基于高分一号卫星数据的冲积扇砾石覆盖区自动提取方法研究

论文摘要

我国近三分之二的土地是丘陵和山区,冲积扇多分布在山前,它与人们的生活生产密切相关,同时冲积扇与泥石流在成因上紧密联系,极易发滑坡和泥石流等地质灾害,并且冲积扇分布区域通常存在松软土,其分布范围对工程地质选址影响较大;在油气方面,可以通过地表冲积扇的勘测进而推测地下冲积扇有利储层。因此在遥感上快速确定冲积扇砾石分布范围,对地质灾害防治、油气勘测及工程地质选址具有重要意义。论文研究了高分一号卫星数据在冲积扇砾石覆盖区自动提取中的应用,在了解冲积扇光谱特征以及研究区特点基础上,提出了一种冲积扇砾石分布区提取模型“FGDM”(Alluvial Fan Gravel Distribution area extraction Model)。其基本原理是,先选择冲洪积扇指数AFI、土壤亮度指数NDSI、植被指数NDVI三个指数作为主要因子,AFI指数通过红和近红波段的比值增大了冲积扇与其他地物的光谱差异;NDSI突出沙地信息;NDVI指数排除植被区域。将三个指数计算结果合成一个新的多波段影像,并对其进行主成分分析选取第一主成分。然后再利用多峰值直方图阈值确定冲积扇群砾石覆盖区域,并利用数学形态学滤波去除细小的杂点和空洞;接着,通过研究区DEM数据提取冲积扇之间的扇间凹地,并最终确定单个冲积扇砾石覆盖区范围。论文以新疆巴音郭楞蒙古自治州和硕地区重点冲积扇为例,在自动配准、图像融合等预处理的基础上,采用FGDM对其进行了提取;此外,作为对比,还采取结合目视解译和野外工作对冲积扇覆盖区提取精度进行分析。最后将提取结果与野外验证及目视解译进行对比,FGDM提取的冲积扇与目视解译以及野外验证的结果符合。通过野外验证和目视解译对比分析可以得出结论,本文设计的自动提取方法切实可行,效果良好,并实现了在冲积扇群划分单个冲积扇边界。该技术有两个创新点,一是提出了冲积扇砾石覆盖区提取的综合指数,二是高分地貌分析技术提高了冲积扇砾石覆盖区的提取精度。

论文目录

摘要

abstract

第1章引言

1.1 研究目的与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 冲洪积扇信息提取研究进展

1.2.2 存在问题

1.3 研究内容与方案

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方案

1.4 论文取得的主要研究成果

第2章研究区概况

2.1 自然地理

2.2 气候水文

2.3 地形地貌

2.4 第四系

2.4.1 上更新统（Qp3）

2.4.2 全新统（Qh）

2.5 区域大地构造

2.6 人工改造情况

第3章数据源及其预处理

3.1 数据源概述

3.2 数据预处理

3.2.1 遥感影像辐射定标

3.2.2 波谱响应函数制作

3.2.3 FLAASH大气校正

3.2.4 正射校正

3.2.5 图像自动配准

3.2.6 影像融合

3.2.7 图像镶嵌

第4章新疆和硕地区重点冲积扇砾石覆盖区自动提取方法

4.1 研究区冲积扇光谱特征分析

4.2 遥感影像本底值计算（指数计算）

4.2.1 冲洪积扇指数计算

4.2.2 土壤亮度指数计算

4.2.3 植被指数计算

4.2.4 主成分分析

4.3 阈值自动提取

4.4 数学形态学滤波

4.4.1 集合运算

4.5 扇间凹地自动提取

4.5.1 流向的确定

4.5.2 流量分析

4.5.3 流量分级

4.5.4 异常信息处理

4.6 提取结果处理

第5章新疆和硕地区重点冲积扇目视解译

5.1 冲积扇主要的遥感解译标志

5.1.1 扇形体特征

5.1.2 色调上区分

5.1.3 根据主槽位置与等高线判断扇体走向及边缘

5.1.4 影纹结构特征

5.2 重点区冲积扇砾石覆盖区目视解译结果

第6章野外工作与精度对比分析

6.1 表面砾石粒度测量

6.2 野外验证与精度对比分析

第7章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴萨纳

导师: 由雪莲,王钦军

关键词: 冲积扇,冲洪积扇扇指数,自动提取,扇间凹地

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 中国科学院遥感与数字地球研究所与中国石油勘探开发研究院合作项目“典型湖泊砂体识别遥感数据获取与处理”

分类号: P237

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001216

总页数: 65

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