基于RGB模式的一种草地盖度定量快速测定方法研究

盖度是研究植物群落结构的一个重要数量指标,传统目视估算法精度低且受人的影响较大。本研究分析了大量荒漠草地实地照片的RGB颜色模式特征,构造了RGB颜色判别决策树区分植被与非植被像元来计算植被的覆盖度,同时在Matlab 7.0平台上将数码照片的导入、地物判别、盖度计算、划分结果显示、对照等功能模块集成,构建用户界面友好、人机交互便捷软件模块,从而能够准确、高效地计算草地盖度,方便了草原实地调查工作。与针刺法相比,该方法计算得到的植被覆盖度最大偏差绝对值不超过5%,精度在95%以上,解决了常规人工方法中估测草地盖度工作量大、不能准确定量测定的问题。     

用数码相机测定草地盖度的研究

传统草原地面调查时盖度的测定使用目测法或点测法，但存在实地测定时耗时长、效率低、准确率低等缺点。用数码相机对样方资料进行记录，可以减少人为的误差和提高数据精度且节省实地调查时间。本文从样方照片数据中提取6项指标，通过分析建立逻辑判别模型，对样方照片中的绿色植被部分做出判读，获得植被在整个样方中所占的比例，即投影盖度。应用此方法可使抽样判断的总体精度达到94．7％。     

照片样线法测量人工草地覆盖度精度分析

草地覆盖度是评估植被情况的客观指标和重要的生态学参数。理想的草地覆盖度测量方法应该耗时短,工具简单,结果准确。将传统实地样线法的思路应用于样方照片分析,提出了草地覆盖度测量的照片样线法,通过实地拍摄样方照片,使用电脑中的虚拟刻度尺作为样线,进行覆盖度测量。以结缕草(Zoysia japonica)、白三叶(Trifolium repens)和雀稗(Paspalum thunbergii)3 种人工草地为研究对象,以照相法测量值为参考,对比实地目估法、照片目估法和实地样线法,分析了照片样线法的测量精度和适用性。结果表明：实地目估法、照片目估法和实地样线法测量误差分别为 5. 6%、14. 6% 和 2. 7%;每个 50 cm × 50 cm 草地样方采用实地样线法,野外测量时间约 3. 5 min。照片样线法测量误差平均为 3. 3%,每个 50 cm × 50 cm 样方需要消耗约 3. 7 min 室内测量时间。样线数量从 2 条(合计 1. 4 m)增加到 4 条(合计 2. 4 m)时,误差仅降低 0. 1%,增加样线数量不能明显提高测量精度,但耗时增加近 1 倍(3. 5 min)。因此,推荐用 2 条样线的照片样线法作为类似草地覆盖度测量方法,测量耗时短且精度较高。     

基于决策树方法的青藏高原温泉区域高寒草地植被分类研究

植被指数作为植被生长状态的最佳指示因子,已成为植被分类的重要手段之一。为了解青藏高原温泉区域高寒草地植被的分布状况,利用野外样方调查获得植被点数据,结合MODIS/EVI遥感影像数据及数字高程（DEM）数据,综合分析各种高寒草地植被类型的EVI时序曲线特征及其生长环境的高程、坡度和坡向等地形特征,建立知识库并采用决策树分类算法对该区域的高寒草地植被分类进行研究。结果表明,总体分类精度为72%,Kappa系数是0.6,决策树方法能有效地分类和识别具有相似EVI时序特征的高寒草地植被。     

高山草地植被盖度对气候变暖和人类活动的响应

高寒草地对气候变化和人类活动的干扰响应敏感,高寒草地植被盖度估算是了解高寒草地植被状况和评估退化草地修复效果的一个重要方法。目前,地面盖度估算的主要方法是数码照相法,其中基于多光谱照片的盖度提取是比较准确和高效的方法。本研究采用多光谱相机对疏勒河上游不同演替阶段高寒草地、围栏封育和翻耕补播草甸生长季内的植被盖度进行了观测,研究了气候变暖和人类活动干扰下高寒草地植被盖度的变化,同时对估算多光谱照片盖度的阈值法做了改进。结果表明,1）新阈值法的估算结果与真实值之间无显著差异（P=0.219）,而旧阈值法与真实值之间差异极显著（P=0.001）;2）处于不同演替阶段的草地类型具有不同的植被盖度,沼泽草甸最高,各草地类型盖度均在7月达到最大;3）在生产力较低的多年冻土区,围栏封育对高寒草地修复效果在短期内不明显,翻耕补播甚至会导致植被盖度进一步降低。     

基于无人机图像的草地植被盖度估算方法比较

植被盖度是反映植被基本情况的客观指标和重要参数.本研究在对比8种常用的可见光植被指数计算草地盖度精度的基础上,发现这些植被指数对荒漠草地的植被盖度估测效果较差,因此提出一种适用于荒漠草地植被盖度估测的荒漠植被指数(DVI),并评价了不同植被指数对不同草地类型的植被盖度估测效果,分析了不同草地类型阈值取值的变化情况.结果...     

基于UAV技术和MODIS遥感数据的高寒草地盖度动态变化监测研究—以黄河源东部地区为例

利用黄河源东部地区野外实测样地数据和MODIS卫星遥感资料,结合农业多光谱相机(agricultural digital camera,ADC)、普通数码相机(Canon)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)等设备获取的高寒草地盖度数据,构建了基于MODIS NDVI、EVI的草地盖度反演模型,比较分析了不同草地盖度监测方法的精度,确立了黄河源区草地盖度遥感监测的最优反演模型,并分析了研究区近16年草地植被盖度的动态变化。结果表明,1) MODIS NDVI与基于UAV相片计算的草地盖度间的相关性优于MODIS EVI,而MODIS EVI与ADC和Canon照片计算的草地盖度之间的相关性则优于MODIS NDVI;2) 就Canon和ADC方法构建的草地盖度反演模型而言,前者精度远高于后者,普通数码相机方法更适宜于高寒草地植被盖度的估算;3) 对比分析两种植被指数与Canon相机、ADC和大疆(DJI)无人机航拍(航高30和100 m两种方法)相片计算的草地盖度之间的关系表明,MODIS NDVI对航高30 m UAV航拍相片计算的盖度数据的响应最敏感,基于UAV航高30 m的相片和NDVI构建的草地盖度反演模型最优;4) 黄河源东部地区2000-2015年间草地盖度稳定不变的区域达71.46%,多分布在东南部;呈增加趋势的区域占研究区草地面积的22.01%,由西向东、由北向南增加幅度呈减少趋势;盖度减少区域零星分布在黄河源北部和南部的部分地区,仅占研究区草地面积的6.53%。     

基于无人机可见光图像的荒漠草地覆盖度估算

及时准确监测草地植被覆盖度,对草地资源的可持续利用及生态系统的恢复与重建具有重要意义。本研究以荒漠草地植被为研究对象,采用监督分类与植被指数直方图相结合的阈值法,分析了6种RGB植被指数对荒漠草地的识别效果。研究结果表明： 归一化绿红差异指数 (normalized green-red difference index, NGRDI)对草地覆盖度的提取精度最高,其平均绝对误差和均方根误差分别为2.56%和3.06%。监督分类与可见光植被指数统计直方图相结合的阈值法对荒漠草地植被覆盖度的提取效果较好,可以用于荒漠草地植被覆盖度的提取。     

基于无人机可见光图像的荒漠草地覆盖度估算

及时准确监测草地植被覆盖度,对草地资源的可持续利用及生态系统的恢复与重建具有重要意义.本研究以荒漠草地植被为研究对象,采用监督分类与植被指数直方图相结合的阈值法,分析了6种RGB植被指数对荒漠草地的识别效果.研究结果表明:归一化绿红差异指数(normalized green-red difference index,NGRDI)对草地覆盖度的提取精度最高,其平均绝对误差和均方根误差分别为2.56％和3.06％.监督分类与可见光植被指数统计直方图相结合的阈值法对荒漠草地植被覆盖度的提取效果较好,可以用于荒漠草地植被覆盖度的提取.     

２００１－２０１１年甘南草地植被覆盖度动态变化分析

 植被覆盖度是衡量草地植被生长状况的重要指标,对评价分析植被恢复状况具有重要意义。利用２００１－２０１１年每年５－１０月的Ｔｅｒｒａ／ＭＯＤＩＳ月植被指数数据,结合２００６－２００９年甘南草地调查资料建立了甘南州草地生长季的植被覆盖度遥感反演模型,对比研究了不同草地植被覆盖度模型的精度,模拟分析了甘南州２００１－２０１１年草地生长季期间不同等级的草地植被盖度时空分布特征及面积变化动态。研究结果表明,ＭＯＤＩＳ－ＥＶＩ可以 最大限度地减少环境因子的影响,在植被覆盖度高的地区使用更具优势,能很好地反映各类植被覆盖度的空间和时间差异性。ＭＯＤＩＳ增强型植被指数ＥＶＩ的对数函数（y ＝３３．６５８ｌｎx＋１１２．６５）可以较好地模拟甘南州草地植被盖度分布状况,总精度可达９３．３１％。近１１年甘南州的草地植被盖度总体呈波动上升趋势,其中２００１年、２００３年和２００８年草地植被覆盖明显偏低,２００５年植被覆盖度最高,平均达７８．４３％。甘南州中西部及西南部地区的草地植被覆盖度较东部更好。甘南州近１１年以来草地植被均以高和较高植被覆盖度为主,其余等级的草地植被覆盖度所占比例相对较小（６．９８％）且稳定。总体上,甘南草地具有由高植被盖度向较高植被盖度转换的趋势。     

基于无人机可见光影像对喀斯特地区植被信息提取与覆盖度研究

为准确快速获取喀斯特石漠化地区植被和植被覆盖度信息，本研究利用四旋翼无人机采集喀斯特石漠化区域的可见光影像，选择过绿指数（EXG，excess green）、可见光波段差异植被指数（VDVI，visible-band difference vegetation indx）、红绿蓝植被指数（RGBRI，red green and blue vegetation index）、过绿减过红指数（ExG-ExR，excess green-excess red），利用植被指数时序图交点法和样本统计法思想，运用阈值分割法进行植被和植被覆盖度的信息提取，并以监督分类得到的植被和植被覆盖度信息为真实值，进行精度验证。结果表明，在贵州省关岭贞丰花江喀斯特石漠化地区，对于植被信息提取，ExG-ExR的精度最高，总体精度为95.56%，Kappa系数为0.919；ExG-ExR得到的植被覆盖度精度最好，为99.174%，均方根误差RMSE为0.097，R²为0.977。由此可见，在喀斯特地区利用植被指数时序图交点法和样本统计法思想，适合该地区的植被信息提取和植被覆盖度的提取，具有较高的精度。     

玉树地区融合决策树方法的面向对象植被分类

植被类型是反映气候变化和生态环境变化最直接、最敏感的指示器。草地作为青藏高原最主要的植被类型,对其进行分类研究可以为高原草地退化、荒漠化等研究提供直接的信息,也可以为全球变暖、冻土退化等提供间接的分析数据,同时还可以为陆面模型的模拟提供重要的参数。大面积区域的植被分类可以通过将研究区内的位置、纹理和地形属性等信息综合考虑来完成,面向对象的植被分类方法可以通过对研究区多重信息进行分割和合并,来生成植被类型图。而且,该方法可以克服传统决策树分类方法成图时像元分散的缺点。利用TM假彩色合成影像、ASTER DEM数据和MODIS的EVI和LST产品,对玉树地区的高寒草地类型进行了面向对象的划分,总体精度为49.32%。虽然相比仅用单独决策树分类方法的总体精度略微偏低,不过该方法可以在保持环境、地域等因子同植被类型统计关系的基础上,克服决策树方法带来的“椒盐效应”。此外,植被模型的物理过程、参数计算和获取环境因子等都比较复杂,本研究的方法也可以为植被分类制图提供一种简单,快速的方法。     

基于数码照片的草地植被覆盖度快速提取方法

草地植被覆盖度是草地健康与否的重要参数,提高草地植被覆盖度的计算效率和精度具有重要的意义。本研究提出了一种利用过绿特征植被指数和半自动阈值设定算法（半自动阈值法）的从数码照片中快速计算草地植被覆盖度的方法,并将该方法与最大似然法监督分类方法（最大似然法）和色度饱和度法进行了比较。对32张草地数码照片的植被覆盖度估算结果和准确结果进行回归分析,分别得到斜率、截距和回归系数这3个参数。结果表明,3种方法都未能考虑植物的非绿色组分而存在低估的问题。半自动阈值法的准确度堪比最大似然法,且没有后者存在的低覆盖率高估问题;而且该方法人工干预少,计算结果准确客观,适用性强;但是对绿色特征不明显的植物（如灰绿色植物）效果不佳。     

不同植被指数和无人机航高对草地盖度估测精度的影响

搭载高清数码相机的无人机在草地资源调查等方面具有成本低廉、机动性高、观察范围大等突出优势,拥有广阔的发展前景.本研究使用小型无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)、手机相机等设备获取草地盖度数据,选用植被因子指数(vegetative index,VEG)、超绿指数(excess green index,ExG)、超绿超红差分指数(excess green minus excess red index,ExGR)和绿叶指数(green leaf index,GLI)4种基于可见光的植被指数提取草地盖度信息,从无人机航高、草地盖度水平等方面分析各植被指数的适用性.结果表明:1)VEG和ExG方法估测草地盖度的效果较好,平均精确度均在93％以上.ExGR与GLI方法的估测效果较差,平均精度仅75％～80％.2)4种方法的估测精度均随盖度增加而降低.VEG方法估测草地盖度的精度受盖度水平影响最小,ExG方法次之,ExGR和GLI方法对高盖度草地的估测效果较差.3)VEG方法在高、中盖度水平下的最适航高为100 m,在低盖度水平下为40 m;ExG和ExGR方法在高、中盖度水平下的最适航高为100 m,在低盖度水平下为80 m;GLI方法在高盖度水平下的最适航高为100 m,在中、低盖度水平下为20 m.     

不同植被指数和无人机航高对草地盖度估测精度的影响

搭载高清数码相机的无人机在草地资源调查等方面具有成本低廉、机动性高、观察范围大等突出优势,拥有广阔的发展前景。本研究使用小型无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)、手机相机等设备获取草地盖度数据,选用植被因子指数(vegetative index, VEG)、超绿指数(excess gree...     

近10年石羊河流域水资源与生态环境遥感监测

在气候变暖的大背景下,石羊河生态环境发生了很大变化。针对流域生态环境的定量监测策略及关键技术,提出石羊河流域尺度的植被覆盖、水库面积、积雪面积等要素因子的快速监测方法,并具体通过实际监测水库蓄水前后面积、植被覆盖时空变化、积雪分布特征,分析石羊河流域生态环境。研究发现：1997-2006年,整个祁连山区域冰川积雪面积呈多波形变化,有线性增加趋势。其中,祁连山东段（石羊河流域上游）和中段积雪面积呈减少趋势,西段呈增加趋势。石羊河流域植被总面积整体上呈持续减少趋势,其中稀疏植被和茂密植被退化最严重,适中植被面积变化不大。红崖山水库面积基本呈增加趋势,最大值出现在2005年,是19.35 km2;最小值出现在2001年,为7.4 km2。     

Comparison of Point Intercept and Image Analysis for Monitoring Rangeland Transects

There is global recognition that sustainable land use requires monitoring that will detect change on a scale that protects the resource. That fundamental necessity is threatened where labor-intensive methods and high labor costs cause sampling deficiencies and increased Type-II error rates (false negatives). Ground-based imaging is a monitoring method that reduces monitoring labor costs. Nadir (vertical) images acquired with common digital cameras can be manually analyzed for cover using free software. We used an innovative field protocol to acquire standardized, freehand, nadir images (samples) of rangeland, then compared point intercept (PI) and image-analysis techniques. Between methods, precision (repeatability) across users was equivalent; cover measurements were often different, and the image-analysis technique took only a third as long to complete. Image analysis has several advantages over PI besides the reduced labor cost: Images are permanent resource records available for reanalysis if data are questioned, if software improves, or if management objectives change; and image analysis is less biased by moving vegetation, moving pointing devices, and bright vegetation color.