路域植被冠层含水量遥感定量反演及动态监测

摘要

高等级公路的建设不仅促进了我国交通运输业的发展，同时也拉动了沿线地区的经济发展，方便了人们的出行。然而，公路在建设和运营期间不可避免地会对周边环境造成一定程度上的破坏，如植被破坏、土地资源破坏、水土流失等。其中路域植被环境能够较直接地反映路域生态环境在公路修建、运营期间受到的影响情况。为了对路域植被环境进行监测，本文选取能够表征植被生长状况和生理生化过程的植被含水量作为研究目标因子，其能够在一定程度上衡量植被的生理状态、形态结构和健康程度。
　　本文以湖南省内的醴潭高速公路路域为研究区，选取Landsat7ETM+遥感影像为数据源，结合定量遥感理论，利用物理模型结合统计模型因子法，分别反演了2003年、2007年、2010年、2015年在公路修建前、后及运营期四个年份的路域植被叶片等效水厚度和叶面积指数，并实现了植被含水量从叶片—冠层的尺度转换，对植被冠层含水量进行时空动态监测分析。主要研究内容及结论如下:(1)基于ETM+传感器的光谱响应函数，通过建立实测光谱与遥感影像像元光谱之间的转换模型，实现了光谱反射率由实测端元尺度向多光谱像元尺度的转换;(2)通过分析植被光谱特性曲线，选取六个植被水分指数分别与叶片等效水厚度建立统计模型，选择相关系数最高的归一化差值红外指数作为路域植被叶片等效水厚度的反演参数，参与物理模型的反演;(3)通过构建查找表，实现了PRO4SAIL物理模型结合统计模型因子（归一化差值红外指数）对叶片等效水厚度的反演，同时用物理模型反演路域植被叶面积指数，经波段运算得到醴潭高速公路四个年份的路域植被冠层含水量成果;(4)从时间格局、空间格局角度，利用定量和定性的分析方法评价路域植被冠层含水量的变化，进而评价路域植被环境变化。
　　本研究以醴潭高速公路为代表，通过对路域植被含水量的研究分析，反映了高速公路的建设运营对路域植被环境带来的影响，为路域植被环境的评价提供基础支持。其研究可促进遥感定量反演理论在生态环境评价中的应用，为南方丘陵地区高速公路路域植被含水量的快速、定量化监测评价奠定基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状与进展

1．2．1 路域植被环境遥感监测

1．2．2 植被含水量遥感提取

1．3 研究内容与方法

1．4 研究技术路线

1．5 本章小结

第二章 研究区概况及数据处理

2．1 研究路域概况

2．1．1 地理位置与交通状况

2．1．2 路域气候与地貌特征

2．1．3 路域植被分布情况

2．2 路域范围的界定

2．3 遥感影像的选择及处理

2．3．1 影像分析与选择

2．3．2 遥感影像预处理

2．4 实地数据获取与处理

2．5 本章小结

第三章 路域植被冠层含水量遥感反演

3．1 EWT统计模型建立及分析

3．1．1 基于光谱响应函数的多光谱模拟

3．1．2 光谱分析与水分指数的选取

3．1．3 基于模拟光谱数据建立EWT统计模型

3．2 PRO-SAIL物理模型介绍及分析

3．2．1 PRO-SAIL物理模型介绍

3．2．2 模型参数敏感性分析与确定

3．3 物理模型结合统计模型因子反演植被EWT

3．3．1 路域植被生化参数反演方法选择

3．3．2 查找表因子选取及建表

3．3．3 路域植被EWT反演及精度分析

3．4 路域植被叶片-冠层含水量尺度转换

3．5 本章小结

第四章 路域植被冠层含水量动态监测

4．1 反演不同年份的路域植被冠层含水量

4．2 路域植被冠层含水量变化的时空格局分析

4．2．1 路域植被冠层含水量变化的时间格局分析

4．2．2 路域植被冠层含水量变化的空间格局分析

4．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录