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盐随水来，盐随水走。土壤盐渍化问题阻碍了黄河三角洲农业与自然生态系统的可持续发展。而三角洲作为咸水、淡水交汇的自然地理单元，其水文的复杂性造成盐分在土壤-地下水系统中快速迁移。地势平缓、蒸降比高、植被覆被率低、微地貌变化复杂，加之风暴潮频发，这些不利的自然因素极易引起土壤的盐渍化问题;低效农业与粗放式农田管理，使得次生盐碱化问题严峻。而三角洲区域作为石油资源丰富、港口分布众多的社会地理单元，近年来工业快速发展与人口增长所产生的圈地开发，滨海区的盐水围场均严重威胁到该区域的土壤资源。摸清盐渍化变化模式与未来趋势，才能更科学地规划人口与经济的发展。 伴随着地理监测技术的发展与地理数据获取能力的增强，区域内气象站、水文监测站密集分布，卫星监测资料与野外采样分析数据逐年积累并没有让我们清晰的了解黄河三角洲土壤盐分迁移规律，反而增加了水盐运移过程的认知难度，形成了大数据下的认知局限。因此，快速获取水盐动态、建立基于时空地理过程的预测预报体系，成为解决这一困境的有效手段。 基于研究区土壤盐分运移规律匮乏的现状，本文尝试基于层次学习的认知理论，在对长期定点土壤-地下水监测资料的精度分析和研究区多年土壤含盐量变化的历史数据重建基础上，通过时空过程数据组织技术，以GIS和RS图像处理和分析平台与Matlab数据建模与计算平台，综合应用地理统计方法、时间序列分析技术与关联规则挖掘技术，在时空维度上挖掘研究区土壤盐渍化分布规律、变化过程与关联模式，揭示水盐变化的过程动态，建立气象过程与盐分迁移的关联模式，以期为区域盐渍土治理、盐渍化灾害预警和综合生态环境保护提供科学依据。主要内容包括: (1)黄河三角洲盐分分布现状分析 在光谱仪、TDR设备野外采样数据基础上，利用遗传-偏最小二乘法(Genetic-Partial LeastSquare，GA-PLS)挖掘土壤盐分光谱响应波段。应用2013年Landsat8数据结合NDWI、高程、坡度等指标进行盐分综合制图，反演土壤电导率分布特征，得到黄河三角洲低盐土的“树状”分布。 (2)黄河三角洲监土壤含水率、含盐量的高精度快速检测与历史数据重建 以黄河三角洲盐渍土含水率高精度监测与可溶性盐含量高精度历史数据重建为目标。设计室内实验模拟黄河三角洲土壤水盐变化条件下的土壤介电响应，并对已有Dobson土壤介电模型、Stogryn盐水模型进行耦合，并依据Topp公式形式给出了介电实部与含水率关系的关系模型Dobson-Stogryn-Topp(DST)修正模型并应用野外数据给出了高精度的预测，达到在研究区高盐环境条件下，快速精确模拟土壤含水率的目的;同时，以介电虚部为纽带，构建了介电损失与电导率的Dobson-Stogryn-Conductivity(D SC)模型，利用实验数据验证了模型具有较高的精度。DSC模型解决了土壤不同含水率条件下，含盐量与土壤电导率的定量转换关系。并利用历史监测数据完成了基于DSC模型的黄河三角洲土壤含盐量历史序列重建。 (3)黄河三角洲潜水水文过程区域规律分析 以逐层提取黄河水文过程规律，挖掘潜水变化的聚类模式为目标。分析潜水水文变化的时间内在因子(多年统计特征、平稳性、周期性、长程相关性(Detrended Fluctuation Analysis)与分形维度），多角度揭示潜水系统的变化趋势与动态规律;聚类结果表明，监测井位区域潜水水位、水质变化规律具有空间相关性，给出了黄河淡水控制区、最低坡降海水入侵区、居住区及水库控制区以及滨海咸水控制区四个水文子区域。结合(1)中给出的结论，综合高程至海距离、至黄河距离等数据，对井位类别进行制图综合，给出了黄河三角洲潜水水文系统子区域区划图。 (4)黄河三角洲盐分迁移过程的水文气象关联模式挖掘 基于潜在水盐过程的时空语义表达，结合时空谓词对数据结构进行清洗、离散化与重构，生成预处理数据集，进行嵌套关联规则挖掘过程，实现多层认知的架构。在算法实现上，分别通过对降水、蒸发、咸水入侵因素主导的三类不同土壤-地下水盐分运移过程，揭示盐分在土壤-地下水系统中运移的特定模式:1）揭示了强降水过程中，降水量与水位的关联变化所具有的空间一致性，并提出了微地貌条件对这一关联的限制性。2）揭示因土壤质地类型不同所产生的蒸发速率差异性，导致在蒸散过程中水质变化的弱空间一致性。3）通过定义咸水入侵过程可能出现的土壤-地下水时空逻辑，确定了咸水入侵过程不存在给定时间段内(5-15日)的区域一致性，但滨海区井位存在频繁的水质变化过程，具备咸水入侵模式，并伴有表层聚盐过程。