雷竹林遥感监测及其碳储量动态影响研究

论文摘要

本研究是国家林业局948项目（2008-4-49）和国家自然科学基金（30700638）的部分内容。竹林是中国亚热带地区特殊的森林类型，在区域生态系统中具有重要地位和作用。最近几年，随着政策、技术和经济各方面的影响，临安市竹林大幅增加，特别是雷竹林面积增加较快，其中很大部分是由农田转变来的。因此雷竹林区土地利用覆盖变化（Land use and land cover change, LUCC）对生态环境影响的研究具有重要意义。本研究采用两期Landsat TM遥感数据（2002和2008年），在地面样地调查和森林资源清查等数据的支持下，研究临安市东部17乡镇雷竹林区LUCC及其对碳储量影响，同时也分析了LUCC对景观格局的影响；最后，并分析LUCC的驱动力。研究结果将为雷竹林区经济、生态和社会效益协调发展和相关政策的制定提供依据。具体包括以下5个方面的研究内容：1.在雷竹林地面样地调查的基础上（包括胸径、树高、枝下高、株数等测树因子），建立雷竹林样地地上生物量（AGB, Aboveground biomass）估算模型。2.在对Landsat TM （2002和2008年），影像进行空间配准、定标、大气校正、地形校正等处理的基础上，对两期遥感影像进行土地利用遥感分类，并采用土地利用变化幅度公式、转移矩阵、动态度等指标对雷竹土地利用时空变化进行了研究。3.地面信息结合遥感数据，构建雷竹林AGB遥感估算模型，定量反演两个不同时期雷竹林生物量，并转换成碳储量。在此基础上，进一步分析雷竹林碳储量动态变化特征。4.研究雷竹林区LUCC对碳储量、景观格局的影响。5.初步分析评价影响临安雷竹产区LUCC的驱动力。通过研究，本文主要得到以下几个结论：1.建立了雷竹林样地AGB模型即W = 1.2476CN + 5.2568，其中CN表示株数。该模型的决定指数R2为0.61，满足雷竹样地生物量估算的需要。2.对不同地形校正模型分析表明，Cosine校正和SCS校正由于忽略了天空漫散射和周围地物的反射辐射，从而导致校正过度；而Teillet-回归、C、SCS+C、Minnaert等4种地形校正模型的取得了较好的校正效果。3.两期遥感影像最大似然分类表明，分类总精度在85%以上，而且雷竹林的分类精度也大于80%，满足竹林遥感信息提取的需要。4.研究表明，2002年到2008年的7年间，雷竹面积在增多（36.56万亩），农田面积在减少（35.56万亩），并且减少的农田面积主要转为雷竹林面积，有18.79万亩农田转为雷竹林；动态度指标中，雷竹的动态度值最大，说明其变化最大。5.研究表明，遥感数据经Teillet地形校正模型校正校正后能够显著提高雷竹AGB估算精度，以此构建的雷竹林生物量遥感估算模型为y = 0.009×TM 4 + 0.005×TM 5- 23.106，模型的相关系数为0.687。并用该模型定量反演了17个乡镇的雷竹生物量碳储量。6.通过对雷竹林碳储量时空变化研究分析，2002年到2008年的7年间，阔叶林转化为雷竹林以及针叶林转化为雷竹林时，碳储量分别下降300.08Mg和253.42 Mg。农田转为雷竹林面积最大为18.79万亩，而由于两者之间的碳密度相差较小，所以碳储量变化也较小，仅上升0.45 Mg。7.采用多样性指数、优势度指数、均匀度指数分析临安市LUCC对景观的影响，发现景观异质性程度降低，土地多样化和均衡化不足，同时伴随着景观格局类型的增多。最后分析了雷竹林土地利用变化的驱动力因素，表明政策、技术、利益等是促使雷竹林不断增多的重要驱动因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 LUCC 研究简述
• 1.2 35 技术在LUCC 中的应用
• 1.2.1 遥感分类综述
• 1.2.2 动态变化监测综述
• 1.3 LUCC 对生态环境影响综述
• 1.3.1 国外LUCC 对环境影响研究
• 1.3.2 国内LUCC 环境影响研究
• 1.4 森林生物量及雷竹研究综述
• 1.4.1 森林生物量研究
• 1.4.2 临安市雷竹林研究综述
• 1.5 本研究内容与目的
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目的意义
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 研究数据获取与处理
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究数据
• 2.2.1 遥感数据
• 2.2.2 地面调查数据
• 2.2.3 辅助材料
• 2.3 数据处理
• 2.3.1 样地数据获取与处理
• 2.3.1.1 调查样地设计
• 2.3.1.2 雷竹样地AGB 估算模型构建
• 2.3.2 遥感数据处理
• 2.3.2.1 几何校正
• 2.3.2.2 遥感图像辐射校正
• 2.3.2.3 地形校正及检验
• 2.4 本章小结
• 第三章 研究区土地利用分类
• 3.1 研究区土地利用分类系统
• 3.2 土地利用遥感图像分类方法简介
• 3.3 研究区遥感影像的彩色合成
• 3.4 土地分类遥感判读标志建立
• 3.5 土地利用分类结果及评价
• 3.5.1 分类后处理
• 3.5.2 分类结果评价
• 3.6 本章小结
• 第四章 雷竹林区土地利用时空动态研究
• 4.1 土地利用变化数量分析
• 4.2 LUCC 的时空变化
• 4.2.1 LUCC 变化转移矩阵的计算
• 4.2.2 LUCC 空间变化
• 4.3 土地利用变化动态分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 LUCC 的生态环境效应及驱动力分析
• 5.1 雷竹林碳储量遥感估算
• 5.1.1 地形校正对雷竹生物量估算的影响
• 5.1.2 雷竹生物量碳储量遥感估算
• 5.2 LUCC 的生态环境效应分析
• 5.2.1 LUCC 对碳储量的影响
• 5.2.1.1 各土地利用类型碳密度的获取
• 5.2.1.2 碳储量时空演变分析
• 5.2.2 LUCC 对景观的影响
• 5.3 雷竹林土地利用变化的驱动力分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 第一导师简介
• 第二导师简介
• 致谢