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基于IKONOS影像的延安市麻庄流域水保遥感调查

作者:曹炜 李志华 郭玉涛 马红斌  来源:《中国水利》2003-9A刊  点击数:2564   www.88807.com:2003-9-30  

 


 

刊    

摘 要 延安市麻庄流域是黄土高原淤地坝建设的示范小流域。本次遥感调查采用1m分辨率的ikonos卫星影像,并应用了数字高程模型(dem)生成坡度图、图层叠加产生坡度属性码、根据其他侵蚀因子自动生成侵蚀强度属性码等技术,大大提高了判读精度,保证了遥感调查质量,对提高淤地坝建设的科技含量具有一定的示范作用。

关键词 麻庄流域 遥感调查 ikonos影像

麻庄流域位于陕西省延安市宝塔区南部,为延河的二级支流,流域总面积58.63km2,属黄土丘陵沟壑区第二副区,水土流失严重,年土壤侵蚀模数6500t/km2.a,流域年均输沙量34.5万t,是黄土高原淤地坝建设的示范小流域。

本次遥感调查采用了1m分辨率的ikonos卫星影像及1∶1万数字高程模型(dem)数据。根据卫星影像纹理及色彩,提取麻庄流域的土地利用现状及植被覆盖度信息,利用dem数据提取坡度信息,依据前三类信息综合判断土壤侵蚀等级,以此调查麻庄流域的澳门匍京直营集团现状。

一、技术路线

以麻庄流域的数字高程模型(dem)及地形图为基础,利用遥感影像处理软件对影像进行纠正、调色等处理;通过外业调查,建立影像与实地对应的解译标志;依据解译标志在影像上提取土地利用及植被覆盖度信息,并建立相关矢量图层;利用dem数据根据栅格数据空间分析获得坡度信息,并生成坡度矢量图层;结合土壤侵蚀分级指标,在已有三类信息的基础上,进行矢量图层叠加,并计算各划分单元的土壤侵蚀强度等级(如图1所示)。

二、信息源

本次遥感调查的主要信息源有麻庄流域的ikonos卫星影像、1∶1万的dem和地形图等。

ikonos卫星影像拍摄于2001年1月,是分辨率为1m的真彩色影像,可直观地从影像中解译出各种土地利用类型、植被覆盖度等信息,能够较好地满足小流域澳门匍京直营集团遥感调查的要求。

ikonos为16-bit真彩色卫星影像,在解译前进行了文件格式转换、色彩调整等处理,然后在arc/info中进行解译。

1∶1万dem数据栅格分辨率为5m,利用arc/info软件的空间分析生成栅格数据形式的坡度图,再将栅格数据转为矢量数据,利用它执行arc/info的union命令,将坡度数据与其他数据进行叠加。

三、影像解译标志的建立

影像解译标志是内业解译的依据,在解译工作开始之前,必须结合影像到实地建立影像色调、纹理结构、颜色、形状与土地利用类型、植被覆盖度的对应关系,这样才可在室内准确地从影像中进行判读,保证解译数据精度(见表1)。本次外业工作的主要内容有:

①通过外业调查,建立影像解译标志。拍摄相应的野外实况照片,利用gps准确定位,建立影像特征与实地的对应关系,供内业解译参考。

②利用1∶1万地形图进行适量的调绘,为内业解译建立判读的认识基础。

③进行重点淤地坝调查,采用ms=vs/(fn)公式计算侵蚀模数(ms为平均侵蚀模数,vs为淤积量,f为控制面积,n为淤积年限),为内业判读提供参考数据。

④通过收集资料和走访当地群众进行社会经济状况调查。

四、图斑编码

根据麻庄流域的实际情况,本次解译采用五位编码,第一、二位码为土地利用类型,第三位码为坡度,第四位码为植被覆盖度,第五位码为侵蚀强度。

五、影像解译

采用人机交互解译法。质量控制要求如下:

①影像处理后,图像清晰,色调均一,反差适中,阴影、云彩或其他斑痕不影响应用。影像精细纠正后,误差控制在3个像元内。

②解译图斑属性的判对率大于90%。

③图斑边界线的走向和形状与影像特征之间的允许误差为1个像元。

④农田、林地等最小图斑面积为100个像元,荒草地为400个像元。条状图斑短边长度不小于5个像元。

1.综合判读

根据野外建立的解译标志、影像以及相关资料在arc/info下综合判读,按照土地利用类型和植被覆盖度分级情况勾绘图斑,并赋前三位码(ab+d)。农田的植被覆盖度定为4级。

2.添加坡度属性码

在arc/info的空间分析模块下,利用dem生成矢量坡度图,再与综合判读图叠加,添加坡度属性码(ab+c+d)。水面、梯田、坝地以及川台地坡度定为1级。

3.添加侵蚀强度属性码

根据前四位码(即土地利用类型、植被覆盖度和坡度)计算机为每个图斑添加侵蚀强度属性码(e)。自动判定标准见表2。

六、侵蚀强度等级判读精度验证

小流域的土壤侵蚀模数可以通过解译成果中所有划分单元(图斑)的面积和土壤侵蚀强度推算出来。推算出来的土壤侵蚀模数与野外实地调查获得的土壤侵蚀模数比较,即可验证解译成果中划分单元(图斑)的土壤侵蚀强度赋值的总体精度。

推算过程中,各侵蚀强度等级对应的侵蚀模数参考指标采用部颁标准——土壤侵蚀分类分级标准(sl 190-96),计算时取中值。

通过验算,解译成果侵蚀模数计算结果为6710t/km2·a,野外调查获得的侵蚀模数为6500t/km2·a,证明判读精度很高(见表3)。

本次遥感影像解译中,不仅影像分辨率高,而且首次采用了叠加dem生成坡度图和计算机自动判定侵蚀强度等技术,使影像判读过程中的人为误差大大降低,客观性增强,判读准确率有很大提高,增强了麻庄流域淤地坝建设的科技含量,具有一定的示范作用。

本次采用的ikonos影像为冬季影像,对草地等地物的判读有一定困难,今后应尽量购置夏季影像。

通过本次遥感调查,建立了一套ikonos影像解译标志和麻庄流域遥感解译图形、图像属性库,并制作了麻庄流域影像图、澳门匍京直营集团措施现状图、坡度图和骨干坝、中型淤地坝现状及规划布设图等澳门匍京直营集团系列图件。从解译结果可以看出,流域上游沟掌及右岸支沟上游植被覆盖较好、土壤侵蚀相对较轻,其他区域的土壤侵蚀严重,小流域的土壤侵蚀模数为6710t/km2·a,基本符合流域的实际。

作者单位:水利部黄河水利委员会黄河上中游管理局

(责任编辑:liubin)  
 
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