【摘要】：在陸表生態(tài)系統(tǒng)中,植被占非常重要的地位,植被的生長發(fā)育受陸表水文環(huán)境的制約,植被的生長又對水文環(huán)境起重要的調(diào)節(jié)作用,二者相輔相成、相互制約。生態(tài)水(層)是生態(tài)環(huán)境中最重要的儲水體,對降水具有調(diào)節(jié)、緩存和分配的作用。生態(tài)水(層)的研究是水資源定量研究的關(guān)鍵部分,植被生態(tài)水的儲水較為特殊,難以用常規(guī)的測繪方法進(jìn)行量化和提取,隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,遙感信息定量化研究作為強有力的技術(shù)支撐,為生態(tài)水的量化研究提供了新的方法和思路。目前國內(nèi)外的定量遙感研究多為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等方面,生態(tài)水(層)的概念是由本團(tuán)隊最先提出的,目前對生態(tài)水(層)的研究也僅限于本團(tuán)隊,經(jīng)過團(tuán)隊成員多年不斷的探索和研究,已取得巨大進(jìn)展。項目組前期對植被生態(tài)水含量部分的研究多為利用植被的實測光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行研究,其光譜采集多以葉片為主,未對植被地上部分整體進(jìn)行量化。植物主要由干物質(zhì)(生物量)和水組成,本次研究通過生物量和實測含水率數(shù)據(jù),計算得到樣地地上植被生態(tài)水含量,根據(jù)樣地地上植被生態(tài)水含量與樣地面積,得到單位面積植被生態(tài)水含量,最后根據(jù)單位面積植被生態(tài)水含量與植被指數(shù)之間的關(guān)系建立模型,反演植被生態(tài)水含量。植被種類和材質(zhì)不同,其含水量也不同,在不同的生長季節(jié),植被生態(tài)水含量也存在差異,因此植被生態(tài)水含水量受自身特性、生長周期以及季節(jié)變化的影響,目前還沒有研究對不同月份的植被生態(tài)水進(jìn)行定量化研究,因此對植被生態(tài)水進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測,研究植被生態(tài)水的時空變化具有重要意義。本次選取2018年4月9日、2018年7月14日、2017年11月16日以及2019年1月22日的遙感影像,對這四個月份的植被生態(tài)水含量進(jìn)行遙感量化反演。本次論文主要研究內(nèi)容和主要成果主要有以下幾方面:(1)利用最大似然法對研究區(qū)植被類型信息進(jìn)行提取根據(jù)地物在遙感影像中的特征以及紋理結(jié)構(gòu)、色調(diào)等輔助信息,結(jié)合實地調(diào)查與驗證結(jié)果,對研究區(qū)植被類型信息進(jìn)行提取。選擇最大似然法、支持向量機法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法三種分類方法進(jìn)行監(jiān)督分類,其中最大似然法分類的總體精度最高,為90.5401%,Kappa系數(shù)為0.8853,選擇最大似然分類法的分類結(jié)果作為研究區(qū)植被類型提取結(jié)果。研究區(qū)可分類為闊葉林、針葉林、混交林、灌叢和草甸、水域、裸地以及其它,其它類主要包括居民地和道路。提取結(jié)果表明,針葉林在海拔2000-3500 m均有存在,闊葉林主要分布在2000-2500 m,混交林主要分布在2500-2800 m,研究區(qū)3500米以上多為高山草甸,坡陡土瘠,植被發(fā)育不良。(2)建立單位面積植被生態(tài)水含量與植被指數(shù)MSI 7的回歸模型本文是對研究區(qū)地上植被生態(tài)水含量進(jìn)行定量研究,地上植被生態(tài)水含量通過生物量計算。在團(tuán)隊前期研究的成果基礎(chǔ)上,利用植被指數(shù)與單位面積植被生態(tài)水含量之間的關(guān)系建立遙感反演模型,對比植被生態(tài)水含量與不同植被指數(shù)建立的模型,與MSI 7(Moisture Stress Index)建立的回歸模型反演效果最好,利用該模型成功反演了研究區(qū)植被生態(tài)水含量。(3)不同月份植被生態(tài)水動態(tài)監(jiān)測植被生態(tài)水含量隨季節(jié)和生長狀態(tài)發(fā)生改變,在不同的季節(jié)其含量不同,本文通過四個不同月份的遙感影像反演了不同時間的植被生態(tài)水含量,實現(xiàn)了植被生態(tài)水多時相量化研究,反演結(jié)果表明,四個月份植被生態(tài)水含量的排布依次為7月份4月份11月份1月份,其平均生態(tài)水含量分別為315.66 Mg ha~(-1)、173.19 Mg ha~(-1)、157.78 Mg ha~(-1)和144.37 Mg ha~(-1),植被生態(tài)水儲水量分別為15417131.28 Mg,8727004.27 Mg,14048252.19 Mg,12881028.00 Mg。(4)植被生態(tài)水儲水量分類統(tǒng)計根據(jù)研究區(qū)植被類型提取結(jié)果和植被生態(tài)水遙感反演結(jié)果,按照植被類型對植被生態(tài)水儲水量進(jìn)行統(tǒng)計,針葉林生態(tài)水儲水量占總生態(tài)水儲水量比例最大,其次為混交林、灌叢和闊葉林,同一植被類型在不同月份的生態(tài)水儲水量不同,占總儲水量的比例也不同。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP751;Q945
【圖文】：

成都理工大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文云杉、紫果云杉、紅樺等，林下灌木多為紫箭竹；3500 m 以上主要為高山草甸帶以及流石灘植被區(qū)，高山草甸多分布于山頂開闊向陽的地方，由于海拔較高且坡度陡峭，土地貧瘠，因此植被發(fā)育不良；流石灘植被位于 4200 m 以上，即雪線以下季節(jié)性冰雪區(qū)，分布極為稀疏；在研究區(qū)的低海拔谷底、漫水灘上分布著以南坪青楊和柳類為主的水生灌叢，淺水湖區(qū)為蘆葦類與挺水植物；大熊貓的主食為竹子類，九寨溝作為大熊貓的棲息地之一，在 2800 m 分布有大片的箭竹，研究區(qū)具體位置如圖 2-1 所示：

（3）基于大氣同步校正儀的大氣校正對于需要精準(zhǔn)大氣校正的，可以通過搭載的同步專用大氣探測儀器獲取大氣測量數(shù)據(jù)，通過輻射傳輸計算，可得到較為精確的地表反射率。對于目前的遙感技術(shù)發(fā)展和需求，該方法已逐漸成為大氣校正的一個重要發(fā)展方向。（4）基于輻射傳輸計算的大氣校正該方法是基于電磁波的物理模型法，常用大氣輻射傳輸計算模型主要有 6S、LOWTRAN、MODTRAN、ATCOR 等。這類大氣校正方法已有相關(guān)軟件公司提供了相應(yīng)的輻射傳輸大氣校正工具，輸入相關(guān)參數(shù)并運行即可進(jìn)行大氣校正。本次研究采用的 ENVI 軟件中包裝好的 FLAASH 大氣校正模塊進(jìn)行校正，F(xiàn)LAASH大氣校正模塊就是基于 MODTRAN 輻射傳輸模型的大氣校正工具，相關(guān)參數(shù)在原始影像的頭文件中獲取。該模塊的特點是可以支持多種傳感器，能夠有效消除氣溶膠以及水蒸氣的吸收和散射作用，且對同步測量的大氣參數(shù)數(shù)據(jù)依賴性較小。大氣校正前后對應(yīng)的反射率如圖 2-2 所示。

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2 劉

本文編號：2738384