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榆林六县森林覆盖变化时间反演及生物量估算

作 者: 唐欢
导 师: 刘良云
学 校: 西安科技大学
专 业: 地图学与地理信息系统
关键词: 时间序列 森林变化 植树造林 森林砍伐 生物量
分类号: S718.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 36次
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内容摘要


基于时间序列的中分辨率卫星遥感数据的森林覆盖变化定量探测,能够刻画和记录森林变化轨迹,相对于传统的多期分类制图的变化探测方法,无疑是森林覆盖及森林变化遥感探测的革命性进展。本文开展了榆林六县森林覆盖变化(植树造林森林砍伐)的中等空间分辨率(30米)、高时间分辨率(1-2年)、长时间序列(1974-2012年)的定量化研究,并结合生物量分析榆林六县的植树造林状况,评价和检验了榆林地区三北防护林生态建设工程的巨大成效。首先,对研究区域2011年5、6、7、8月和2009年9月的Landsat系列卫星影像数据进行定量化处理,获取地表反射率数据,计算水体指数和植被指数,并利用地面调查资料和遥感先验知识,采用决策树分类算法,对地表覆盖进行分类,总体分类精度达95.77%,Kappa系数为0.93。然后,收集了研究区域1974-2012年共29期数据质量好、少云并处于森林生长季节的Landsat系列卫星影像数据,进行定量化处理后获得了时间序列的地表反射率数据,计算森林概率指数,结合地面调查数据得到区域遥感与非遥感先验知识,设计了地表覆盖、森林变化的分类规则与定量化分类算法,获得了森林覆盖变化及变化时间的定量分类结果,并利用检验样本数据对森林覆盖变化结果进行真实性检验。结果表明基于Landsat时间序列影像和森林覆盖变化定量遥感模型,能够实现复杂异质的半干旱地区森林覆盖变化定量监测(包括植树造林、森林砍伐的空间位置和变化时间)。依据以上规则得到了六类地物(水体、裸地、耕地、永久森林、植树造林及森林砍伐),总体分类精度为89.1%,kappa系数为0.858,植树造林和森林砍伐的生产者精度分别为78.4%和89.1%。同时,对森林覆盖变化时间的时序反演结果进行了真实性检验,结果显示,22.2%的数据监测的时间和实地调查的时间完全相同,86.5%数据监测到的时间误差在3年/期以内。区域森林覆盖变化的统计结果表明,榆林六县的森林面积由1974年的378,862ha(占总面积的14.8%)增加到2010年的1,103,743ha(43.0%);1974-2012年期间出现两个植树造林峰值,分别出现在1977年和2001年,这与当地政府响应三北防护林工程建设相关政策的时间相一致。最后,利用森林概率指数和已有的森林生物量调查数据,建立了研究区森林地上生物量模型,估算了1986年、2002年和2011年榆林六县的三期森林地上生物量。三期数据结果表明1986-2011年榆林六县森林地上生物量增加显著,2011年榆林六县的森林地上生物量为5.3×1010kg,2002年的为2.8×1010kg,而1986年的为1.6×1010kg。森林的生长伴随着生物量的增长,考虑到2001年是植树造林峰值年,该森林生物量变化结果和植树造林时间特点是吻合的。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究背景及研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状和进展  10-15
    1.2.1 遥感地物分类研究  10-11
    1.2.2 森林覆盖变化时间反演  11-13
    1.2.3 生物量估算  13-15
  1.3 研究目标与内容  15
  1.4 技术路线  15-17
  1.5 本章小结  17-18
2 研究区概况和数据  18-25
  2.1 研究区概况  18-20
  2.2 数据源及预处理  20-24
    2.2.1 数据源  20
    2.2.2 数据定量化处理  20-24
  2.3 本章小结  24-25
3 基于多时相光谱和物候特征的地物分类研究  25-34
  3.1 遥感分类方法介绍  25-26
    3.1.1 监督分类  25
    3.1.2 非监督分类  25
    3.1.3 基于定量分类规则的决策树分类  25-26
  3.2 试验分析  26-33
    3.2.1 试验数据  26
    3.2.2 试验过程  26-31
    3.2.3 分类结果与精度验证  31-33
  3.3 本章小结  33-34
4 森林覆盖变化时间反演  34-46
  4.1 森林概率指数(IFZ)的介绍及其性质  34-36
  4.2 植被动态追踪算法  36-37
    4.2.1 不变地物的监测  36-37
    4.2.2 植树造林森林砍伐的时间反演  37
    4.2.3 耕地的检测  37
  4.3 试验分析  37-44
    4.3.1 试验数据  37-39
    4.3.2 试验结果  39-42
    4.3.3 精度验证及评价  42-44
  4.4 本章小结  44-46
5 森林生物量的遥感监测  46-54
  5.1 森林生物量遥感监测方法  46-48
    5.1.1 传统地面实测建模法  46
    5.1.2 基于遥感的监测方法  46-48
  5.2 森林生物量模型的建立  48-50
    5.2.1 样地数据获取以及样地生物量建模  48
    5.2.2 森林生物量与植被指数的关系  48-50
  5.3 试验分析  50-53
    5.3.1 试验数据  50
    5.3.2 试验结果  50-52
    5.3.3 模型验证  52-53
  5.4 本章小结  53-54
6 结论与展望  54-56
  6.1 内容与结论  54-55
  6.2 存在的问题与展望  55-56
致谢  56-58
参考文献  58-66
附录  66
  攻读硕士期间发表的学术论文  66
  攻读硕士期间参与的主要项目  66

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林生物学 > 森林生态学
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