内的妫水河流域为例,提出了一种基于遥感数据的土壤侵蚀强度快速估测方法。首先,利用遥感数据和植被指数模型提取流域内土地利用类型信息和植被覆盖度信息;其次,利用数字高程模型数据生成坡度图;然后,结合土壤侵蚀强度分级指标,将坡度图与土地类型图、植被覆盖度图空间叠加,判断和计算侵蚀强度等级,结果获得了流域土壤侵蚀强度等级图;最后,计算了流域的年平均侵蚀模数。结果表明,妫水河流域的土壤侵蚀以微度和轻度为主,所占面积比例为74.88%,极度和剧烈侵蚀很少,不到总面积的2%。整个流域的年侵蚀模数估计为1746.1t /km 2·a 。关　键　词:遥感;植被覆盖;土壤侵蚀;流域 中图分类号:TP79 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)02-0215-06 1　引　言 植被具有截持降雨、减缓径流、保土固土等生态功能,尤其是对控制土壤流失起着决定性的作用,植被盖度(特别是地面覆盖度)的大小直接影响着土壤流失的强弱。已有的大量对比观测和试验发现,植被防治土壤侵蚀的能力随植被覆盖度的增加而增强。在其它条件一定时,侵蚀量与植被覆盖度成反比关系〔1〕。因此,进行植被覆盖调查和监测,是预测水土流失和制定水土保持规划的最基础的工作。但是,常规的植被覆盖地面调查费时、费力、成本高,而且不利于大范围的植被监测调查。近些年来,遥感技术的快速发展和广泛应用为植被覆盖信息的提取提供了可靠的技术途径。相对于传统的地面调查,遥感方法具有耗资少、周期短、覆盖广等特点,遥感信息已成为无实测资料的广大地区植被覆盖估算的一种极其重要的信息源〔2～5〕。目前,有关植被覆盖的遥感研究主要集中在植被类型分类制图方面,而对植被覆盖度的应用研究相对不足。 应用遥感技术能够及时、快速地获取流域内的大范围区域植被覆盖和土壤侵蚀强度的空间分布状 况,为流域水土保持规划提供科学依据,加强水源涵养型植被建设,改善水源区生态环境,增强植被的水源涵养与土壤保护功能。因此,本文以北京市延庆县 的妫水河流域为例,试图提出一种基于遥感数据的土壤侵蚀强度快速估测方法,包括流域植被覆盖遥感监测、流域土壤侵蚀强度图绘制、流域年平均侵蚀模数计算等环节。 2　试验区及其数据获取 2.1　试验区概况 官厅水库是北京市仅次于密云水库的第二大水源,是首都水资源保护和水环境治理的重点地区。妫水河是官厅水库的一级流域和主要水源之一,主要分布在北京市延庆县境内,代表着华北半干旱区的水源地,具有相对丰富的前期调查研究基础,开展华北半干旱区水源涵养型植被研究较为理想。妫水河流域是官厅水库主要水源之一,位于北京延庆县境内。延庆县属延怀盆地的一部分,北、东、南三面环山,一般海拔600～800m ,西面是官厅水库。平原面积5.4万hm 2,占总面积的27.2%,山区面积14.5万hm 2,占总面积的72.8%,是华北平原到坝 第20卷　第2期2005年4月 遥　感　技　术　与　应　用 REM OT E S EN SING TEC HNOLOGY AND APPLICA TION Vol .20　No .2Apr .2005

遥感监测技术方案

农业生态遥感监测的容为2014年北京市1期冬小麦面积监测，2014年北京市2期玉米（春、夏玉米）面积监测，2014年北京市4期设施农业占地面积，2014年秋季露地菜面积监测。具体的生产流程如下： 1、专题信息获取 专题信息主要指北京市冬小麦、玉米、设施农业、秋季菜田四类专题，具体监测方法和生产流程如下： 1.1专题监测方法 （1）小麦、玉米监测 小麦监测北京市2014年冬小麦数据，以2014年4-5月遥感影像为主；玉米监测2014年北京市玉米，以2014年6-9月遥感影像为主，具体的技术方法如下：在综合考虑北京市地形特点，小麦、玉米种植结构特点的基础上，经过对小麦、玉米种植物候，遥感生产的经验总结和对多种数据的对比、分析，提出一套基于“分目标、分区域、分数据、分技术”的“四分”技术方法，融生产标准规、质量控制体系和用户响应机制为一体的小麦、玉米播种面积统计统计遥感调查方法。该方法按照一定的分层指标将北京市行政村进行划分，再对不同层级的村执行不同的数据计划和技术对策，最后采取分层抽样法评估信息提取结果的精度，并对未满足精度要求的区域进行成果修订（图1-1）。

图1-1 总体技术路线图 为提高小麦、玉米播种面积统计遥感调查精度，充分发挥多源数据及人机交互解译的能力，研究出基于“四分”总体技术方法的小麦、玉米专题统计遥感生产流程。“四分”技术：指“分目标、分区域、分数据、分技术”。四分技术是对按照一定标准划分的区域，分别采取不同的目标、数据和技术策略，使信息提取更具有针对性、有效性，达到提高精度的目的。具体包括两大关键技术：解译分区技术体系和精度评估技术。 1）人机解译分层技术 根据北京市小麦、玉米分布围，结合北京市地形特点和小麦、玉米种植特点，将分布区分为三大带：“山区带、丘陵带、平原带”。继而根据所分的三大区域，进一步研究小麦、玉米的种植特点和光谱纹理特征，结合地形地势、分布趋势、地块破碎程度、地块大小、占耕地面积以及解译难易程度等多方面指标，通过定性定量相结合将北京市小麦、玉米种植区域进一步细化区分，针对不同区域采用不同的目标、数据和技术策略，抓住重点、难点，优化目前提取方法，提高小麦、玉米统计遥感调查精度。

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1、专题信息获取 专题信息主要指北京市冬小麦、玉米、设施农业、秋季菜田四类专题，具体 监测方法和生产流程如下： 1.1专题监测方法 （ 1）小麦、玉米监测 小麦监测北京市 2014 年冬小麦数据，以 2014 年 4-5 月遥感影像为主；玉米监测 2014 年北京市玉米，以 2014 年 6-9 月遥感影像为主，具体的技术方法如下： 在综合考虑北京市地形特点，小麦、玉米种植结构特点的基础上，经过对小麦、玉米种植物候，遥感生产的经验总结和对多种数据的对比、分析，提出一套基 于“分目标、分区域、分数据、分技术”的“四分”技术方法，融生产标准规范、 质量控制体系和用户响应机制为一体的小麦、玉米播种面积统计统计遥感调查方法。该方法按照一定的分层指标将北京市行政村进行划分，再对不同层级的村执行不同 的数据计划和技术对策，最后采取分层抽样法评估信息提取结果的精度，并对未满 足精度要求的区域进行成果修订（图 1-1 ）。

数据业采集 及预务处理需 信息求提取 及修与订统 成果计精度 评估制 度成果 整理 综合信息数据库 基于行政村的种植规模分区 分区现势影像数据采集与处理 基于种植规模的不同提取方法 外业调查和内业修订 满足内业信息提取精度 基于行政村成果的分层抽样 外业调查及精度评估 未达标 达标 分析反推修订 矢量数据和统计报表标准化 标 分 目准 标 ， 分 规 区 域范 ， 分 数 与 据 ，质 分 技 术量 控 制图 1-1 总体技术路线图 为提高小麦、玉米播种面积统计遥感调查精度，充分发挥多源数据及人机交互解译的能力，研究出基于“四分”总体技术方法的小麦、玉米专题统计遥感生 产流程。“四分”技术：指“分目标、分区域、分数据、分技术”。四分技术是对按照一定标准划分的区域，分别采取不同的目标、数据和技术策略，使信息提取更具有针对性、有效性，达到提高精度的目的。具体包括两大关键技术：解译分 区技术体系和精度评估技术。 1）人机解译分层技术 根据北京市小麦、玉米分布范围，结合北京市地形特点和小麦、玉米种植特点，将分布区分为三大带：“山区带、丘陵带、平原带” 。继而根据所分的三大区域，进一步研究小麦、玉米的种植特点和光谱纹理特征，结合地形地势、分布趋势、地块破碎程度、地块大小、占耕地面积以及解译难易程度等多方面指标，通 过定性定量相结合将北京市小麦、玉米种植区域进一步细化区分，针对不同区域采用不同的目标、数据和技术策略，抓住重点、难点，优化目前提取方法，提高 小麦、玉米统计遥感调查精度。

生态环境遥感监测方案

生态环境遥感监测方案 遥感技术作为目前一种先进的信息采集方式，具有信息量大、成本低和快速的特点，是生态环境监测中非常重要的技术手段。遥感集市运用遥感技术进行矿区生态环境动态监测，为合理开发矿产资源提供基础性数据资料，实现矿产资源的可持续发展，是生态环境领域研究的重要课题。 矿区生态环境问题包括：对地表的破坏、对土地的占用和破坏，对自然景观的影响和破坏，造成“三废”污染，破坏水资源、造成水土流失，诱发或孕育滑坡、泥石流、冲击地压、矿震等动力地质、环境地质问题，噪声和振动污染，热污染等。目前，国内外已有许多科学工作者利用遥感技术对矿区生态环境监测做了研究：一方面，是利用不同时相的波段组合图、指数变化图和土地覆盖类型变化图来体现地表信息的变化，从而进行矿区生态环境动态监测，但往往是定性或半定量分析，并且多是单个大面积的矿区，对于大范围分布零散的矿区研究甚少；另一方面，是将遥感信息与其他调查数据（如土质、水质等数据）相结合，具体研究采矿引起的土质变化、水质变化、地表变形等，虽然细致、透彻，但费时、费力。 针对湖北大冶矿区分布零散的特点，应该采用多时相陆地卫星遥感数据，首选遥感集市高分数据，在不同波段组合和各种指数运算应用的基础上，分析各类地表地物具体光谱特征和空间特征，用基于知识的决策树的方法进行分类，得到具有高精度的分类结果图，然后基于不同时相分类结果的变化检测，通过对研究区水体污染、矿区复垦、耕地变化等的定量分析，进行了湖北大冶矿区生态环境监测的研究。 遥感数据的获取和预处理 湖北大冶面积为1400km2，属亚热带季风气候区。由于20世纪的 80年代到90年代是矿区开采的相对高峰期，并且由此引起的生态环境问题有一定滞后效应，同时为了减少季节上产生的误差，而夏季植被丰富，易于区分矿区和植被类型，本文从现有的资料中选取有代表性的1986年7月底、1994年11月的TM 影像和2002年 9月初的ETM 影像进行处理和分析比较（其中1994年 TM影像因季节差异仅作矿区的比较）。 由于地面站在接收信号时根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行的几何校正，还不能满足专业解译和综合分析的需要，本文以 !,- 万比例尺的地形图作为参考坐标，对湖北大冶矿区的遥感影像进行几何精校正。纠正时在图像和地形图上分别均匀

遥感与洪灾

摘要本文在分析和探讨洪水灾害特征指标及其监测方法（基于ERDAS IMAGINE和ArcGIS）的基础上，着重就洪水灾害遥感监测的原理、方法及其适用性进行了讨论，提出充分利用光学遥感和雷达遥感可实现我国洪灾的动态、宏观的监测。 关键词洪水灾害遥感监测 洪水灾害是一种骤发性的自然灾害，短者数日，最长者也仅1－2月，从灾害发生的过程看，洪水灾害监测可分为灾前的孕灾环境监测，包括雨情、水情及工情的监测，主要服务于灾害预测预报；灾中灾情监测，侧重于洪灾淹没范围、严重程度、险情等监测，主要服务于抗灾抢险；灾后监测，偏重于灾后环境破坏及其影响监测，主要服务于救灾与家园重建规划。 一、洪水灾害特征指标及其监测 1.1 洪水灾害特征描述 为了能有效地监测和评估洪水灾害，必须建立描述洪灾特征统一的指标集，对此人们开展了广泛研究，形成了不同体系。这里从洪灾的自然、社会经济和环境影响三方面，阐述如下。 （1）洪水灾害的自然特征：洪水灾害的自然特征偏重于从洪水角度来分析。洪水淹没范围、淹没历时和水深是描述某一场洪灾自然特征的最基本要素，综合地反映洪灾之严重程度。另外洪水冲击力场可用于刻划洪水的推毁力，常由数值模拟计算分析得出。洪水频率和洪灾风险常用于刻划某一区域洪灾发生的总体趋势及其空间分布状况，多根据历史资料的分析而计算得出，并用于区域规划。洪水最高水位、警戒水位等常用于描述河道洪水的严重性。 （2）洪水灾害的社会经济特征：洪水灾害是造成人民生命伤亡、财产损失的主要自然灾害，影响人口及伤亡人口数是其中最重要的描述特征指标。直接经济损失和间接经济损失则是刻划其经济影响最常用的指标，包括以物或货币计量的不同方式。当信息不完整时，可借助于淹没区居民地识别，通过间接相关分析，推算影响的人口、倒塌房屋等，从而估算出可能造成的经济损失。 （3）洪水灾害的生态环境影响特征：洪灾对人类生存环境的影响及破坏是巨大的，强烈的冲刷与淤积破坏了原河道、湖泊的平衡；洪水所带来的泥沙，淤积农田等。另外，随洪水而来的杂物、污染物等引起水质变坏、产生水域性传染病等。目前对这方面研究还比较少，而且监测是一个长期的过程。

14 遥感监测洪涝

洪涝灾害的发生一般具有突发性特点，要进行洪涝灾害的预警预报、救灾和安排灾后的重建需要对洪涝灾害相关信息进行及时、准确、可靠的采集和反馈〔2〕。而传统基于人工为主的信息采集手段、过程与水平已经很难满足防洪抗涝的需要。20世纪60年代发展起来的遥感技术因其具有观测范围大、获取信息量大、速度快、实时性好、动态性强等优点，在洪涝等自然灾害的研究中得到越来越多的应用。遥感技术在自然灾害防治中的应用在我国可以分为四个阶段，即20世纪70年代的起步阶段，80年代的初步发展阶段，90年代上半叶的快速发展阶段和90年代以后的实际应用阶段〔3〕。经过三四十年的探索应用和实践，逐渐形成了贯穿灾前、灾中和灾后全过程的遥感应用领域和方法。本文将对遥感技术在洪涝灾害中的作用，特别是在我国的研究现状进行评述，并对存在的问题和未来的发展进行探讨。 1洪涝灾害背景数据库的建设和更新 洪涝灾害背景数据的建立是洪涝灾害预警预报、损失评估和救灾的基础。背景数据库的内容主要包括两个方面。一是自然数据，包括地形图、气象条件、大气环境、坡度、土壤、地表物质组成、河流网络和湖泊的分布及其特性；再是社会经济方面的数据，包括人口分布，产业布局、经济发展状况等。由于遥感图像是自然环境综合体的信息模型，通过对遥感数据的人工解译分析或者计算机自动分类，能够直接得到的主要是自然方面的数据。 洪涝灾害背景数据的建设与更新一般在灾前进行，强调的是数据的准确性和可靠性，因此对于遥感数据的空间分辨率和光谱分辨率要求高，而对于时间分辨率的要求相对灾中的灾情监测要低一些。常用的遥感数据包括美国的LANDSAT-TM、法国的SPOT-HRV、中国国土资源卫星数据、美国气象卫星NOAA-AVHRR和中国的风云气象卫星，以及目前正在成为遥感热点的合成孔径雷达数据和成像光谱仪数据。 NOAA-AVHRR数据的时间分辨率高达6小时，但其空间分辨率较低（星下点为1.1km），主要应用于大面积的洪涝灾害过程监测。而在灾前背景数据库的建设过程中主要应用于气象条件的研究，包括云量的估算〔4〕、云性质的分析〔5〕、太阳辐射量的监测等。洪水的形成原因主要有降雨洪水，融水性洪水，工程失事型三种。利用NOAA卫星数据和地形数据的复合提取积雪信息方法，结合监督分类方法在地形复杂地区也取得理想的分类结果，并利用GIS进行了积雪遥感的高效实用的制图〔6〕，及根据理论技术和数学模型，在引进温度、消融量、风速和地貌等修正系数后进行积雪量的估算，已经取得满意的结果〔7〕。以气象卫星和多谱勒雷达数据在降雨定量预报和测定方面的研究也取得了新的进展，已经接近实用化的水平〔8〕。这些遥感手段可以将传统的点雨量监测转变为面雨量监测，充分反映了降雨量在空间分布上的不均匀性，弥补了雨量监测站稀少或者没有的缺陷，为分布式水文模型提供了输入参数 LANDSAT-TM数据由于具有30m的空间分辨率、7个光谱波段和16天的时间分辨率，适合于进行1∶50000～1∶200000比例尺的洪涝灾害背景数据采集和更新。其中对于土地利用和土地覆盖的研究尤为普遍，虽然遥感土地利用研究的目的并不针对建立洪水灾害背景数据

土壤盐渍化状况与防治措施

土壤盐渍化状况与防治措施 土壤盐渍化发生在干旱、半干旱区。由于漫灌和只灌不排，导致地下水位上升或土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中，当土壤含盐量太高（超过0.3%）时，形成的盐碱灾害。目前，世界各地还有相当面积的盐碱地尚未得到改良和利用，而且，随着全球灌溉面积的增大，土壤此生盐渍化有日趋严重的趋势。根据已有的经验，至少有50%的灌溉土壤发生过次生盐碱化。 1.盐渍土的概念 盐渍土（盐碱土）是指土壤中含有钾、钠、钙、镁的氯化物、硫酸盐、重碳酸盐等。另外青藏高原有硼酸盐，吐鲁番盆地有硝酸盐类；或者是土壤含盐量虽少，但土壤交换性钠占阳离子交换量达到了一定比例。 2. 盐碱地形成条件及原因 2.1条件 形成盐碱土要有两个条件，一是气候干旱和地下水位高（高于临界水位）地下水都含有一定的盐份，如其水面接近地面，而该地区又比较干旱，由于毛细作用上升到地表的水蒸发后，便留下盐分，日积月累，土壤含盐量逐渐增加，形成盐碱土；二是地势低洼，没有排水出路。如是洼地，且没有排水出路，在潮湿的天气里，雨水能将盐分冲走而不致造成伤害；但在干热天气，因为灌溉水没有排出，地表形成积水，水遇热而蒸发，留下有害的盐分，盐分积聚的危害足以严重到使作物枯萎而死，寸草不长，形成盐碱地。 2.2原因 2.2.1盲目施肥 部分菜农对各类肥料在植物生长发育中所起的作用和所产生的影响了解不够全面，盲目使用化肥，忽视有机肥的使用，主要表现在以下方面：一是温室的蔬菜施肥水平较高，尤其是一些农户为了追求产量进行过量施肥，一般在周年蔬菜生产中化肥的施用量均达250kg/666.7m2以上，加剧了温室土壤的盐渍化，造成土壤板结、蔬菜根系发育不良，影响了蔬菜生长。二是忽视有机肥使用和使用未腐熟的有机肥料。在蔬菜生长期间，有的农户使用未腐熟的有机肥料，由于温室温度高，人粪尿迅速自然分解成各种成分；如硫化物、硝酸盐等一些含盐离子的成份残存于土壤耕层内而导致土壤盐渍化。 2.2.2 区域内耕作采用长期旱作的连作种植方式，使原来水旱轮作的种植模式被长期的单一旱作连作所替代，在新兴的大棚设施农业中无雨水淋溶，棚内高温，地表水分蒸发量大，盐随毛细管向上被带至地表，使之聚集于土表，土壤溶液中盐分浓度累积偏高而致。 2.1.3 地下水位过高，农田排灌不畅主要为排灌设施老化不匹配，沟渠过浅，排不出、灌不畅，不合理的灌水，以及重复使用耕地周围的水而加快土壤盐渍 2.1.4 耕地的熟制负重增加，利用率过频，高度密集利用，有机肥施用锐减等，致使耕地土壤中有机质含量明显衰减，导致了土壤盐渍的侵袭。 3.我国土地盐渍化现状及其危害 3.1现状 中国也是盐渍土分布广泛的国家，编制中国盐渍土分布图时粗略计算，中国的盐渍土面积约为l.0x108ha，其中现代盐渍土约占37％，残积盐渍土约占45％．潜在盐渍土约占18％。中国盐渍土分布于辽、吉、黑、冀、鲁、豫、晋、新、陕、甘、宁、青、苏、浙、皖、闽、粤、内蒙古及西藏等19个省区。按自然地理条件及土壤形成过程，划分为滨海湿润—半湿润海浸盐渍区、东北半湿润—半干旱草原—草甸盐渍区、黄淮海半湿润—半干旱旱作草甸盐渍区、甘新漠境盐渍区、青海极漠境盐渍区及西藏高寒漠境盐渍区等8个分区，用于指导生产实践。松嫩平原的盐渍土大多属苏打型，土体总含量不算太高，但碳酸根含量高，对植物