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基于RS技术的艾比湖浮游植物生物量的研究

作　者: 唐爽
导　师: 陈蜀江
学　校: 新疆师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 艾比湖 RS技术浮游植物生物量 CBERS-2
分类号: Q948.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用RS、GIS技术对干旱区湖泊浮游植物生物量进行遥感估算,具有快速、准确、大范围、无破坏等特点,为获取浮游生物信息和水质参数提供有力依据,对干旱区湖泊生态系统有着重要意义。以艾比湖湖区为研究对象,利用CBERS– 2、Landsat-7 ETM+、ASTER遥感影像的光谱信息并结合实测光谱数据,获得艾比湖水体光谱特征。分析了遥感影像提取的各因子与浮游植物实测生物量之间的相关关系,建立了相关性显著的遥感因子与浮游植物生物量的线性和非线性回归模型。通过对比分析和残差分析得到最优模型,对全湖进行了浮游植物生物量的遥感反演。制作生物量水平分布图,分析了艾比湖浮游植物生物量的分布特征。通过以上研究得到的主要结论有:(1)艾比湖水体的光谱特征为,光谱曲线在蓝光波段呈逐渐上升趋势,在绿光波段到达峰值,然后陡然下降,在红光波段反射率有小的起伏,变化不大,到了近红外波段下降明显。(2)通过实测光谱数据和相关分析,发现ETM、ASTER、CBERS-2三种影像中只有CBERS-2影像最适合用于本研究。(3)通过对实测生物量和CBERS-2的各波段灰度值和各波段运算值进行相关分析。筛选出与生物量显著负相关的5个遥感因子,以遥感因子为自变量,实测生物量为因变量,分别建立一元线性回归模型、曲线回归模型、多元线性回归模型。通过残差分析和比较,确定艾比湖浮游植物生物量的最优估测模型为:Y=3.819-0.027(G-B)-0.04(G-R),其拟合度为0.832,平均残差系数为6.9%。(4)以水深DTM栅格数据和本研究的生物量DTM栅格数据为基础,估算出艾比湖湖体浮游植物的总生物量为9.95×10~5 kg。(5)艾比湖浮游植物生物量分布的总体特征为:艾比湖浮游植物生物量整体呈东高西低趋势,生物量呈同心圆状从湖周到湖心逐渐增加,湖心东南侧区域生物量较高。单位面积的平均生物量范围在0-2.55mg/L,平均值为1.1mg/L。(6)对浮游植物生物量进行DTM剖面分析,得到湖体横纵两剖面的生物量分布特征。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 选题背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-16
    1.2.1 陆地植物生物量遥感估算的国内外研究现状  9-15
    1.2.2 浮游植物生物量的遥感研究  15-16
    1.2.3 小结  16
  1.3 本研究所采用的技术及软硬件  16
  1.4 研究内容及研究方案  16-18
    1.4.1 研究内容  16
    1.4.2 研究方法  16-17
    1.4.3 技术路线  17-18
2 研究区概况  18-22
  2.1 研究区地理位置  18
  2.2 研究区自然概况  18-20
    2.2.1 地貌、地质概况  18-19
    2.2.2 水文概况  19
    2.2.3 气候概况  19-20
    2.2.4 土壤  20
    2.2.5 动植物资源  20
  2.3 社会经济状况  20-22
3 数据来源及处理  22-36
  3.1 野外实测数据获取与处理  22-26
    3.1.1 生物量实测数据  22-24
    3.1.2 水体光谱实测数据  24-26
  3.2 遥感数据的选择及处理  26-32
    3.2.1 实验选取的遥感影像数据  26-31
    3.2.2 遥感影像的预处理  31-32
  3.3 卫星影像样点灰度值的提取  32-36
4 艾比湖水体光谱特征及卫星影像的选择  36-39
  4.1 艾比湖水体的光谱特征  36-37
  4.2 卫星影像的选择  37-39
    4.2.1 光谱对比  37-38
    4.2.2 统计分析  38-39
5 艾比湖浮游植物生物量模型的构建  39-51
  5.1 相关分析  39-41
    5.1.1 与CBERS-2 影像各波段灰度值的相关分析  39-40
    5.1.2 与CBERS-2 影像各波段运算值的相关分析  40-41
  5.2 浮游植物生物量估算模型的建立  41-46
    5.2.1 一元线性回归模型  42-43
    5.2.2 曲线回归模型  43-45
    5.2.3 多元线性回归模型  45-46
  5.3 不同生物量估测模型的比较  46-48
    5.3.1 三种回归方法的总结  46-47
    5.3.2 残差分析  47-48
  5.4 最优估测模型的确定及精度分析  48-51
6 艾比湖浮游植物总生物量的估测  51-56
  6.1 单位面积的平均生物量  51-52
  6.2 艾比湖水深的测定  52-53
  6.3 单位面积的总生物量  53-55
  6.4 湖区总生物量的估测  55-56
7 艾比湖浮游植物生物量的空间分布  56-63
  7.1 浮游植物生物量的分布  56-58
    7.1.1 单位面积平均生物量的分布  56-57
    7.1.2 单位面积总生物量的分布  57-58
  7.2 浮游植物生物量的空间分析  58-62
    7.2.1 浮游植物生物量DTM  58-60
    7.2.2 浮游植物生物量DTM 剖面分析  60-62
  7.3 影响浮游植物生物量分布的因素  62-63
结论  63-65
参考文献  65-69
在读期间发表的论文  69-70
后记  70

基于RS技术的艾比湖浮游植物生物量的研究

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