基于UAVRS的湿地植物物种多样性真值和抽样方法优化研究
发布时间：2021-08-26 16:48
随着人类经济活动对湿地资源的利用强度不断升级,部分湿地资源遭到严重破坏,湿地植物物种多样性也成为了全球关注的热点问题。采集物种多样性信息是研究湿地资源和更好发挥湿地生态、社会经济功能的基础。但是,由于湿地生态系统自身的复杂性、数据挖掘工具的局限性和基础数据采集方法的主观性等原因,湿地资源研究仍然缺乏高质量的物种多样性数据。因此,为了保证物种多样性测度抽样数据既能反映湿地植物群落总体特征,又能节省人力、物力、财力和时间,选择合适的抽样方法至关重要。本文于2019年8月在南昌市扬子洲洲滩湿地选择了一个“群丛”大小的四边形（边长分别为158m、145m、152m和162m）研究样地,使用Phantom 4Pro进行航拍。共计飞行4个架次,飞行高度10米,获得1477张相片,空间分辨率高达3mm,在图形工作站上使用Pix4D软件生成试验区湿地植物群落正射影像,然后重新划定空间抽样框范围,实际计算面积为4304m2。以获得的人工实地植物调绘信息为基础,结合可见光影像中的形状、纹理、位置和颜色特征,将获得的样地无人机遥感影像,通过目视解译生成不同植物物种矢量图层。共计调查了研究区15种植物,分属1...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五种主要无人机类型Fig.1-1Fivemajortypesofdrones
硕士学位论文10图2-1研究区在南昌市的相对位置Fig.2-1RalativepositionofstudyareainNanchangcity图中右上角为试验区湿地植物无人机遥感影像2.2研究数据采集2.2.1航拍与实地采样使用无人机Phantom4Pro（基本参数如表2-1所示）进行航拍和人工实地植物调绘。试验具体如下：表2-1Phantom4Pro无人机航拍系统的主要技术参数Table.2-1MainparametersofthePhantom4ProUAVsystem设备飞行器相机云台参数整机质量（含电池及桨）为1.388kg；飞行速度为072km/h；续航时间约为30min，最大可承受风速为10m/s；卫星定位模块（GPS/GLON双模）1英寸CMOS传感器（有效像素2000万）；机械快门速度为81/2000s、电子快门速度为81/8000s；图片支持格式为JPEG/DNG采用3-轴（俯仰、横滚、偏航）增稳系统；最大控制转速为俯仰90/s；角度抖动量误差为0.02；可控转动范围为俯仰9030
硕士学位论文12物图层”属性表中的每个数据项分别转换成单个专题栅格图层。2.3.2数量生态学方法（1）物种重要值计算。重要值计算是评估物种多样性的关键变量，其一般以去除量纲后的各种指标综合值表示物种在群落中的重要性。它表示了植物在样方中所占的地位，数值越大，表示该物种在样方范围内的生态优势越明显，主导性越强。本文以1m×1m栅格（样方）大小为单位进行计算：=(相对高度+相对盖度)/2（公式2-1）其中相对高度是指栅格中植物的平均高度占该栅格中所有物种平均高度之和的百分比，植物的高度由该物种植物图斑内最高与最低植物高度的平均得到。相对盖度是栅格中植物的盖度占该栅格中所有物种盖度之和的百分比。（2）物种多样性测度。多样性指数是用来描述区域物种丰富程度的具体指标。本文采用α多样性中的香农-维纳（Shannon-Wiener）指数计算植物物种多样性。Shannon-Wiener指数计算公式如下所示：′=∑(㏑)（公式2-2）其中′表示每个栅格的物种多样性指数，为栅格中植物物种i的重要值（由公式2-1计算得到）。2.3.3空间抽样调查方法（1）随机抽样（randomsampling）调查方法。随机抽样是最基储最简单的一种抽样方法，抽样单元的设置是随机的，即每个目标单元被抽取的机会相等。常见的有抽签法和随机数法，抽签法原理易懂，操作方便，但是有时候需要花费大量时间对总体各单元编号并制作号签。故在实际调查工作中常用随机数法。例如将空间抽样框建立一个平面直角坐标系，用成对的随机数为坐标值，抽取样点，如图2-2所示：样点A和B分别由随机数对（2,2）和（5,7）所决定。图2-2随机取样示意图Fig.2-2Graphicofrandomsampling
【参考文献】：
期刊论文
[1]外来物种对云南大山包湿地植物群落物种多样性的影响[J]. 杨倩,李宁云,陈丽,李杰,闫凯,赵子娇. 西部林业科学. 2019(06)
[2]生物多样性与生态系统服务关系研究进展[J]. 文志,郑华,欧阳志云. 应用生态学报. 2020(01)
[3]无人机遥感：大众化与拓展应用发展趋势[J]. 廖小罕,肖青,张颢. 遥感学报. 2019(06)
[4]北京妫水河湿地植物多样性调查与评价研究[J]. 萨茹拉,刘来胜,李志萍,霍炜洁,殷淑华,程娜. 水资源与水工程学报. 2019(04)
[5]宁夏荒漠草原不同植物群落微斑块内土壤微生物区系特征[J]. 杜雅仙,康扬眉,牛玉斌,王攀,余海龙,张振师,黄菊莹. 应用生态学报. 2019(09)
[6]基于GIS海南森林资源调查抽样方法研究[J]. 李苑菱,陈宗铸,雷金睿,陈小花,杨琦,吴庭天. 热带林业. 2019(01)
[7]基于无人机和卫星遥感影像的升金湖草滩植被地上生物量反演[J]. 高燕,梁泽毓,王彪,吴艳兰,刘诗雨. 湖泊科学. 2019(02)
[8]湿地植被遥感分类研究进展[J]. 张强. 世界林业研究. 2019(03)
[9]不同遥感平台在湿地调查中的应用[J]. 陈明,张婷. 科技创新与应用. 2018(28)
[10]“2020年后全球生物多样性框架”的谈判进展以及对我国的建议[J]. 刘文静,徐靖,耿宜佳,田瑜,银森录. 生物多样性. 2018(12)
硕士论文
[1]小陇山洮坪林区植物群落物种多样性研究[D]. 何亚珍.甘肃农业大学 2018
[2]千渭之会国家湿地公园植物多样性调查与景观评价[D]. 李欣莅.西北农林科技大学 2018
[3]基于无人机可见光影像的植被自动识别研究[D]. 岳凯.福建农林大学 2018
[4]恒湖农场茶叶港草洲湿地植物群落数量生态学研究[D]. 段后浪.江西师范大学 2017
[5]大数据背景下的抽样问题探讨[D]. 郭新颖.兰州财经大学 2017
[6]基于辅助变量和奈曼分配的钉螺空间分层抽样研究[D]. 商伊迪.江西师范大学 2017
[7]基于低空无人机遥感的城市湿地植被调查与景观化研究[D]. 李芾.沈阳农业大学 2016
[8]钉螺空间分布格局和抽样方法优化研究[D]. 张文馨.江西师范大学 2015
[9]系统抽样中若干问题研究[D]. 刘辉.内蒙古工业大学 2014
[10]总误差的测量方法研究[D]. 宋邵鹏.兰州商学院 2013
本文编号：3364605
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
五种主要无人机类型Fig.1-1Fivemajortypesofdrones
硕士学位论文10图2-1研究区在南昌市的相对位置Fig.2-1RalativepositionofstudyareainNanchangcity图中右上角为试验区湿地植物无人机遥感影像2.2研究数据采集2.2.1航拍与实地采样使用无人机Phantom4Pro（基本参数如表2-1所示）进行航拍和人工实地植物调绘。试验具体如下：表2-1Phantom4Pro无人机航拍系统的主要技术参数Table.2-1MainparametersofthePhantom4ProUAVsystem设备飞行器相机云台参数整机质量（含电池及桨）为1.388kg；飞行速度为072km/h；续航时间约为30min，最大可承受风速为10m/s；卫星定位模块（GPS/GLON双模）1英寸CMOS传感器（有效像素2000万）；机械快门速度为81/2000s、电子快门速度为81/8000s；图片支持格式为JPEG/DNG采用3-轴（俯仰、横滚、偏航）增稳系统；最大控制转速为俯仰90/s；角度抖动量误差为0.02；可控转动范围为俯仰9030
硕士学位论文12物图层”属性表中的每个数据项分别转换成单个专题栅格图层。2.3.2数量生态学方法（1）物种重要值计算。重要值计算是评估物种多样性的关键变量，其一般以去除量纲后的各种指标综合值表示物种在群落中的重要性。它表示了植物在样方中所占的地位，数值越大，表示该物种在样方范围内的生态优势越明显，主导性越强。本文以1m×1m栅格（样方）大小为单位进行计算：=(相对高度+相对盖度)/2（公式2-1）其中相对高度是指栅格中植物的平均高度占该栅格中所有物种平均高度之和的百分比，植物的高度由该物种植物图斑内最高与最低植物高度的平均得到。相对盖度是栅格中植物的盖度占该栅格中所有物种盖度之和的百分比。（2）物种多样性测度。多样性指数是用来描述区域物种丰富程度的具体指标。本文采用α多样性中的香农-维纳（Shannon-Wiener）指数计算植物物种多样性。Shannon-Wiener指数计算公式如下所示：′=∑(㏑)（公式2-2）其中′表示每个栅格的物种多样性指数，为栅格中植物物种i的重要值（由公式2-1计算得到）。2.3.3空间抽样调查方法（1）随机抽样（randomsampling）调查方法。随机抽样是最基储最简单的一种抽样方法，抽样单元的设置是随机的，即每个目标单元被抽取的机会相等。常见的有抽签法和随机数法，抽签法原理易懂，操作方便，但是有时候需要花费大量时间对总体各单元编号并制作号签。故在实际调查工作中常用随机数法。例如将空间抽样框建立一个平面直角坐标系，用成对的随机数为坐标值，抽取样点，如图2-2所示：样点A和B分别由随机数对（2,2）和（5,7）所决定。图2-2随机取样示意图Fig.2-2Graphicofrandomsampling
【参考文献】：
期刊论文
[1]外来物种对云南大山包湿地植物群落物种多样性的影响[J]. 杨倩,李宁云,陈丽,李杰,闫凯,赵子娇. 西部林业科学. 2019(06)
[2]生物多样性与生态系统服务关系研究进展[J]. 文志,郑华,欧阳志云. 应用生态学报. 2020(01)
[3]无人机遥感：大众化与拓展应用发展趋势[J]. 廖小罕,肖青,张颢. 遥感学报. 2019(06)
[4]北京妫水河湿地植物多样性调查与评价研究[J]. 萨茹拉,刘来胜,李志萍,霍炜洁,殷淑华,程娜. 水资源与水工程学报. 2019(04)
[5]宁夏荒漠草原不同植物群落微斑块内土壤微生物区系特征[J]. 杜雅仙,康扬眉,牛玉斌,王攀,余海龙,张振师,黄菊莹. 应用生态学报. 2019(09)
[6]基于GIS海南森林资源调查抽样方法研究[J]. 李苑菱,陈宗铸,雷金睿,陈小花,杨琦,吴庭天. 热带林业. 2019(01)
[7]基于无人机和卫星遥感影像的升金湖草滩植被地上生物量反演[J]. 高燕,梁泽毓,王彪,吴艳兰,刘诗雨. 湖泊科学. 2019(02)
[8]湿地植被遥感分类研究进展[J]. 张强. 世界林业研究. 2019(03)
[9]不同遥感平台在湿地调查中的应用[J]. 陈明,张婷. 科技创新与应用. 2018(28)
[10]“2020年后全球生物多样性框架”的谈判进展以及对我国的建议[J]. 刘文静,徐靖,耿宜佳,田瑜,银森录. 生物多样性. 2018(12)
硕士论文
[1]小陇山洮坪林区植物群落物种多样性研究[D]. 何亚珍.甘肃农业大学 2018
[2]千渭之会国家湿地公园植物多样性调查与景观评价[D]. 李欣莅.西北农林科技大学 2018
[3]基于无人机可见光影像的植被自动识别研究[D]. 岳凯.福建农林大学 2018
[4]恒湖农场茶叶港草洲湿地植物群落数量生态学研究[D]. 段后浪.江西师范大学 2017
[5]大数据背景下的抽样问题探讨[D]. 郭新颖.兰州财经大学 2017
[6]基于辅助变量和奈曼分配的钉螺空间分层抽样研究[D]. 商伊迪.江西师范大学 2017
[7]基于低空无人机遥感的城市湿地植被调查与景观化研究[D]. 李芾.沈阳农业大学 2016
[8]钉螺空间分布格局和抽样方法优化研究[D]. 张文馨.江西师范大学 2015
[9]系统抽样中若干问题研究[D]. 刘辉.内蒙古工业大学 2014
[10]总误差的测量方法研究[D]. 宋邵鹏.兰州商学院 2013
本文编号：3364605
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