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北京西南山地森林绿量遥感反演的研究

作　者: 康峰峰
导　师: 冯仲科；马钦彦
学　校: 北京林业大学
专　业: 林业装备工程
关键词: 北京森林绿量绿量指标绿量分布与动态遥感反演模型
分类号: TP751
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

论文提出既能表现植被三维的特征,同时又要能够反映植被动态变化规律,本质上具有绿色色度内涵,能够更为真实地反映植被现实绿量,且适用于遥感影像数据的绿量表征指标；基于遥感影像资料结合同步样点实测数据,构建绿量经验反演模型,探寻能够达到精度要求,具有实用价值的基于像元信息分解的绿量反演模型,应用所构建的经验反演模型和研究区相关遥感影像资料,确定北京西南山地不同植被类型,不同坡向,不同海拔高度的森林绿量,分析北京西南山地森林绿量的空间分布和季节动态规律。研究结果如下：1.本研究提出采用叶面积指数(LAI)与叶绿素含量指数(CVI)的乘积形成耦合指标来表征绿量(vegetation quantity, VQ),即VQ=LAI×CVI。其本质上是具有绿色色度内涵的叶面积指数,能够较好的反映植被的三维空间特征,且对叶绿素含量高度灵敏。实际应用表明本文所界定的绿量指标能够在遥感影像中更为真实地反映植被的现实绿量。2.回归模型对比分析、绿量模拟值与实测值散点图分析和森林绿量季节动态监测表明,TSAVI作为自变量的乘幂回归方程适合作为绿量反演模型输入参数(R2=0.918, RMSE=1.534),绿量经验反演模型为：VQ=14.892×TSAVI0.7793.叶面积指数实测值与反演值之间的拟合精度检验表明,基于像元信息分解的绿量反演模型能够达到精度要求,可以采用像元分析法进行叶面积指数遥感反演,对于大尺度绿量反演和动态监测具有实用价值。4.北京西南山地森林绿量空间分布差异明显,绿量主要分布在海拔500m-1500m范围的山地。绿量分布格局上,房山和门头沟交界的山地以及门头沟区和房山区与河北交界山区等区域山地森林为高绿量分布区域。北京西南山地森林绿量总体平均值为8.378,其中,阔叶林8.028、针叶林8.354、灌木林8.905。绿量分布格局受林分类型变化影响明显。坡向对绿量存在一定影响,绿量平均值阴坡9.015,阳坡7.986,相同林分类型在4个海拔梯度均表现为阴坡绿量值大于阳坡。森林平均绿量随着海拔显著升高,不同海拔区平均绿量为海拔500m以下6.764,海拔500-1000m8.54,海拔1000-1500m9.318,海拔1500m以上为11.64,可以明显的看出在海拔500m以下的森林容易遭到破坏和干扰导致绿量降低,且阴坡和阳坡绿量均值差异较大。5.北京西南山地森林绿量变化规律与物候相关联密切。森林绿量平均值季节变化表现为：3月1.479,5月3.789,8月7.129,11月1.629,12月0.966；生长盛期(8月)绿量明显高于其他月份；阴坡和阳坡森林绿量季节变化均呈单峰曲线,在8月和12月分别达到极大值和极小值。4个海拔梯度上的植被绿量均在生长盛期(8月)达到最高值,生长停滞期(12月)达到最低值。本研究所提出的绿量指标,能够在遥感影像中更为真实地反映植被的现实绿量。采用本文的绿量指标,基于遥感影像资料和样点实测数据,对北京西南山区森林绿量的研究结果,可为北京城市不同的功能区的绿化系统评价提供技术参数,可供北京城市森林生态效益监测和评价参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-8
目录  8-10
1 引言  10-23
  1.1 绿量研究进展  11-13
    1.1.1 绿量的基本概念  11-13
    1.1.2 绿量内涵  13
  1.2 绿量研究方法  13-20
    1.2.1 叶面积绿量(叶面积指数)  14-16
    1.2.2 三维绿量  16-17
    1.2.3 绿量研究现状  17-20
  1.3 绿量研究中尚需注意的问题  20-21
  1.4 本研究的内容、目的与意义  21-23
    1.4.1 主要研究内容  21-22
    1.4.2 研究的目的和意义  22-23
2 研究区概况及研究方法  23-31
  2.1 研究区概况  23-25
    2.1.1 地区位置  23
    2.1.2 地形地貌  23
    2.1.3 气候特征  23
    2.1.4 土壤特征  23-24
    2.1.5 植被特征  24
    2.1.6 河流水系  24-25
  2.2 研究方法和技术路线  25-29
    2.2.1 地面数据获取方法与过程  25-27
    2.2.2 遥感影像数据的选用  27-28
    2.2.3 论文技术路线  28-29
  2.3 小结  29-31
3 遥感数据预处理  31-35
  3.1 人气校正  31-32
  3.2 几何校正  32
  3.3 地形校正  32-34
  3.4 小结  34-35
4 山地森林植被绿量遥感反演模型  35-83
  4.1 本研究绿量的定义  35-37
    4.1.1 叶绿素指标的确定  35
    4.1.2 叶绿素含量遥感反演的方法  35-36
    4.1.3 叶绿素含量信息因子确定及评价  36-37
  4.2 植被遥感原理  37-39
    4.2.1 植被光谱特征  38-39
    4.2.2 植被遥感反演原理  39
  4.3 植被冠层特征反演的方法  39-42
    4.3.1 植被冠层特征反演经验统计模型法  39-40
    4.3.2 植被冠层特征反演物理模型法  40-41
    4.3.3 植被冠层特征反演计算机模拟模型法  41-42
  4.4 基于植被指数森林植被绿量遥感反演  42-62
    4.4.1 植被指数的概念及主要形式  42-46
    4.4.2 绿量反演经验统计模型  46-61
    4.4.3 绿量植被指数反演模型评价  61-62
  4.5 基于混合像元分解森林绿量的反演  62-82
    4.5.1 混合像元与混合像元分解  62-63
    4.5.2 混合像元分解模型  63-65
    4.5.3 像元信息分解模型  65
    4.5.4 植被冠层模型的建立  65-72
    4.5.5. 实用山区叶面积指数反演模型的建立  72-74
    4.5.6. 植被覆盖度的计算  74-78
    4.5.7 叶面积指数定量提取  78-80
    4.5.8 森林绿量计算  80-82
  4.6 小结  82-83
5 北京西南山地森林绿量分布格局与季节动态  83-95
  5.1 北京西南山地森林绿量格局  83-90
    5.1.1 森林绿量林分类型分布格局  84-85
    5.1.2 森林绿量坡向分布格局  85-86
    5.1.3 森林绿量海拔分布格局  86-89
    5.1.4 森林绿量坡度分布格局  89-90
  5.2 北京西南山地森林绿量季节动态  90-93
    5.2.1 典型林分的绿量季节动态  91-92
    5.2.2 典型坡向森林的绿量季节动态  92-93
    5.2.3 不同海拔森林绿量季节动态  93
  5.3.小结  93-95
6 结论与讨论  95-97
  6.1 结论  95-96
  6.2 讨论  96-97
参考文献  97-105
个人简介  105-106
导师简介  106-108
致谢  108

北京西南山地森林绿量遥感反演的研究

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