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土地退化是全球严重的生态环境问题之一,它直接影响到土地可持续利用、粮食安全和社会稳定。研究典型地区高光谱土地退化信息指标与信息提取技术方法将为退化土地的生态恢复规划与治理提供科学依据。 本文在综合分析土地退化研究现状和趋势的基础上,在高光谱土地退化遥感指标设定原则指导下,基于前人的研究成果,建立了一套适合于小区域小尺度土地退化信息提取的高光谱遥感指标体系,采用EO-1的Hypersion数据定量反演与评价了这些指标信息,为深入研究土地退化动态、生态系统重建奠定基础。 主要研究成果与创新点如下: 1)提出试验区高光谱地土地退化的指标体系包括:植被覆盖、土壤质地退化指数、土壤旱情指数、土壤母质化指数、水土流失模数。 2)在采用多端元混合光谱分解技术提取亚像元绿色植被分量和非光合植被分量时,建议采用约束条件,均质景观选用约束的3端元模型足够,斑块多元化的景观适合采用5端元模型;高光谱植被指数组合法评价非光合植被分量适合于干旱半干旱区域的复杂景观。 3)土壤质地退化指数法对于土地退化的评价精度高于传统的光谱角填图法。并且土壤质地退化指数值为0.625,是试验区荒漠化土地的阈限值。 4)地面温度对于土壤湿度的反演结果优于土壤调整植被指数;试验区判断干旱的土壤湿度临界值为11%左右。 5)土壤全磷全钾的光谱吸收特征波段在2163nm和2022.25nm附近,其中波段2163nm的预测精度高于波段2022.25nm,一元模型的预测精度高于二元模型。 6)实验区基于RUSLE模型的潜在土壤水蚀模数平均值为71.36t·hm-2·yr-1,水蚀总面积约为25964hm2,年总水蚀量达405.197万吨;区域水土流失的总体态势为中强度侵蚀。 论文主要创新在于: 1)提出基于高光谱遥感的土地退化指标体系; 2)基于土壤质地退化和土壤线的概念提出并实现了土壤质地退化指数的反演与退化评价; 3)遴选出土壤全磷全钾的高光谱特征波段,提出并计算其土壤母质化指数,评价土地退化程度。