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《南京师范大学》 2008年
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基于RS和GIS的陆地生态系统生产力估算及不确定性研究

刘敏  
【摘要】: 陆地生态系统碳循环是全球变化研究的核心内容之一,而陆地生态系统生产力是碳循环的重要组成部分;青藏高原特殊的气候变化特征,在区域生态系统碳循环中起着重要作用。本文以青藏高原草地样带为研究区域,以中国通量观测研究网络(ChinaFLUX)站点涡度相关通量观测数据为基础,结合遥感手段获取的样带区域内植被生长信息、区域空间气象插值数据和地表草地覆盖状况,以不同时空尺度陆地生态系统生产力估算及估算结果的不确定性评价为研究核心,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术和生态模型实现了青藏高原草地样带陆地生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)区域尺度上的模拟,并对站点和样带区域陆地生态系统生产力时空分布格局估算及估算结果的不确定性评价进行了探讨性的分析研究。本文主要在以下几个方面开展工作并获得了一些认知和结论: (1)通过分析样带区域内高寒草甸(HBBT)、高寒灌丛(HBGC)、沼泽化湿地(HBSD)和草原化高寒草甸(DX)四个通量观测站点草地生态系统总初级生产力(GPP)变化特征,研究结果表明HBBT矮嵩草草甸生态系统植被光合作用能力较强,年GPP总量为652.2 gC/m~2,明显高于其他三种生态系统;通过利用“单塔日变化法”获得四站点通量观测数据随机误差,结果表明通量观测随机误差概率分布呈现尖峰厚尾的特征,与正态分布相比,更服从双边指数(Laplace)分布,进一步分析表明通量观测随机误差随环境变量(风速、温度和光合有效辐射)的变化而变化,这违背了普通最小二乘法(OLS)进行生态过程模型参数优化正态分布且误差同质的假设,因此本研究中引入最大似然法(MLE)进行生态过程模型(植物光合、呼吸模型)参数优化。同时利用蒙特卡洛(Monte Carlo)Bootstrapping不确定性分析方法,对模型参数和生态系统生产力估算结果进行不确定性分析评价,HBGC、HBSD、HBBT和DX四站点通过MLE方法获取的最大光能利用率参数(α)相对不确定性(RU)分别为8.28%,13.50%,6.65%和21.62%;四站点GPP年总量估算相对不确定性分别为2.78%,4.74%,3.17%和6.29%。 (2)建立青藏高原2004年草地样带空间数据集:包括样带区域8天合成增强植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)、平均气温和平均太阳总辐射。其中区域植被指数数据根据MODIS8天合成地表反射率计算获得,并利用时间序列谐波分析法(HANTS)对计算后的植被指数数据进行异常值处理;区域平均气温和太阳总辐射数据则以中国国家气象局青藏高原气象观测站点温度和太阳辐射数据为基础,通过利用薄盘样条插值方法AUSPLIN对区域站点气象观测数据进行空间化插值获得。 (3)利用植被光合模型(VPM)和ArcGIS空间分析方法,结合站点观测数据获取的生态过程关键参数、遥感手段获取的区域植被指数数据和空间化气象数据,进行区域生态系统总初级生产力(GPP)的模拟。统计结果显示全区2004年度GPP总量达52.38 TgC(1Tg=10~(12)g)。通过与站点GPP观测数据及MODIS提供的GPP产品进行对比分析,VPM模型估算GPP季节变化趋势与站点观测GPP季节变化趋势基本一致(R~2=0.8679,)其GPP估算精度高于MODIS提供GPP产品估算精度(R~2=0.7934),说明VPM模型在区域GPP中具有较大的发展潜力。 (4)通过对VPM模型各输入参数和变量进行敏感性分析,确定了模型各输入参数和变量对模型输出结果的影响大小,结果表明光合最适温度(T_(opt))的取值对GPP估算结果影响最大;在确定模型输入变量可能误差的基础上,结合模型敏感性分析结果,利用误差传播模型,计算和量化青藏高原草地样带总初级生产力(GPP)估算的不确定性。结果表明区域内大多数像元GPP估算结果不确定性为25%~35%,草原化高寒草甸生态系统不确定性最高,为42.88%。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:Q14

【引证文献】
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1 周兵;李家国;吴贯锋;刘扬;;面向遥感产品生产的可视化数据流模型[J];河南大学学报(自然科学版);2013年01期
2 祁春燕;邱国庆;张海荣;;底板突水预测模型的影响因素分析[J];武汉大学学报(信息科学版);2013年02期
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1 张国栋;黄河三角洲净初级生产力、水分蒸散与景观格局变化的关系[D];山东大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱会义,贾绍凤;降雨信息空间插值的不确定性分析[J];地理科学进展;2004年02期
2 左大康,陈建绥,李玉海,周允华;东亚地区地球—大气系统和大气的辐射平衡[J];地理学报;1965年02期
3 孙睿,朱启疆;中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究[J];地理学报;2000年01期
4 林忠辉,莫兴国,李宏轩,李海滨;中国陆地区域气象要素的空间插值[J];地理学报;2002年01期
5 松下文经,杨翠芬,陈晋,王勤学,龟山哲,田村正行;广域空间尺度上植被净初级生产力的精确推算[J];地理学报;2004年01期
6 张新时,杨奠安;中国全球变化样带的设置与研究[J];第四纪研究;1995年01期
7 闫淑君,洪伟,吴承祯,毕晓丽;自然植被净第一性生产力模型的改进[J];江西农业大学学报;2001年02期
8 孙治安,施俊荣,翁笃鸣;中国太阳总辐射气候计算方法的进一步研究[J];南京气象学院学报;1992年02期
9 周允华,项月琴,栾禄凯;光合有效量子通量密度的气侯学计算[J];气象学报;1996年04期
10 王正兴,刘闯,HUETE Alfredo;植被指数研究进展:从AVHRR-NDVI到MODIS-EVI[J];生态学报;2003年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 牟伶俐;农业旱情遥感监测指标的适应性与不确定性分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
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1 张海亮;不确定性分析方法在城市湖泊水污染控制中的应用研究[D];吉林大学;2005年
2 宋婷;基于GIS和RS的青藏高原海北高寒草甸CO_2通量的空间格局研究[D];南京师范大学;2007年
【共引文献】
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1 赵金飞;高敏华;李悦;;基于MODIS影像的新疆草地产量全年变化研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年15期
2 袁金国,王卫;京津风沙源治理区森林动态遥感监测研究[J];安徽农业科学;2005年03期
3 刘祥梅;郭志华;王建力;;基于GIS的区域气候综合评价——以山东省为例[J];安徽农业科学;2007年10期
4 洪霞;余卫东;;商丘市植被净第一性生产力对气候变化的响应[J];安徽农业科学;2007年14期
5 刘伟;张锦华;唐成斌;刘淑珍;杨颖慧;;基于NDVI的西昌市紫茎泽兰入侵监测模型初探[J];安徽农业科学;2008年17期
6 焦彩霞;郑光辉;孙东敏;;陕西省植被净第一性生产力时空变化研究[J];安徽农业科学;2008年22期
7 朱学群;刘音;顾凯平;;陆地生态系统碳循环研究回顾与展望[J];安徽农业科学;2008年24期
8 林孝松;余情;;重庆市农业气候资源空间插值研究[J];安徽农业科学;2008年30期
9 班显秀;耿树江;袁健;;基于激光粒子探测仪探测结果的Z-I关系分析[J];安徽农业科学;2008年33期
10 邓珊珊;夏丽华;千怀遂;;基于栅格化的广东省气候综合评价[J];安徽农业科学;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Modern pollen distributions in Qinghai-Tibetan Plateau and the development of transfer functions for reconstructing Holocene environmental changes[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 霍光杰;;突发地质灾害应急平台建设简述[A];河南地球科学通报2009年卷(下册)[C];2009年
3 蒲小鹏;师尚礼;张德罡;浦军;;肃北县石包城地区草地植被图谱分析[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
4 舒宁;陶建斌;;面向土地利用分类的多源遥感数据混合贝叶斯网络分类器[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
5 王静;郭铌;王振国;李小媛;;甘南草地地上部生物量遥感监测模型[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
6 包刚;包玉海;阿拉腾图雅;郭利彪;;用MODIS数据和CASA模型估算近五年内蒙古植被净初级生产力[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
7 沈蔚;彭光雄;;湖南省生态资产遥感测量与GDP空间分布研究[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
8 姚静;李爽;;DEM分形模拟及其空间不确定性分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
9 谷勇;殷瑶;齐泮伦;吴昊;;森林碳储量研究进展[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
10 胡圣武;王宏涛;;论GIS发展存在的问题[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
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1 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年
3 刘伟峰;海洋溢油污染生态损害评估研究[D];中国海洋大学;2010年
4 熊晶;海洋生态本体的建模方法研究及应用[D];中国海洋大学;2010年
5 解静;黄土高原半干旱区草地生态系统碳交换的观测研究[D];兰州大学;2010年
6 穆振侠;高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
7 张秀娟;亚热带常绿叶林光能和水分利用效率研究[D];北京林业大学;2011年
8 吴金友;辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型研究[D];北京林业大学;2011年
9 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
10 赖力;中国土地利用的碳排放效应研究[D];南京大学;2010年
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1 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
2 鹿业涛;左江流域植物气候生产力遥感监测方法研究[D];广西师范学院;2010年
3 马宏男;高速水下航行体半实物实时仿真系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 徐世红;马尾松阔叶树混交林生物量和矿质养分特征[D];安徽农业大学;2010年
5 冯慧慧;基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究[D];安徽农业大学;2010年
6 郑宁;低丘山地人工林显热通量空间代表性和尺度效应的研究[D];安徽农业大学;2010年
7 纪洋;基于RS和IDL的植被覆盖度变化监测分析研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 韩月娇;基于RS的阜新地区自然生态修复监测研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 张兴娟;石家庄市绿地调查研究与分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 宫旭胤;草畜平衡和精准管理模型在肃南县绵羊生产中的应用研究[D];甘肃农业大学;2010年
【同被引文献】
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1 汪承义;赵忠明;;遥感影像流程化处理系统的设计与实现[J];测绘科学;2006年06期
2 张景雄,杜道生;位置不确定性与属性不确定性的场模型[J];测绘学报;1999年03期
3 刘文宝,邓敏,夏宗国;矢量GIS中属性数据的不确定性分析[J];测绘学报;2000年01期
4 李大军;刘波;程朋根;刘学军;;模糊空间对象拓扑关系的Rough描述[J];测绘学报;2007年01期
5 刘大杰,华慧;GIS线要素不确定性模型的进一步探讨[J];测绘学报;1998年01期
6 田永生;郭阳耀;张培栋;王利生;杨艳丽;李红星;;区域净初级生产力动态及其与气象因子的关系[J];草业科学;2010年02期
7 方彬;陈波;张元;;生物多样性遥感监测尺度选择及制图研究[J];地理与地理信息科学;2007年06期
8 李胜男;王根绪;邓伟;吕玉香;;黄河三角洲典型区域地下水动态分析[J];地理科学进展;2008年05期
9 覃志豪,Zhang Minghua,Arnon Karnieli,Pedro Berliner;用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法[J];地理学报;2001年04期
10 张雪艳;胡云锋;庄大方;齐永清;;蒙古高原NDVI的空间格局及空间分异[J];地理研究;2009年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张晓龙;现代黄河三角洲滨海湿地环境演变及退化研究[D];中国海洋大学;2005年
2 牟伶俐;农业旱情遥感监测指标的适应性与不确定性分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
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1 廖小青;黄河三角洲地区地下水及其营养盐入海通量研究[D];中国海洋大学;2005年
2 王薇;黄河三角洲湿地生态系统健康综合评价研究[D];山东农业大学;2007年
【二级参考文献】
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1 尤淑撑,严泰来;基于人工神经网络面插值的方法研究[J];测绘学报;2000年01期
2 王文莉,魏晓云;负荷预测的灰色系统方法[J];东北电力学院学报;1997年02期
3 朱会义,贾绍凤;降雨信息空间插值的不确定性分析[J];地理科学进展;2004年02期
4 莫申国,张百平,程维明,谭娅,肖飞,武红智;青藏高原的主要环境效应[J];地理科学进展;2004年02期
5 齐述华,王长耀,牛铮,刘正军;利用NDVI时间序列数据分析植被长势对气候因子的响应[J];地理科学进展;2004年03期
6 陈育峰;自然植被对气候变化响应的研究:综述[J];地理科学进展;1997年02期
7 陈育峰;自然植被对气候变化响应的研究:建模[J];地理科学进展;1997年03期
8 王绍强,陈育峰;陆地表层碳循环模型研究及其趋势[J];地理科学进展;1998年04期
9 陈守煜,王国利;含水层脆弱性的模糊优选迭代评价模型及应用[J];大连理工大学学报;1999年06期
10 陈建绥;中国地表反射率的分布及变化[J];地理学报;1964年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨虎;植被覆盖地表土壤水分变化雷达探测模型和应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
2 齐述华;干旱监测遥感模型和中国干旱时空分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
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1 张蓓;基于MODIS数据的植被水监测及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
2 冉琼;全国土壤湿度及其变化的遥感反演与分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
3 闫娜娜;基于遥感指数的旱情监测方法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2005年
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1 吴力博;古松;赵亮;徐世晓;周华坤;冯超;徐维新;李英年;赵新全;唐艳鸿;;三江源地区人工草地的生态系统CO_2净交换、总初级生产力及其影响因子[J];植物生态学报;2010年07期
2 ;盛夏青藏高原低槽的若干统计[J];气象科技;1973年S2期
3 汪之义;;雅安“天漏”的形成及其预报[J];气象科技;1977年S1期
4 ;科学有险阻 苦战能过关——植物学科研领域巡礼[J];生命世界;1978年02期
5 郭亚平;青藏高原较强地震发生的时间特征[J];西北地震学报;1980年01期
6 罗中舒;;板块构造与青藏高原煤田关系的探讨[J];煤炭学报;1980年02期
7 朱福康;青藏高原“环流与季风”研究的进展[J];气象;1983年11期
8 谢贤群;青藏高原夏季地表面反射率的分布特征[J];科学通报;1983年23期
9 姜恕;“中国植物生态学、地植物学的回顾与展望”讨论会简记[J];植物生态学报;1983年02期
10 章基嘉,彭永清 ,王鼎良 ,钱维宏;青藏高原大气边界层内纬向涡旋的形成及其数值模拟研究[J];南京气象学院学报;1984年01期
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1 孙鸿烈;郑度;;青藏高原的综合考察与科学研究[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年
2 吴功建;肖序常;李廷栋;;青藏高原亚东-格尔木地学断面[A];1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集[C];1990年
3 王天津;;建立青藏高原环境资源产业 规范运作流域生态补偿机制[A];第三届环境与发展中国论坛论文集[C];2007年
4 张镱锂;郑度;包维楷;谢高地;摆万奇;李双成;沈振西;;青藏高原生态与环境问题分析[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
5 鲁春霞;于格;郭广猛;王菱;冷允法;;青藏高原降水的梯度效应及其水塔功能[A];2005青藏高原环境与变化研讨会论文摘要汇编[C];2005年
6 殷跃平;;[A];青藏高原地质过程与环境灾害效应文集[C];2005年
7 张省举;;青藏高原中东部1:100万区域重力调查取得的认识(摘要)[A];青藏高原地质过程与环境灾害效应文集[C];2005年
8 陈虹;黄忠贤;;穿过青藏高原的面波偏振异常及其与速度结构的关系[A];中国地震学会第六次学术大会论文摘要集[C];1996年
9 康世昌;游庆龙;Enric Aguilar;闫宇平;;青藏高原中、东部极端气候变化特征[A];青藏高原资源·环境·生态建设学术研讨会暨中国青藏高原研究会2007学术年会论文摘要汇编[C];2007年
10 沈显杰;;青藏高原构造热演化模型研究[A];中国科学院地球物理研究所40周年所庆论文集[C];1990年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王帆 王圣志;野生动物青藏高原撒野[N];中国绿色时报;2004年
2 记者 李长云;青藏高原国际公路自行车赛开赛[N];人民日报;2000年
3 贾立君 吕雪莉 陈俊;世界屋脊上的“圈地保护”之争[N];中国改革报;2007年
4 记者 于莘明;青藏高原冰川年均减少131.4平方公里[N];科技日报;2006年
5 蒲金良;来自青藏高原的冰川矿泉水[N];科技日报;2007年
6 李泰年;敢将红颜许和谐(三)[N];青海日报;2007年
7 夏珺;青藏高原区域地质图出炉[N];人民日报;2007年
8 拉巴次仁 姜辰蓉;火车拉动青藏高原经济带[N];西部时报;2006年
9 记者 晓勇;青藏高原存在明显臭氧低值中心[N];西藏日报;2006年
10 ;漫话古代巫术道教与苯教文化的对比和联系[N];西藏日报;2006年
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1 周强;陆域天然气水合物遥感探测研究[D];中国地质大学(北京);2006年
2 王在志;青藏高原天气气候效应的数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
3 邬光剑;祁连山东段0.8Ma以来的构造隆升与气候变化[D];兰州大学;2001年
4 武胜利;基于TRMM的主被动微波遥感结合反演土壤水分算法研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
5 郑英龙;青藏高原岩石圈应力分布特征及其地质意义[D];中国地质科学院;1990年
6 夏忠欢;青藏高原湖泊沉积正构烷烃单体氢同位素比值的气候意义[D];中国科学院研究生院(青藏高原研究所);2008年
7 潘卫东;青藏高原多年冻土区铁路路基热稳定性研究[D];兰州大学;2002年
8 刘继梅;青藏高原特有植物独一味的遗传多样性及其脂溶性化学成分分析[D];复旦大学;2006年
9 于乐江;西太平洋—印度洋—青藏高原气候系统在南海夏季风爆发过程中的作用[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
10 王东;青藏高原水生植物地理研究[D];武汉大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘敏;基于RS和GIS的陆地生态系统生产力估算及不确定性研究[D];南京师范大学;2008年
2 朱长华;青藏高原多年冻土区高性能混凝土的试验研究[D];铁道部科学研究院;2004年
3 赵慧霞;器测时期青藏高原气温变化的时空规律研究[D];山东师范大学;2004年
4 戴晓燕;青藏高原中尺度对流系统东移与长江流域暴雨过程的关系研究[D];华东师范大学;2005年
5 尉晓玮;青藏高原运动与现今构造应力场研究及数值模拟[D];中国地质大学(北京);2006年
6 鲁萍丽;青海可可西里地区湖泊变化的遥感研究[D];中国地质大学(北京);2006年
7 俞国权;基于GIS的青藏高原新生代岩浆活动的研究[D];中国地质大学(北京);2006年
8 尚大成;青藏高原冻融过程与东亚夏季风关系的研究[D];兰州大学;2006年
9 耿艳;青藏高原热环境变化及其对生态环境影响的研究[D];安徽理工大学;2006年
10 赵尚民;基于遥感和DEM的青藏高原数字冰缘地貌提取方法研究[D];太原理工大学;2007年
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