[發明專利]獲得地下水與天然植被系統的關系的方法及系統

無效

• 申請號: 201210274029.X
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102819047A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 陳偉濤;孫自永;王焰新
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01V8/02
• 分類號: G01V8/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及地球科學技術領域，尤其涉及一種獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的方法及系統。

背景技術

近些年來，在全球極端氣候增多的背景下，干旱和半干旱地區依賴地下水的生態環境問題日趨嚴重，突出表現為植被退化、濕地萎縮、沙漠化范圍擴大及程度加劇等，其核心問題則是地下水潛水埋深和水化學特征對天然植被生長的控制作用，即地下水水位和水質的變化影響了天然植被的生長和發育。

長期以來，研究干旱和半干旱地區的地下水—植被系統的關系問題，均是直接將研究區植被參數與地下水潛水埋深或者礦化度參數直接建立相關關系，研究成果均認為植被覆蓋度與潛水埋深或者礦化度呈定量的數學關系模型，如植被覆蓋度與潛水埋深之間呈對數函數關系模型。研究過程中，植被參數和地下水參數主要來自于兩個方面，一是野外實地調查植被物種、植被覆蓋度、地下水潛水埋深，并野外實地采集地下水數據在實驗室測量礦化度，二是利用遙感數據定量反演植被覆蓋度等。

總體上看，已經公開發表技術方法存在如下不足：（1）從單一學科入手，研究地下水—天然植被系統關系的方法單一，學科交叉研究程度較低，所以難以系統和全面地揭示地下水對天然植被生長的控制作用與規律。（2）所采用的技術方法中，設置的基本研究單元沒有考慮包氣帶在地下水—天然植被系統研究中的重要作用，缺乏明確的水文地質學意義，所以無法給水資源調控與管理提供科學的基礎數據，缺乏明確的物理意義，而僅停留在數學意義上。比如在干旱與半干旱地區，由于植被直接吸收利用的多是土壤水，而同樣的潛水埋深下，不同的包氣帶巖性結構可能有著不同的土壤水分分布格局，進而影響植被的生長發育。（3）技術方法中多采用遙感數據和離散的野外調查數據，造成兩者間數據的空間尺度不匹配。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中無法較好地獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的缺陷，提供一種可以有效獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的方法及系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的方法，包括以下步驟：

根據預先收集的數據確定研究區的包氣帶巖性結構邊界，所述研究區為干旱或者半干旱區；

利用所述包氣帶巖性結構邊界裁切衛星影像數據，獲取研究區的遙感數據；

獲取研究區野外測量的植被覆蓋度數據，以及地下水潛水埋深和地下水水化學特征數據；

利用研究區的遙感數據，采用“像元二分模型”反演像元尺度下的植被覆蓋度并生成植被覆蓋度圖像，且反演的植被覆蓋度數據與對應的所述野外測量的植被覆蓋度數據相關系數大于0.80；

根據所述地下水潛水埋深和地下水水化學特征數據，生成與所述植被覆蓋度圖像具有相同空間分辨率的地下水潛水埋深和地下水水化學特征圖像；

利用圖像處理工具，對所述像元尺度下的植被覆蓋度圖像與所述地下水潛水埋深和地下水水化學特征圖像進行二維散點圖運算，生成像元尺度下的植被覆蓋度與地下水潛水埋深和地下水水化學濃度關系的二維散點圖；

根據所述二維散點圖以及系統科學理論，獲得天然植被生長隨地下水潛水埋深和水化學濃度變化關系。

本發明所述的獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的方法中，所述衛星影像數據為RapidEye衛星影像1B級數據，空間分辨率為5m。

本發明所述的獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的方法中，所述根據預先收集的數據確定研究區的包氣帶巖性結構邊界具體為：通過在研究區獲取的土壤鉆孔數據和基于RapidEye衛星影像修編的地貌圖，確定包氣帶巖性結構邊界。

本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是：

提供一種獲得干旱、半干旱區地下水與天然植被系統的關系的系統，包括：

包氣帶巖性結構邊界確定模塊，用于根據預先收集的數據確定研究區的包氣帶巖性結構邊界，所述研究區為干旱或者半干旱區；

研究區遙感數據獲取模塊，用于利用所述包氣帶巖性結構邊界裁切衛星影像數據，獲取研究區的遙感數據；

植被覆蓋度和地下水數據獲取模塊，用于獲取研究區野外測量的植被覆蓋度數據，以及地下水潛水埋深和地下水水化學特征數據；

植被覆蓋度遙感反演模塊，用于利用研究區的遙感數據，采用“像元二分模型”反演像元尺度下的植被覆蓋度并生成植被覆蓋度圖像，且反演的植被覆蓋度數據與對應的所述野外測量的植被覆蓋度數據相關系數大于0.80；