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基于MODIS数据源的呼伦贝尔草原区生物量动态变化研究

2020-12-11阅读(268)

基于MODIS数据源的呼伦贝尔草原区生物量动态变化研究

论文摘要

近些年随着遥感、地理信息系统和GPS全球定位系统等技术条件的发展,草原监测呈现多样化的新趋势。为了适应草原监测的新形势,必须将信息技术应用于大面积的草原资源调查和监测。虽然遥感数据源呈现多样化的趋势,遥感图像内容也十分丰富,但在利用遥感数据估测草原生物量产量时,利用地面测量光谱反射实验与高空遥感数据建立模型预测地面草原资源产量的研究较少。因此基于高空遥感数据与地面实验数据之间关系进行草原地面干物质产量监测的研究具有十分重要的现实意义。本研究研究区位于呼伦贝尔草原区,使用美国ASD公司Fieldspec3光谱仪,在研究区内进行了高光谱遥感地面测量实验。运用单变量线性、非线性和逐步回归分析方法,研究高空遥感归一化植被指数（MODIS NDVI）与地面实测归一化植被指数之间的关系。两者之间关系可以成为利用高空遥感监测大尺度地域的基础。这就为草原监测理论进一步研究提供了前提。二是研究了归一化植被指数（NDVI）与地上干物质量（ANPP）之间的地面光谱模型。根据以上两个模型得出基于MODIS NDVI估测地面干物质量（ANPP）的关系模型,根据关系模型测算出呼伦贝尔地区各行政分区草原连续十年草原干物质量,从而得出在降水量的影响下草原干物质产量连续十年的动态变化。本文的主要研究成果如下：（1）地面实测F-NDVI与MODIS NDVI.AVHRR NDVI之间均存在线性关系,MODIS NDVI=0.808 FM-NDVI+0.106（R2=0.785,P<0.001）;AVHRR NDVI =0.584 FA-NDVI+0.043;R2=0.650,P<0.001).综合分析最终选用MODIS数据作为草原估产的数据源。（2）运用单变量线性、非线性和逐步回归分析方法,建立归一化植被指数（NDVI）与地上干物质量（ANPP）之间的地面光谱模型。综合分析后确定选用指数函数作为地面光谱模型,其估算模型为ANPP=12.631e3.8972NDVI（R=0.85,p<0.001）。（3）由以上两个模型,确定遥感估产模型为：ANPP=12.631e3.8972#（MODIS NDVOI-0.106）/0.808]（4）利用上述研究结果对呼伦贝尔草原区十年间地上干物质产量进行估测,并与降水量数据进行对比,分析两者之间的关系。结果显示草原干物质产量在近十年间有减小的趋势,且年际变化较大。有草原干物质产量的大小与降水量的大小有着同样的变化趋势。但两者之间并无明显相关关系。这是因为草原干物质量不仅受到降水量的影响,还受到蒸发量、温度等其他气候因素的影响。应继续进行多因素影响下地面干物质产量的研究。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究思路及意义
  • 1.3 研究进展
  • 1.3.1 国外研究进展
  • 1.3.2 国内研究进展
  • 1.4 研究内容
  • 1.5 创新点
  • 1.6 技术路线
  • 2. 研究区概况
  • 2.1 地理位置
  • 2.2 地形地貌
  • 2.3 气候条件
  • 2.4 水文特征
  • 2.5 土壤特征
  • 2.6 植被特征
  • 2.7 呼伦贝尔草原退化现状及成因
  • 3. 呼伦贝尔草原区遥感估产模型的建立
  • 3.1 数据准备
  • 3.1.1 TM影像数据
  • 3.1.2 遥感影像数据
  • 3.1.3 纸质图纸
  • 3.1.4 地面光谱数据
  • 3.1.5 地面生物质量数据
  • 3.1.6 降水量数据
  • 3.2 硬件与软件准备
  • 3.2.1 硬件准备
  • 3.2.2 软件准备
  • 3.3 数据处理
  • 3.3.1 TM影像数据处理
  • 3.3.2 MODIS数据与NOAA AVHRR数据处理
  • 3.3.3 地面光谱数据处理
  • 3.3.4 纸质图件处理
  • 3.3.5 地面生物量数据处理
  • 3.3.6 降水量数据处理
  • 3.4 高空遥感NDVI与地面实测FM-NDVI之间的关系研究
  • 3.4.1 MODIS NDVI与FM-NDVI关系模型的构建
  • 3.4.2 MODIS NDVI与FM-NDVI关系模型的确定
  • 3.4.3 MODIS NDVI与FM-NDVI关系分析
  • 3.4.4 AVHRR NDVI与FA-NDVI关系分析
  • 3.4.5 讨论
  • 3.5 地面测量归一化植被指数与地面干物质量（ABOVE-GROUND NET PRIMARY PRODUCTIVITY）之间关系研究
  • 3.5.1 地面测量归一化植被指数与地面干物质量（ANPP）数据来源
  • 3.5.2 地面测量归一化植被指数与地面干物质量（ANPP）关系模型的构建
  • 3.5.3 地面测量归一化植被指数与地面干物质量（ANPP）模型精度检验
  • 3.5.4 地面测量归一化植被指数与地面干物质量（ANPP）关系模型的确定
  • 3.6 高空遥感估产模型的建立
  • 4. 遥感估产模型在呼伦贝尔草原区的应用
  • 4.1 呼伦贝尔草原产草量的估测——以2000年数据为例
  • 4.1.1 NDVI值最大化的运算
  • 4.1.2 水域和森林区域的处理
  • 4.1.3 利用模型估算呼伦贝尔草原地面干物质产量
  • 4.1.4 各行政区干草产量
  • 4.2 干草产量与降水量对比
  • 4.3 草原干物质产量与降水量关系分析
  • 4.4 估产结果应用
  • 5. 结论
  • 参考文献
  • 致谢

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