森林叶面积指数遥感研究进展

介绍了叶面积指数(LAI)的不同定义,论述了LAI遥感定量估算的经验模型和物理模型.分析了森林LAI遥感定量反演和LAI多尺度问题的国内外研究进展.针对目前的研究进展和存在问题,就森林LAI遥感定量反演的研究趋势和方向进行了展望.     

青海云杉林叶面积指数空间分布模拟——以祁连山区排露沟流域为例

以祁连山区排露沟流域为研究区,利用高分辨率的遥感数据获取多种植被指数,并与观测的叶面积指数进行回归分析,发现叶面积指数LAI与归一化植被指数NDVI的相天性最好(R2=0.3766),且以LAI与NDVI的关系建立的模犁精度最高(RMSE=0.381).通过t检验,证明NDVI模型明显优于其他植被指数模型,因此把它选为最佳模型,模拟整个研究区青海云杉林叶面积指数的空间分布,为小流域分布式生态水文模型提供重要的参数.     

基于遥感反演的喀斯特地区城市热岛效应与叶面积指数相关性分析——以贵阳市为例

探讨城市热岛效应与叶面积指数相关性,为缓解城市热岛效应提供科学依据。采用2002年Landsat TM、2013年Landsat OLI/TIRS数据,利用遥感反演技术,提取研究区地表温度和叶面积指数,分析两者在不同岩性条件下的相关性。研究表明:2013年相较2002年高温区、次高温区面积增长,中温区、次低温区、低温区面积下降。研究区地表温度与叶面积指数呈显著负相关,相关系数最高为0.718,最低为0.620。岩性对城市热岛效应与叶面积指数相关性无明显影响,城市热岛的分布规律及强度等级与叶面积指数在次低温区至高温区呈现负相关。叶面积指数变化对地表温度影响存在差异性,叶面积指数上升不会造成地表温度明显变化,叶面积指数下降将对地表温度造成较大影响。     

基于GF-1号卫星WFV数据反演玉米叶面积指数

叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)是描述作物生长状况的重要生理生态参数之一.该文以河南封丘县玉米为研究对象,利用中国高分辨率对地观测系统的首发星——高分一号(GF-1)WFV数据,计算4种常用的植被指数,包括归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、比值植被指数(simple ratio,SR)、土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index,SAVI) 和修正的土壤调节植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI).结合地面同步实测的玉米LAI数据,建立各植被指数与实测LAI的统计回归模型.结果表明：研究区玉米LAI和4种植被指数之间均有较强的相关性,其中,MSAVI-LAI的指数模型相关系数达到了0.842 6,LAI反演精度最高.使用独立的野外观测数据对模型进行验证,平均相对误差为4.85%,均方根误差(root mean square error, RMSE)仅为0.183,表明该文建立的LAI经验统计模型具有较高的精度,利用GF-1 WFV 影像可以快速、准确地监测河南封丘玉米LAI,GF-1影像用于LAI等地表参量遥感定量反演具有巨大的潜力.2014年8月中旬,封丘大部分地区玉米LAI大于4,玉米长势较好.该研究结果可为利用经验统计模型反演河南玉米LAI提供参考.     

基于高分四号卫星的北京市城区森林叶面积指数反演

为分析太阳多角度的光谱信息在反演森林LAI中的应用潜力,本文基于高分卫星数据构建七种常用的植被指数,并添加纹理信息,对北京市开展区域LAI反演研究.采用随机森林和线性回归,通过提取不同太阳角度的高分卫星数据的植被指数以及影像纹理均值,与实测数据建立回归模型反演叶面积指数,R2和RMSE作为指标对模型进行精度评价.与以往...     

基于方向反射率的大尺度叶面积指数反演算法及其验证

提出了一种新的叶面积指数反演方法，该算法尝试采用不同于传统遥感反演方法的思路和架构，借鉴了地面观测叶面积指数的原理和方法，首先从叶面积指数的定义出发推导出叶面积指数与方向间隙率的关系，然后通过遥感BRDF产品和大尺度方向间隙率算法获得方向间隙率信息，最终通过角度积分得到大尺度LAI(叶面积指数).敏感性分析表明，该算法可以较好反映叶面积指数的相对分布信息，并采用长白山和黑河地区的地面观测数据对反演结果进行验证，为了解决高分辨率观测数据到低分辨率遥感数据的尺度转换问题，采用了与地面观测尺度相适应的高分辨率遥感数据进行过渡.首先建立实测LAI与高分辨率反射率数据之间的经验关系，进而得到高分辨率的叶面积指数分布，再利用高分辨率叶面积指数产品通过面积加权，获得对应低分辨率像元的LAI值.验证结果表明，算法具有较高的精度.     

基于MODIS反演的2000—2011年江西省植被叶面积指数时空变化特征

叶面积指数(LAI)是陆地植被的重要结构参数之一,是陆地生态系统生产力模型和气候、水文、生物地球化学等模型的关键输入参数。笔者基于MODIS-MOD09A1反射率数据,利用4-尺度几何光学模型反演了2000—2011年江西省植被LAI。结果表明:(1)江西省植被LAI呈现出明显的季节变化,1年中1—2月LAI值较低(最低为1月,平均值为0.85),3—4月随着植被生长,LAI值逐渐增大,到6—8月,LAI达到最大值,最大值为7月的4.8,约为最小月份平均值的5.6倍,9月以后,LAI值逐渐减少;(2)2000—2007年江西全省生长季LAI呈增加趋势,2008—2011年LAI平均值呈下降趋势,2000—2011年全省生长季LAI平均值呈下降趋势,平均下降0.048;(3)江西省不同植被类型的LAI值差异较大,2000—2011年间,各植被类型LAI平均值从大到小顺序为:常绿针叶林(5.67)、常绿阔叶林(4.57)、混交林(4.01)、落叶阔叶林(3.17)、农作物/自然植被混合(2.08)、高郁闭度灌木(1.92)、农作物(1.85)。2000—2011年江西全省植被LAI的平均值为3.60。     

扬花期冬小麦叶面积指数高光谱遥感反演研究

利用扬花期冬小麦实测冠层高光谱数据与同步叶面积指数(LAI)数据,分析350～1 000 nm波段范围内冠层反射率与LAI之间的相关性,分别在蓝波段、红波段、绿波段及近红外波段选取光谱特征波段,并用其计算6种被广泛应用于植被LAI反演的植被指数.通过相关分析、回归分析等统计方法,构建扬花期冬小麦LAI反演模型并进行真实性检验.研究结果表明,6种植被指数与冬小麦LAI均具有显著相关性,其中NDGI和EVI反演模型效果较好,拟合方程决定系数R~2均高于0. 6,分别为0. 634和0. 623.最后通过精度验证,得出结论:EVI反演模型R~2最高,为0. 779,故选取EVI为自变量的二次模型为扬花期冬小麦LAI最佳反演模型.研究可为作物长势监测及产量估算等提供一定的理论依据.     

用CASI遥感数据估计横跨美国俄勒冈州针叶林叶面积指数

使用三类模型技术,对小型航空光谱制图成像仪(CASI)数据被用作估计针叶林叶面积指数(LAI)的潜力进行研究。三类技术为:单变量回归,多变量回归和植被指数(VI)基础的LAI估计模型。沿横跨美国俄勒冈州的各植被区选择四个研究立地,分别测定和收集LAI数据和CASI图像数据。CASI数据经校准后,研究其与LAI测定值的关系。结果说明二种成像方式的CASI数据对于LAI估计具有相似的效率。与其它两种技术比,逐步回归方法导致较高的LAI预测精度。在单变量回归和VI基础法中使用NDVI,比起其它形式的CASI数据能产生较好的效果。     

由冠层孔隙度反演植被叶面积指数的算法比较

植被的叶面积指数（LAI）是植被最重要的生态参数之一,也是估算多种植被冠层功能过程的关键参数迄今已提出的LAI的获取方法可归纳为直接测定和间接估算两大类．本文以河北省黄骅市为研究区,从遥感光学模型建立机理及数量分析的角度,对由植被冠层孔隙度反演植被LAI的4种间接估算方法进行了试验和比较．研究结果表明,LAI与植被盖度之间呈明显的正相关关系,即随着LAI的增大,植被盖度也在增大．在这4种估算方法中,LAI-2000算法最适用于研究区植被LAI的估算．     

浙江省珊溪水库库区森林植被类型的研究

珊溪库区森林植被类型主要有：中亚热带常绿阔叶林、中亚热带常绿-落叶阔叶混交林、中亚热带落叶阉叶林、中亚热带针叶林、中亚热带针阔混交林、竹林、灌丛和灌草丛。其中,中亚热带常绿阔叶林为地带性森林植被类型。     

基于GIS的森林资源遥感动态监测方法研究——以山西省大宁县为例

以山西省大宁县为例,探讨了基于GIS的森林资源遥感动态监测方法,并对研究结果进行了分析。     

基于空地协同采样的植被覆盖度随机森林估算方法

基于无人机高光谱影像,建立地形复杂地区植被覆盖度的非参数随机森林回归估算模型。为获得构建随机森林模型所需的足够数量的训练样本,利用低空无人机搭载的光学相机,在从地面难以到达的山地、水域和植被茂密区,通过垂直拍摄获得厘米分辨率的航拍影像,作为对地面样方采样的补充。首先计算地面数码相机照片和无人机可见光影像的红绿蓝植被指数(red-green-bluevegetationindex,RGBVI),然后使用大津分割法提取样方的植被覆盖信息,得到构建模型所需的训练样本。在此基础上,基于2018年8月16—18日在内蒙古自治区察右中旗油娄沟矿区获取的GaiaSky-mini2无人机高光谱影像数据,利用递归特征消除算法优选参与随机森林回归的特征变量集,利用空地协同获取的训练样本构建植被覆盖度的随机森林回归估算模型。该模型在测试集上的确定系数R2为0.923,均方根误差为0.087,优于常用的像元二分模型,可用于矿区植被动态信息的精细化监测。     

海南石梅湾青皮林LAI的冠层数字成像间接法测算

对基于林隙比(gap-fraction)原理的LAI数字成像间接法进行了系统的描述,通过对石梅湾青皮林及其周围其它不同类型的次生林和人工群落共9个观测点的测定,得出了相应群落的叶面积指数、消光系数、辐射透过系数等冠层的特征指标,按垂直结构测算了不同阶段的青皮林LAI特性,指出了CI110冠层数字成像仪(Digital Plant Canopy Imager CI110)减小人为误差的方法.处于顶极状态的青皮林的叶面积指数为3.554,低于典型结构的热带雨林,探讨了石梅湾青皮林LAI比混合雨林和山地雨林LAI小的原因.     

特大冰冻干扰后大明山常绿阔叶林冠层结构空间异质性动态

【目的】揭示大明山常绿阔叶林灾后恢复中冠层结构的空间变化规律及空间异质性动态,为监测灾后受损森林生态系统的恢复能力及灾后管理提供理论依据。【方法】对2008年特大冰冻干扰后大明山常绿阔叶林的林冠结构进行了连续4年的监测,采用半变异函数和Moran’s I指数对其林冠开度(Canopy openness,CO)和叶面积指数(Leaf area index,LAI)进行空间异质性和空间自相关性分析。【结果】冰冻干扰后4年间,大明山常绿阔叶林林冠开度的均值先减小后微弱增加,叶面积指数的均值先增加后微弱减小,2011年林冠开度最小、叶面积指数最大。半变异函数的指数模型和球状模型可较好地描述各年度样地林冠开度和叶面积指数的空间异质性。2011年和2012年林冠开度的空间变异程度大幅增加,结构性因素引起的空间变异大于随机因素;2010年叶面积指数的空间异质性大幅度增加,但随后两年其空间异质性大幅度降低并趋于稳定,空间异质性尺度较小且主要由结构性因素引起。【结论】在灾后恢复的第3~4年间,大明山常绿阔叶林冠层结构已有较大恢复,但恢复程度在空间上的变异极大。随着恢复演替的进行,大明山常绿阔叶林林冠结构在空间上向着越来越不均匀的方向发展,而叶面积指数则逐渐趋于稳定。     

生态脆弱地区农业产业结构调整与农户土地利用变化研究 --以江西省上饶县为例

研究了生态脆弱区(江西省上饶县)农业产业结构调整下农户土地利用动态变化基本特征．通过建立研究区土地利用变化的马尔柯夫过程模拟模型，进行了农户土地利用变化过程和农业土地用途相互转换分析，并对土地利用变化演变趋势做出了预测．结果表明：上饶县在未来的10年内，耕地资源仍将继续减少，其中水田减少的速度有所减缓，但旱地减少的速度有加快的趋势；同时，在农产品市场运行机制引导下的农业产业结构调整过程中，农户土地利用方式发生改变。各种地类的相互转换，如茶园变果园、桑园变旱地等，势必引起土地覆被的变化，从而可能导致生态脆弱环境下的水土流失；此外，由于我国正处于宏观政策改革时期，使得农业产业结构性调整的频率加快，而在一定程度上使得农户忽视了农业生产的持续投入，造成土壤地力退化．据此，提出了土地资源可持续利用的政策建议．     

贵州松桃矿区洞穴水重金属分布特征及污染评价

为了解松桃矿区洞穴水的重金属含量及污染状况,确保居民饮用洞穴水安全,本研究选取5个代表洞穴作为研究对象,分析检测不同水期洞穴水中9种重金属含量及分布特征,并采用内梅罗综合指数法和健康风险评价相结合的方法,对洞穴水进行重金属污染评估.结果表明,松桃矿区洞穴水重金属平均浓度为Mn>Cr>Zn>Ni>Pb>Cu>As>Hg>...     

Effects of Land Use Change on Eco-environment in Hilly Area of Central Sichuan Basin--A Case Study of Yanting County, Sichuan Province

With the artificial alder and cypress mixed forest being planted, there has been a marked land use change since 1970s' in Hilly Area of Central Sichuan Basin, China. Data from meteorological observations or posts operated over long time, measurement and calculation of NPP (net primary production) and biomass of biological community, and analysis of soil organic matter content show that the artificial alder and cypress mixed forest has outstanding eco-environmental effect: adjusting local climate, raising soil fertility, alleviating menace of drought, and raising NPP and biomass of biological community. It is very beneficial for improving ecological environment to afforest artificial alder and cypress mixed forest in populous Hilly Area of Central Sichuan Basin, China.     

政策性地权安排对土地利用变化的影响研究--基于江西省丰城市退耕还林农户问卷调查的一个分析

建立了政策性地权安排对土地利用影响的概念模型和理论模型，在此基础上，以“退耕还林”为例，选择了一组解释变量，运用“退耕还林”农户问卷调查数据，建立了农户“退耕还林”决策模型．采用未加权模型、面积加权模型和农户收入加权模型，通过3种模型的运行结果，在农户尺度上分析了“退耕还林”政策中土地产权安排对土地利用变化的影响．对模型运行结果的分析表明，土地资源的稀缺程度、非农就业水平、政策性土地产权安排都对农户退耕决策产生了不同程度的影响，而在“退耕还林”的政策性土地产权安排中，不同的土地产权要素及其内容对农户退耕有不同的影响．具体而言，直接影响土地收益的政策性土地产权对于退耕有重要影响，同时政府对土地使用的管制也有显影响；影响农户退耕决策因素存在区域差异，根据影响因素的区域差异把研究区域内的3个乡镇的农户退耕决策划分为3种类型：土地资源配置型、利益诱制型和权利诱制型．最后，结合分析结论，就如何完善“退耕还林”政策中的土地产权制度安排促进生态友好型的土地利用变化提出了建议：完善土地收益分享机制、提高农户土地产权意识和适当运用政府规制等。