基于Landsat 8的深圳市森林碳储量遥感反演研究

以2014年Landsat 8遥感影像为数据源,研究了深圳市森林碳储量遥感反演模型的构建及其空间分布情况,对城市生态系统碳循环研究具有重要意义。采用分层随机抽样的方式布设168个样地,结合外业样地数据,从遥感影像中提取31个植被指数作为自变量,分别构建了多元线性回归模型、Logistic回归模型和Radical Basis Function(RBF)径向基函数神经网络模型,进而估算该地区的森林碳储量并比较分析。结果表明,RBF神经网络模型的估算精度最高,决定系数最大且均方根误差最小,分别为0.829t·hm~(-2)和9.131t·hm~(-2);Logistic回归模型估算精度次之,决定系数和均方根误差分别为0.523t·hm~(-2)和11.821t·hm~(-2);多元线性回归模型估算精度最低,决定系数最小,均方根误差最大,分别为0.438t·hm~(-2)和12.870t·hm~(-2)。可见,RBF神经网络模型能更好地模拟森林碳储量与各个因子之间的关系。研究区森林碳储量的空间分布特点表现为东南沿海部分碳储量大,中西部城市经济开发区碳储量小,与实际森林分布基本一致。     

基于序列高斯协同模拟的多尺度区域森林碳密度空间分布估计

以浙江省仙居县为例,基于2008年全县森林资源清查样地数据和2007年2月获取的Landsat TM影像数据,采用序列高斯协同模拟方法,分别在30 m×30 m和270 m×270 m空间分辨率水平上模拟森林地上部分碳密度及其分布,并对模拟结果进行对比分析。结果表明:仙居县森林地上碳密度分布具有空间连续变异性,四周为高碳密度有林地集中区,中间大部分为低碳密度无林地集中区,抽样估计研究区域地上森林碳储量为5 283 789.63 Mg。基于30 m×30 m分辨率的序列高斯协同模拟结果为5 692 875.69 Mg,模型确定系数为0.620 3;对比270 m×270 m像元大小基础上估计得到的森林碳储量5 030 871.79 Mg,模型确定系数0.238 3,小尺度上估计的碳储量总量更多,碳密度分布范围更广,模型精度更高。序列高斯协同模拟考虑了森林碳密度空间分布的差异性,模拟结果接近地面样地估计值,碳密度分布范围合理,能够很好地反映碳分布空间的连续变异性。     

基于地理加权回归的区域森林碳储量估计

森林碳储量与其调查因子之间的关系及其空间相关性特征是区域森林碳储量及其分布估计模型建立的基础,然而某一调查因子在不同空间位置对森林碳储量估计的影响程度存在差异。地理加权回归方法考虑了调查因子作用的空间异质性,进行局部回归估计。以浙江省台州市仙居县森林资源二类调查样地实测数据为数据源,利用地理加权回归方法结合陆地探测卫星系统Landsat TM影像数据进行森林碳储量及其密度的分布估计,并检验地理和海拔加权回归在地势平缓的区域是否可用。结果表明:1仙居县森林地上部分总碳储量3.132×106Mg,与样地实测统计得到的全县碳储量3.192×106Mg相差1.880%;地理加权回归模型估计结果与实际碳密度分布情况相一致,研究区内碳密度的取值范围为0~89.964 Mg·hm-2,保留了70%以上的空间异质性特征;基于地理加权回归的森林地上部分碳储量估计方法是有效的,地理加权回归在区域碳储量方面估计结果合理且精度较高。2在地势较为平缓的地区,海拔对植被的影响不显著,地理和海拔加权回归并不适用;若将海拔作为解释变量加入建模,能够提高估计精度,但存在多重共线性问题。     

基于PCA-RBF神经网络的森林碳储量遥感反演模型研究

针对碳储量回归预测模型存在共线性和精度较低的问题,利用森林资源二类调查数据和SPOT5影像数据对北京市延庆县的杨树林进行碳储量反演研究。先对选取的10个指标进行主成分分析,在此基础上采用径向基函数(RBF)神经网络方法构建碳储量反演模型,用预留测试样本验证,并与实测值进行比较。研究结果表明:SPOT5数据和二类数据可以很好地结合起来用于森林地上碳储量反演研究;PCA-RBF神经网络森林碳储量遥感反演模型拟合精度为99.90%,平均预测精度达到96.71%,预估效果较理想;模型训练完成后,可以应用于延庆县森林地上碳储量反演。     

基于空间协同仿真模拟的开化县森林碳估计

森林碳储量是反映森林生态系统生产力的重要指标,也是区域森林碳汇计量的基础。以浙江省开化县为研究区,采用2013年资源3号遥感影像与2014年森林资源清查样地数据,结合序列高斯协同模拟方法对全县地上部分森林碳储量及其分布进行估计,并以平均误差、残差平方和、平均相对误差以及均方根误差4个指标为基础对估计结果进行精度评价。结果表明:开化县2014年森林总碳储量空间协同仿真估计结果为7.221 573 Tg,碳密度值分布为0~109.178 0 Mg·hm-2,均值为32.376 4 Mg·hm-2,基于15%检验样本的平均相对误差为4.565%,仿真估计碳总量在实测样地估算的置信区间内。本研究发现,遥感影像与地面样地森林碳密度的相关性随遥感影像的空间分辨率变化而变化,这对于提高森林碳储量估计精度有着重要意义,也是下一步研究的重点。图5表3参29     

森林火灾对兴安落叶松林生态系统碳素分布及储量的影响

运用森林生态学典型样地法设立样地并获取野外数据,采用燃烧法测定森林、土壤中的碳,研究过火和未过火两种兴安落叶松林生态系统的碳素分布及储量,结果表明:火干扰后,杜香—兴安落叶松林碳储量减少33.8127t/hm2,草类—兴安落叶松林碳储量减少104.9247t/hm2,其中,森林植被部分的干、枝、叶和根的碳储量都减少,其它组分因林分类型而异;土壤碳储量明显减少,但各层的碳储量空间分布变化不一致。     

哈尔滨城市森林碳储量的估算

以抽样调查的方法作为基本的调查手段,选取了140块样地实地调查,同时以哈尔滨市的高空间分辨率的遥感影像为基础,建立了哈尔滨市城市绿地空间数据库,用样地的碳储量估算结果来推算绿地斑块的碳储量,得到了哈尔滨城市森林碳储量的空间分布,分析显示:哈尔滨市落叶松和榆树的碳储量最大.     

区域森林碳分布空间估计误差定量分析

区域森林碳(地上部分)分布的空间估计存在多种误差来源,其直接影响估计结果的精度。采用森林资源清查样地数据与Landsat TM影像数据相结合的方法对区域森林碳(地上部分)分布进行空间估计的误差来源,采取相对误差的形式对其定量化,根据不确定度的合成与分配方法获得空间估计总误差及各误差来源在总误差中的比例分配。基于临安市2004年森林资源清查和Land-sat TM影像数据的森林碳(地上部分)分布空间估计误差分析结果显示,区域森林碳(地上部分)分布空间估计的总误差为10.15%,各误差所占比例为:抽样误差63.5%、遥感影像坐标校正定位误差22.9%、树高测量误差9.4%、生物量模型误差3.4%、胸径测量误差0.8%。     

基于加拿大CBM-CFS3模型的江西庐山森林碳储特征研究

基于2009年庐山森林资源二类调查小班数据库和一类调查样地调查数据,利用CBM-CFS3模型的估算功能,估算江西庐山2009年森林生态系统碳储量。结果显示:庐山森林生态系统碳储量为6.4 T g(T=106t,t=106g),各主要森林类型之间因森林面积大小不同其碳储量差距很大;其中马尾松碳储量最大,占总碳储量的41.64%,国外松最小为2.18%。庐山森林生态系统平均碳密度为262.55 t/hm2,其中混交林碳密度最大为365.95 t/hm2,杉木碳密度最小为194.96 t/hm2。利用一类样地数据和平均生物量法得到庐山森林生态系统生物量碳密度为32.87 t/hm2,与模型计算结果 31.86 t/hm2基本一致。庐山总生物量碳库碳储量占庐山生态系统碳储量的12.47%,死有机质(DOM)碳库占比为87.53%,土壤碳库在整个生态系统中占有很大的比例为66.30%。     

浙江省森林碳分布与地形的相关性

浙江森林资源的空间分布与地形关系密切。研究森林碳分布与地形的关系,可以进一步认识浙江省森林碳分布的空间特征。利用基于浙江省2009年森林资源连续清查（CFI）固定样地数据和地统计学方法获得的全省森林碳空间分布信息,对森林碳分布与地形相关性进行了定量研究。结果显示:全省森林碳密度与地形主要因子海拔、坡度的二元二次多项式的复相关系数为0.71左右,说明森林碳分布与地形密切相关,即与地形的分布基本一致,随着海拔的升高和坡度的增大森林碳密度增大,尤其在海拔0~200 m到200~400 m,坡度从平坡到缓坡,碳密度上升最快。图2表4参20     

浙江省森林凋落物碳密度空间分布的影响因素

基于浙江省森林资源清查固定样地信息数据和森林监测中心2010年6-9月采集的森林凋落物碳密度数据,探讨浙江省森林凋落物碳密度空间分布的影响因素。研究表明：浙江省森林凋落物碳密度空间分布在全省大尺度范围和不同地级市的县域小尺度范围都存在差异。浙江省森林凋落物碳密度随着海拔的升高而增大,但局部地势较低地区森林凋落物碳密度很高;生物量覆盖度和地上腐殖质层厚度两者与森林凋落物碳密度无相关关系,而土壤有机碳密度和凋落物氮密度两者与凋落物碳密度具有极显著的正相关关系;优势树种对于凋落物量积累有很大影响,栎类为主的落叶乔木凋落物碳密度较高,经济林则最低。     

应用3S获取与分析侧柏人工林空间结构研究

采用航模飞机搭载数码相机的方式,在研究区域北京市鹫峰林场上空飞行拍照获得高分辨率的遥感影像,通过后期影像校正,提取林分中林木属性以及空间属性信息,通过外业调查验证,建立线性回归模型,显著性检验P<0.05。选取混交度、角尺度和大小比等3个指数计算林分的空间结构,分析发现生长状况一般的侧柏Platycladus orientalis人工林处于由纯林到弱度混交过渡阶段,均匀分布,侧柏在竞争中处于劣势地位。生长状况较好的侧柏人工林处于弱度混交阶段,随机分布,侧柏在林分竞争中处于中庸地位,五角枫Acer elegantulum和栓皮栎Quercus variabilis等阔叶树在竞争中处于优势地位。图2表4参19     

不同土壤团聚体及其有机碳库的分布特征

通过野外调查与室内分析相结合的方法,对山西农业大学校园内的农田、灌木丛、针叶林、阁叶林和草地土壤团聚体及其有机碳库的分布特点进行了研究.结果表明：（1）不同土地利用方式下土壤团聚体的分布均以＞10 mm团聚体为主,总体随着团聚体粒径的减小呈先减小,后增加,再减小,然后增加,最后减小的变化.（2）0～20 cm土层中,不同土地利用方式的分形维数表现为：阔叶林＞针叶林＞农田＞灌木丛＞草地,草地的分形维数与灌木丛、阔叶林、农田、针叶林间差异极显著,在20～40 cm土层中,分形维数表现为：灌木丛＞草地＞阔叶林＞农田＞针叶林,针叶林的分形维数与灌木丛、草地、阔叶林、农田间差异极显著.（3）土壤团聚体有机碳含量随着粒径的减小呈先增加后降低的趋势.（4）不同土地利用方式下,随着土层深度的增加有机碳贮量降低,在0～20 cm、20～40 cm土层,有机碳贮量随着土壤粒径大小的变化趋势与不同粒级土壤团聚体质量百分比的变化趋势相同,主要以＞ 10 mm粒级团聚体最高,且与其余粒级间均呈极显著关系,＞10mm粒级的有机碳贮量表现为农田＞阔叶林＞灌木丛＞针叶林＞草地.     

北亚热带次生栎林生态系统呼吸作用对温度的响应

为了弄清森林生态系统碳源、碳汇的时空格局,为预测全球气候变化提供相应的数据积累,运用涡度相关技术对北亚热带次生栎林生态系统进行C02通量观测,得到2007年12月至2008年11月的碳通量数据。对非生长季（12月至翌年2月）全天与生长季（3-11月）夜间的通量值（即呼吸值）与气温和土温的响应关系分析表明：呼吸作用大小与气温和土温呈现出显著的Van’t Hoff指数相关关系。其中,非生长季的呼吸值与气温拟合效果最佳,生长季夜间的呼吸值与土温拟合效果最佳。     

西双版纳森林植被的碳贮量及影响因素分析

根据目前森林碳贮量的流行计算方法和西双版纳州森林资源调查数据,以乡镇为尺度,估算了20世纪90年代中期西双版纳森林植被的碳密度、碳贮量,并探讨了它们的空间分布以及气候因素、人类活动对其形成格局的影响.结果表明,全州平均碳密度为51.13 t.hm-2.从不同林型来看,栎类的碳密度最高,平均值为67.90 t.hm-2,其次是热带林、桤木类和松类,介于54~35 t.hm-2之间.西双版纳森林植被碳贮量达64.10 Tg,其中栎类占71%,其次是热带林和经济林.全州碳密度分布表现为北部、东部较高,中部、西部及南部偏低的格局.森林植被碳密度与年降水量有正相关性,与年均温呈负相关性,人类活动也是影响本区碳密度的一个重要因素.     

马鞍山市城市森林碳储量及分布格局研究

应用遥感技术结合样地调查的方法,估算马鞍山市城市森林斑块的储碳及其分布的格局,研究区面积为340 km2。结果表明,城市森林生物量与从LandSAT5 TM(2010年7月)图像中提取归一化植被指数(NDVI)之间有很好的相关性,可用回归方程y=123.02x1.076 1来描述,同时分别建立了不同类型城市森林生物量与NDVI的关系,应用这些方程计算得出研究区中11 477.07 hm2的城市森林斑块的生物量计5.748×105t,碳储量2.874×105t;其中郊区水源涵养林和建成区市郊风景林总储碳1.496×105t,占全部储碳的52.0%;城市公园的树林储碳2.567×103t,占0.9%;行道树储碳3.530×103t,占1.2%;其他类储碳量1.317×105t,占45.8%。另外,从马鞍山市的NDVI分布推导出生物量的分布特点。     

武夷山国家级自然保护区森林土壤涵水量估测及空间分析

以福建省武夷山国家级自然保护区为研究对象,以2003年24块固定样地数据、2003年生态定位站气候观测数据、2003年10月5日LandsatTM遥感数据为主要信息源,采用INVEST模型,对区域内的森林土壤涵水量进行估测和空间分析。结果表明：2003年研究区森林土壤平均涵养水源深度为204．135mm,土壤涵养水源总量为10518．72万m3;2003年森林土壤涵水深度呈空间聚集型分布,随着海拔的降低、人为干扰活动的增强,核心区、缓冲区、实验区森林土壤涵水深度的空间聚集性减弱、破碎化趋势增强;森林土壤涵水深度较高的林分位于海拔较高、坡度较陡、土壤湿度较大、植被生长状况较差的立地;森林土壤涵水深度在空间分布上呈现出从东北向西南倾斜的带状分布趋势;森林土壤涵水深度与海拔、坡度、土壤湿度指数的平均相关系数分别为0．2065、0．6295、0．3570,表明森林土壤涵水深度与3个因变量呈正相关关系。     

生态公益林土壤有机碳含量分布特征与环境因子的研究

基于生态公益林效益监测体系的建立,采用野外调查、取样和室内实验分析相结合的方法,研究浙西南庆元县公益林土壤有机碳含量分布特征及其影响因子,结果表明：①研究区公益林土壤有机碳平均含量为44.28 g/kg,不同森林类型土壤有机碳含量差异显著,土壤有机碳平均含量的变化趋势从大到小为：阔叶林、针阔混交林、松木林、杉木林、竹林,同一森林类型土壤有机碳含量变化很大.②不同林龄土壤有机碳含量呈极显著性差异,与林龄呈极显著相关,土壤有机碳含量随林龄增大而增加.③环境因子与土壤有机碳含量表现的相关性不同,生物量、枯枝落叶层厚度、海拔及土壤内在因子与土壤有机碳含量呈极显著或显著相关,各种环境因子交互作用,共同影响土壤有机碳含量.     

公众对森林碳汇服务的认知与支付意愿分析

公众对森林碳汇服务的认知与支付意愿是了解森林碳汇需求的基础。在对国内外森林碳汇研究现状进行总结的基础上,以浙江杭州地区为范围,随机抽取220位公众进行调查,获有效问卷212份,利用SPSS软件进行统计分析。结果显示：①公众对森林生态功能有一定的认知水平,而且对购买森林碳汇服务的意识基础较好,特别是在购买生态彩票方面的潜力较大;②公众对森林碳汇服务的购买意愿较强,不同群体对森林碳汇购买意愿存在差异。同时,Logistic分析结果表明,影响公众购买森林碳汇服务意愿的主要因素有“是否愿意为个人排碳付费”“森林固碳是否应得到补偿”“是否知道森林有固碳作用”“个人是否有必要减排” 和 “性别”。最后提出了结论和两点建议。表5参9