遙感在北京生態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文以北京市計(jì)委十五攻關(guān)項(xiàng)目“北京市生態(tài)環(huán)境數(shù)字化建設(shè)”以及北京市農(nóng)委項(xiàng)目“建設(shè)資源高效型北京‘?dāng)?shù)字山區(qū)’”為依托，利用多源遙感影像，對(duì)北京市的植被覆蓋度、土壤侵蝕動(dòng)態(tài)變化、農(nóng)田季節(jié)性裸露等生態(tài)問題進(jìn)行遙感監(jiān)測，同時(shí)以北京市房山區(qū)為例，對(duì)北京市土地利用/土地覆蓋變化進(jìn)行分析。本文的主要研究內(nèi)容包括： 1遙感影像處理技術(shù)：1)在對(duì)覆蓋北京市房山區(qū)2002年10月1日和2004年6月12日獲取的SPOT5衛(wèi)星遙感影像處理試驗(yàn)的基礎(chǔ)

2、上，提出山區(qū)SPOT5圖像處理流程； 2)利用線性陣列掃描影像數(shù)字糾正和基于有理多項(xiàng)式正射校正兩種方法三種實(shí)驗(yàn)方案，以北京市房山區(qū)2002年10月1日的SPOT5多光譜數(shù)據(jù)為例，對(duì)SPOT5遙感影像的正射校正進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，由地面控制點(diǎn)調(diào)整投影參數(shù)的基于有理多項(xiàng)式正射校正方案優(yōu)于其它兩種方案。 3)對(duì)于適于大數(shù)據(jù)量遙感影像的基于均值平滑濾波的SFIM融合算法的對(duì)線性地物的光譜失真問題，提出了基于高斯平滑濾波

3、的SFIM融合算法，并以IKONOS全色和多光譜之間的融合，以及ETM+全色和多光譜融合為例，對(duì)本文提出的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。 4)對(duì)于高空間分辨率的遙感影像存在的陰影問題，提出了基于矩匹配的地形輻射校正方法，同時(shí)對(duì)地形輻射校正的C校正方法提出了改進(jìn)措施。以北京西部山區(qū)的1m分辨率的航攝影像進(jìn)行了地形輻射校正實(shí)驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明，對(duì)于地形復(fù)雜的山區(qū)的大圖像，基于矩匹配的地形輻射校正方法優(yōu)于C校正方法；而對(duì)于地形簡單，或

4、圖像較小的情況下，C校正方法優(yōu)于基于矩匹配的地形輻射校正方法。 5)由于雷達(dá)數(shù)據(jù)的熱噪聲等原因，使得干涉雷達(dá)獲取的DEM上存在高程奇異值斑塊，嚴(yán)重影響了DEM的應(yīng)用。針對(duì)這一問題，同時(shí)考慮到高程奇異值斑塊在DEM中分布的隨機(jī)性，以及一般DEM數(shù)據(jù)具有的空間連續(xù)性和空間自相關(guān)性，提出了利用基于空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的Kriging插值法插補(bǔ)DEM的高程奇異值斑塊。本文對(duì)STRM提供的DEM進(jìn)行了插補(bǔ)，同時(shí)對(duì)插補(bǔ)的結(jié)果進(jìn)行了精度分析。結(jié)果表明

5、該方法的插補(bǔ)結(jié)果能夠滿足DEM的應(yīng)用精度要求。 2以北京地區(qū)的ETM+遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，利用二分模型，監(jiān)測北京2003年植被覆蓋度情況，得出北京植被覆蓋度等級(jí)圖及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用北京市房山區(qū)的二類調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)對(duì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。以植被覆蓋度為評(píng)價(jià)測度對(duì)北京市20世紀(jì)90年代開展的康莊綠化工程等38項(xiàng)重點(diǎn)綠化工程實(shí)施情況進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，北京市開展的重點(diǎn)綠化工程效果明顯，使該區(qū)域的植被覆蓋度達(dá)到一定水平；

6、3在概述現(xiàn)有土壤侵蝕模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)條件，以TM/ETM+為主要數(shù)據(jù)源，采用坡度、植被覆蓋度，土地覆蓋類型三要素，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)，對(duì)北京市2000年和2003年的土壤侵蝕進(jìn)行遙感調(diào)查，并對(duì)2000年至2003年北京市土壤侵蝕狀況的變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，北京市2003年土壤侵蝕面積為6008.4km2，主要分布于密云縣、懷柔區(qū)、門頭溝區(qū)、房山區(qū)等山區(qū)區(qū)縣，比2000年土壤侵蝕面積6134.2km2有所下降，并且侵蝕輕度也有所

7、下降； 4根據(jù)北京地區(qū)裸露農(nóng)田種植作物和其它地表覆蓋類型的物候特征之間的差異，選用2004年春夏季3個(gè)時(shí)相的TM遙感影像數(shù)據(jù)，利用垂直植被指數(shù)，同時(shí)結(jié)合北京地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)以及北京地區(qū)的行政邊界矢量數(shù)據(jù)，建立了北京地區(qū)季節(jié)性裸露農(nóng)田遙感監(jiān)測專家模型。監(jiān)測結(jié)果表明北京市2003年冬至2004春裸露農(nóng)田面積為87362.57公頃，主要分布在延慶、順義、密云、通州等區(qū)縣。依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，提出了季節(jié)性裸露農(nóng)田防治建議； 5以北