區(qū)域森林覆蓋變化與生物量估算方法研究.pdf

1、三北防護林是世界上最大的生態(tài)恢復(fù)工程。陜西省榆林市位于黃土高原與內(nèi)蒙古高原毛烏素沙漠的交界處，是三北防護林工程中的生態(tài)脆弱地區(qū)。對陜西省榆林市的森林覆蓋變化以及生物量的反演對該地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測與生態(tài)評價有著重要的意義。Landsat數(shù)據(jù)具有長時間的數(shù)據(jù)積累和較高的空間分辨率。本文主要利用時序Landsat數(shù)據(jù)，對榆林六縣的土地利用變化情況、森林覆蓋變化和造林毀林時間反演進行定量化研究，并結(jié)合造林樹齡對研究區(qū)森林地上生物量進行反演，定量地分

2、析榆林地區(qū)自1974年以來的生態(tài)建設(shè)成效。本文對榆林六縣的土地利用/覆被變化、單木生物量異速生長方程、森林覆蓋變化時間反演以及區(qū)域森林生物量估算展開研究，得到以下結(jié)論:
　　(1)本文利用長時間序列的Landsat數(shù)據(jù)，通過大氣校正、相對輻射歸一化以及地形輻射校正、去云等定量化處理，獲取研究區(qū)時序地表反射率數(shù)據(jù)，利用基于CART分類方法對研究區(qū)1987年、1993年、2000年、2007年和2014年的地表反射率數(shù)據(jù)進行土地/覆被

3、類型分類，將研究區(qū)地物類型分為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)居民建設(shè)用地、沙地以及裸土地。在進行CART分類時，引入EVI作為一個特征波段，增加地物類別判別精度。分類結(jié)果的總體分類精度達到88.91％，Kappa系數(shù)為0.87，具有較高的分類精度。
　　(2)根據(jù)研究區(qū)的優(yōu)勢樹種（槐樹、楊樹、油松和樟子松），利用2012年實測的胸徑、樹高、樹齡等參數(shù)構(gòu)建不同類型的異速生長方程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)合樹木胸徑與樹高兩種參數(shù)形式的異速生長方程效果

4、最好，其次是基于胸徑的冪函數(shù)形式的異速生長方程，擬合效果好并且僅需要胸徑一種參數(shù)，相比于需要胸徑和樹高的異速生長方程有更好的適用性。建立基于胸徑的槐樹、楊樹和松樹的異速生長方程，估算各個樣區(qū)內(nèi)所有單木的地上生物量，獲得樣區(qū)的森林總生物量。
　　(3)利用1974年至2012年Landsat時序數(shù)據(jù)定量化結(jié)果，構(gòu)建森林概率指數(shù)IFZ，設(shè)計并建立了植被追蹤VCT算法，反演出森林覆蓋變化以及森林造林時間和毀林時間。經(jīng)過實測樣區(qū)檢驗VCT

5、算法分類總體精度為90.95％，Kappa系數(shù)為0.88，森林覆蓋變化時間誤差小于等于3年的達到83.72％，具有較好的反演效果。研究區(qū)1977年與2003年呈現(xiàn)兩個造林峰值，分別達到279.52km2與1249.26km2。毀林面積在1987年與2007年達到兩個毀林峰值，分別為11.27km2與10.61km2。結(jié)果表示利用時間序列IFZ數(shù)據(jù)，構(gòu)建VCT算法得到的森林覆蓋變化時間反演，能夠有效地反演區(qū)域森林造林和砍伐時間。
　

6、　(4)基于像元尺度的樹齡建立區(qū)域森林地上生物量估算模型。將NDVI*age作為變量構(gòu)建區(qū)域森林生物量估算模型，估算方程為y=150.6x+332.31，決定系數(shù)R2達到0.62。對2012年榆林六縣森林生物量進行反演，其中神木縣的總地上總森林生物總量最高，達到4.76×109kg。區(qū)域森林生物總量最低的為米脂縣(7.94×108kg)，中間依次是榆陽區(qū)(1.66×109kg)、佳縣(1.40×109kg)、子洲縣(1.35×109kg