發(fā)布時間：2017-08-05 08:20

  本文關(guān)鍵詞：開都河流域下游綠洲土壤鹽漬化成因預(yù)報模型研究

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【摘要】：土壤鹽漬化對干旱區(qū)綠洲生態(tài)安全和綠洲農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅。隨著土壤鹽漬化研究的深入，土壤鹽漬化研究的重要性已成為共識。通過GIS手段與遙感影像的鹽漬化程度信息提取、土壤鹽漬化的分析、反演、模擬與預(yù)測技術(shù)不斷發(fā)展，以GIS平臺為基礎(chǔ)，綜合分析遙感與非遙感數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型為手段的鹽漬化分析技術(shù)也在不斷提高。由于區(qū)域土壤鹽漬化的復(fù)雜性,目前的研究主要集中在土壤鹽漬化的自然因素，自然因素和人為因素相結(jié)合進(jìn)行土壤鹽漬化預(yù)測分析尚未成熟。因此，分析自然因素和人為因素對土壤鹽漬化的影響，建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土壤鹽漬化成因預(yù)報模型，可以深入認(rèn)識綠洲土壤鹽漬化的成因，對于防止和治理灌區(qū)的土壤次生鹽漬化，對于維持干旱區(qū)綠洲穩(wěn)定與保障區(qū)域生態(tài)安全具有重要的意義。 以開都河流域下游綠洲為研究區(qū)，以1973年、1990年、2000年和2010年LANDSAT MSS、TM/ETM及ALOS/EVNIR-2遙感數(shù)據(jù)和野外調(diào)研數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源，通過SVM分類法，獲得1973-2010年土壤鹽漬化分布和變化信息；分析和確定土壤鹽漬化成因因子，通過ArcGIS的空間分析功能，采用最短距離法，獲取離湖岸距離、離居民點距離、離灌水渠距離和離排水渠距離，結(jié)合地下水埋深、地下水礦化度和高程數(shù)據(jù)等自然因子和人為因子，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析確定了土壤含鹽量與主要成因之間的關(guān)系；結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用Matlab平臺實現(xiàn)成因因子對土壤含鹽量影響的預(yù)測。 研究結(jié)論如下： 1.1973~1990年，研究區(qū)土壤鹽漬化面積增加122.83km2；1990~2010年，重度鹽漬化和中度鹽漬化面積持續(xù)下降，，其中1990~2000年重度鹽漬化下降面積6.8km2，2000~2010年重度鹽漬化下降面積7.06km2，輕度鹽漬化面積呈現(xiàn)先減少后增加趨勢，1990~2000年減少的面積128.65km2，2000~2010年增加的面積41.23km2；1973~1990年是研究區(qū)土壤鹽漬化面積變化較劇烈的時期。 2.因子灰色關(guān)聯(lián)度在0~10cm層為0.6651~0.7366之間，10~30cm層為0.4153~0.6138，30~50cm層為0.3585~0.5687。在0~10cm主要因子對土壤含鹽量的影響最大，其中離灌水渠距離和地下水埋深為主要的因子，關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.7366和0.7262；再次，依次為離居民點遠(yuǎn)近（0.7163）、離排水渠距離（0.7066）、高程（0.7051）、離湖岸遠(yuǎn)近（0.6873）、地下水礦化度（0.6651）。 3.采用附加動量的梯度下降法、L-M優(yōu)化算法和貝葉斯正則化算法等三種訓(xùn)練算法分別進(jìn)行訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。研究表明，選用L-M優(yōu)化算法進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型效果較好，選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型為7-16-1的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 4.以離湖岸距離、離灌溉水渠距離、離排水渠距離、離居民點距離、高程、地下水埋深、地下水礦化度等七種因子作為輸入，以土壤含鹽量為輸出，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較好的模擬和預(yù)測成因因子和含鹽量之間的關(guān)系。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測值與實際值殘差相對較小,得出殘差值的平均值為0.1969,預(yù)測精度為86.71%，應(yīng)用該模型預(yù)測土壤鹽漬化成因是可行的。
【關(guān)鍵詞】：土壤鹽漬化 成因 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)報模型 開都河流域下游綠洲
【學(xué)位授予單位】：新疆師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S156.41;P208
【目錄】：

• 碩士研究生學(xué)位論文資助項目3-4
• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-19
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展13-17
• 1.3.1 國外研究進(jìn)展13-14
• 1.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展14-17
• 1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-19
• 1.4.1 研究內(nèi)容17
• 1.4.2 技術(shù)路線17-19
• 2 數(shù)據(jù)來源與處理19-26
• 2.1 研究區(qū)概況19-22
• 2.1.1 自然地理概況19-21
• 2.1.1.1 地理位置概況19
• 2.1.1.2 地形地貌19-20
• 2.1.1.3 氣候及水文條件20
• 2.1.1.4 土地概況20-21
• 2.1.2 社會經(jīng)濟(jì)概況21-22
• 2.2 數(shù)據(jù)來源于處理22-26
• 2.2.1 遙感數(shù)據(jù)來源與處理22-25
• 2.2.1.1 圖像融合24
• 2.2.1.2 影像剪裁24-25
• 2.2.2 非遙感數(shù)據(jù)來源與處理25-26
• 3 鹽漬地信息提取26-31
• 3.1 分類系統(tǒng)的確定26
• 3.2 鹽漬地的解譯分類26-27
• 3.3 分類后處理27
• 3.4 土壤鹽漬化識別精度評價27-29
• 3.5 土壤鹽漬化時空變化分析29-31
• 4 土壤鹽漬化成因分析31-43
• 4.1 土壤鹽漬化自然因素31-35
• 4.1.1 氣候31-32
• 4.1.2 土壤質(zhì)地32-33
• 4.1.3 水文地質(zhì)33-34
• 4.1.4 地形34-35
• 4.2 土壤鹽漬化人為因素35-38
• 4.2.1 灌溉排水35-36
• 4.2.2 人口36-37
• 4.2.3 經(jīng)濟(jì)增長變化37-38
• 4.3 土壤鹽漬化成因因子選取38
• 4.4 因子提取方法38-39
• 4.5 影響因子的關(guān)聯(lián)度計算39-41
• 4.6 灰色關(guān)聯(lián)度分析41-43
• 5 土壤鹽漬化成因預(yù)報模型43-50
• 5.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型簡介43-44
• 5.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計44-45
• 5.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的實現(xiàn)與驗證45-50
• 6 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 結(jié)論50-51
• 6.2 展望與不足51-52
• 7 對策與建議52-58
• 附錄58-62
• 參考文獻(xiàn)62-70
• 在讀期間發(fā)表的論文70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：623909