基于多植被指数模型的草地地上生物量协同估算

以青海省金银滩草原为研究区,采用Sentinel-2卫星影像结合地面实测数据进行草地地上生物量估算研究。分析了18种典型植被指数与生物量的拟合关系,通过精度评价和敏感性分析确定了不同植被指数模型的适用范围,并提出基于多植被指数模型的协同估算方案来提高草地生物量的制图精度,尝试克服传统单变量植被指数模型适用范围受限的问题。结果表明：18种植被指数与生物量的最优拟合模型呈现幂函数和指数函数两种类型,其中幂函数模型中CI_green (Green chlorophyll index)所对应的估算精度最高,且当生物量高于0.65 kg·m^-2时适用性最强;指数函数模型中NDII（Normalized difference infrared index）所对应的估算精度最高,且当生物量低于0.65 kg·m^-2时适用性最强,且NDII与CI_green模型的适用范围具有互补性。提出的多植被指数协同估算模型对应的R²_cv达到了0.61,RMSE_cv为0.226 kg·m^-2,相对于单植被指数模型精度明显提高,R²_cv增加7.0%以上,RMSE_cv减小超过3.8%。综上,提出的多指数模型协同估算方案充分考虑了不同指数模型的适用范围,提高了牧草生物量的估算精度。     

基于神经网络的玛纳斯河流域植被地上生物量反演

植被生物量反映了生态系统获取能量的能力,分析其分布特征对了解生态系统结构和功能具有十分重要的意义。传统的反演植被地上生物量的方法往往由于样本的缺少,以及影响因子的不确定性而导致预估精度不高。本文选用ELM对105块实测样本的遥感因子(TM影像灰度值和植被因子等10个因子)进行训练,用余下34块样地进行验证,结果表明:ELM反演植被地上生物量,可以获得较高的精度,模型预测结果与实测结果的曲线拟合决定系数R^2达0. 89。此外,对2010-2015年玛纳斯河流域的植被地上生物量进行反演,认为流域内上游山区生物量大部分较为稳定,中游平原区生物量呈现增加趋势,下游荒漠区生物量则呈现退化趋势。     

基于Sentinel-2的绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量估算

开展绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量监测是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要手段。文中利用Sentinel-2影像数据构建了地上生物量估算模型,比较了统计模型和两种机器学习算法模型的性能,并对渭干河-库车河绿洲的绿洲-荒漠过渡带的植被地上生物量进行了估算。结果显示,在统计模型中,红边三角植被指数(RTVI)与地上生物量的非线性模型拟合效果最好,且相关最显著。在机器学习算法中,随机森林模型优于支持向量机回归模型。通过验证发现,RTVI非线性估测模型和随机森林模型具有较好的外推能力。在绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量的反演中,随机森林模型表现出较高的精度,验证集R²为0.65,RMSE和MAE分别为255.08g·m^-2和192.93g·m^-2。相较其他模型,随机森林模型可以在小样本情况下更精确,对科学监测绿洲-荒漠过渡带植被地上生物量和维护绿洲的稳定发展提供依据。     

基于MODIS的沙漠化地区植被覆盖度提取模型的研究

目前常用的植被覆盖度遥感反演模型,受限条件较多,所用系数精度不高。针对上述问题,提出了利用研究区域的实测最大和最小植被覆盖度确定反演模型系数的方法和基于MODIS影像数据的地面实测验证方法。经用该方法对毛乌素沙地沙漠化地区的植被覆盖度进行反演,并同步监测该区域的地表覆盖度对反演结果进行验证,结果表明地面同步实测植被覆盖度与反演的误差绝对值平均值为0.04,反演方法精度较高。研究表明本文提出的利用MODIS影像数据反演沙漠化地区地表覆盖度的模型、地面验证方法切实可行,适合对沙漠化地区地表植被覆盖度大范围且快速的遥感监测。     

基于无人机遥感的棉花主要生育时期地上生物量估算及验证

利用棉花主要生育时期的无人机近红外影像数据,提取4种不同的植被指数,通过与棉花地上生物量的实测值建立拟合关系,分析了不同植被指数在棉花各生育时期的估算效果并对其进行了验证。结果表明,随棉花生长,归一化植被指数（NDVI）、宽动态植被指数（WDRVI）、比值植被指数（RVI）和差值植被指数（DVI）均从苗期开始显著增加,其后则表现为基本稳定的“饱和”现象,但棉花实测生物量在不同生育期均有显著差异。植被指数与棉花实测生物量的拟合结果显示：NDVI和DVI的二元线性拟合模型对苗期生物量拟合效果最佳（R²=0.84,RMSE=0.13 kg·m^-2）;WDRVI和DVI的二元线性拟合模型对花蕾期生物量拟合效果最佳（R²=0.87,RMSE=0.52 kg·m^-2）;RVI的非线性拟合模型对花铃期生物量拟合效果最佳（R²=0.79,RMSE=0.95 kg·m^-2）;WDRVI和RVI的二元线性拟合模型对盛铃期生物量的拟合效果最佳（R²=0.86,RMSE=0.96 kg·m^-2）。     

区域归一化植被指数(NDVI)对植被光合作用响应的研究

本文通过分析 NOAA- AVHRR数据 ,对研究区冬小麦各生育期的归一化植被指数 ( NDVI)进行计算 ,表明随冬小麦生育期发展 NDVI值呈现两头低 ,中间高的情形 ,这与冬小麦生长发育状况相一致 ,也即与冬小麦群体光合作用的响应。通过理论探讨进一步分析了NDVI与植被光合速率的关系 ,表明其存在某种程度的正相关。由此可更好地为从遥感信息建立估测植被生物量的机理模型提供依据。     

冬小麦生物量遥感监测模型的研究

本文利用１９９２－１９９４年乌兰乌苏农业气象试验站观测农学资料、光谱资料以及同步接收的ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料，计算了冬小麦生物量与比值植物指数（ＲＶＩ）和归一化差值植被指数（ＮＤＶＩ）的相关系数，并建立了冬小麦生物量的光谱监测模型和气象卫星遥感监测模型，为冬小麦长势的动态监测提供了理论依据。     

民勤荒漠区植被退化动态定位研究

白刺、沙蒿、麻黄是民勤荒漠区的主要植物种类,梭梭是当地主要固沙造林树种。定位监测表明:民勤5月下旬土壤含水率与灌木、草本植物和优势种密度及植被总盖度之间呈正相关关系。6~7月的降水量与灌木密度和植被总盖度之间呈正相关关系。5~7月的降水量和土壤水分是限制当地荒漠植被密度、盖度的关键因子。从群落类型看,深根性的麻黄和梭梭盖度比较稳定。从地貌看,流动沙丘和半固定沙丘上的植被较稳定,固定沙丘植被普遍严重退化。设置黏土沙障易形成沙面结皮,阻止降水下渗,不利于接收和保存有限的天然降水。     

气候变化对湿地植被生物量影响分析——以三江源区为例

通过对三江源区7个典型湿地样地植被生物量和指示种生物量进行年度连续监测,发现2006年度植被生物量、指示种生物量均比2005年有所减少;分析原因是由于气候变化造成的,2006年较2005年年平均气温升高0.2-1.0℃、年蒸发量增加54-334mm、年降水量减少60.7-164.5mm;基于以上事实分析,提出关于三江源区湿地保护的相关建议。     

碱茅草地上生物量的分布和利用评价

碱茅草能降低盐渍化土壤表层的含盐量,营养价值高。通过对它地上生物量的测定,证实碱茅草不仅具有耐牧性,也是一种较好的刈草场种类。     

阿拉善荒漠区的植物新分布记录种

在《内蒙古植物志》（第二版）自 １９８９ 年陆续分卷出版后,本文作者在阿拉善地区的科学考察与采集的植物标本中,又发现了内蒙古植物区系的新记录种 １４个种,１ 个变种,１ 个新变种。分别隶属于蓼科（２ 种,１ 变种,２ 属）、藜科（１ 种,１属）、石竹科（１ 新变种,１ 属）、十字花科（１ 种,１ 属）、豆科（１ 种,１ 属）、大戟科（２种, １ 属）、玄参科（１ 种,１ 属）、菊科（５ 种,４ 属）、麻黄科（１ 种,１ 属）等 ９ 科,１３属。标本存于内蒙古大学生物标本馆（ Ｈ Ｉ Ｍ Ｕ）。     

荒漠区中麻黄生物量积累与生境和生物学的关系

河西走廊东段和祁连山前地带是河西地区中麻黄集中分布区和产区,并为一些地带的优势种群;在中、西部和北部,随着生境恶化,其分布趋于稀疏,长势弱,生产力低下,显示了该物种在一些极端生境的存在。无论是中麻黄播种苗还是刈割再生草均为连续生长三年达到植株高度和分蘖枝数的峰值,但二者生长节律有显著差异,生物量累计与生长节律和生境有密切关系,生境好,高度和分蘖枝数多,生物量亦大。在对中麻黄再生草进行人工条件下地上生物量积累的正交试验和方差分析表明:生长年限和灌溉因素都达到了F0.05的显著水平,对生物量积累影响显著,而施肥因素的差异并不显著。中麻黄属强旱生植物,是荒漠区少有的生态、经济植物,通过合理利用荒漠资源,在绿洲边缘大面积种植,实行丰产栽培,满足市场需求的同时,让其防风固沙、防治荒漠化,对促进本区荒漠生态改善和可持续发展具有重要意义。     

塔里木河下游植被生物量的动态模拟及其宏观价值评估

植被的生物量具有宏观价值,是对植被系统功能的重要反映。在塔里木河下游河道附近,植被分布较多。研究塔里木河下游植被生物量及宏观价值变化特征,对于评估生态输水的效益以及制定合理的输水政策具有重要的指导意义。本研究运用塔里木河下游的科学调查资料以及2001年的植被资源清查资料,采用实地调查方法推算了塔里木河下游胡杨、柽柳的生物量及其净生产力特征,采用刈割称重的方法推算了林下草本的生物量和净生产力特征,并对植被生物量的动态变化规律和宏观价值进行了模拟。研究表明:1)2001年塔里木河下游植被总生物量约为72004t,平均生物量约为322.51kg/hm²,远低于全国的平均生物量水平(77.4t/hm²);单位面积的净生产力为18.19kg/(hm²·年),总净生产力为4060.82t/年。2)塔里木河下游的植被组成以柽柳为主体,胡杨和草本植物的生物量较低;这一方面说明胡杨和草本植物的质量较差,胡杨老化、草地退化严重,但另一方面也表明如果对现有的植被进行合理的保护与恢复,塔里木河下游的胡杨和草地还有很大的发展潜力。3)塔里木河下游...     

高寒草甸植被耗水量及生物量积累与气象因子的关系

分析高寒草甸植被生育期耗水量及植被生物量积累与气象因子的关系,结果表明植被生育期耗水量呈单峰型变化过程,7月耗水量最大。初期营养生长阶段的5月耗水量、植被生物量均较低,水分影响着植物的初期营养生长但不甚显著;植物旺盛生长的6～7月,耗水量高,而生物量波动明显,温度和水分均影响到生物量的提高,且水分是影响植被生长的关键因素;植物生长末期的8～9月,耗水量及植被阶段累积生物量均较低,水分条件充足,并非是植物生长的限制因素。海北高寒草甸地区植被年地上净初级生产量、地下净初级生产量、净初级生产量与植被耗水量关系不明显。而与相应的温度具有较显著的正相关关系。表明高寒草甸地区植被净初级生产量受温度条件限制的影响比水分条件更为明显。     

草甸草原土壤含水量对地上生物量的影响

天然草地土壤贮存的水分与降水的多少密切相关,本文通过分析内蒙古草甸草原的土壤水分与地上生物量之间的相互关系发现,土壤水分含量在整个生长季节中表现出“U”形曲线的变化特点,表层土壤的水分含量波动剧烈,对降水反应迅速,下层土壤水分含量波动幅度较小,30-40层土壤水分对植物的生长具有重要意义。     

青藏高原地区不同植被类型MODIS植被指数与海拔高度的关系研究

高原地区的植被除了对温度、降水等气候因素响应敏感外,还受到海拔高度的影响。文中利用2006年和2008年8月份青藏高原地区的MODIS-NDVI和MODIS-EVI,结合DEM数据,分析了研究区内林地、灌丛、草甸、草原、高山植被、荒漠6种植被类型与海拔高度的相关关系。结果表明:林地和高山植被的ND-VI和EVI值随海拔高度上升而下降,其相关系数的绝对值的最小值分别为0.96和0.86,呈现显著的负相关关系;草原、灌丛的NDVI和EVI与海拔的负相关性较强,其相关系数的绝对值的最小值分别0.70和0.56。荒漠的NDVI和EVI与海拔高度基本不相关,无植被覆盖区则与海拔有较强的相关性;草甸的植被指数随海拔高度的增高呈现出先增高后减小的分段变化趋势。研究结果对青藏高原地区的植被分布及其变化监测具有借鉴意义。     

基于遥感方法的银川盆地植被发育与地下水关系研究

干旱区的水文地质及生态地质环境研究一直是水文地质学的研究热点。从流域尺度上研究地下水变化的生态效应问题已经引起了广泛的关注。银川盆地地处干旱地区,自然生态环境十分脆弱,植被的发育与地下水有着极为密切的关系。由于遥感技术在大尺度问题的研究方面具有极大的优越性,因此,本文将遥感技术与地下水数据相结合,引入条件植被覆盖率的概念,对银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深进行了研究,并对适宜水位埋深范围内,水质矿化度的影响进行了探讨。结果表明:银川盆地适宜于植被生长的地下水位埋深范围为2-4m,在此埋深范围内,矿化度小于2.5g/L时,地下水水质利于植被发育。     

基于NDVI的农牧交错带草地植被数量动态研究

为研究农牧交错带草地植被动态及其主要影响因子,为草地植被动态监测提供技术、理论支撑,本文选取地处农牧交错带的宁夏盐池为研究区域。在遥感影像处理软件ER-DAS IMAGING 8.7和多元统计软件SPSS 13等支持下,运用回归分析方法建立研究区最佳NDVI-生物量反演回归模型,在此基础上反演研究区2002-2005年植物生长季节(7-8月)植物生物量。2002-2005年研究区生物量等级类型动态研究结果表明:2002-2005年研究区植被年际间波动较大,等级Ⅳ(生物量3000-5000kg/hm2)、Ⅴ(5000-7000kg/hm2)、Ⅵ(>7000kg/hm2)是盐池县植被生长状况较好的区域,三个等级面积之和最大的是2003年,606955.1hm2,是4年中植被生长状况最好的一年,其次是2002年和2004年,分别为551733.12hm2和550895.4hm2,最小的是2005年为270909.9hm2。以植被生长状况最好的2003年的等级Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ面积之和606955.1hm2为1,则2002年为0.909,2004年为0.908,2005年为0.446。分析植被年际间波动的原因主要有2个方面:一是气象因子如降水、温度等,其中降水对农牧交错带植被动态影响最大,但存在滞后效应。二是人为因子,包括有利因子和不利因子。有利因子如退耕还草、人工封育、撂荒等草地植被恢复及荒漠化防治措施以及相关的荒漠化防治政策法规的实施,不利因子如偷牧、滥垦、滥樵等。     

乌梁素海芦苇湿地遥感生物量估算研究

以定量遥感的手段实现对内蒙古乌梁素海湿地生物量的估算。在定点监测芦苇生长周期内的生物量基础上,分析了各监测点生物量(鲜重和干重)实测数据与同期4种植被指数NDVI、DVI、PVI、RVI的相关关系。建立一元线性估算模型及多种非线性估算模型并进行对比分析。结果表明:对于乌梁素海而言,芦苇地上生物量(鲜重与干重)与所选4种植被指数均存在显著正相关关系,鲜重、干重的最优模型均是基于NDVI的三次多项式估算模型。精度检验结果显示:用NDVI三次多项式估算模型计算出的鲜重和干重的预测值与实测值较接近,鲜重的平均误差为19.90%,拟合精度达到80.10%;干重的平均误差为18.71%,拟合精度达到81.29%,可以满足乌梁素海地区芦苇生物量宏观估测的需要。通过分析2013年7月研究区芦苇总生物量干鲜重的空间分布图可得,乌梁素海地区芦苇干重在1 000~1 500 g·m~(-2),鲜重在3 000~4 500 g·m~(-2),且高生物量和低生物量相对较少。