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[期刊] 草业科学
[作者]
刘艳 聂磊 杨耘
山区草地总产草量遥感估算是定量评价区域牧业生产力的有效手段。常规总产草量地面观测数据准确性较高,但无法覆盖整个天山山区,且耗时耗力。针对此问题,以新疆天山山区为研究区,选取MODIS/MOD13Q1 250m植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)产品数据,以县(市)为单元,基于巴氏距离定量评价研究区植被指数分布区域相似性以得到有效遥感建模分区,在此分区基础上,结合草地总产草量实测数据,建立研究区植被指数-草地总产草量遥感估算模型。结果显示,1)基于各县(市)2009-2015年7月底至8月初植被生长期多年NDVI均值直方图计算巴氏距离,以巴氏距离d>0.5为阈值,研究区被划分为7个遥感建模区;2)各分区内NDVI-草地总产草量数据拟合方程形式不同,有线性、指数、幂指数和多项式回归方程几种形式。总体来看,各分区NDVI-草地总产草量拟合相关系数在0.784~0.836。交叉检验除天山北坡西段-伊犁河谷草原畜牧业区RMSE值在2 951kg·hm-2外,其他分区RMSE值均在266~928kg·hm-2,原因在于伊犁河谷草原畜牧业区实测草地总产量在10 000~30 000kg·hm-2的样点居多,区域草地总产量较其他区域多。
[期刊] 草业科学
[作者]
陈佼 张丽
以天山北坡乌鲁木齐县甘沟乡为研究区,利用美国SVC HR-768便携式光谱仪采集25块样方的高光谱数据,并测定对应样方中草地盖度,分析草地盖度与原始光谱、一阶微分光谱和高光谱特征变量之间的相关关系;采用回归统计的方法,基于高光谱位置变量、高光谱面积变量和高光谱植被指数变量构建草地盖度的估测模型,并进行模型精度评价。结果表明,研究区草地盖度与植被冠层光谱反射率相关性较强的波段范围为354-704、1 420-1 481和1 904-2 512nm;基于一阶微分光谱和高光谱植被指数构建的估测模型能更好地反演草
[期刊] 草业科学
[作者]
徐祖平 舒朗朗 吴文桂 王子芝 程鑫萌 廖声熙
草地类型划分及其生物量估测对于草地管理与保护具有重要意义。香格里拉草地资源丰富，类型多样，属同纬度高海拔草地的典型代表。为了提升高原复杂地形下草地资源信息的质量，以香格里拉市为研究区，基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine，GEE）云平台和Sentinel-2遥感影像，结合光谱、植被指数、纹理和地形特征构建了33个原始特征，并使用递归特征消除（Recursive Feature Elimination，RFE）和特征重要性得分进行特征优化，采用随机森林（Random Forest，RF）、支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、分类回归树（Classification And Regression Trees，CART）和梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree，GBDT）4种算法对研究区域草地进行提取与分类，最后基于地面样地数据对地上生物量（Aboveground Biomass，AGB）进行反演。研究结果表明：1）RFE算法将特征数压缩到了21个，且海拔特征对草地类型的划分具有最高的重要性；2）RF算法的分类精度最高，总体精度（Overall Accuracy，OA）为91.41%，Kappa系数为88.18%；3）将香格里拉草地可分为5种类型，草地总面积为3265.77 km~(2)，面积最大的类型为亚高山草甸，其面积为2230.03 km~(2)，占草地总面积68.28%，其次为高寒草甸，约占草地总面积18.42%；4）建立了地上生物量与差异植被指数（Difference Vegetation Index，DVI）的二次多项式预测模型，R~(2)为0.783，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）为154.72 g·m~(-2)；5）香格里拉草地总AGB为152.15万吨，亚高山草甸AGB为102.41万吨，占总AGB的67.31%，其次高寒草甸为27.37万吨，占总的17.99%。
[期刊] 草业科学
[作者]
王彩玲 王一鸣
受人为和气候变化的影响，草地退化、沙化的现象愈发严重，对草地的监测和保护亦变得愈发重要。生物量是评价草地生态状况的重要指标之一，草地生物量的估算对草地资源管理、生态修复与保护都有着重要的意义。随着遥感技术的发展与植被机理模型的广泛应用，针对草地生物量的估算方法也不断发展，主要分为遥感反演和植被机理模型估算两种方法。本文系统地阐述了遥感反演中的经验回归方法和辐射传输模型，还有基于植被机理的作物生长模型和草地生长模型。此外，本文还介绍了在农业估产领域已经被广泛应用的数据同化技术，分析了在草地生物量同化估算过程中，遥感数据与机理模型存在的互补优势，提出了目前存在的问题和未来发展需求：在简化模型的同时，保证估算的稳定性和准确性并兼顾植被的机理性是未来草地生物量估算的研究重点。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
姜立鹏 覃志豪 谢雯 王瑞杰 徐斌 卢琦
草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统,不仅生产大量的产品,而且提供巨大的生态服务功能。利用遥感技术估算草地生态系统服务价值,具有廉价、动态、快速、范围广等优点,并可解决传统方法所不能解决的空间异质性问题。论文考虑有机物质生产、维持CO2和O2平衡、营养物质循环、对环境污染的净化作用、土壤侵蚀控制和涵养水源等主要服务功能,提出了一个基于净初级生产力(NPP)和植被覆盖率的草地生态系统服务价值估算方法,并介绍了从MODIS数据反演NPP和植被覆盖率的方法。对2003年我国草地生态系统服务价值的估算结果表明,我国草地生态系统总服务价值达17050.25×108元,平均48.44×104元/km...
[期刊] 草业科学
[作者]
查晶晶 吴永波 周子尧 朱晓成 朱嘉馨 安玉亭
粗蛋白是评价牧草质量的重要指标,利用高光谱遥感技术可以充分了解粗蛋白的含量及其动态变化,为牧草品质遥感监测提供科学依据。利用光谱仪测定大丰麋鹿自然保护区半散养区主要优势植物狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的冠层反射率,并分析了其粗蛋白的相对含量。选择狼尾草原始反射率光谱及其构建的植被指数与其粗蛋白含量进行相关性分析,筛选显著相关的光谱特征;运用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和多元逐步回归(stepwise multiple linear regression,SMLR)建立狼尾草粗蛋白含量高光谱预测模型,通过比较模型精度确定最优预测模型。结果表明,基于显著性波段的PLSR模型精度最高(验证集R2=0.897, RMSE=1.303, RPD=3.110);基于显著性波段的SMLR模型反演效果最差(验证集R2=0.170, RMSE=3.691, RPD=1.098);基于植被指数的PLSR和SMLR模型精度较为接近,验证集RPD约为2;基于显著性波段的PLSR模型反演效果最好。本研究结果可为保护区大区域尺度狼尾草粗蛋白含量的定量反演提供参考依据。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
饶滴滴 于秀波 李鹏 夏少霞 孟竹剑 刘影
基于Sentinel-2植被指数,应用回归分析法分析了鄱阳湖碟形子湖泊(常湖池)的苔草(Carex)群落生物量与植被指数的关系,并探讨了高程水位和气温变化对其的影响。研究结果表明:(1)10种常用的植被指数中,土壤调节植被指数(Soil Adjusted Vegetation Index,SAVI)是常湖池苔草春季生长中后期(3月22日至5月5日)地上生物量估算的最佳植被指数,SAVI构建的三次多项式是常湖池苔草地上生物量最优遥感估算模型,其均方根误差为73.91 g/m2,预测吻合度为71.90%,苔草生物量分布总体表现为自湖心到湖岸逐渐增加。(2)3月22日(春季苔草生长中期)和5月5日(春季苔草生长后期)苔草的地上总生物量分别为1.06×105kg和3.28×105kg,单位面积苔草生物量分别为77.56 g/m2和208.44 g/m2,这与鄱阳湖其他子湖单位面积生物量一般低于300 g/m2相一致。(3)常湖池苔草生长受高程、水位和气温多重要素综合影响。3月底常湖池13.47 m高程(黄海高程,参考星子站水位,下同)以下苔草植株矮小,生物量积累较少;13.47 m高程以上区域受前期低温胁迫,生物量增长缓慢。随着气温回暖,出露区域的苔草生物量逐渐积累,并随高程增加而增长。
[期刊] 草业科学
[作者]
杨东 杨秀春 金云翔 徐斌
草地生物量是衡量草地生态系统生产力的重要指标,也是研究草地生态系统物质循环的重要基础。为了系统梳理草地生物量遥感监测研究进展,以Web of Science中1995–2020年的557篇相关文献作为数据源,运用CiteSpace软件从发表论文的国家、机构和学科分布,以及关键词共现、文献共被引、期刊共被引等角度分别进行可视化的计量分析。结果表明,草地生物量遥感监测发文量随时间推移总体呈增长趋势;发文量排名前3的国家为美国、中国和德国;中国科学院发文量最多,且远超过其他机构;发表论文的学科以生态学、环境科学和遥感科学为主;从期刊被引用看,《Ecology》、《Oecologia》和《Global Change Biology》为被引频次前3的期刊;关键词共现图谱显示植被、草原、气候变化、生态、地上生物量等为主要节点关键词;通过对热点关键词以及被引文献聚类结果分析,揭示新的遥感数据源和监测技术方法将会促进草地生物量遥感监测领域的迅速发展。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
除多 德吉央宗 普布次仁 姬秋梅 唐红
草地退化已成为藏北地区面临的主要生态环境问题。为了定量监测草地生物量和退化草地的生物量动态变化,利用2004年8—9月藏北地区草地地上生物量最大时期的地面实测数据,分析了其地上生物量大小和空间分布特征,在此基础上,结合同期的Terra MODIS植被指数数据,建立了草地地上生物量的遥感监测和估算模型。主要结论如下:①由于受高寒气候、土壤、水分等环境因素的限制,8—9月藏北地区平均草地地上生物量较小,为96.88g/m2,其中绿色鲜草的比重在80%以上;不同区域不同草地类型地上生物量差异很大,范围在37.10~589.12 g/m2,平均而言,高寒沼泽化草甸的地上生物量最大,达356.84 g/...
[期刊] 草业科学
[作者]
阿卜杜热合曼·吾斯曼 玉素甫江·如素力 张发 茹克亚·萨吾提 张旭辉
以植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标，基于2001-2020年天山新疆段MODIS NDVI和气象遥感资料，采用像元二分模型、草地退化指数、冷/热点分析、变异系数和相关性分析等方法，分析草地退化时空特征及其与气候因子的关系，结果表明：1) 2001-2020年平均草地退化面积占总面积的34.04%，草地退化指数为1.67，处于轻度退化水平。2)空间上，轻度退化草地空间分异特征明显，主要集中分布在天山西部和中段山区，中度退化和重度退化草地面积较小且不集中，95%以上的区域草地植被覆盖度变异系数小于0.2，总体上覆盖度的年际波动小，变化相对稳定。3) 2001-2020年草地植被覆盖度受气候因子驱动的区域占总面积的44.23%，主要分布在天山西部和东部，受非气候因子驱动的区域占总面积的55.77%，在山区和南北两侧地势较平缓的区域均有分布，说明非气候因子在天山新疆段草地的变化中起到主导作用。该研究结论可为当地草地资源保护与利用提供科学依据。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
那晓东 臧淑英 张树清
资源型城市大庆是随矿产资源的开发而兴起的城市。随着石油资源的开发以及人类对草原的掠夺式经营,引起了草地退化和草地生态系统结构失调。草地是维持大庆生态平衡的重要因素,草地退化严重影响了大庆地区的经济发展和生态环境。该文以大庆为研究区,利用地理信息系统技术,结合现代卫星遥感技术和GPS测量技术,基于大庆1988、1992、1996、2001年4个年度的Landsat TM影像来研究该地区的草地退化轨迹。选取草地植被覆盖度和可食牧草率两个指标来反映草地退化的程度。这两个指标的计算是由基于植被指数的遥感定量反演模型得到的。将上述两个因子赋予一定的权重,做出反映草地退化程度的草地退化综合分级图。并将校正...
[期刊] 草业科学
[作者]
张忠雪 冯琦胜 王瑞泾 金哲人 梁天刚
目前中分辨率成像光谱仪(MODIS)传感器处于超期服役阶段,可见光红外成像辐射仪(VIIRS)传感器是MODIS传感器的继承和发展。本研究以甘南地区为例,选用MODIS的4种植被数据产品和VIIRS的两种植被数据产品提供的增强型植被指数(EVI)和归一化植被指数(NDVI),对比分析了MODIS与VIIRS在草地地上生物量估测方面的差异。主要结论如下:1)与VIIRS相比较,基于MODIS的甘南地区草地地上生物量反演模型的精度更高,MODIS MOD13A1产品更适合甘南地区草地地上生物量的估算。2)甘南地区草地地上生物量较大的区域(> 3 000 kg·hm-2)主要分布于玛曲县、碌曲县和合作市,草地地上生物量较小的区域(<1 500 kg·hm-2)主要分布于夏河县和迭部县。西部地区的草地地上生物量较高,东部地区的非草地区域比较多,且生物量较低。3)生物量增加幅度较大的区域主要分布于夏河县北部、玛曲县西北部以及碌曲县中部,生物量减少幅度较大的区域主要分布于玛曲县东南部和碌曲县南部。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
田晓敏 张晓丽
生物量是林业和生态应用研究的重要信息,森林生态系统地上生物量估算的遥感技术引起了国内外学者的广泛关注。总结与探讨不同数据源与估算方法能够为森林地上生物量的估算提供指导。本文首先总结并探讨单传感器遥感数据,包括光学遥感、合成孔径雷达与激光雷达数据在森林地上生物量估算中的应用,以及协同使用多源遥感数据估算森林地上生物量的优势;然后论述森林地上生物量估算的传统模型估算法与机器学习估算方法(决策树法、K最近邻法、人工神经网络、支持向量机、最大熵)。多源遥感数据集成能够结合不同数据的优势,能够为森林地上生物量估算提供丰富的特征信息,结合机器学习估算方法,是提高森林地上生物量估算的准确性的发展趋势。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
张文娟,王绍强,常华,于贵瑞
土壤碳库是陆地生态系统碳库的主体,在全球碳平衡中具有重要作用。从20世纪70年代早期Landsat-MSS数据的使用开始,各种传感器的卫星多光谱测量开始广泛应用于土壤凋查中。首先,分析了利用遥感方法估算土壤碳储量的可行性。之后,系统分析总结了国内外在土壤碳储量研究中的常用遥感方法,即遥感影像直接估算法、植被指数法和光谱测定分析法。最后,对遥感在土壤碳储量估算研究中的发展趋势做出展望。
关键词：
遥感 土壤碳储量 土壤有机质 植被指数
[期刊] 草业科学
[作者]
张凡凡 贾子玉 庄前友 红梅 程云湘
利用高光谱遥感技术能够高效，无损，快速的获取草地地上生物量，对草地畜牧业的高效管理，动态监测及草畜供求关系平衡等方面具有重要意义。为了探求估算生长期针茅群落地上生物量最适宜的光谱变量与植被指数，本研究在内蒙古锡林郭勒盟镶黄旗牧场获取光谱反射率与地上生物量数据，通过原始高光谱数据以及一阶微分，植被指数，绿峰与红谷等变量，运用回归模型建立相应地上生物量估算模型并对比评价模型精度。结果表明：克氏针茅（Stipa krylovii）群落在7-8月的牧草生长过程中，生物量逐渐增加，8-9月牧草枯黄明显，生物量明显下降。对原始高光谱进行微分处理有助于提高敏感波段与地上生物量的相关性；在高光谱变量中，利用红边斜率（Dr）构建的线性模型精度最佳，R2为0.94，均方根误差（RMSE）为1.97g/m2，平均相对误差（MAE）为1.97g/m2。在植被指数中，利用土壤调整植被指数（SAVI）构建的多项式模型精度最佳，R2为0.92，RMSE为1.15g/m2，MAE为1.39g/m2。本研究能够为用不同高光谱变量估算针茅群落地上生物量提供科学依据，为快速精准的牧区天然草场遥感监测提供方法和技术支持。
关键词：
生物量 高光谱遥感 模型估测 波段优选
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