基于數(shù)字圖像處理的風蝕地表粗化信息提取研究.pdf

1、我國是世界上受荒漠化危害最嚴重的國家之一，全國荒漠化土地約占國土總面積的28％。目前普遍采用的篩分法、風洞實驗法等監(jiān)測評價方法均破壞原始地表狀態(tài)、可重復性差、測定過程繁瑣以及受電力和環(huán)境條件的限制儀器設備不便在現(xiàn)地使用等缺陷。同時，由于在實地很難準確測得地表風蝕粗化層厚度，造成了目前土壤風蝕監(jiān)測評價手段精度低、誤差大、實用性較低，風蝕地表粗化信息測定方法急待改進開發(fā)。近年來，隨著攝影設備性能的逐步提高、計算機軟件技術和遙感圖像分析處理技

2、術的發(fā)展，美國的D.J.MacKinnon和Pat S. Chavez, Jr.等科研人員國際首創(chuàng)性地開發(fā)了一套進行沙表數(shù)字圖像三波段分析技術。鑒于此，本研究首次將該技術引進到我國風蝕監(jiān)測評價領域，并進行了較大的改進開發(fā)，在美方技術的基礎上拼接了地理信息系統(tǒng)軟件ARC-GIS進行圖像矢量化和顆粒數(shù)量、幾何信息的檢測，改進后的基于數(shù)字圖像處理的風蝕地表粗化信息提取技術處理精度高，應用范圍廣，能較準確、快捷地把握當?shù)仫L蝕地表粗粒殘留量，為選

3、擇科學的防治荒漠化措施、實現(xiàn)農牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)，在西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設和防沙治沙實踐中具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　本文圍繞基于數(shù)字圖像處理的風蝕地表粗化信息提取技術構建和精度驗證的核心以我國北方農牧交錯帶典型地貌類型沙地、草地和農地為研究對象開展了數(shù)字圖像采集條件篩選、處理技術探索、實地抗風蝕能力評價三方面的研究，主要結論如下：
　?。?）建立了基于數(shù)字圖像處理的風蝕地表粗化信息提取技術，其基本操作規(guī)程為：

4、r>　　①采集地表數(shù)字圖像；
　　②在ERDAS-IMAGE軟件中進行預處理及圖像灰度信息統(tǒng)計分析；
　?、鄄捎每臻g模型進行顆粒類型分類處理；
　?、苓\用ARC-GIS軟件轉化為矢量類型的圖像并進行去除分析；
　?、萁⒚娣e補償方程進行面積補償運算，得到顆粒實際大小，進行粒級劃分，進而計算出地表粗粒殘留量，進行風蝕地表粗化程度的評價。
　?。?）處理精度驗證試驗表明該技術能提取風蝕地表接近100%的顆粒數(shù)量

5、信息和90%以上的顆粒幾何信息，處理精度較高，誤差小，相關性分析顯示該技術提取得到的風蝕粗化信息和地表5mm范圍內的土樣篩分數(shù)據(jù)具有較強的正直線相關性，相關性系數(shù)均在0.84以上，顯示水平為0，表明該技術應用在我國風蝕地表粗化程度評價中可行。
　?。?）提出了指示風蝕程度的指標—抗風蝕能力，并給出了計算公式此處公式省略。
　　（4）實地抗風蝕能力評價結果顯示：毛烏素沙地沙丘不同坡向抗風蝕能力差異顯著，其中，迎風坡抗風蝕能力最

6、強，左側脊線次之，右側脊線和背風坡的抗風蝕能力都很弱尤以背風坡為最弱，基本為0，同一坡向內不同坡位抗風蝕能力差異也很明顯，各坡向均呈現(xiàn)出坡底抗風蝕能力最強，坡中其次，坡頂最小的規(guī)律；希拉牧仁草原度假村的演藝區(qū)、住宿辦公區(qū)和跑馬射箭活動區(qū)的抗風蝕能力明顯高于草場區(qū)，平均高出兩倍，極端最大值的抗風蝕能力為0.91，反映出受現(xiàn)代旅游度假經(jīng)濟活動影響草原地區(qū)風蝕的嚴重程度；武川縣西北部農耕區(qū)棄耕地抗風蝕能力最大，未耕地居中，最弱的是耕地，反映出