基于衛星遙感數據的沙特吉贊省沙化土地信息提取比對

馬大為 李樵民 官瑞芬 楊婭婷 魏采用 楊雪茹

摘? 要：以2008年、2014年及2018年TM影像為數據源，利用TM影像光譜波段的譜間差異和最佳的波段組合建立基于光譜知識的沙化圖地信息提取模型。利用模型分別提取沙特吉贊省2008年、2014年及2018年沙化土地信息，對提取的沙化土地信息開展數據處理及分析，進而判斷沙特吉贊省近10年的沙化土地情況。

關鍵詞：沙特吉贊? TM影像數據? 光譜知識? 數據處理及分析

中圖分類號：TP79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0067-05

Abstract： Taking the TM images in 2008， 2014 and 2018 as the data source， the information extraction model based on spectral knowledge was established by using the spectral difference between the spectrum of the TM image and the best band combination. The model was used to extract the desertification land information of Saudi Jizanzan in 2008， 2014 and 2018， and to carry out data processing and analysis on the extracted desertification land information， and then to determine the desertification land in Saudi Jizan province for nearly ten years.

Key Words： Jazan（Saudi Arabia）; TM images; Spectral knowledge; Data processing and analysis

1? 研究背景

土地沙化是目前全球面臨的最嚴重的生態環境問題之一，在環境惡化、資源短缺、生物多樣性日益減少的當今， 土地沙化問題備受國際社會的廣泛關注。遙感技術是向數字地球提供多維動態信息的先進手段。沙化土地的蔓延與擴大給經濟、社會發展和生態環境保護帶來了巨大的壓力。因此， 快速獲取沙化土地的分布范圍、面積及動態變化狀況對沙區經濟和社會的可持續發展具有重要的意義。

近幾十年遙感技術成為迅速發展起來的一門綜合性學科，遙感技術及其應用實質是地球表面物體固有的電磁波反射、輻射特征在遙感圖像上的反映，遙感圖像所包含的信息量很豐富，因此遙感應用涉及到各行之中，人們可以利用遙感信息來提取出水體信息、植被分布信息及城市建成區信息等。

目前，沙化土地監測多以地面調查結合遙感影像的目視解譯進行，地面調查需要較多的人力、物力、財力，而目視解譯的結果不僅與技術人員的水平相關，而且這種目視解譯的方法并沒有充分利用遙感影像的信息，造成遙感影像極大的浪費，這樣對于更加準確地動態分析沙化土地的發展過程造成一定的困難。

地物的光譜知識是遙感專題信息提取中最重要的知識，對地物光譜特征的研究是基于光譜知識專題信息提取的前提。通過分析遙感影像中多光譜波段的譜間差異和波段數據的最佳波段組合找到不同區域沙化土地的光譜特征，建立基于光譜知識的沙地信息提取模型，從而提取沙化土地的信息。

2? 研究區概況

吉贊省是沙特阿拉伯面積最小的省份，位于沙特阿拉伯西南部，與也門接壤，西臨紅海，位于東經42°～43.8°，北緯16.5°～17°之間，面積約為1.2km2，2010年人口普查數據為136萬人。包括13個縣、29個區、近4000個村莊。

吉贊省氣候類型主要為熱帶沙漠氣候，夏季平均最高溫度為38.5℃，最低溫度為29℃，冬季平均最高溫度為30℃，最低溫度為21℃。過去10年的平均濕度為68%，最低濕度為6%，盛行西風與西南風，平均風速12km/h。

吉贊省地形多樣，沿海地區從北向南延伸，海拔高度為100m，該地區沼澤和鹽沼分布較多，其中Tohama地區為吉贊最肥沃的地區。Sarwat山位于吉贊省東部，該地區陡峭多巖，海拔高度超過1800m。此外，吉贊省從北到南分布有許多河谷，洪水通過這些河谷從東部山區流向西部，直至到達紅海。吉贊省還包括位于紅海上的100多個島嶼。全省可分為3個部分：內陸、林區和平原地區。內陸是綿延的山脈，林區有豐盛的牧草，平原地區盛產農作物，如：咖啡豆、谷類作物（大麥、小米和小麥）和水果（蘋果、香蕉、葡萄、芒果、木瓜、李子、柑橘）等。

3? 研究方法

3.1 技術路線

利用收集到的2008年、2014年及2018年Landsat衛星數據，結合研究資料，建立沙化土地信息提取模型，利用ENVI 5.3.1影像處理軟件開展沙化土地信息提取，最終對提取的沙化土地信息進行數據分析。技術路線如圖1所示。

3.2 數據源

此次吉贊省沙化土地信息提取比對，主要采用影像為通過USGS平臺獲取的美國陸地衛星Landsat衛星數據，包括2008年、2014年及2018年。影像數據時相及信息見表1。