基于Landsat 8影像的地温对森林地上生物量的影响

[目的]森林地上生物量对评价全球碳平衡和气候变化有重要作用,以安徽省霍山县为研究区,Landsat OLI和TIRS影像为基础数据,研究地表温度对森林地上生物量的影响效应.[方法]以Landsat OLI为遥感数据源,在基于灰度共生矩阵的支持下,提取覆盖研究区的遥感影像的纹理特征,并结合原始多光谱遥感影像和研究区的地形...     

森林地上生物量遥感反演研究进展

森林地上生物量是反映森林生态系统状况的关键性指标之一,对全球气候变化、以及我国实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。遥感技术快速发展并日益成熟,已成为大区域尺度森林地上生物量反演的主要技术手段。通过系统梳理国内外相关文献资料,从数据源和反演模型两方面对森林地上生物量遥感反演研究进展进行讨论：从数据源角度,阐述分析光学遥感数据、合成孔径雷达数据、激光雷达数据等3种数据源提供的有效信息、优势及局限;从反演模型角度,结合实际应用案例讨论分析多元回归模型、机器学习算法、机理模型等3种模型的特点及适用范围。在总结现阶段利用遥感手段反演森林地上生物量存在问题的基础上,分析探讨未来森林地上生物量遥感反演的方向和热点。     

地理加权回归模型结合卫星遥感的松阳县森林地上碳储量估算

森林地上碳储量(Aboveground Carbon, AGC)是反映森林生态系统基本特征的重要指标，也是评价森林功能结构和生产潜力的理论基础。松阳县作为浙江省九大林业重点县之一，生态地位十分重要，全县以中、低山丘陵地带为主，四面环山，如何解决复杂地形对AGC时空变异的影响，是实现山区森林AGC精准估算的关键。为此，基于Landsat TM卫星影像，并结合松阳县森林AGC调查数据，构建结合空间变异特征的地理加权回归模型(GWR)估算森林AGC,并与普通最小二乘法(OLS)的结果进行对比，最后选取最优模型预测松阳县森林AGC及其空间分布。研究表明：Landsat TM卫星影像的纹理信息对预测松阳县森林AGC有重要作用；GWR模型能够准确估算松阳县森林AGC及空间分布，并且比OLS模型精度提升了9%,R²达到0.71;松阳县森林AGC总量为3.901×10⁶ Mg,平均AGC为23.70 Mg/hm²,占丽水市森林植被AGC总量的10%左右，在服务区域生态功能上具有较为重要的地位。研究将为松阳县森林AGC精准估算提供先进的技...     

基于Landsat时间序列数据的森林地上生物量估测研究进展

利用时间序列遥感数据可以提高森林生物量估测精度和估测生物量动态变化,为森林碳储量和气候变化研究提供更为精确的反演基础.文中基于Landsat时间序列数据研究森林地上生物量的遥感估测方法,从数据预处理、数据重构、遥感因子选取以及模型构建与精度评价4个方面进行回顾和评述,并提出研究建议与展望.     

基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测

基于Landsat8 OLI遥感影像和森林资源二类调查数据,选择云南省普洱市镇沅县为研究区,在90%的抽样精度(E)与95%的可靠性指标(t_α)的条件下,应用二阶抽样技术,以镇沅县思茅松单位面积AGB、单位面积地上蓄积量、7个单波段及5个植被指数作为抽样标志,对不同抽样方案的抽样总体方差、变动系数、标准误差、绝对误差、估测精度、AGB估测值及估测误差进行分析,并与简单随机抽样、系统抽样对比,分析不同抽样方法应用不同抽样标志的综合效率。结果表明：1)二阶抽样综合效率远远高于简单抽样和系统抽样;2)基于单波段和植被指数的二阶抽样效率普遍优于基于二调数据的,二阶抽样效率最好的抽样标志是ARVI与NDVI,2种植被指数仅需154个样本,较基于二调数据的二阶抽样降低60%的样本量,精度能达到最高,分别为97.50%和97.67%。研究结果说明基于遥感因子的二阶抽样可以大幅提高抽样效率。     

基于机器学习和多源数据的湘西北森林地上生物量估测

【目的】针对传统森林资源清查方法成本高、时效性低和结果统一性差等问题,基于多源遥感数据,采用机器学习算法选择特征变量并建立估测模型,制作森林地上生物量(AGB)面分布产品,为森林资源信息化调查提供技术手段。【方法】以湖南省西北部为研究区,利用生物量异速生长方程将森林资源样地调查数据转换为AGB,筛选到393个样地AGB参考值。以Landsat-8数据为光学遥感数据源,提取各波段光谱信息、植被指数、纹理特征以及缨帽变换各分量;以ALOS PALSAR-2、Sentinel-1数据为雷达遥感数据源,提取各极化方式后向散射强度和归一化极化差分指数。结合高程、坡度、坡向地形因子,获得122个备选特征变量。采用逐步回归方法和随机森林(RF)算法筛选建模变量,分别建立多元线性回归(MLR)、RF和支持向量回归(SVR)模型。以均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(rRMSE)和决定系数(R~2)为模型评价指标,运用十折交叉验证法评价模型效果,选择最佳模型完成生物量制图,并选取5种中国或全球尺度生物量制图产品进行比较分析。【结果】在训练集上,RF模型表现最好(RMSE=12.8 mg·hm~(-2),rRMSE=21.1%,R~2=0.93),其次为SVR模型(RMSE=26.1 mg·hm~(-2),rRMSE=43.3%,R~2=0.55),MLR模型表现最差(RMSE=30.9 mg·hm~(-2),rRMSE=50.5%,R~2=0.39);在测试集上,采用RF算法建立的模型表现(RMSE=30.1 mg·hm~(-2),rRMSE=51.3%,R~2=0.42)同样优于MLR(RMSE=32.6 mg·hm~(-2),rRMSE=54.1%,R~2=0.30)和SVR(RMSE=32.8 mg·hm~(-2),rRMSE=55.3%,R~2=0.25)。3种模型均显示出一定程度的低值高估和高值低估现象。RF模型选择出13个建模变量,包括PALSAR-2后向散射信息、高程以及Landsat-8光谱信息、植被指数、缨帽变换湿度与绿度分量差值。应用RF模型完成区域生物量制图,与其他产品对比,能够基本反映研究区内生物量分布情况,并显示出丰富的生物量分布细节信息,生物量范围为0～119 mg·hm~(-2),平均生物量为37.5 mg·hm~(-2),标准差为35.9 mg·hm~(-2)。【结论】结合多源遥感数据与机器学习算法,能够准确、快速地测算大范围生物量,具有较大应用潜力。相比SVR和MLR模型,RF模型在AGB估测上的表现更优,RF算法能够从多源变量中有效筛选出适用于AGB机器学习建模的变量。     

森林背景反射率对乔木层地上生物量遥感估算的影响研究——以大兴安岭林区为例

遥感技术能够大面积覆盖和动态监测森林冠层叶片特征,森林乔木层地上生物量(AGB)与叶生物量之间存在良好的统计关系,根据遥感数据提取森林有效叶面积指数(LAIe)以估算叶生物量、进而估算AGB是可行的。然而,利用遥感数据提取森林LAIe时会受到林下植被等背景信息的影响。因此,论文以我国东北大兴安岭林区为研究区,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据和四尺度模型定量研究森林背景反射率对冠层LAIe和乔木层AGB遥感估算的影响。结果表明:背景反射率对森林LAIe遥感反演和AGB估算影响显著,利用遥感数据提取的背景反射率对背景影响订正后,反演的LAIe与基于高分辨率专题制图仪(TM)影像反演出的LAIe之间的相关性明显提高,决定系数(R~2)由0.32(n=25,p0.10)增大到0.48(n=25,p0.01),遥感估算的AGB与利用森林一类清查数据估算的AGB之间R~2由0.52(n=10,p0.05)上升到0.86(n=10,p0.01),LAIe和AGB高估现象得到明显纠正。     

考虑地形效应的高山松地上生物量遥感估测模型构建

[目的]研究基于遥感因子与地形因子构建香格里拉市高山松地上生物量非线性混合效应估测模型,提高高山松地上生物量估测精度.[方法]以2015年和2018年Landsat 8 OLI与对应年份样地实测数据为基础,通过二元生物量模型计算出高山松地上生物量.提取植被指数、纹理等遥感因子.将地形因子按照一定等级进行划分后作为模型因...     

基于地统计学的森林地上生物量估计

基于吉林省汪清林业局金苍林场二类调查的局级固定样地数据,利用地统计学的普通克里格法和协同克里格法对研究区域内森林地上生物量进行估计(协同克里格法以地上生物量为主变量,以胸高断面积为协变量),并对2种插值方法进行比较。结果表明:在研究区域内普通克里格法预测精度较低;而协同克里格法能够显著提高预测精度,所产生的均方根误差(RMSE)减少49.0%,平均标准误差(ASE)减少39.4%,预测值和实测值的相关系数提高68.4%。通过插值得到整个林场生物量的空间分布格局图,生物量的分布存在明显的空间异质性。林场平均生物量密度为111.9t·hm-2,总生物量达3.578Tg;并从不同森林类型和龄组对生物量的空间格局进行分析。研究结果可为区域尺度内基于固定样地和地统计学的生物量估计提供方法和参照。     

天堂山林场森林地上生物量及碳储量的遥感估算模型构建

基于广东省清远市天堂山林场的二类调查小班数据和 landsat8 遥感影像和多元逐步回归的方法，建立森林地上生物量模型，进而构建森林地上碳储量模型，对天堂山林场森林碳储量及其分布进行了估算，并讨论了预测结果及其精确性。结果表明：阔叶林、针叶林和混交林生物量模型的拟合优度分别为 0.77、0.67、0.69。基于碳储量估算模型计算生成的天堂山林场碳储量分布图与采用二类森林调查数据得到的碳储量分布图空间分布一致。验证了基于 landsat8 遥感影像的碳储量模型能为森林碳储量提供快速准确的估测。     

基于遥感信息的森林生物量估算研究进展

遥感技术已被广泛应用于植被和生态系统的定量研究中,特别是利用遥感技术快速准确地估算森林生物量已取得了突破性的进展。综述了遥感技术在森林生物量估算中的现状,分析了各种遥感数据源在森林生物量估算中的优缺点,并简要总结了遥感技术在森林生物量估算应用方面的发展趋势。     

基于随机森林偏差校正和多源遥感数据的天然次生林地上生物量估测

[目的]以多源遥感数据为基础,在郁闭度较高的天然次生林中采用非参数模型及随机森林偏差校正模型估测森林地上生物量(Aboveground biomass,AGB),为大尺度估测森林生物量提供了依据.[方法]以东北林业大学帽儿山实验林场142块森林资源连续清查固定样地复测数据、机载激光雷达(Airborne laser s...     

基于森林清查资料的乔木林生物量估算方法的比较

利用广东、江西、贵州、陕西、吉林和北京6省市第六、第七次森林资源连续清查的资料,应用IPCC法、转换因子连续函数法和加权生物量回归模型法,从计算原理过程、方法特点、模型的可验证和可重复性以及2期生物量增长的稳定性等方面对3种估算乔木林生物量的方法进行比较。结果表明:对于总生物量,可变BEF2的IPCC法估算结果偏大,固定BEF2的IPCC法估算结果偏小,转换因子连续函数法和加权生物量回归模型法的估算结果较为适宜;对于转换因子,同一树种在不同的区域间,加权生物量回归模型法最为稳定;各个树种7次清查的转换因子,IPCC法和加权生物量回归模型法比较稳定,转换因子连续函数法波动较大;对于2期生物量增长率,可变BEF2的IPCC法和固定BEF2的IPCC法结果接近,比较稳定,转换因子连续函数法波动很大。     

基于无人机遥感的胡杨地上生物量估测模型构建

为了构建胡杨冠幅及地上生物量估测模型,在胡杨分布区设置的样地中选取328株样木,以无人机遥感数据提取的胡杨冠幅为自变量,以胡杨生物量模型获取的地上鲜生物量为因变量,通过相关及回归分析方法,构建不同函数形式的估测模型并进行精度分析。结果显示,墨玉县、巴楚县、轮台县,以无人机遥感估测胡杨生物量的最优模型均为三次曲线函数形式,精度分别为94.93%,95.63%,92.24%。研究确定了处于不同林龄胡杨样地的地上生物量的最优估测模型。可见,运用无人机遥感估测生物量是可行的,可为胡杨林的经营管理和生态价值评估提供技术支撑。     

基于Landsat TM数据估算雷竹林地上生物量

结合Landsat TM遥感数据和雷竹林样地调查数据,采用偏最小二乘回归法(PLS)建立雷竹林地上生物量估算模型,利用该模型估算临安市雷竹林地上部分生物量。结果表明:雷竹单株地上部分生物量与胸径及雷竹林地上部分生物量与株数之间都呈极显著相关(P<0.01);通过PLS-Bootstrap法筛选自变量能够提高模型精度;模型预测的雷竹林地上生物量均方根误差为3.45t·hm-2,满足大范围估算的精度要求;临安市雷竹林地上生物量为13～25t·hm-2,均值为19.52t·hm-2。     

东莞市针叶类森林生物量遥感模型研究

基于 Landsat 8 影像数据,对东莞市松树林 (Pinus sp.)、杉木林 (Cunninghamia lanceolata)、针 叶混交林 3 种针叶类森林生物量进行估算,利用相关分析、主成分分析和逐步回归分析,建立针叶类森 林生物量遥感估算模型,其决定系数 (R2) 值分别为 0.880 9、 0.832 5、 0.964 0,均达显著水平。经适用性 检验,模型均达 0.05 显著水平,可用于东莞市针叶类森林生物量估算。     

基于Landsat8 OLI遥感影像的森林蓄积量估测模型研究

本次试验以湖南省湘潭县为研究区,提取Landsat8 OLI影像数据的56个遥感因子作为候选因子,结合皮尔逊相关系数和主成分分析两种方法对变量进行降维,构建多元线性回归模型(MLR)、误差反向传播神经网络(BP-ANN)、K最近邻模型(KNN)和随机森林模型(RF)进行蓄积量反演,并采用决定系数(R2)、均方根误差(R...     

崂山林场林分生物量遥感反演估算研究

以Landsat TM影像和高分一号影像为数据源,结合外业实测数据,利用遥感影像和实测数据建立崂山林场生物量多元线性反演模型,比较分析不同数据源下反演出的模型精度,估测了崂山林场森林生物量。研究发现,利TM遥感影像作为数据源的崂山林场森林生物量反演模型平均精度为77.12%。高分一号遥感数据反演的生物量模型平均反演精度达到80.75%,高于TM数据源下的生物量反演模型精度。分别根据TM遥感影像和高分一号遥感影像林分生物量估测模型,估测的崂山林场2009年的林分生物量为401185.62t,2013年的林分生物量为402485.44t。     

基于机载激光雷达的崇礼冬奥核心区林分地上生物量反演

【目的】基于机载激光雷达数据建立结构稳定的林分地上生物量预测模型,考虑最小二乘、混合效应和贝叶斯等参数估计方法对最优生物量预测模型选择进行探讨,为生物量建模方法研究、生物量估测提供科学依据,为冬奥核心区实现“双碳”目标和生物量模型计算提供技术支撑。【方法】基于崇礼冬奥核心区2种森林类型(华北落叶松和白桦)62块实测样地及对应的激光雷达数据,通过变量筛选分别建立最小二乘、混合效应和贝叶斯生物量模型,应用确定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、残差、总体相对误差(TRE)评价模型,采用留一交叉法验证模型精度。【结果】筛选出相关性较高的激光雷达变量共20个,最终进入模型的自变量3个。拟合效果最好的是Logistic混合效应模型(RMSE=22.99 t·hm^-2,R²=0.768,TRE=6.08%),分树种建立模型后华北落叶松模型拟合效果提升(RMSE=22.92 t·hm^-2,R²=0.795,TRE=7.45%),白桦模型预测精度提高(RMSE=23.34 t·hm^...