基于Sentinel-2的红树林提取及碳储量估算研究
发布时间：2021-11-27 16:58
红树林在维持大气中的碳平衡中发挥着重要的作用,对红树林的提取方法,生物量估算、碳储量估算方法进行研究,有利于更好地评估红树林的固碳功能。目前对于红树林提取研究很少考虑位于潮位以下红树林的提取方面,在红树林碳储量的估算中,往往需要外业采集数据进行量测,操作难度系数较大,针对这些问题,本文以位于九龙江口保护区内的红树林为对象,基于Sentinel-2影像,分析了出露的红树林、高潮水位淹没的红树林、海水水体的光谱特征后,提出一种适用于裸露和被淹没的红树林的潮间红树林指数提取方法,将其与多种红树林提取方面对比,分析本文提出方法的提取效果;并针对研究区内的红树林通过若干异速生长方程拟合得到一个新的异速生长方程,进行研究区红树林生物量、碳密度的估算,通过与查阅资料搜集碳密度所得碳储量的结果进行对比,分析本文红树林碳密度估算的可靠性,进而进行红树林碳储量的估算。研究结果表明:（1）与归一化水体指数、归一化植被指数以及随机森林方法相比,并与高分二号影像目视解译结果和现场调查结果进行了对照,潮间红树林指数方法提取红树林的用户精度达到93.98%,并显著优于利用归一化水体指数（NDWI）、归一化植被指数（...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文章研究路线
基于Sentinel-2红树林提取和碳储量估算研究-10-2红树林提取2.1研究区与数据源2.1.1研究区研究区位于福建省第二大江——九龙江的入海口，其处在城市周边，属于福建省省级自然保护区九龙江口自然保护区，为“漳州市城市近郊的河岸带退化湿地生态系统修复示范区（王孟欣.福建华安九龙江湿地公园保护与利用研究.林产工业,2019,46(04):61-64.）”，其中心经纬度为（24°26′43″N，117°55′9″E），年降水量为1371.3mm，年均气温为21℃，属于南亚特带海洋性季风气候，是典型河口红树林，九龙江口湿地影像如图1所示。在早期阶段，由于发展养殖业，修筑防潮堤坝，生长于此区域的原生红树林受到严重性破坏。为了利用红树林防浪护岸、促淤固碳的生态功能，于20世纪60年代开始在九龙江口区域种植秋茄红树林，对红树林树种进行修复[69]，截至2006年，该保护区的面积达到420.2公顷。虽然九龙江口自然保护区内有秋茄、桐花多个树种分布，但秋茄这一树种占据着绝对的优势。图2-1九龙江口湿地Sentinel-2影像2.1.2数据源Sentinel-2为第二颗全球环境与安全监测的卫星，包括一个海岸波段，蓝波段、绿波段、红波段这三个可见光波段，三个红边波段，两个近红外波段，一个水汽波段，一个卷云波段以及两个短波红外波段共13个波段，幅宽290km。由于成像的特性，高空间分辨率的影像往往以牺牲光谱分辨率为代价，多光谱的影像又往往以牺牲空间分辨率为代价，Sentinel-2为中等空间分辨率影像，较好地兼顾了空间分辨率和光谱分辨率[70]，时
兰州交通大学硕士学位论文-15-表2-2FLAASH模块大气较正参数设置参数名称数值参数名称数值中心经度117.89像元分辨率10中心纬度24.28成像日期2019.5.15/12:42:22传感器高度786大气模型Rural地面高程0初始可见度40（a）大气校正前地物光谱信息（b）大气校正后地物光谱信息图2-2大气校正前后地物光谱信息对比2.2.5影像裁剪影像裁剪就是裁去研究区域之外的部分，避免冗余的图像处理，加快图像处理效率，降低背景信息干扰的过程。可在ENVI中由研究区矢量对遥感影像进行裁剪。在红树林范围确定中使用的潮汐数据由中国海事服务网收集得到，可用两个时相无云的遥感影像结合后述的潮位校正方法确定影像选择范围，本文选取2018年9月26日和2019年月24日这两个时刻的无云遥感影像，并基于2018年9月26日的Sentinel-2影像提取红树林。2.3研究方法为保证尽可能完整地保留潮位下方红树林的信息，影像的选择由潮位校正公式确定；对于红树林这一特定的植被提取，可采用归一化植被指数（NormalizationDifferenceVegetationIndex,NDVI）提取；由于水下的红树林兼具红树林光谱信息和水体信息，采用归一化水体指数（NormalizedDifferenceWaterIndex,NDWI）提取红树林；随机森林不仅考虑了光谱信息，还将纹理信息作为地物提取的一个因素，故用随机森林进行红树林的提取；针对红树林分布于潮间带区域，往往部分红树林位于水面之上，部分位于水下的情况，本文提出一种新的红树林提取方法——潮间红树林指数（NormalizationIntertidalMangroveIndex,NIMI）进行红树林信息提龋2.3.1潮间带范围确定Sentinel-2影像中位于潮位之下的红树林通过目视解译难以判断，这便存在影像裁剪过程中会把淹没于海水中的红树林裁去而使红树林提取范围变小的情况[81]。根据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sentinel-2的潮间红树林提取方法[J]. 徐芳,张英,翟亮,刘佳,谷祥辉. 测绘通报. 2020(02)
[2]基于面向对象的大珠三角红树林动态变化分析[J]. 张蓉,夏春林,贾明明,王宗明,于欣,周亚明. 测绘与空间地理信息. 2019(12)
[3]基于GF-2影像的广西茅尾海红树林物种分类及盖度估算分析[J]. 马云梅,吴培强,潘良浩,王锦锦,王建步,任广波,马毅. 海洋科学. 2019(06)
[4]城市黑臭水体遥感动态监测方法研究[J]. 蒋宇雯,周宁,周艳艳,黄日娟,钟喆. 测绘通报. 2019(S1)
[5]基于多类型无人机数据的红树林遥感分类对比[J]. 刘凯,龚辉,曹晶晶,朱远辉. 热带地理. 2019(04)
[6]广东红树植物木榄生物量模型[J]. 黄润霞,吴卓翎,彭江炜,薛春泉,罗勇,苏志尧. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2019(12)
[7]利用物候差异与面向对象决策树提取油菜种植面积[J]. 李中元,吴炳方,张淼,邢强,李名勇,闫娜娜. 地球信息科学学报. 2019(05)
[8]福建华安九龙江湿地公园保护与利用研究[J]. 王孟欣. 林产工业. 2019(04)
[9]基于资源三号影像的红树林物种分类研究[J]. 李想,刘凯,朱远辉,蒙琳,于晨曦,曹晶晶. 遥感技术与应用. 2018(02)
[10]广西钦州湾红树林碳储量与分配特征[J]. 何琴飞,郑威,黄小荣,刘秀,申文辉,何峰. 中南林业科技大学学报. 2017(11)
硕士论文
[1]漳江口红树林湿地群落监测及其碳储量估算研究[D]. 陈远丽.福建农林大学 2019
[2]基于氮稳定同位素的我国福建红树林沉积物氮还原过程研究[D]. 杨晶鑫.厦门大学 2017
[3]多波段融合成像质量性能综合检测系统研究[D]. 张弦子.南京理工大学 2017
[4]清澜港红树林湿地土壤有机碳空间分布及碳储量遥感估算研究[D]. 郭彦茹.中国林业科学研究院 2014
本文编号：3522701
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
文章研究路线
基于Sentinel-2红树林提取和碳储量估算研究-10-2红树林提取2.1研究区与数据源2.1.1研究区研究区位于福建省第二大江——九龙江的入海口，其处在城市周边，属于福建省省级自然保护区九龙江口自然保护区，为“漳州市城市近郊的河岸带退化湿地生态系统修复示范区（王孟欣.福建华安九龙江湿地公园保护与利用研究.林产工业,2019,46(04):61-64.）”，其中心经纬度为（24°26′43″N，117°55′9″E），年降水量为1371.3mm，年均气温为21℃，属于南亚特带海洋性季风气候，是典型河口红树林，九龙江口湿地影像如图1所示。在早期阶段，由于发展养殖业，修筑防潮堤坝，生长于此区域的原生红树林受到严重性破坏。为了利用红树林防浪护岸、促淤固碳的生态功能，于20世纪60年代开始在九龙江口区域种植秋茄红树林，对红树林树种进行修复[69]，截至2006年，该保护区的面积达到420.2公顷。虽然九龙江口自然保护区内有秋茄、桐花多个树种分布，但秋茄这一树种占据着绝对的优势。图2-1九龙江口湿地Sentinel-2影像2.1.2数据源Sentinel-2为第二颗全球环境与安全监测的卫星，包括一个海岸波段，蓝波段、绿波段、红波段这三个可见光波段，三个红边波段，两个近红外波段，一个水汽波段，一个卷云波段以及两个短波红外波段共13个波段，幅宽290km。由于成像的特性，高空间分辨率的影像往往以牺牲光谱分辨率为代价，多光谱的影像又往往以牺牲空间分辨率为代价，Sentinel-2为中等空间分辨率影像，较好地兼顾了空间分辨率和光谱分辨率[70]，时
兰州交通大学硕士学位论文-15-表2-2FLAASH模块大气较正参数设置参数名称数值参数名称数值中心经度117.89像元分辨率10中心纬度24.28成像日期2019.5.15/12:42:22传感器高度786大气模型Rural地面高程0初始可见度40（a）大气校正前地物光谱信息（b）大气校正后地物光谱信息图2-2大气校正前后地物光谱信息对比2.2.5影像裁剪影像裁剪就是裁去研究区域之外的部分，避免冗余的图像处理，加快图像处理效率，降低背景信息干扰的过程。可在ENVI中由研究区矢量对遥感影像进行裁剪。在红树林范围确定中使用的潮汐数据由中国海事服务网收集得到，可用两个时相无云的遥感影像结合后述的潮位校正方法确定影像选择范围，本文选取2018年9月26日和2019年月24日这两个时刻的无云遥感影像，并基于2018年9月26日的Sentinel-2影像提取红树林。2.3研究方法为保证尽可能完整地保留潮位下方红树林的信息，影像的选择由潮位校正公式确定；对于红树林这一特定的植被提取，可采用归一化植被指数（NormalizationDifferenceVegetationIndex,NDVI）提取；由于水下的红树林兼具红树林光谱信息和水体信息，采用归一化水体指数（NormalizedDifferenceWaterIndex,NDWI）提取红树林；随机森林不仅考虑了光谱信息，还将纹理信息作为地物提取的一个因素，故用随机森林进行红树林的提取；针对红树林分布于潮间带区域，往往部分红树林位于水面之上，部分位于水下的情况，本文提出一种新的红树林提取方法——潮间红树林指数（NormalizationIntertidalMangroveIndex,NIMI）进行红树林信息提龋2.3.1潮间带范围确定Sentinel-2影像中位于潮位之下的红树林通过目视解译难以判断，这便存在影像裁剪过程中会把淹没于海水中的红树林裁去而使红树林提取范围变小的情况[81]。根据
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Sentinel-2的潮间红树林提取方法[J]. 徐芳,张英,翟亮,刘佳,谷祥辉. 测绘通报. 2020(02)
[2]基于面向对象的大珠三角红树林动态变化分析[J]. 张蓉,夏春林,贾明明,王宗明,于欣,周亚明. 测绘与空间地理信息. 2019(12)
[3]基于GF-2影像的广西茅尾海红树林物种分类及盖度估算分析[J]. 马云梅,吴培强,潘良浩,王锦锦,王建步,任广波,马毅. 海洋科学. 2019(06)
[4]城市黑臭水体遥感动态监测方法研究[J]. 蒋宇雯,周宁,周艳艳,黄日娟,钟喆. 测绘通报. 2019(S1)
[5]基于多类型无人机数据的红树林遥感分类对比[J]. 刘凯,龚辉,曹晶晶,朱远辉. 热带地理. 2019(04)
[6]广东红树植物木榄生物量模型[J]. 黄润霞,吴卓翎,彭江炜,薛春泉,罗勇,苏志尧. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2019(12)
[7]利用物候差异与面向对象决策树提取油菜种植面积[J]. 李中元,吴炳方,张淼,邢强,李名勇,闫娜娜. 地球信息科学学报. 2019(05)
[8]福建华安九龙江湿地公园保护与利用研究[J]. 王孟欣. 林产工业. 2019(04)
[9]基于资源三号影像的红树林物种分类研究[J]. 李想,刘凯,朱远辉,蒙琳,于晨曦,曹晶晶. 遥感技术与应用. 2018(02)
[10]广西钦州湾红树林碳储量与分配特征[J]. 何琴飞,郑威,黄小荣,刘秀,申文辉,何峰. 中南林业科技大学学报. 2017(11)
硕士论文
[1]漳江口红树林湿地群落监测及其碳储量估算研究[D]. 陈远丽.福建农林大学 2019
[2]基于氮稳定同位素的我国福建红树林沉积物氮还原过程研究[D]. 杨晶鑫.厦门大学 2017
[3]多波段融合成像质量性能综合检测系统研究[D]. 张弦子.南京理工大学 2017
[4]清澜港红树林湿地土壤有机碳空间分布及碳储量遥感估算研究[D]. 郭彦茹.中国林业科学研究院 2014
本文编号：3522701
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