干旱、寒冷灌区土壤水盐耦合遥感监测敏感性研究

土壤盐渍化是影响干旱、寒冷灌区农业生产的重要因素。河套灌区地处我国西北干旱、寒冷地区，土壤盐渍化的产生与当地气候、灌溉制度等因素密切相关。本课题以内蒙古河套灌区为研究区域，综合考虑土壤含水率、冻融变化等因素，以灌区秋浇前后、初冻期、冻结期、融解期、春耕后为研究时期，分析Radarsat-2雷达图像数据对土壤盐渍化程度的敏感性。探讨在土壤冻结、融解、不同含水率状态下复介电常数的变化规律；单极化图像、不同极化组合图像对盐渍化土壤的敏感性。提取最有利于在秋浇前后、初冻期、冻结期、融解期、春耕后盐渍化土壤监测的图像极化方式或极化组合方式。利用所获得的结论进行研究时期内灌区土壤的盐渍化监测，对灌区盐渍化土壤年度内及年度间的变化进行检测，分析灌区盐渍化土壤年度内及年度间盐分变化趋势。研究成果对完善遥感水盐监测、灌区灌溉制度的拟定及灌区管理具有重要的理论和指导意义。

土壤盐渍化是影响干旱、寒冷灌区农业生产的重要因素,研究区位于内蒙古河套灌区解放闸灌域，地处我国西北地区，是典型的干旱、寒冷灌区，土壤盐渍化较为严重，揭示灌区盐渍化土壤的时空分布信息，对灌区节水改造、中低产田的治理具有重要的指导意义。相比传统技术，遥感具有实时、快速、宏观的特点，能够快速获取盐渍地宏观范围分布，因而成为盐渍地信息提取的重要手段。.为有效利用微波遥感影像进行土地利用分类，采用Radarsat-2全极化数据，采用极化目标分解方法提取得到散射熵、平均散射角、反熵、平均特征值、单次反射特征值相对差异度、二次反射特征值相对差异度。结合实地数据，分析了各参数对于耕地、裸地、含植被水体、建筑等类别的可分离性。经分析选取平均散射角、平均特征值、单次反射特征值相对差异度为分类特征变量，通过最小距离法计算了决策边界，最后结合树分类器对试验区影像进行了分类。整体分类精度93.89%，分类Kappa系数为0.914。.在基于主动微波遥感监测土壤墒情的研究中，比较分析了含水模型的基本理论与适用范围，最终选取与待研究区地表粗糙度相适应的改进积分模型（AIEM），利用BP人工神经网络在处理非线性数据方面的优势，实现网络模型模拟雷达四极化后向散射系数同土壤介电常数的关系，通过Topp介电模型处理土壤墒情和土壤介电常数之间的关系，从而得到土壤重量含水量。.综合考虑土壤的含水率、冻融变化等因素，分析不同极化组合的Radarsat-2雷达图像数据对土壤盐渍化程度的敏感性，提取最有利于灌区盐渍化土壤在不同时期的监测信息，在融解期(VH2+VV2)/(VH2-VV2)极化组合可作为盐分指数很好区分不同程度的盐渍化；在冻结期(HV2+VV2)/(HV2-VV2)极化组合可作为盐分指数很好区分不同程度的盐渍化，利用盐分指数建立土壤盐分的反演模型，并对模型的精度进行分析研究，最后对不同的极化组合与土壤各种离子的关联度进行了排序分析。