榆林六县森林覆盖变化时间反演及生物量估算

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(植树造林和森林砍伐)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。

目录

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目录

1绪论

1.1研究背景及研究意义

1.2国内外研究现状和进展

1.3研究目标与内容

1.4技术路线

1.5本章小结

2研究区概况和数据

2.1研究区概况

2.2数据源及预处理

2.3本章小结

3基于多时相光谱和物候特征的地物分类研究

3.1遥感分类方法介绍

3.2试验分析

3.3本章小结

4森林覆盖变化时间反演

4.1森林概率指数(IFZ)的介绍及其性质

4.2植被动态追踪算法

4.3试验分析

4.4本章小结

5森林生物量的遥感监测

5.1森林生物量遥感监测方法

5.2森林生物量模型的建立

5.3试验分析

5.4本章小结

6结论与展望

6.1内容与结论

6.2存在的问题与展望

致谢

参考文献

附录