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武汉市人工绿地三维绿量的测算

作　者: 郭燕妮
导　师: 徐永荣
学　校: 华中农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 城市人工绿地 三维绿量 叶面积指数 模型
分类号: S731.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


城市绿地在改善城市环境、提高环境质量等方面起着非常重要的作用,在全国重点城市环境综合评价考核中,也将城市绿化作为一个重要的内容和指标。本文针对城市绿地的特殊性,试图在建立城市绿地实际叶面积指数和有效叶面积指数的基础上,修正冠层分析系统的叶面积指数,从而进行群落水平和遥感影像水平上的城市三维绿量计算,为定量计算城市三维绿量和评价城市绿地的生态效益提供基础。本文选择了武汉市人工绿地具有代表性的28种植物,利用CI-203手持式激光叶面积仪和Hemiview冠层分析系统等设备对这些植株的叶面积指数（LAI）进行了研究,并且分别以154个和39个植物群落作为主要研究对象,分别进行了基于群落水平和TM影像水平的LAI值的预测模型研究,主要结果如下:（1）基于个体水平的Hemiview冠层分析系统LAI值修正Hemiview冠层分析系统计算植株彩色全天空图片得出的有效LAI值与CI-203手持式激光叶面积仪测定的实际LAI值呈极显著正相关关系,植株LAI值进行分层修正,乔木和大灌木LAI值的最优修正方程为幂函数回归方程,方程表达式为y=2.28x1.14;灌木、草本LAI值的最优修正方程均为一元线性回归方程,表达式分别为y=5.77x-2.46、y=4.32x-0.39。（2）基于群落水平的城市绿地实际LAI值模型群落实际总LAI值、乔灌草各层实际LAI值与群落平均冠长（高度）、盖度的多元回归方程优于一元回归方程（多元R2＞一元R2）。群落实际总LAI值多元回归方程优于分层多元回归方程。群落实际总LAI值的最优方程（R2值最大,为0.818）为Y=exp（1.153+0.25 lnt3t4+0.05 lnt6+0.005 t2+1.109 t5-0.08 lnt5）。根据三维绿量的计算公式可得,群落的三维绿量为:LVV=[exp（1.153+0.25 lnt3t4+0.05 lnt6+0.005 t2+1.109 t5-0.08 lnt5）]*S。（3）基于TM影像的城市绿地LAI值反演模型样地群落实际LAI值与TM影像上对应像元1-4波段的DN值呈显著负相关关系。群落实际LAI值与1-4波段DN值的多元回归方程的决定系数均大于它们一元回归方程的决定系数（多元R2＞一元R2）,并且大于群落实际LAI值与归一化植被指数（NDVI）、比值植被指数（RVI）和归一化差异绿度指数（NDGI）这些经典植被指数拟合的回归方程决定系数。因此选择在0.01水平上极显著的、决定系数最大的多元回归方程作为群落实际LAI值的反演方程（R2为0.421）,方程式为:y=2.283*（lnx3）2+0.003x42-0.009x4*lnx1*lnx2*lnx3-0.361。根据群落实际LAI值的反演方程,利用ArcGIS软件计算武汉市TM影像上绿地像元的实际LAI值,并将绿地群落LAI值分为四个等级,分别为＜7.000、7.000-13.000、13.000-18.000、＞18.000,得到武汉市绿地叶面积指数分布图。发现,城市绿地群落LAI值集中范围为7.000-13.000;群落LAI值较高的区域分别在城市东北部、东部、西北部和西南部;较低区域分布在主城区,进而可知武汉市城市绿地三维绿量分布。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-10
1 前言  10-19
  1.1 三维绿量定义及研究的意义  10-11
  1.2 三维绿量研究进展  11-18
    1.2.1 "以平面量模拟立体量"法  11-12
    1.2.2 "立体量推算立体量"法  12
    1.2.3 叶面积指数法  12-18
      1.2.3.1 叶面积指数的提出  12-13
      1.2.3.2 叶面积指数的定义  13
      1.2.3.3 有效叶面积指数与实际叶面积指数  13-14
      1.2.3.4 叶面积指数的测量  14-18
  1.3 研究的目标、主要内容、技术路线  18-19
    1.3.1 研究的目的及意义  18-19
    1.3.2 研究的主要内容  19
    1.3.3 研究的技术路线  19
2 研究方法  19-26
  2.1 研究区概况  19-20
  2.2 研究方法  20-26
    2.2.1 Hemiview冠层分析系统有效LAI值修正  20-24
    2.2.2 城市人工群落LAI值模型研究  24
    2.2.3 基于TM影像的城市绿地LAI值模型研究  24-26
    2.2.4 数据处理  26
3 结果与分析  26-44
  3.1 Hemiview冠层分析系统LAI值的修正模型  26-31
    3.1.1 有效LAI值与实测LAI值相关分析  28-29
    3.1.2 有效LAI值与实测的LAI值回归分析  29-31
  3.2 基于群落水平的城市绿地LAI值模型研究  31-37
    3.2.1 群落实际LAI值与群落参数的相关分析  32-33
    3.2.2 群落实际LAI值与群落参数的一元回归分析  33-35
    3.2.3 群落实际LAI值与群落参数的逐步回归分析  35-37
    3.2.4 三维绿量模拟计算  37
  3.3 基于TM影像的城市绿地叶面积指数模型研究  37-44
    3.3.1 样地群落修正实际LAI值与各波段DN值的相关分析  39
    3.3.2 样地群落实际LAI值与相关波段DN值的一元回归分析  39-41
    3.3.3 样地群落实际LAI值与相关波段DN值的逐步回归分析  41
    3.3.4 样地群落实际LAI值与相关经验模型的拟合  41-42
    3.3.5 武汉市城市植被叶面积指数分布图  42-44
4 结论与讨论  44-47
  4.1 结论  44-46
    4.1.1 基于个体水平的Hemiview冠层分析系统LAI值的修正  44
    4.1.2 基于群落水平的城市绿地实际LAI值模型  44-45
    4.1.3 基于TM影像的城市绿地叶面积指数模型  45-46
  4.2 讨论  46-47
参考文献  47-52
致谢  52-53
附表  53-67

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 绿化建设 > 大地园林 > 城市绿化
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