基于多源数据的冲沟参数提取及空间尺度转换研究

According to the deficiency of multi-source data fusion and spatial scaling on the study of gully erosion parameter extraction, the project intend to take the regional data integration platform as the support, use 3S technology and mathematical modeling techniques, follow the main line of the gullies erosion parameter extraction method, focuse on the spatial scaling model building of gully parameters. It tries to establish the gully parameters extraction method under the fusion of multi-source data, building spatial scale statistical transformation model and fractal continuous scaling model of gully parameters extraction, carry out accuracy test and applicability evaluation of the spatial scaling model in different regions. Main points: (1) Investigate the fusion technology of 3D terrain data and two-dimensional remote sensing data. (2) Establish the gully parameters extraction method from multi-source data based on the visual interpretation and object-oriented image analysis technology. (3) Analyze the space scale effect of gully parameters extraction from the remote sensing data and the terrain data to make sure of the suitability scale of gully parameter extraction. (4) Build the spatial scaling model of gully parameters based on intelligent digital elevation model and gully erosion thresholds terrain model,carry out accuracy test and applicability evaluation of the spatial scaling model in different regions. This project will play a significant role in expanding gully erosion study methods and enhancing the accuracy of gully erosion.

针对多源数据融合和空间尺度转换在冲沟信息提取研究中存在的不足，本项目拟以区域数据集成平台为支撑，以3S 技术和数学建模为技术手段，以冲沟参数提取方法研究为主线，以冲沟参数提取的空间尺度转换模型构建为核心，研究多源数据融合的冲沟参数提取方法，构建冲沟参数提取的空间尺度统计转换模型和分形连续尺度转换模型，并在不同区域进行精度检验与适用性评价。主要内容：（1）探讨三维地形数据与二维遥感数据的融合技术；（2）综合运用目视解译和面向对象图像分析技术，建立基于多源数据融合的冲沟参数提取方法；（3）分析遥感数据和地形数据在冲沟参数提取中的空间尺度效应，确定冲沟参数提取的适宜性尺度。（4）建立冲沟参数提取的空间尺度统计转换模型和分形连续尺度转换模型，并在不同区域对所建立的模型进行检验与评价。本研究对开拓沟蚀研究方法、提高沟蚀研究精度有重要理论与现实意义。

沟蚀定量研究始于20 世纪70 年代，近年来逐渐成为国内外研究热点。结合目前国内外关于沟蚀的主要研究仅限于较小的单一空间尺度、研究方法单一的不足，2014年，在国家自然基金委支持下，本项目以区域数据集成平台为支撑，以3S技术和数学建模为技术手段，综合了野外实测、遥感时序数据分析和理论分析方法，开展了基于多源数据的冲沟参数提取及空间尺度转换研究的研究工作。开展了下面四方面的研究工作：（1）多源数据协同下的冲沟参数提取。（2）冲沟参数提取的空间尺度效应分析。（3）冲沟参数提取的空间尺度转换模型构建。（4）空间尺度转换模型检验与评价。. 取得了如下的重要结果：（1）创新提出了地表粗糙度权重下色彩空间变换技术的三维地形数据与二维遥感图像的融合技术，并在国内外首次提出了遥感地形图的概念。遥感地形图是融合了遥感图像光谱信息和正地形参数信息的一种新型制图概念，丰富了地貌学、地理学等学科的基础数据。（2）基于遥感地形图和SA模型构建了多源数据协同下的冲沟沟头、沟底线和沟谷网络等地形参数提取方法。（3）基于统计和分维理论分析了遥感图像和地形数据在冲沟参数提取中的空间尺度效应，厘定了冲沟参数提取的适宜尺度（4）基于统计和分形维数方法，构建了地形参数空间尺度转换模型、冲沟参数提取的空间尺度转换模型和冲沟沟长空间尺度转换预测模型三组空间尺度转换模型，并对模型进行了评价和预测。. 本研究在国内外首次提出了遥感地形图的概念。在本课题的支持下，取得了发表学术论文 13篇（已见刊11篇，审稿中2篇），发明专利9件（已经授权3件，实审4件，新提交2件），软件著作权1件和一套基于VC ++6.0开发的集成了本课题研究成果的遥感数字图像智能处理系统软件IMGtools2.0的成果。本研究对于开拓沟蚀研究方法、提升沟蚀研究精度和我国自主知识产权遥感数字图像处理系统软件的开发具有重要意义。