沙漠化是我国北方土地退化的主要形式,对我国经济发展和环境安全造成重要影响。如何快捷简便地提取出一定时间内发生了由“非沙质地表”到“沙质地表”转化的沙漠化区域,对沙漠化的防治具有重要意义。本文以甘肃省地理国情监测项目“河西走廊绿洲化、沙漠化动态监测”为依托,以沙漠化最为典型的民勤地区为实验区,以1994年和2014年的Landsat卫星影像为数据源,试图通过对基于Landsat的不同时相间沙漠化区域提取方法的研究,探索出一套直接提取沙漠化区域的简便方法。本文所开展的工作和获得认识如下：1、探索出一种基于差异主成分变换的荒漠化区域快速提取方法。基于差异主成分变换后第一主分量值的正负能表征变化的方向性(大于零表征荒漠化,小于零表征绿洲化)的发现,通过差异主成分变换与最大类间方差法的结合使用,提出了不同时相的Landsat卫星影像之间荒漠化区域的快速提取方法。经多个区域的影像对比,发现利用该方法提取荒漠化区域精度较高,操作简单,可行性较好。2、遴选出NDMI(归一化土壤湿度指数)为反映沙质地表特征的最佳指征因子。反演了常用于沙漠化遥感监测的8个指标,分别为NDMI(归一化土壤湿度指数)、NDWI(归一化差异水体指数)、NMDI(归一化多波段干旱指数),Albedo(反照率)、MSAVI(修正的土壤调节植被指数)以及3×3、5×5和7×7窗口的纹理均值,并对其用于不同类型沙质地表的一次性提取的适用性进行评价。NDMI因其在不同类型的沙质地表之间同质性最好,在沙质地表与其他地类之间异质性较强,被遴选为沙质地表的最佳指征因子。3、提出了一种基于最大类间方差法对NDMI多次分割的沙质地表提取方法。受图像二分原理的启发,提出了基于最大类间方差法对NDMI多次分割确定阈值,进而提取沙质地表的方法。该方法的优点是不依赖于训练样本,可避免训练样本的数量和质量对分类结果的影响。实验结果表明,利用该方法能有效地区分与沙质地表容易混分的戈壁、撂荒地与盐碱地,总体精度可达到82%,但不足之处是对于山体有误分现象。4、总结出先识别荒漠化区域再确定沙质地表,进而直接获得沙漠化区域的简便方法。沙漠化区域是荒漠化区域的子集,故只需将荒漠化的区域的提取结果与沙质地表提取结果求交集即可获得沙漠化区域。经实地考察验证结合影像对比,发现利用本文方法提取出的近20年民勤地区的沙漠化区域接近客观实际,提取精度较高,充分说明该方法具有很好的适用性。
