乌梁素海湿地芦苇空间分布信息提取及地上生物量遥感估算

发布时间：2018-04-12 20:01

本文选题：空间分布信息提取 + 生物量反演　；参考：《内蒙古大学》2017年硕士论文

【摘要】：湿地作为自然界最为重要的生态系统,不仅具有强大的生产力,同时也为人类提供了宝贵的生存环境。由于湿地植被在湿地生态系统物质能量交换中的重要作用,对湿地植被信息的遥感提取及生物量的估算已成为湿地研究的两大热点。本文以乌梁素海湿地为研究区,基于高分一号(GF-1)数据、Landsat-OLI数据以及野外实测数据,综合运用3S技术、统计分析方法,实现乌梁素海芦苇信息精确提取及地上生物量的遥感估算,主要研究内容及结论如下:1、本文选取2016年6月、7月、8月的Landsat-OLI数据、GF-1数据作为数据源,通过几何精校正、辐射定标与大气校正、重采样、研究区剪裁等预处理,为芦苇分布信息提取及干生物量反演奠定基础。同期卫星过境时开展野外采样工作,共选取60个采样点,其中40个用于模型构建,另外20个作为精度验证,点位可满足模型构建及精度验证要求。2、首次提出逆植被指数公式,NDVI-1=(αB3-B4)/(B3+B4)(α为待定系数),该指数的构建以遥感光学原理为基础,以归一化差异植被指数(NDVI)公式为原型,通过对NDVI指数的逆向构建,从光学亮度原理出发,削弱植被信息,增强非植被信息,继而增强植被与非植被的对比度,实现植被信息的提取。逆植被指数在乌梁素海的应用有效提高了芦苇分类精度及生物量估算精度。3、基于2016年GF-1多季相遥感影像数据和面向对象的多季相分类方法,分别选取逆植被指数(NDVI-1)、NDVI、比值植被指数(RVI)、差值植被指数(DVI)、大气阻抗植被指数(ARVI)及各类形状特征对乌梁素海湿地芦苇空间分布信息进行提取,结果表明,乌梁素海芦苇区总面积为134.243 km2,水域面积为161.092 km2,芦苇面积约占乌梁素海总面积的1/2;芦苇空间分布信息综合提取精度为0.933,Kappa系数为0.906,精度得到有效提高;芦苇主要分布于北部人为干扰较小的地区以及中部农田退水入湖口水质富营养化较大的地区,南部由于受人为干扰(已被开发为人工养鱼区域),芦苇分布面积很小。4、本研究利用40个芦苇采样点地上干、湿生物量实测数据与NDVI、RVI、DVI、ARVI、NDVI-1 5个植被指数及GF-1第四波段反射率B4进行一元或多元线性与非线性回归分析,结果表明:(1)芦苇地上茎干生物量与总干生物量具有极高的相关性,关系满足,总干生物量= 1.542 ×茎干生物量+ 102.320(R2 =0.982),且明显高于叶干生物量与总干生物量的相关性(R2 = 0.939)。因此,采用茎干生物量来反演地上总干生物量。(2)地上干生物量多元线性模型较一元非线性回归模型精度有较大提高,预测精度为0.809,R2 = 0.758,RMSE为64.150 g/m2。地上干生物量估算模型为:y = 1.542×(-889.621-2742.368 × NDVI-1 + 1515.993 ×NDVI + 26.763 × RVI-397.458 × ARVI-0.023 × DVI + 0.106 × B4)+ 102.320;据此得出2016年乌梁素海芦苇地上干生物量总量为7.922×104t,平均值为1053.851 g/m2。本研究使用的芦苇空间信息提取方法及生物量反演模型可以借鉴到其它湿地使用,具有一定的推广应用价值。
[Abstract]:In this paper , based on the principle of remote sensing optics , the paper selects 60 sampling points based on the data of hyperspectral remote sensing ( GF - 1 ) , the ratio vegetation index ( RVI ) , the difference vegetation index ( DVI ) , the atmospheric impedance vegetation index ( ARVI ) and the characteristics of various shapes on the spatial distribution of reed in Wuliangsuhai wetland . The results show that the total area of the vegetation information is 134.243 km2 , and the area of the water area is 161.092 km2 . The results showed that : ( 1 ) The dry biomass and total dry biomass of reed rhizome were significantly higher than that of dry biomass and total dry biomass ( R2 = 0.982 ) , and the correlation between dry biomass and dry biomass was obviously higher than that of dry biomass ( R2 = 0.939 ) . The results showed that the total dry biomass of aerial dry biomass was 7.922 脳 104t , and the average value was 1051.851 g / m2 . The method of spatial information extraction and biomass inversion used in this study could be used for reference to other wetland use , and it has certain popularization and application value .

【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q948

【参考文献】