本文關(guān)鍵詞：基于遙感技術(shù)的居延澤地區(qū)次地表特征探測(cè)及環(huán)境演化研究

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【摘要】：干旱-半干旱區(qū)蘊(yùn)藏了寶貴的自然資源,對(duì)全球變化的響應(yīng)較為敏感。深居歐亞大陸腹地的居延澤,曾與嘎順淖爾、蘇古淖爾連為一體,是西北地區(qū)蓄水量頗為豐富的內(nèi)陸湖之一。自明代干涸后,研究區(qū)飽受風(fēng)沙侵蝕,遂成為極干燥的中溫帶大陸性荒漠氣候,生態(tài)環(huán)境極其脆弱。其環(huán)境變遷及湖盆演變反映了干旱區(qū)湖泊演化的一般規(guī)律,對(duì)全球氣候變化與古湖盆生態(tài)重建研究意義重大。本文以居延澤古湖盆區(qū)自湖岸至湖心方向的水鹽變化規(guī)律為切入點(diǎn),通過(guò)區(qū)域地表粗糙度量化及地表溫度的反演,基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),建立了含水含鹽土壤介電模型,并對(duì)研究區(qū)采樣點(diǎn)水分、鹽分和粒徑分布等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析,完成了對(duì)居延澤古湖盆區(qū)介質(zhì)介電特性的揭示;結(jié)合光學(xué)遙感技術(shù)與雷達(dá)遙感技術(shù),基于雷達(dá)電磁波傳播機(jī)理及后向散射系數(shù)的分析,以介質(zhì)介電常數(shù)對(duì)研究區(qū)雷達(dá)穿透深度進(jìn)行了估算,定量刻畫了研究區(qū)的雷達(dá)穿透現(xiàn)象;利用ArcGIS空間分析工具,根據(jù)SRTM DEM數(shù)據(jù)以及光釋光測(cè)年(Optical Stimulated Luminescence Dating,OSL)數(shù)據(jù),完成了對(duì)居延澤古湖盆區(qū)的定量化重建。研究過(guò)程中,得到的主要結(jié)論和認(rèn)識(shí)如下:(1)居延澤古湖盆區(qū)地表及次地表含水量及含鹽量自湖岸至湖心方向在水平層面上呈現(xiàn)遞增趨勢(shì),且具有明顯的階躍性,垂直方向上前者變化不甚明顯,但后者變化較為顯著,這與研究區(qū)降雨量少而蒸散量強(qiáng)烈的氣候特點(diǎn)有直接關(guān)系;粗糙度計(jì)算結(jié)果表明,研究區(qū)地表屬較粗糙地表,均方根高度變化范圍為0.1913cm~3.8101cm,相關(guān)長(zhǎng)度變化范圍為2.7708cm~29.6745cm;粒度分析(介質(zhì)機(jī)械組成)表明該區(qū)域沉積環(huán)境較為復(fù)雜,且受風(fēng)沙剝蝕較為嚴(yán)重,故地表粗糙度不宜作為探討其環(huán)境成因的根本性指標(biāo)。(2)為較準(zhǔn)確地獲取研究區(qū)地表及次地表介質(zhì)介電常數(shù),本論文將Dobson半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蚐togryn模型相結(jié)合建立了適用于研究區(qū)的介質(zhì)介電模型,從理論、模擬數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等角度對(duì)含水含鹽介質(zhì)介電特性的主要影響因素進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)含鹽量對(duì)介電常數(shù)實(shí)部影響較小,且與含水量變化趨勢(shì)一致;含水量與含鹽量對(duì)介電常數(shù)虛部均有影響,且含鹽量更為敏感。(3)從信號(hào)能量傳播基礎(chǔ)理論出發(fā),基于實(shí)際樣點(diǎn)參數(shù)值監(jiān)測(cè),結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況,對(duì)區(qū)域展開(kāi)了普適性定量穿透深度模型的拓展應(yīng)用。結(jié)果表明,C波段的Radarsat-2雷達(dá)信號(hào)可以穿透地表到達(dá)次地表界面,最大垂直穿透深度55.1cm。通過(guò)與后向散射系數(shù)及含水量的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)穿透深度與HV極化方式的后向散射系數(shù)及含水量的關(guān)系均呈弱負(fù)相關(guān)性,由此說(shuō)明合成孔徑雷達(dá)后向散射能量中有源于次地表介質(zhì)的貢獻(xiàn)。(4)綜合對(duì)比各湖岸堤的高程測(cè)定數(shù)據(jù)與OSL測(cè)年數(shù)據(jù),基于90米分辨率的SRTM DEM數(shù)據(jù),并利用GIS空間分析手段,將居延澤古湖盆區(qū)環(huán)境演變的過(guò)程分為以下幾個(gè)階段:中更新世(~400ka)曾有高湖面(940m)形成,僅居延澤水域面積就有3933km2;晚更新世(~35ka BP)有覆蓋居延澤、蘇古淖爾與嘎順淖爾的統(tǒng)一大湖形成(~926m),面積可達(dá)6475.4789km2;早全新世時(shí),湖泊干旱,未發(fā)現(xiàn)該時(shí)期湖岸堤;中全新世(4.59~2.73ka BP)居延澤、蘇古淖爾與嘎順淖爾相互獨(dú)立,湖泊水量減少,湖面降低至917m左右;至晚全新世(2.71~1.50ka),統(tǒng)一大湖再次形成,面積為6689.1204 km2,可見(jiàn)當(dāng)時(shí)氣候濕潤(rùn),湖泊環(huán)境良好。(5)明代時(shí)期,居延澤已趨于干涸,且湖心處有鹽堿析出,荒漠化較為嚴(yán)重,至現(xiàn)代(1961年秋),噶順淖爾已完全干涸,研究區(qū)內(nèi)較大湖泊僅留有蘇古淖爾和天鵝湖,自然環(huán)境不容樂(lè)觀。筆者認(rèn)為這是地形沉積、構(gòu)造抬升、氣候變化及人類活動(dòng)等綜合作用的結(jié)果,并根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)及實(shí)地科學(xué)調(diào)查,預(yù)測(cè)未來(lái)的居延澤或被流動(dòng)沙丘逐漸覆蓋。
【關(guān)鍵詞】：居延澤 介電常數(shù) 雷達(dá)遙感 穿透深度 OSL測(cè)年 DEM 空間分析
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P237
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究意義與選題依據(jù)11-13
• 1.1.1 研究背景與研究意義11-12
• 1.1.2 選題依據(jù)12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 干旱區(qū)湖泊古環(huán)境的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 研究區(qū)湖泊古環(huán)境研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 研究模型的發(fā)展與建立15-17
• 1.2.4 全極化測(cè)量技術(shù)17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排17-20
• 第二章 研究區(qū)概況與科學(xué)調(diào)查20-47
• 2.1 研究區(qū)概況20-24
• 2.1.1 區(qū)域氣候20-21
• 2.1.2 水資源21
• 2.1.3 研究區(qū)的地質(zhì)地貌21-23
• 2.1.4 區(qū)域土壤23-24
• 2.2 研究區(qū)科學(xué)調(diào)查24-41
• 2.2.1 野外科學(xué)調(diào)查24-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)室測(cè)量項(xiàng)目31-33
• 2.2.3 基本物理參數(shù)分析33-41
• 2.3 特征參數(shù)提取41-47
• 2.3.1 地表反射率提取41-44
• 2.3.2 后向散射系數(shù)提取44-47
• 第三章 介質(zhì)介電模型的建立47-58
• 3.1 基礎(chǔ)知識(shí)與模型發(fā)展47-53
• 3.1.1 基礎(chǔ)知識(shí)47
• 3.1.2 模型發(fā)展47-53
• 3.2 模型的選擇與建立53-55
• 3.2.1 模型對(duì)比53-54
• 3.2.2 模型的修正與建立54-55
• 3.3 研究區(qū)介電性質(zhì)分析55-58
• 3.3.1 與含水量的關(guān)系55-56
• 3.3.2 與含鹽量的關(guān)系56-58
• 第四章 定量穿透深度模型的建立58-66
• 4.1 基礎(chǔ)理論知識(shí)58-59
• 4.2 模型的建立59-62
• 4.3 研究區(qū)雷達(dá)穿透深度分析62-66
• 第五章 居延澤古湖盆重建66-80
• 5.1 歷史文化的演變66-67
• 5.2 古湖岸堤及其剖面的解譯與調(diào)研67-72
• 5.2.1 研究依據(jù)67
• 5.2.2 居延澤區(qū)域的湖岸堤與剖面67-72
• 5.3 DEM數(shù)據(jù)處理72-76
• 5.3.1 湖域面積的計(jì)算72
• 5.3.2 DEM填洼72-76
• 5.3.3 湖水體積的計(jì)算76
• 5.4 居延澤地區(qū)湖泊古環(huán)境重建與環(huán)境演變研究76-80
• 5.4.1 中更新世時(shí)期77-78
• 5.4.2 晚更新世時(shí)期78
• 5.4.3 早全新世時(shí)期78
• 5.4.4 中全新世時(shí)期78
• 5.4.5 晚全新世時(shí)期78-80
• 第六章 結(jié)論與展望80-83
• 6.1 主要結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn)80-81
• 6.1.1 主要結(jié)論80-81
• 6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)81
• 6.2 不足與研究展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目87-88
• 致謝88

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本文編號(hào)：528847