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《北京林业大学》 2019年
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基于Landsat数据的森林碳储量与土壤侵蚀功能研究

陈丽萍  
【摘要】:森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,具有无法取代的社会、经济及生态效益。通过景观分析法对研究区土地利用/土地覆盖类型、碳储量/碳密度、土壤侵蚀功能等进行动态分析评价,从而为区域内土壤侵蚀的防治、多功能森林的经营规划等提供依据。以将乐县1997年、2007年与2017年的Landsat影像数据为基础,进行土地利用/覆盖分类及精度验证。根据土地利用/覆盖分类结果,对其土地利用变化进行分析与预测。提取包括波段、植被指数、地形因子、主成份、缨帽变换因子与纹理指数等数据;与地面调查样地数据进行相关分析,得到显著相关的因子并使用BP神经网络方法建模反演得到研究区碳密度分布。根据研究区月降雨、土壤类型、地形、植被覆盖度与土地利用/覆盖结果分别计算得到相应的土壤侵蚀因子,结合ArcGIS10.3计算得到研究区土壤侵蚀量,并对其在海拔、坡度上的分布进行分析。使用Fragstats4.2分别计算研究区土地利用/覆盖、土壤侵蚀与碳密度的各类景观指数,并对其进行分析,得到碳密度与土壤侵蚀之间关系。主要结论:1)多端元光谱分解效果优于约束性最小二乘法分解,植被丰度与土壤丰度构建得到衍生的植被-土壤指数能够扩大不同森林类型之间的差异。结合可见光波段、植被丰度、植被-土壤指数与NDVI可实现2007年与2017年林地内不同森林类型的划分。第一层1997年、2007年与2017年总体分类精度分别为90.40%、91.90%及88.01%,其相应的kappa系数值分别为0.85、0.88与0.83;第二层林地区域2007年与2017年总体精度分别为85.17%与86.62%,kappa指数分别为0.80与0.82。根据分类结果,水域面积先减小后增大;建筑与林地面积持续增加;耕地与裸地面积持续减小。裸地变化最剧烈,主要受城市扩张、林业生产经营的影响,分布具有一定的随机性。其次为耕地或建筑,主要表现为耕地面积的减少与建筑面积的增加,其中建筑面积主要来源于耕地。林地变化面积最大,变化率最小,主要与耕地进行转换。预测得到2017年土地利用/覆盖结果与实际结果的kappa值为0.81,说明CA-Markov模型的适立性,基于此对2027年研究区土地利用/覆盖情况进行预测。2)经Pearson相关分析,选择了波段2与6的倒数、波段2与5在5×5窗门下的均值纹理作为神经网络模型输入变量;经模拟训练得到决定系数为0.66,均方根误差为5.81 t/ha,相对均方根误差为0.72的神经网络模型。根据模型反演得到研究区林地碳密度分布,统计得到其均值为95.58 t/ha,标准差为56.47 t/ha,林地总碳储量为1.92X 107t。根据森林类型统计结果,不同类型平均碳密度排序为混交林马尾松纯林阔叶纯林杉木纯林,值分别为 103.76 t/ha、98.19 t/ha、95.43 t/ha 与 90.90 t/ha。马尾松纯林、杉木纯林、阔叶纯林与混交林总碳储量分别为7.07X 107t、6.14X 107t、4.26 X 107t 与 1.72 X 107t。3)2007年与2017年将乐县土壤侵蚀面积分别为991.02 km2与1001.12 km2,平均土壤侵蚀模数为 508.96t/(km2·a)、522.82t/(km2·a),土壤侵蚀总量为 114.62 万 t/a、117.57万t/a;土壤侵蚀主要为微度与轻度侵蚀强度。平均土壤侵蚀模数随海拔增加先增加后减小,随坡度增加而增加。在0°-15°坡度级,以微度侵蚀为主;在15°以上坡度区域以轻度侵蚀强度为主。200-800 m区域侵蚀量占比分别达到80.56%与82.48%,15°-25°区域侵蚀量占比分别达到72.68%与72.52%。说明研究区的土壤侵蚀发生区域集中200-800 m海拔级、15°-25°坡度级的区域,主要是因为在该区域人类活动影响较大,皆伐等经营措施对其有一定的影响,因此在制定措施的时候更应考虑该区域。4)1997-2017年间研究区土地利用/覆盖发生了剧烈的变化,景观破碎度下降,形状趋向于规则化且景观之间的连通度增加,主要原因是发展过程中,尤其是建筑用地对原本细碎的未利用地景观的大量吞并,使零散斑块减少,从而增加其景观的聚集度。森林碳密度斑块面积较小、类型多样、分布均衡且斑块总体较为破碎,受人类活动的影响较大。以平均碳密度为中心的Leve14(66.21 t/ha-122.69 t/ha)碳密度级,代表将乐大部分林地的实际碳密度景观分布状态,说明将乐县林地质量较好,且具有较高的连通性。土壤侵蚀斑块数量大、斑块平均面积小,说明研究区不存在大面积同一类型的侵蚀情况,但具有较好的连通性,应防止其连接成片。土壤侵蚀斑块数量随碳密度级的增加先增加后减少,侵蚀斑块分布较为分散,林地上受其碳密度分布影响较大。侵蚀主要集中在Leve13、Leve14、Leve15三个级别内,中度以上侵蚀斑块数与斑块面积小,其中强度与极强度侵蚀面积主要在一个像元之内。总体上,人类活动对土地利用/覆盖、土壤侵蚀与森林碳密度具有重要影响,主要驱动力为城市化扩张、森林经营、退耕还林工程等政策的实施。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S718.5;S714.7

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 奚祯苑;刘丽娟;陆灯盛;葛宏立;陈耀亮;;基于线性混合像元分解技术提取山核桃空间分布[J];林业科学;2015年10期
2 严恩萍;林辉;王广兴;陈振雄;;基于MODIS混合像元分解的湖南省森林碳密度反演[J];应用生态学报;2015年11期
3 邓成;张守攻;陆元昌;谢阳生;;森林多功能监测现状及发展建议[J];世界林业研究;2015年04期
4 戚玉娇;李凤日;;基于KNN方法的大兴安岭地区森林地上碳储量遥感估算[J];林业科学;2015年05期
5 陈玲;郝文乾;高德亮;;光学影像纹理信息在林业领域的最新应用进展[J];北京林业大学学报;2015年03期
6 孙雪莲;舒清态;欧光龙;胥辉;;基于随机森林回归模型的思茅松人工林生物量遥感估测[J];林业资源管理;2015年01期
7 孙禹;哈斯额尔敦;杜会石;;基于GIS的东北黑土区土壤侵蚀模数计算[J];中国水土保持科学;2015年01期
8 张号;屈建军;张克存;;绿洲植被覆盖度遥感信息提取——以敦煌绿洲为例[J];中国沙漠;2015年02期
9 刘茜;杨乐;柳钦火;李静;;森林地上生物量遥感反演方法综述[J];遥感学报;2015年01期
10 张茂震;王广兴;葛宏立;徐丽华;;基于空间仿真的仙居县森林碳分布估算[J];林业科学;2014年11期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 伊燕平;气候变化与土地利用/覆被变化对东辽河流域土壤侵蚀的影响研究[D];吉林大学;2017年
2 李巍;大兴安岭地区土壤侵蚀动态研究[D];东北林业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 罗秋婷;将乐县土地利用动态变化及驱动力研究[D];福建农林大学;2017年
2 陈丽萍;基于涡度相关法和无线传感网的雷竹林碳通量估算[D];浙江农林大学;2015年
3 王聪;基于多源遥感数据的毛竹林冠层郁闭度多尺度反演研究[D];浙江农林大学;2015年
4 许积层;基于像元分解的5.12汶川震后植被覆盖监测[D];成都理工大学;2013年
5 李俊;基于DEM的黄土高原坡长的自动提取和分析[D];西北大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 Zhaopeng Zhang;Zengyuan Li;Xin Tian;;Vegetation change detection research of Dunhuang city based on GF-1 data[J];International Journal of Coal Science & Technology;2018年01期
2 曹荞;岳彩荣;李圣娇;翟靖超;;森林生物量估测进展[J];林业调查规划;2015年06期
3 买买提江·买提尼亚孜;阿里木江·卡斯木;;干旱区典型城市下垫面特征及其与地表热环境的关系研究[J];生态环境学报;2015年11期
4 王璟睿;沈文娟;李卫正;李明诗;郑光;;基于RapidEye的人工林生物量遥感反演模型性能对比[J];西北林学院学报;2015年06期
5 严恩萍;林辉;王广兴;陈振雄;;基于MODIS混合像元分解的湖南省森林碳密度反演[J];应用生态学报;2015年11期
6 陈蜀蓉;张超;郑超超;张伟;伊力塔;余树全;;公益林生物量估算方法研究——以浙江省缙云县公益林为例[J];浙江林业科技;2015年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 陈丽萍;基于Landsat数据的森林碳储量与土壤侵蚀功能研究[D];北京林业大学;2019年
2 张斯屿;东北天然林保护工程森林态系统服务功能变化评估(1992—2015)[D];中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所);2019年
3 李哲;哈尔滨市水环境管控单元的划分及非点源污染应对策略[D];哈尔滨工业大学;2019年
4 周毓彦;高纬度源区流域水文水质过程响应关系及气候变化影响[D];中国水利水电科学研究院;2018年
5 易玲;中国水力侵蚀风险研究[D];中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所);2017年
6 王雪璐;青藏高原三江源高寒草地生态系统土壤侵蚀研究[D];兰州大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨红琳;无人机影像获取及其面向对象的土地利用分类应用[D];安徽理工大学;2019年
2 樊宇;DEM分辨率中采样间距和数据平滑对流域分布式侵蚀学坡长的影响研究[D];安徽理工大学;2019年
3 杨恩秀;抚仙湖流域非点源污染风险评价研究[D];云南大学;2019年
4 黄庆杰;基于JRG群子统计理论的耕地资源预警研究[D];华中农业大学;2018年
5 朱连辉;北方村庄压煤山丘区土地利用变化及土壤侵蚀关系研究[D];中国地质大学(北京);2018年
6 王虎威;桉树人工林物联网监测数据管理及空间可视化技术应用研究[D];中国林业科学研究院;2018年
7 张祥宇;基于BP神经网络的森林土壤养分空间分布预测[D];华南农业大学;2017年
8 徐美娟;黄土塬上村落风景重塑—礼泉县下桥村景观规划[D];福建农林大学;2017年
9 王莉娜;基于EC数据的巴丹吉林沙漠湖泊碳循环[D];兰州大学;2017年
10 白雷超;基于RUSLE的黄土高原河龙区间西岸土壤侵蚀研究[D];西华师范大学;2017年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张茂震;王广兴;葛宏立;徐丽华;;基于空间仿真的仙居县森林碳分布估算[J];林业科学;2014年11期
2 李皎;张红;张莉秋;韩建平;;山西阳泉地区乔木林地上碳密度遥感估测[J];生态学杂志;2014年09期
3 徐丽华;张结存;黄博;王欢欢;岳文泽;;基于QuickBird影像的城市森林碳储量遥感估测[J];应用生态学报;2014年10期
4 杨苏新;林卉;侯飞;张连蓬;胡召玲;;利用高光谱混合像元分解估测喀斯特地区植被覆盖度[J];测绘通报;2014年05期
5 金晓媚;夏薇;郭任宏;;柴达木河都兰区植被覆盖率变化特征[J];中国沙漠;2014年02期
6 李根;景元书;王琳;杨沈斌;;基于MODIS时序植被指数和线性光谱混合模型的水稻面积提取[J];大气科学学报;2014年01期
7 刘少军;张京红;车秀芬;张明洁;杜函函;;基于MODIS遥感数据的海南岛橡胶林碳密度空间分布研究[J];热带作物学报;2014年01期
8 李翠翠;樊基仓;付潇华;樊辉;;复杂地形山区Landsat TM影像C校正策略与实验[J];地球信息科学学报;2014年01期
9 曾宏达;徐涵秋;谢锦升;黄绍霖;陈文惠;;红壤侵蚀区马尾松林碳储量估算的遥感植被指数选择——以长汀河田地区为例[J];地理科学;2014年07期
10 郝虑远;孙睿;谢东辉;唐侥;汪艳;;基于改进N-FINDR算法的华北平原冬小麦面积提取[J];农业工程学报;2013年15期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 宋小园;气候变化和人类活动影响下锡林河流域水文过程响应研究[D];内蒙古农业大学;2016年
2 夏芳;钱塘江流域气候变化及其对水文径流的影响[D];浙江大学;2016年
3 田烨;气候变化对极端径流影响评估中的不确定性研究[D];浙江大学;2013年
4 吴昌广;气候变化背景下三峡库区植被覆盖动态及其土壤侵蚀风险研究[D];华中农业大学;2011年
5 郭靖;气候变化对流域水循环和水资源影响的研究[D];武汉大学;2010年
6 周璟;武陵山区低山丘陵小流域土壤侵蚀特征及产流产沙模拟预测[D];中国林业科学研究院;2009年
7 贾俊姝;大通县土地利用/覆被变化与土壤侵蚀的研究[D];北京林业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赖础天;德兴市土地利用覆被变化及其耕地变化驱动力研究[D];江西财经大学;2016年
2 亓占永;莱芜市土地利用动态变化及驱动力研究[D];山东农业大学;2015年
3 孙晓艳;面向对象的毛竹林分布遥感信息提取及调查因子估算[D];浙江农林大学;2014年
4 向青松;巴中市土地利用空间格局变化及驱动力分析[D];成都理工大学;2014年
5 陈云飞;人工经营雷竹林CO_2通量及能量通量过程观测研究[D];浙江农林大学;2013年
6 商珍珍;基于多源遥感毛竹林信息提取及地上部分碳储量估算研究[D];浙江农林大学;2012年
7 杨爽;浙江安吉毛竹林生态系统CO_2通量观测研究[D];浙江农林大学;2012年
8 赵海龙;基于面向对象的高分辨无人机影像灾害信息提取关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
9 徐丽娟;基于纹理分析云的分类技术的研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 韩佶兴;2000-2011年东北亚地区植被覆盖度变化研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高金玲;;土壤侵蚀与水土保持分析[J];居舍;2017年35期
2 徐焰华;龙海英;艾志华;;“区域生态环境建设”专题[J];地理教育;2017年02期
3 冉涛;邓伟;;北方生态脆弱区土壤侵蚀敏感性空间分异[J];水土保持研究;2017年04期
4 曾成;;土壤去哪儿了?[J];大众科学;2017年08期
5 朱惇;李璐;韩小波;;基于空间主成分分析的湖北省土壤侵蚀敏感性评价[J];中国水土保持;2013年04期
6 吕华丽;吴昌广;周志翔;滕明君;肖文发;王鹏程;;三峡库区土壤侵蚀经济损失估算[J];水土保持通报;2012年04期
7 刘赞;胡庭兴;赵安玖;黄从德;高友珍;;基于通用土壤流失方程的长江防护林区的土壤侵蚀动态特征——以湖北省红安县倒水河流域为例[J];四川农业大学学报;2009年03期
8 徐劲林;查轩;;土壤侵蚀危险度的计算与影响因子分析——以福建安溪红壤水土流失区为例[J];地球信息科学学报;2009年05期
9 张保华;何毓蓉;;长江上游几种林地表层土壤侵蚀率及与相关土壤性质关系[J];水土保持研究;2006年04期
10 ;附图[J];水土保持通报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何伯干;;福建晋江流域土壤侵蚀及其危害[A];第四届全国工程地质大会论文选集(一)[C];1992年
2 赵春华;张学兵;杨开望;史志华;王天巍;蔡崇法;丁树文;;替代能源措施对三峡地区典型流域土壤侵蚀的影响[A];全国水土保持生态修复研讨会论文汇编[C];2004年
3 唐克丽;;中国土壤侵蚀与水土保持的态势和土壤科学的任务[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(面向农业与环境的土壤科学综述篇)[C];2004年
4 李占斌;;第三章 土壤侵蚀与水土保持[A];中国土壤科学的现状与展望[C];2005年
5 刘琳;刘雪华;;黄土高原北部多沙粗沙区土壤侵蚀敏感性变化评价[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
6 贺一梅;杨子生;李云辉;杨宗文;张义琳;王云鹏;;金沙江上游高山高原区近40年来土地利用与土壤侵蚀动态变化及土地利用生态安全格局研究——以云南省宁蒗彝族自治县为例[A];中国土地资源态势与持续利用研究[C];2004年
7 李洪文;高焕文;王晓燕;臧英;;耕作技术对农田土壤侵蚀的影响研究[A];2002农业工程青年科技论坛论文集[C];2002年
8 邸利;张富;黄海霞;林斌;彭静波;;定西市安定区植被覆盖与土壤侵蚀定量分析研究[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
9 吴咏;向明辉;杨聪;;植被因素对遂宁组母质土壤侵蚀的影响[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年
10 赵怀玉;;鄂尔多斯的土壤侵蚀及治理特点初探[A];发展水土保持科技、实现人与自然和谐——中国水土保持学会第三次全国会员代表大会学术论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈能场;长期性植被恢复可控制土壤侵蚀[N];中国环境报;2018年
2 记者 李力;我国年减少土壤侵蚀15亿吨[N];经济日报;2006年
3 记者 郑北鹰;“长治”工程每年约减少土壤侵蚀2亿吨[N];光明日报;2005年
4 记者 杨亚非;轻点鼠标土壤侵蚀了然[N];人民长江报;2006年
5 记者 黄观平;东莞土壤侵蚀59平方公里[N];东莞日报;2013年
6 杨旋;土壤侵蚀:触目惊心的黑洞[N];中国国土资源报;2010年
7 北京大学历史系教授 包茂红;菲律宾:对土壤最好的保护是未雨绸缪[N];社会科学报;2016年
8 记者 黄峰 通讯员 肖培青;土壤侵蚀快速调查与水土保持评估方法研究取得突破性进展[N];黄河报;2007年
9 殷心;印度水土流失严重[N];中国国土资源报;2002年
10 马涛 陈润梅;黄土高原土壤侵蚀预测预报技术的GIS系统通过验收[N];黄河报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐晶;卧虎山流域气候及土地利用变化对土壤侵蚀的影响研究[D];北京林业大学;2018年
2 陈丽萍;基于Landsat数据的森林碳储量与土壤侵蚀功能研究[D];北京林业大学;2019年
3 刘二佳;黄土丘陵沟壑区水土过程对生态工程的响应[D];北京林业大学;2018年
4 冯志珍;东北薄层黑土区土壤侵蚀—沉积对土壤性质和玉米产量的影响研究[D];西北农林科技大学;2018年
5 史志华;基于GIS和RS的小流域景观格局变化及其土壤侵蚀响应[D];华中农业大学;2004年
6 门明新;基于空间数据库的土壤侵蚀和碳氮储量研究[D];中国农业大学;2005年
7 齐实;水土保持可持续发展研究[D];北京林业大学;1999年
8 秦永胜;北京密云水库集水区水源保护林土壤侵蚀控制机理与模拟研究[D];北京林业大学;2001年
9 于健;地表径流与土壤侵蚀的化学与物理调控效应试验研究[D];中国农业大学;2005年
10 贾宁凤;基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀和养分流失定量评价[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑永虎;王快水库上游沙河流域土壤侵蚀及影响因素分析[D];河北农业大学;2019年
2 李航;唐县低山丘陵区新增耕地侵蚀特征及土壤理化性质变化研究[D];河北农业大学;2019年
3 余婷;涉县旱作梯田土壤侵蚀与土壤元素特征研究[D];成都理工大学;2019年
4 王双宇;基于RS和GIS的土地利用变化对土壤侵蚀响应研究[D];黑龙江大学;2019年
5 刘丹;赣南红壤丘陵区典型土地利用下土壤侵蚀与土壤肥力研究[D];江西师范大学;2019年
6 陈佳佳;喀斯特石牙坡地土壤侵蚀沉积泥沙的粒度特征及其变化探究[D];云南大学;2019年
7 胡先培;贵州印江河流域土壤侵蚀与土地利用变化及其关系研究[D];贵州师范大学;2019年
8 邓健;雅鲁藏布江中游小流域土壤侵蚀分级指标应用研究[D];西南交通大学;2019年
9 程振龙;基于遥感和GIS技术的山核桃林土壤侵蚀风险评估及其生态经营对策[D];浙江农林大学;2019年
10 门雷雷;基于GIS和RS的天水市土地利用变化与土壤侵蚀分析研究[D];长安大学;2019年
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